Megjelent: Módszertani Lapok, Kémia 2003/10. évfolyam 1-2. szám 7-34. oldal

Előismeretek a kémia eredményes tanulásához

A kémia, mint iskolai tantárgy nem túl népszerű a diákok körében. Nehéznek, túlságosan elvontnak találják, nem látják a mindennapi életben való hasznosságát. A tanulási nehézségekhez hozzájárul még az is, hogy a kémia tantárgy tananyaga sok esetben úgy van felépítve, hogy csak az a gyerekek képes eredményesen tanulni, aki már a tanulás megkezdése előtt már sokféle előismerettel rendelkezik. Fontos előzetes tudás a megfelelő anyagismeret megléte, hiszen sok tankönyvben már a könyvekhez tartozó munkafüzeti feladatok legelején kérnek különböző csoportosításokat a gyerekektől. De hogyan tudjanak a tanulók olyan anyagokat csoportosítani, melyekről esetleg többen az osztályból, a tanulócsoportból nem is hallottak? 
	Fontos előzetes ismeretként szerepel az anyag részecsketermészetének ismerete. E szemlélet kialakításához kiválóan alkalmasak a következő témák: halmazállapot-változások értelmezése, hőtágulás értelmezése, diffúzió, oldódási folyamatok megbeszélése. Ezek a témák ugyan szerepelnek az 5-6. évfolyam tanított Természetismeret tantárgy témái között, de csak jelenség szinten. A részecskeképpel való értelmezés már nem kötelező anyag, így kérdéses, hogy az megtörténik-e. Vagyis a kémiát tanító kollegának erről tájékozódnia kell, és nagy valószínűséggel neki kell elvégeznie ezt a feladatot. 
	További kérdéses, hogy a gyerekek milyen energiaképpel rendelkeznek a kémiatanulás elején. Az előbb említett jelenségek kiválóan alkalmasak az energia fogalmának fejlesztéséhez, melyet valószínűleg szintén a kémiát tanító kollegának kell megtennie.
	Mivel a gyerekek csak a kémia tanulmányaik elején ismerkednek meg mélyebben az anyagok különböző változási lehetőségeivel, nem tartjuk célszerűnek rögtön definiálni a kémiai és fizikai változások közti különbséget. Ezt csak akkor célszerű megtenni, ha már sok folyamatot ismertek meg és elemeztek a gyerekek.
	Fontos elemei az eredményes kémiatanulásnak az olyan alapvető matematikai ismeretek, mint egyenes és fordított arányosság, tíz hatványaival való számolás, függvények ismerete, táblázatok használata. Itt utalunk az informatika elemeinek bevonási lehetőségeire. Szinte minden tanulócsoportban vannak olyan gyerekek, akik szívesen dolgoznak számítógéppel. Őket ennek az eszköznek a felhasználásával érdemes bevonni a kémia tanulásába. 
	Fontos tanórai munkamódszernek tartjuk a csoportmunkát, melyet valószínűleg eddig is sok kollega alkalmazott a tanulókísérleti órákon. Mi ennek a munkaformának a kibővítését ajánljuk. Javaslatunk az, hogy ne csak kifejezetten kísérleti feladatokat oldjanak meg a tanulók csoportokban, hanem elméleti kérdéseket is beszéljenek meg a csoportok. Ez lehet számolási feladat, de rendkívül fontos az új fogalmak bevezetésénél is az, ha egy-egy problémán elkezdenek beszélgetni a gyerekek. Ezek a bizonyos mértékig struktúrálatlan beszélgetések nagyon fontos gondolkodási folyamatokat indítanak el a gyerekek fejében, mely rendkívül sokat segíthet a fogalmak jelentésének tisztázódásában. A tanár, belehallgatva ezekbe a beszélgetésekbe, szinte napra készen tájékozódhat arról, hogy miként gondolkodnak a gyerekek az adott témáról, hol vannak megértési problémáik, melyek a frontális beszélgetések esetében sokszor rejtve maradnak. 
	Az értékelés vonatkozásában rendkívül fontosnak tartjuk azt, hogy amennyiben mód van rá, szinte csak pozitív értékelést alkalmazzanak a kollegák, hiszen az egyik fő célkitűzés az, hogy a gyerekek megszeressék a tantárgyat, lássák a mindennapi életben való hasznosságát, pótolják előismereteik hiányosságait. Ha türelmesek vagyunk, akkor a tanulók leküzdhetik a sajnos sokukban meglévő előzetes gátlásokat, szorongásokat a tantárggyal kapcsolatban. Ha sikerélményt nyújtanak számukra az első órákon, és látják, hogy ez a tantárgy is tanulható, érdekes, akkor később is szívesen fogják tanulni, így megelőzhetők a tanulási nehézségek jelentős része. 
	A kémiatanulás kezdeti szakaszához a következő modulokat ajánljuk segítségül, melyek sorrendje nem feltétlenül jelenti a feldolgozás sorrendjét. Minden esetben leírtuk elméleti alapvetéseinket, javaslatokat fogalmaztunk meg a feldolgozáshoz, példákat adtunk az előismeretek feltárásához szükséges diagnosztikus kérdésekre, majd a feldolgozást követő értékelő feladatokra. 

Meddig osztható az anyag?
A modul a részecskekép kialakításához nyújt segítséget.
Energia mindenhol
Az energia fogalmának kialakítása. Cél: a kémia számára szükséges, a folyamatok energetikai leírásához szükséges alap megteremtése
Számok a kémiában
Matematikai alapismeretek a kémia tanulásához, mint egyenes arányosság, függvényábrázolás, táblázatok használata, tíz hatványainak használata
Anyagmegmaradás
Pontosabban a tömegmegmaradás elvének kialakítása 
Anyagok a kémiában, a megismerés módszerei
A kémiai megismerés módszerei, a kísérletezés. Hipotézis, kísérlettervezés, kísérleti eszközök balesetmentes használata, következtetések levonása. 
Anyagismeret, legfontosabb anyagokkal való megismerkedés, melyek már feltehetően ismertek a mindennapi életből, mint fémek energiahordozók, tisztítószerek, fertőtlenítőszerek, sebkezelés anyagai stb.

Meddig osztható az anyag? 
Az anyag részecskeképének kialakítása jelen modul tartalma
Mely célok eléréséhez járul hozzá?
A Kerettanterv életbe lépésével a fizika tantárgy oktatása kimaradt a 6. évfolyamról. Valójában az 5-6. Természetismeret tantárgy tartalmaz olyan témaköröket, amelyek lehetővé teszik az anyag részecskemodelljének kialakítását, de ez nem biztos, hogy valóban megtörténik. A kémia eredményes tanulásához viszont elengedhetetlenül szükséges, hogy a gyerekek ebben a szemléletben gondolkozzanak. Ezért rendkívül fontos, hogy a kémia tanulásának megkezdése előtt tájékozódjon a tanár ezen a területen, és szükség esetén pótolja hiányokat.
Igényelt idő: 
8 tanítási óra, ebből 1 óra diagnosztikus mérés, 3 óra csoportmunka, 3 óra beszámoló, 1 óra értékelés, amennyiben szükséges mindhárom részfeladat elvégzése
Felhasználási terület:
7. évfolyam kémia tantárgy
Háttér: 
Az anyagról alkotott gyermeki elképzelések

A különböző halmazállapotú anyagok részecskékből való felépítettségének tudatosulása a kémia tanulása során rendkívül fontos. Mindenek előtt a gáz-halmazállapottal, azon belül is a levegővel való ismerkedés, a levegő fizikai tulajdonságainak tudományos képek szerinti megkonstruálásával érdemes kezdeni az anyag részecsketermészetének kialakítását. A gyermeki szemléletben a levegő sokszor azonos a „semmivel”, vagy az „álom”, az „emlékezet”, a „gondolat” asszociálódik hozzá. A gáz a gyerekek egy része számára nem más, mint az „energia-nyeréshez” használt földgáz (PB-gáz, háztartási gáz). A különböző vizsgálatok szerint az anyag, még a gáz is, a gyermeki elképzelések szerint kezdetben folytonos. 
Meg kell tanulnunk, nagyjából kisiskolás korunkban következik ez be, hogy a levegő is egyfajta anyag. A legkisebb gyerekek nem anyagi jellegűnek tekintik, de viszonylag gyorsan eljutnak odáig, hogy számukra is egy anyagfajta legyen. 11-12 éves korban már így használják a gyerekek a levegő szót. Piaget kísérletei szerint azonban még ez az anyagként kezelés sem zárja ki teljesen a levegőnek az álommal, a gondolkodással, a memóriával történő összekapcsolását. A 11-12 évesek többsége azonban már „jól” magyarázza, hogy mi van az üres tartályban. Ellenben még 15 éves korban sem elhanyagolható mértékben tapasztalható az, hogy gyerekek nem tudják, mi van a leeresztett kerékpárgumiban.
A fejlődés kezdeti stádiumaiban a gyerekek többsége számára a gázoknak nincs tömegük, s így a levegőnek sincs. Az anyag mennyisége a gyermekben a térfogattal is azonosulhat. A több vagy kevesebb gáz a gyermek számára a nagyobb vagy kisebb térfogatot jelentheti, s ezért lehetséges, hogy sokuk szerint a befogott nyílású orvosi fecskendőben a dugattyúval összenyomott gáz kevesebb, mint az összenyomás előtt. 11 évesek fele válaszol így. Regisztrálták a kutatók a gázok „negatív tömegének” elképzelését is, ez a gázok felemelkedésének képzetéhez kapcsolódik.
Az anyaggal való ismerkedés talán legfontosabb kérdéséről van szó, a gyerekeknek egy hosszú folyamat eredményeként meg kell tanulniuk, hogy a kémiai anyagok molekuláknak és atomoknak nevezett részecskékből épülnek fel, azok struktúrába rendeződésével, s még ezek a részecskék is belső struktúrával rendelkeznek. Itt ráadásul csupa olyan ismeretet kell elsajátítania a tanulónak, amit közvetlenül ellenőrizni érzékszerveivel soha nem tud.
A részecskekép elsajátítása során a következők tekinthetők a legfontosabbaknak:
1.	a gázok részecskékből állnak;
2.	a gázok részecskéi egyformán oszlanak szét bármilyen zárt térben;
3.	a részecskék között üres tér van;
4.	a gáz részecskéi mozognak, ehhez a mozgáshoz nem szükséges valamifajta külső forrás;
5.	két gáz keveredésekor különböző részecskékből álló gáz jön létre.

Van egy feladat, amelynek segítségével viszonylag egyszerűen elég sokat megtudhatunk a gyerekek anyagfelfogásáról. A gyerekeknek el kell képzelniük, hogy egy lombikból a benne lévő levegő felét kiszivattyúztuk. Meg kell mondaniuk, hogyan helyezkedik el a lombikban a megmaradt gáz. Azt is el kell képzelniük, hogy a gázt mintegy „láthatóvá teszzük”, vagyis rajzban jól szemléltethető a gáz elhelyezkedése. A feladatot érdemes megoldatni úgy is, hogy a gyerekeket kérjük rajzolásra, s úgy is, hogy bemutatunk számukra nyolc rajzot, melyek közül négy a folytonos anyagképhez, négy pedig a részecskeszemlélethez kapcsolódik, majd megkérdezzük tőlük, hogy szerintük melyik ábra jelzi a leginkább hűen az anyag elhelyezkedését egy lombikban?

Sok mindent feltár a sajátos gyermeki elképzelések hatásaiból az a feladat, amelyben arra kérik a gyerekeket, hogy mondják meg, mi van a részecskék közötti térben. A vizsgálatok szerint még 15 éves gyerekek körében is szép számmal azokat az elképzeléseket, miszerint a részecskék közt levegő van. Nem elhanyagolható arányúak az olyan válaszok, amelyekben mikróbák, szennyeződések, más részecskék, s hasonlók szerepeltek, mint amik a részecskék között helyezkednek el. Arra kell gondolnunk, hogy a részecskék nagyon sok gyerek számára egyáltalán nem azt jelentik, mint egy fizikus, vagy egy vegyész számára. A gyerekek sajátos „tárgyaknak” gondolják a részecskéket, olyanoknak, mint amilyenek a székek, a házak, a ceruzák, csak valamivel (esetleg tudják, hogy sokkal) kisebbek. Köztük mindenféle még kisebb „dolgok” lehetnek, amik a hétköznapi tárgyaink, anyagaink között is szerepelnek, elsősorban a gyaníthatóan folytonosnak gondolt levegő. E félreértések tisztázásához segítségül közöljük az alábbi táblázatot:

Két pont legkisebb távolsága, amelyet még meg tudunk szemünkkel különböztetni	0,1 mm	
Egy nagyobb sejt	10-5 – 10-4 m, ami 0,000 01 – 0,000 1 m	
Baktérium	10-7 – 10-5 m , ami 0,000 000 01 – 0,000 01 m	
Vírus	10-7 m, ami 0,000 000 01 m	
közepes molekula	10-9 – 10-8 m, ami 0,000 000 001 – 0,000 000 01 m	
Atomok	10-12 – 10-11 m, ami 0,000 000 000 001 – 0,000 000 000 01 m	

Körülbelül hány atomot tartalmaz egy

Egy átlagos vírus	109 darab, ami 1000 000 000 	
közepes baktérium	1012 darab, ami 1000 000 000 000	
közepes méretű sejt	1015 darab, ami 1000 000 000 000 000	
közepes méretű ember	1028 darab, ami 1000 000 000 000 000 000 000 000 0000	

A gyerekek „szótárában” tehát a részecskék, atomok, molekulák hamar megjelennek, azonban a kép „tisztulása” még hosszú folyamat. Kutatók gyakran tapasztalták, hogy a gyerekek a részecskéket kis anyagdaraboknak gondolták, a folyadékok esetében pl. cseppeknek, amelyek ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint bármilyen más anyagdarab, s nincs köztük kölcsönhatás. Nyilván ez egy „mentő kísérlet” a folytonos anyagkép fenntartása érdekében, hiszen csak annyit kell elképzelni, hogy ezek a kis „részecskék” együttesen építik fel a vizsgált anyagdarabot, s tulajdonképpen az egész folytonosnak tekinthető. Ebből a képből vezethető le a gyermeki elképzeléseknek az a szintén nagy arányban előforduló jellegzetessége, hogy az anyagi tulajdonságokat, mint a keménység, a hidegség, a melegség, a szín, az összenyomhatóság, stb. a részecskéknek, gyakran az atomoknak tulajdonítják.
A részecskekép fejlődését jelzi, hogy míg kisebb gyerekek esetében a szilárd anyagok részecskéinek elképzelése során gyakran fordul elő, hogy véletlenszerűen elhelyezkedőnek gondolják az építőköveket, addig az idősebbek egyre inkább elfogadják a rendezett struktúra létét. Míg korábban nem gondolják a részecskéket egyformáknak egy adott (homogén) anyagdarabban, addig az idősebbek (16-18 évesek) nagy többsége már birtokolja ezt a tudást. Az egymással való kapcsolatok, kölcsönhatások tekintetében is fogalmi váltás következik be, a fiatalabbak még kisebb arányban tudják, hogy a részecskék vonzzák és taszíthatják egymást, s ennek jelentős a szerepe a szilárd anyagok szerkezetének kialakulásában.
A fizikát tanuló egyetemista, főiskolás már jól tudja, hogy a fázisátalakulások során az anyag „jellege”, vagyis alapvető kémiai „azonossága” nem változik meg. Ezt a gyerekek nem minden esetben gondolják így. Jellegzetes példa a vízgőzé. Vannak, akik szerint az valójában levegő.
A kémia eredményes tanulása érdekében elsőrendűen fontos, hogy a tanulók teljes biztonsággal használják az anyag részecskeszemléletét a modul feldolgozásának végén. Ennek eléréséhez a következő jelenségeket érdemes vizsgálni: 
-	hőtágulás,
-	halmazállapot-változások,
-	diffúzió,
-	oldódási folyamat.
A feldolgozás során fontos, hogy a gyerekek minden esetben alkossanak előzetes elképzeléseket a jelenségek várható lefolyásával kapcsolatban, melyet írásban is rögzítsenek. Mindig kérdezzenek rá a miértekre, hogy kiderülhessen, valójában hogyan gondolkodnak a gyerekek az anyag szerkezetével kapcsolatban!

A gázok
A téma feldolgozásához ajánlott feladatok a gázokkal kapcsolatos anyagszerkezeti kérdések feldolgozásához készültek. 

Párolgás
A jelenség vizsgálatához kétféle típusú feladatlapot készítettünk. 
Az első sorozatot olyanra terveztük, mely sokkal nagyobb önállóságot biztosít a gyerekek számára saját elképzeléseik megalkotására, és az azokat igazoló kísérleti lehetőségek megalkotására, majd tényleges kipróbálására. Tesszük ezt azért, mivel úgy gondoljuk, hogy a párolgás jelensége már meglehetősen ismert a gyerekek előtt, így a már meglévő előzetes elképzeléseik és kreativitásuk felhasználásával tudnak önállóan gondolkodni a problémán. Leírtunk néhány segítő kérdést is a gyerekek részére, mely szabadon felhasználható, amennyiben úgy gondolják, hogy még irányítani kell a gyerekek gondolkodását.
	A második sorozatban leírunk egy lehetséges kísérletsorozatot, melynek differenciált csoportmunkában való feldolgozásával képet kaphatnak a gyerekek a párolgásról.
	Feldolgozható a téma úgy is, hogy előzetesen megkapják a gyerekek az 1. sorozat feladatait, majd a következő órán, a megbeszélés eredményeképp döntjük el, hogy melyik csoport mennyire dolgozzon önállóan. Szükségesek-e a 2. sorozat feladatlapjai, vagy nem.

Olvadás, oldódás
Figyelni kell, hogy a gyerekek válaszaiban keveredik az oldódás és az olvadás fogalma, melyet tisztázni kell. Az 5. csoport munkája annyiban érdekes, hogy összehasonlításokat kellene tenniük az oldódás sebességére vonatkozóan, miszerint fontos a felület nagysága. Ehhez szükséges használni a részecskeképet, hiszen lényeges az, hogy hány részecske van a felületen, melyek érintkezésbe tudnak lépni az oldószerrel (a vízzel).

Ajánlott feldolgozási mód:
1.	Diagnosztikus teszt, majd beszélgetés az előzetes ismeretek feltárása végett.
2.	A tanár készítse elő a feladatok végrehajtását a gyerekek előzetes ismereteinek felmérésével, majd a gyerekek alakítsanak 3-4 fős csoportokat. Nem szükséges elvégezni mindhárom feladatrészt, ez a diagnosztikus teszt eredményétől függ.
3.	A csoportok végezzék el a számukra kijelölt feladatokat. 
4.	A csoportok beszámolnak munkájukról. Elmondják a feladat megoldása közben felmerült nehézségeiket is. A beszámolókhoz mindenképpen készítsenek magyarázó ábrákat, az elvégzett kísérletek közül mutassanak is be néhányat. 
5.	Amennyiben szükséges, akkor további példaként célszerű a részecskekép szempontjából is feldolgozni a forrás, lecsapódás témaköröket is, az energia szerinti feldolgozással együtt, melyek az „Energia mindenhol” című modul résztémai.
Eszközök, anyagok: 
Kémiai laboratóriumi eszközök, alapvető vegyszerek, a beszámolókhoz készítendő tablókhoz papír és írószerek

Gázok
Eszközök: lufi, 100 cm3 –es lombik, 500 cm3 –es lombik, vízfürdőhöz való vizesedény, borszeszégő, műanyag palack, szívószál, gyurma, szifonpatron, mérleg, fecskendő
Anyagok: festett víz (pl. kékítővel)

Párolgás
Eszközök: főzőpohár, papírlapok, vonalzó, olló, mérőszalag, pipetta, petricsésze, lombik, kétkarú mérleg, hajszárító
Anyagok: kölni, víz, alkohol, éter, aceton

Olvadás, oldódás
Eszközök: főzőpoharak, keverőbotok, mérleg
Anyagok: jég, kockacukor, kristálycukor, keverőbot

Értékelés: 
A formatív értékelés szóban mindenképpen történjen meg. Emeljük ki az eredeti ötleteket. A modul befejezésével válaszoljanak a gyerekek a „Feladatok”-ban megfogalmazott kérdésekre, de érdemes visszatérni a diagnosztikus kérdésekre is. 

Mellékletek:
Az egyes csoportok számára ajánlott feladatok
Kérdések a diagnosztikus méréshez
Feladatok

Ajánlott feladatok
Gázok

1.	Kísérlet lufival
Húzzatok lufit egy 100 cm3 térfogatú lombik szájára, majd melegítsétek a lombikot például a kezetekkel, vagy helyezzétek vízfürdőbe!
Mit vártok, mi fog történni?
Hűtsétek le a lombikot! Mit vártok, mi fog történni?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

2.	Kísérlet lombikkal
Merítsétek festett vizet tartalmazó tálba egy 500 cm3 térfogatú lombik száját! Melegítsétek a lombikot a kezetekkel vagy borszeszégővel! Mit vártok, mi látható a lombik szája körül? 
Egy idő után hagyjátok abba a melegítést, és engedjétek lehűlni a lombikot! Ismét figyeljétek a lombik nyakát! Az történt, amit vártatok?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

3.	Szökőkút készítése
Töltsetek meg egy palackot félig vízzel! A palack tetejét lukasszátok ki, és helyezzetek a lukba egy szívószálat, melyet így csavarjatok vissza a palackra! Tömjétek be gyurmával a réseket mindenhol! Tegyétek a palackot forró vizet tartalmazó edénybe, mely a bent lévő levegőt is melegítse! Mit vártok, mi fog történni? Ha ügyesek vagytok, hamarosan a szívószálon keresztül kispriccel egy kevés víz. Miért?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

4.	A szifonpatron
Mérjétek meg a szifonpatron tömegét tele gázzal és üresen is! Mekkora tömegű gáz volt benne? 

5.	Fecskendőben lévő gáz
Fogjátok be a fecskendő nyílását, majd nyomjátok össze a benne lévő gázt! Változik-e ettől a gáz tömege?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

Párolgás

1.	Sorozat

1.	Szerintetek milyen tényezőktől függhet az, hogy egy adott anyag mennyire gyorsan párolog? Gyűjtsétek össze elképzeléseiteket, majd találjatok ki kísérleteket állításaitok igazolására! Amennyiben tanárotok jóváhagyta, végezzétek is el a kitalált kísérleteket!
Néhány segítő kérdés:
-	Mikor szárad meg hamarabb a kiteregetett vizes ruha, ha
a.)	ha szélcsend van, vagy ha fúj a szél,
b.)	ha a szűk hely miatt több ruhát teszünk egymásra, vagy ha egyesével vannak kiterítve,
c.)	melegben vagy hidegben?
-	Mikor szárad fel hamarabb a nedves talaj egy kiadós eső után,
a.)	ha nagy szél van vagy szélcsendben,
b.)	egy meleg nyári napon, vagy egy hűvös őszi napon?

2.	Állítsátok sorrendbe a következő anyagokat aszerint, hogy szerintetek melyik mennyire könnyen párolog: víz, alkohol, éter, aceton!
Milyen kísérlettel tudnátok igazolni elképzeléseiteket? Végezzétek is el, amennyiben tanárotok jóváhagyta!

2.	Sorozat

1.	Mit gondoltok, miért érezzük az ebéd illatát akkor is, ha viszonylag távol vagyunk a konyhától? Írjátok le elképzeléseteket! 
Végezzétek le a következő kísérletet! 
Nyissatok ki egy kölnisüveget a terem egyik sarkában! Üljön egyik tanuló 2m, egy másik 4m, egy harmadik 6m, egy negyedik társatok pedig 8m távolságra az üvegtől, és mérje meg, a kinyitástól számítva mennyi idő múlva érzi a kölni illatát!
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

2.	A zacskós levesek készítésénél mindig felhívják a figyelmet arra, hogy a főzés végén az elpárolgott vizet pótolni kell. Mit gondoltok, miért? Írjátok le elképzeléseteket, majd végezzétek el a következő kísérletet!
Tegyetek egy főzőpohárba ismert térfogatú vizet! Kezdjétek el a főzőpohárban lévő vizet melegíteni egy főzőlapon! Figyeljétek a melegedő víz felett lévő pára mennyiségét a víz hőmérsékletének függvényében! Mekkora térfogatú víz párolgott el 10 perces melegítés, forralás után?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

3.	Állítsátok sorrendbe a következő anyagokat aszerint, hogy szerintetek melyik mennyire könnyen párolog: víz, alkohol, éter, aceton!
Végezzétek el a következő kísérletet! 
Vágjatok ki négy, azonos méretű papírlapot, pl. 10cm x 10cm-eseket! Mindegyiket nedvesítsétek be azonos térfogatú folyadékkal, majd tapasszátok fel mindet a táblára! Mit vártok, melyik esik le először, másodszorra, harmadszorra és negyedikként? Teljesült elképzelésetek?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

4.	Mikor szárad meg hamarabb a kiteregetett vizes ruha, ha a szűk hely miatt több ruhát teszünk egymásra, vagy ha egyesével vannak kiterítve?
Végezzétek el a következő kísérletet! 
Tegyetek egy lombikba és egy petricsészébe azonos térfogatú alkoholt, majd helyezzétek mindkettőt mérlegre! A mérleget egyensúlyozzátok ki! Mit gondoltok, megváltozik-e a mérleg egyensúlyi helyzete egy idő múlva? Mit tapasztaltatok? Mi lehet az oka?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

5.	Mikor szárad fel hamarabb a nedves talaj egy kiadós eső után, ha nagy szél van vagy szélcsendben?
Végezzétek el a következő kísérletet! 
Vágjatok ki két, azonos méretű papírlapot, pl. 10cm x 10cm-eseket! Mindkettőt nedvesítsétek be azonos térfogatú vízzel, majd tapasszátok fel mindkettőt a táblára! Az egyiket “szárítsátok” hajszárítóval a hideg fokozaton! Mit vártok, melyik esik le először? Teljesült elképzelésetek?
Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!

Olvadás, oldódás

1.	1 deciliter szobahőmérsékletű vízbe helyezzetek 1 darab jégkockát a jégkocka-tartóból, majd kezdjétek le kevergetni! Mit vártok, mi fog történni? Írjátok le elképzeléseiteket, majd végezzétek el a kísérletet és rögzítsétek a tapasztalatokat! Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!
2.	1 deciliter szobahőmérsékletű vízbe dobjatok kockacukrot, majd kezdjétek le kevergetni! Mit vártok, mi fog történni? Írjátok le elképzeléseiteket, majd végezzétek el a kísérletet és rögzítsétek a tapasztalatokat! Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!
3.	1 deciliter szobahőmérsékletű vízbe tegyetek egy kis mokkáskanál kristálycukrot, majd kezdjétek le kevergetni! Mit vártok, mi fog történni? Írjátok le elképzeléseiteket, majd végezzétek el a kísérletet és rögzítsétek a tapasztalatokat! Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!
4.	1 deciliter szobahőmérsékletű vízbe tegyetek egy kis mokkáskanál porcukrot, majd kezdjétek le kevergetni! Mit vártok, mi fog történni? Írjátok le elképzeléseiteket, majd végezzétek el a kísérletet és rögzítsétek a tapasztalatokat! Próbáljátok meg lerajzolni a folyamatot!
5.	Figyeljétek meg a többi csoport munkáját és gyűjtsétek össze a tapasztalatokat! A feladatok elolvasása után mire számítottatok? Teljesült elképzelésetek?

Diagnosztikus kérdések, feladatok

1. Melyik ábra jelzi a leginkább hűen az anyag elhelyezkedését egy lombikban?

ábra

3.	Hogyan képzeled el a víz párolgását? Készíts rajzot róla!
4.	Miként képzeled el a cukor vízben való feloldódását? Esetleg rajzold le!
5.	Szerinted miként jut be a szobába a konyhából a finom ebédet jelző ételszag?
6.	A jégből folyékony víz lesz. Milyen folyamatról van szó? Hogyan képzeled el a folyamatot? Esetleg rajzold le!
7.	Hasonlítsd össze az olvadás és az oldódás folyamatát!

Javasolt dolgozatkérdések

-	Keressetek a mindennapjaitokból olyan jelenséget, ahol fontos szerepe volt a gyors párolgásnak!
-	Keress a mindennapi életből olyan jelenséget, ahol a víz párolgása gondot jelent!
-	Keress a hétköznapi életben olvadással és oldódással kapcsolatos jelenségeket! 
-	Miért nem szabad a spry-s dobozokat a tűző napon hagyni?
-	Mi történhet a tűző napon hagyott autó gumijával, a felfújt focialbdával, léggömbbel, gumimatraccal?
-	Szerinted mi van a leengedett focialbdában?
-	Szerinted mi van az anyagot felépítő részecskék között?
-	Az anyag részecskékből faló felépítettségének elképzelése termékeny talajra talált Lucretius Carus római költőnél, akitől a következő idézet származik. Milyen halmazállapot-változásról ír a költő?
" .. ha öltönyödet víz szélénél felakasztod,
Nyirkos lesz, míg újra a napra kitéve kiszárad.
S nem láthattuk, a nedvesség hogy járta keresztül,
Vagy hogy a hőségtől ismét mint szállt ki belőle.
Mert hisz a nedvesség oly csöpp részekre oszolva
Száll, hogy a szem sehogyan sem tudja követni az útját."

(Tóth Béla fordítása)

Energia mindenhol 
Az energiafogalom kialakítása a kémiai folyamatok értelmezéséhez
Mely célok eléréséhez járul hozzá?
A Kerettanterv bevezetésével a fizika tantárgy is csak a 7. évfolyamon lép be, a kémiához hasonlóan. Ebben az esetben pedig kimaradhat az energia fogalmának elemi tudományos szintű kialakítása, mely pedig elengedhetetlenül szükséges a kémiai folyamatok értelmezéséhez. Jelen modul ezt a hiányosságot pótolja. Ezen kívül az anyag részecsketermészetének további elmélyítésére is ad példákat a halmazállapot-változások feldolgozásán keresztül.
Igényelt idő: 
8 tanítási óra, ebből 3 óra csoportmunka, 3 óra megbeszélés, 1 óra diagnosztikus mérés, 1 óra számonkérés, ha az összes feladatot elvégzik a gyerekek
Felhasználási terület:
7. évfolyam kémia tantárgy
Háttér: 
Energia, hő, hőmérséklet a gyermeki fizikában

Az energiának, különösen a hőnek valamifajta, a kémiai anyaghoz hasonló szubsztanciaként való felfogása a tudomány történetének egy szakaszát ugyanúgy jellemezte, mint ahogy a gyermekek és a felnőttek nagy része is hasonló módon gondolkodik e fizikai fogalommal kapcsolatban. A fogalom kialakulása a 19. században zajlott, s már ekkor eltávolodott a tudomány az energia szubsztanciaként történő felfogásától. Az energia a fizikai objektumok egyik (legalábbis a klasszikus fizika szerint) skalár jellegű állapothatározója, amelynek a Világmindenség összes fizikai objektumára megállapított értékeinek összege állandó. Az energia-megmaradás törvényének felfedezése az egyik legnagyobb hatású fejlemény a természettudományokban. 
Az energia - mai tudományos szemléletünkben - egy konstrukció, emberi alkotás, amely azért lehet hasznos a törvényszerűségek feltárása során, mert a „világ valahogy úgy működik”, hogy az energia összmennyisége állandó marad.
A modern szemlélet elvileg nem tűri az olyan nyelvi fordulatokat, amelyek szerint az energiát raktározzuk, szállítjuk, vagy amelyekben az energia egyik testről a másikra áramlik. A hétköznapok, a technika, sőt, a fizika és a kémia nyelve azonban telis-tele van ilyen és ezekhez hasonló nyelvi fordulatokkal. A törekvés világos: amennyire lehet, szemléletes képet szeretnénk rendelni az egyébként a maguk elvontságában nehezen értelmezhető magyarázatokhoz. 
Néhány példával illusztráljuk, hogy az energia szubsztanciaként való kezelése milyen mélyen beivódott a szakmódszertani kultúránkba. A Nemzeti alaptantervben még mindig van „hőmennyiség”, amelyet a szerzők nyilván nem anyagi szubsztanciának gondolnak. A biológiai, kémiai folyamatok elemzése során gyakran beszélünk „energiát tároló vegyületekről”. Villamos vezetékeink „szállítják az energiát”, az elektromos áramkörben lévő, ellenállással rendelkező elektromos eszközt „fogyasztónak” nevezzük. Gyakran mondjuk, hogy kölcsönhatás közben „az egyik test energiát ad át a másiknak”. 
A sajátos gyermeki elképzelésekben az energia „termelődik és elhasználódik”, vagyis nem érvényes benne az energia-megmaradás elve. Úgy tűnik, ez a törvény nem tartozik azok közé, amelyek már születésünkkor adottak bennünk, ezt igen nehéz is lenne elképzelni. Az energia megmaradását tehát meg kell tanulnunk, s a vizsgálatok bizonysága szerint ez rendkívül nehéz feladat.
A hétköznapi és a tudományos energiafogalom két különböző mennyiséget jelöl. Az energia kettős jelentését a fogalom története megmagyarázza. A szó gyökere az Arisztotelész által bevezetett energeia, amely a működésben levő képesség, a változás képessége és a változásra való képesség. A hétköznapi jelentés (energia válság, ...) az arisztoteliánus jelentést tükrözi, míg a fizikai energia egy absztrakt fogalom. Az alábbi táblázat az energia fogalom hétköznapi és tudományos jelentését hasonlítja össze:

Hétköznapi	Tudományos	
Komplex	egyszerû	
Konkrét	absztrakt	
könnyen megérthetõ	rejtett	
nem megmaradó	megmaradó	
Emberi	általános	
munkavégzõ képesség	lehet, hogy felhasználhatatlan	
inkább a negatív entrópia	egy másik formája a tömegnek	
irreverzibilis változás	reverzibilis változás	
II. fõtétel	I. fõtétel	

Sajnos azt kell mondanunk, hogy a szokásos tanítási eljárások, valamint az energia fogalma tankönyvekben való szerepeltetésének módjai nem segítenek, inkább rontanak a helyzeten. A problémák már a kicsik, az alsó tagozatosok tanításakor kialakulnak. A számukra írt tankönyvek hibái szinte már előre programozzák a sajátos, a tudományétól eltérő elképzelések kialakulását. A tankönyvek gyakran fogalmazzák meg pl. azt, hogy az erőművekben az energia keletkezik, az égéskor is ugyanez történik. Az energiának egyik formából a másikba való átalakulása nem szerepel ezekben a leírásokban, a tanulók teljes nyugalommal hihetik azt, hogy az energiát valóban előállítják, pl. szénből, vagy uránból. Például: „Mi keletkezik a gyors égéskor?” Válasz: „Meleg lesz, mert hőenergia termelődik a gyors égéskor.”
Az ebben a válaszban szereplő „hőenergia” kifejezés is abszolút helytelen, hiszen az energiára van megmaradási törvény, állapotfüggvény, ellenben a hő nem az. A hő a munkához hasonlatos fogalom. A hő és a munka az energiaváltozás lehetséges módozatai, de nincs rájuk megmaradási törvény, nem állapotfüggvények. 
További problémát jelenthet a hő és hőmérséklet fogalmak keveredése a gyerekek fejében. A hő és a hőmérséklet fogalmakat régebben nem különböztették meg ilyen élesen. Egyszerűen csak azt mondták, hogy meleg van, vagy hideg van. Galilei alkotta meg az első hőmérőt. Ekkor kezdett differenciálódni az egységes hőérzet egy extenzitás jellegű hőre, és egy intenzitás jellegű hőmérséklet fogalomra. A következő félreértelmezésekre lehet számítani: 
-	A hőmérséklet egyfajta anyagi tulajdonság, holott ez egy állapotjelző.
-	A termikus egyensúly esetében is különböző a testek hőmérséklete, mely függ az anyagi minőségtől.
-	Melegítés hatására minden esetben növekszik a testek hőmérséklete. 

Különböző hőmérsékletű testek érintkezése
A tanítási modul e része az intenzív paraméterek kiegyenlítődésének egyfajta, tanulói kísérletekre alapozott feldolgozási lehetőségére mutat példát. 
A feldolgozás lépései:
1.	Előzetes hipotézist kérünk a gyerekektől arra vonatkozóan, hogy mi történik szerintük, ha azonos tömegű hideg és meleg vizet összeöntünk. Legyen 100 g a tömeg és a hőmérsékletek egyik esetben 20°C és 40°C, majd a második esetben 40°C és 60°C. Indokolják is meg hipotézisüket! A gyermektudományi vizsgálatok szerint a 10 év körüli gyerekek esetében az a leggyakoribb, hogy a tanulók az első esetben 60°C-os közös hőmérsékletet várnak, míg a második esetben 100°C-ot. Ez azért is érdekes, mivel ekkor ugye forrnia kellene a víznek. Ez a válasz előfordulhat magasabb életkorban is. A diagnosztikus teszt eredményeinek függvényében kell eldönteni, hogy foglalkoznak-e a feladattal.
2.	Felszólítjuk a gyerekeket, hogy tervezzenek mérést állításuk igazolására.
3.	Végezzék el a mérést. Vonják le a következtetést a tapasztalat alapján, vagyis helyettesítsék elméletüket. Ebben természetesen segítenie kell a tanárnak. (Tapasztaltuk néhány esetben, hogy amikor a hőmérő nem a várt 60°C-ot, vagy 100°C-ot mutatta, másikat kértek, mondván az ő hőmérőjük elromlott, mivel csak 30°C-ot, illetve 50°C-ot mutat.)
4.	További problémák fölvetésére, differenciált foglalkozásokra is adjunk lehetőséget, pl. más kiindulási hőmérsékletek vizsgálata, különböző tömegű vízminták használata, különböző anyagok használata stb.
A megbeszélés során célszerű egyszerű mennyiségi leírást is adni a jelenségekre. A gyerekekkel el kell fogadtatni azt a tapasztalatot, hogy a közös hőmérsékletet nem összeadással kapjuk meg. Azonos víztömegek esetében a két hőmérséklet egyszerű számtani középértéke a várható eredmény. Egyéb esetekben pedig a különböző víztömegektől függ. Ezt követően próbáljunk meg ilyen esetekben is előrejelzéseket kérni a gyerekektől! Először nézzünk konkrét egyszerű példákat, mint 1 : 2 tömegarány, 1 : 3 tömegarány, majd próbálkozzunk matematikai leírással:  . Mutassuk a vizsgált egyszerű példákon keresztül az összefüggés hasznosságát, jelezve azt, hogy ily módon bármilyen tömegviszonyok esetében tudunk előrejelzést tenni. 
	A mérés során feltehetően nem pontosan az elméletileg várható közös hőmérsékletet kapják mérési eredményül a gyerekek. Ez lehetőséget ad arra, hogy az energiaveszteségekről is szót lehessen ejteni. 
	Különböző anyagok esetében első ránézésre nem használható összefüggésünk, de ha bevezetünk egy, az anyagi minőségeket jellemző állandót (fajhő) is, akkor már használhatóvá válik. A fajhő fogalmának bevezetését azonban lehet a fizikára hagyni, itt csak érdemes jelezni a problémát.

JÉG + VÍZ KÖZÖS HŐMÉRSÉKLET
A következő mérésben arra kell rámutatni, hogy halmazállapot-változás esetében nem számolható a megismert egyszerű formulával a közös hőmérséklet. A közös hőmérséklet alacsonyabb lesz ahhoz képest. 
	A megbeszélés során előfordulhat, hogy a gyerekek magyarázataiban megjelenik az energia fogalma, mely jó, hiszen a halmazállapot-változás energia-változással jár. 
	A mérést célszerű azzal egyszerűsíteni a gyerekek számára, hogy a tanár előre meghatározza a jégdarabok tömegét. A jeget célszerű jégkockákban előállítani, így egyszerűen mérhető tele és üresen. 

Energiaváltozás melegedéskor és halmazállapot-változáskor

Jellegzetes tanulói félreértelmezés az az elvárás, hogy hőközlés hatására folyamatosan melegszik az anyag hőmérséklete. Ez azonban a halmazállapot-változás esetében nincs így. A gyerekek meglepődését az is jelzi, hogy sok esetben ki akarják cserélni a hőmérőt, mivel nem a várt melegedést mutatja. A halmazállapot-változások feldolgozásával lehet elősegítni, hogy a tanulókban szétváljon a hő és a hőmérséklet fogalma, hiszen a folyamat közben folyamatosan van hőfelvétel, de mégsem változik a hőmérséklet. Ezt a közös megbeszélés során ki kell emelni!

A modulban 3 tanulókísérlet elvégzését javasoljuk, melyek valójában azonosak minden csoport számára. Esetleg a kísérlet során felhasznált anyagok mennyiségén lehet változtatni, vagy a vízmelegítést lehet különböző módokon végezni, pl. borszeszégővel, merülőforralóval, főzőlappal. A feldolgozás lényeges elemét képezik a hipotézisek, majd a tapasztalatok megbeszélése, melyek során ki kell alakítani a gyerekekben egy, a kémia számára már továbbfejleszthető energiafogalmat. Az anyag részecskeképét már használni kell a gyerekeknek, melynek megléte, illetve minősége ellenőrizhető a forrás magyarázatához készítendő rajzzal. 
	További lépésként célszerű megbeszélni a többi halmazállapot-változást, mint fagyás, lecsapódás mind anyagszerkezeti, mind energetikai szempontból. Először célszerű kiadni csoportos megbeszélésre, majd összefoglaló megbeszélést tartani. E közben már bevezethetők az exoterm és endoterm fogalmak is. Végül készítsenek a gyerekek magyarázó ábrákat az összes halmazállapot-változásról, melyeken jelölik az energiaváltozásokat is. 

Ajánlott feldolgozási mód:
1.	Diagnosztikus teszt, majd beszélgetés az előzetes ismeretek feltárása végett.
2.	A tanár készítse elő a feladat végrehajtását a gyerekek előzetes ismereteinek felmérésével, majd a gyerekek alakítsanak 3-4 fős csoportokat. 
3.	A csoportok végezzék el a számukra kijelölt feladatokat. 
4.	A csoportok beszámolnak munkájukról. Elmondják a feladat megoldása közben felmerült nehézségeiket is. A beszámolókhoz mindenképpen készítsenek magyarázó ábrákat. 
Egyes mérések esetében szükséges a csoportmunka közben is megbeszélést közbeiktatni, melyet a feladat leírásánál jelezni fogunk.
Eszközök, anyagok: 
Kémiai laboratóriumi eszközök, alapvető vegyszerek, a beszámolók készítéséhez papír és írószerek

Különböző hőmérsékletű testek érintkezése 
Eszközök: mérleg, 250cm3 –es főzőpoharak, hőmérők, 150cm3 –es főzőpoharak
Anyagok: víz

JÉG + VÍZ KÖZÖS HŐMÉRSÉKLET 
Eszközök: mérleg, hőmérők, főzőpoharak, itatóspapír, keverőbot
Anyagok: jég, víz

Energiaváltozás melegedéskor és halmazállapot-változáskor 
Eszközök: száraz rongy, főzőpohár, hőmérő, keverőbot, 300cm3 –es főzőpohár, elektromos főzőlap
Anyagok: víz, jég

Értékelés: 
A formatív értékelés szóban mindenképpen történjen meg. Emeljük ki az eredeti ötleteket. A modul befejezésével válaszoljanak a gyerekek a „Feladatok”-ban megfogalmazott kérdésekre, de érdemes visszatérni a diagnosztikus kérdésekre is. 

Mellékletek:
Az egyes csoportok számára ajánlott feladatok
Kérdések a diagnosztikus méréshez
Feladatok

Ajánlott feladatok

Különböző hőmérsékletű testek érintkezése

1.	Töltsetek egy 250cm3 térfogatú főzőpohárba 100g 20°C-os vizet! Ez után töltsetek hozzá 100g 40°C-os vizet! Mit gondoltok, mekkora lesz a közös hőmérséklet? 
Írjátok le! ………………
Tényleg a várt értéket kaptátok?
Írjátok le a mért értéket!…………….
2.	Töltsetek egy 250cm3 térfogatú főzőpohárba 100g 40°C-os vizet! Ez után töltsetek hozzá 100g 60°C-os vizet! Mit gondoltok, mekkora lesz a közös hőmérséklet? 
Írjátok le! …………….
Tényleg a várt értéket kaptátok?
Írjátok le a mért értéket!…………….
3.	Az előző két mérésben volt valamilyen várakozásotok, majd kaptatok valamilyen tényleges értékeket. Más csoportok az osztályban szintén mértek. Számoljatok be egymásnak, hogy mennyire sikeresen jeleztétek előre a közös hőmérsékletet, majd vitassátok meg, hogy ki miért lehetett sikeres, vagy sikertelen!
4.	Töltetek a 150cm3 –es főzőpohárba 100g 40°C-os vizet, majd ezt állítsátok bele a 250cm3 térfogatú főzőpohárban lévő 100g 20°C-os vízbe! Mindkét főzőpohárban lévő vízbe állítsatok hőmérőt, és félpercenként olvassátok le, majd jegyezzétek fel mindkét víz hőmérsékletét! 

Idő (perc)	Hideg víz
Hőmérséklete (°C)	Meleg víz
hőmérséklete (°C)	
0			
0,5			
1			
1,5			
2			
2,5			
3			
3,5			
4			

Ábrázoljátok egyetlen grafikonban, hogyan változott a hideg, illetve a meleg víz hőmérséklete a mérés alatt! Szerintetek miért olyan grafikont kaptatok, amilyet?

Szorgalmi feladatok

1.	Ismételjétek meg a mérést különböző tömegű vízminták használatával, például 50g 20°C-os és 100g 40°C víz esetében! 
Mit gondoltok, mekkora lesz a közös hőmérséklet? Írjátok le! …………………
Tényleg a várt értéket kaptátok?
Írjátok le a mért értéket!…………….
2.	Ismételjétek meg a mérést különböző anyagok használatával, például víz és denaturált szesz, vagy víz és olaj stb. esetében!

JÉG + VÍZ KÖZÖS HŐMÉRSÉKLET

Öntsetek egy főzőpohárba ismert tömegű vizet és leolvassátok le a hőmérsékletét. Ezután tegyetek a vízbe itatóspapírral szárazra törölt, ismert tömegű, 0°C-os jeget. Állandó kevergetés közben várjátok meg, míg a jég megolvad. Ekkor olvassátok le a közös hőmérsékletet. 
Azt a közös hőmérsékletet mértétek, amire számítottatok? 
Ha nem, akkor mi lehet az eltérés oka?

Energiaváltozás melegedéskor és halmazállapot-változáskor
1.	Gondoljátok végig, hogyan változik a mélyhűtőből kivett, -20 °C-os jég hőmérséklete, miközben melegszik, megolvad, majd már víz formájában szobahőmérsékletű lesz (20°C)! Írjátok le előzetes elképzeléseiteket, készíthettek rajzot is! 

2.	Törjetek össze száraz ruha között mélyhűtőből kivett jeget. (A mélyhűtő hőmérséklete általában alacsonyabb, mint -10°C.) Tegyétek az apró jégdarabkákból a főzőpohárba. Állítsátok a jégdarába a hőmérőt, óvatosan kevergessétek a jeget, és olvassátok le percenként a hőmérsékletet! Az adatokat írjátok a táblázat megfelelő helyére! Ábrázoljátok a mérési adatokat grafikonon!

Idő
(perc)														
	
Hőmér-séklet
(°C)															
Egyéb meg-figyelés															

3.	Helyezzetek az elektromos főzőlapra a 300 cm3 -es főzőpohárban ismert m tömegű vizet, majd kezdjétek el melegíteni a legmagasabb fokozaton! Keverjétek meg a vizet félpercenként és mérjétek meg a hőmérsékletét, majd ábrázoljátok a T hőmérsékletet az idő (t) függvényében! 
Milyen szakaszokat lehet elkülöníteni a berajzolt görbén és mi ennek az oka?
Próbáljátok megbecsülni a következő mérési adatot, majd ellenőrizzétek a becslést a mérés folytatásával! 
Melegítsétek egészen forrásig a vizet! A grafikonon mely szakasz felel meg a forrásnak? Jelöljétek be! Olyan, amilyennek vártátok?
Próbáljátok meg lerajzolni, hogyan képzelitek el a folyamatot, mintha óriási nagyításban bele tudnátok látni az anyagba!

Halmazállapot-változások szemléltetése

-	A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy beszéljétek meg, miként változik a víz energiája lecsapódás közben. Készítsetek magyarázó ábrát a folyamatról!
-	A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy beszéljétek meg, miként változik a víz energiája fagyás közben. Készítsetek magyarázó ábrát a folyamatról!
-	A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy beszéljétek meg, miként változik a víz energiája forrás közben. Készítsetek magyarázó ábrát a folyamatról!
-	A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy beszéljétek meg, miként változik a víz energiája párolgás közben. Készítsetek magyarázó ábrát a folyamatról!
-	A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy beszéljétek meg, miként változik a víz energiája olvadás közben. Készítsetek magyarázó ábrát a folyamatról!

Diagnosztikus kérdések, feladatok

1.	Összeöntünk egy liter 40°C-os és egy liter 60°C-os vizet. Szerinted mi lesz a közös hőmérséklet?
2.	Szerinted hogyan változik a víz hőmérséklete, ha elkezded melegíteni? 
3.	Szerinted létezik-e -20°C-os jég?
4.	A víz melegítésekor a folyadékfelszín felett található fehér ködszerű képződmény mi lehet szerinted?

Javasolt dolgozatkérdések

- Szerinted melyik melegebb? A 0°C-os jég, vagy a 0°C-os víz? És melyiknek van több energiája? 
- 20°C-os jeget elkezdünk melegíteni. Ábrázold a víz hőmérsékletét a melegítési idő függvényében!
- Összeöntünk 0,2 liter 40°C-os és 0,2 liter 80°C-os vizet. Szerinted milyen hőmérséklet mérhető az összeöntés után? Indokold válaszod! A 40°C-os víz fele véletlenül kiömlött. Hogyan módosíthatta ez a mérési eredményt?

Számok a kémiában 
A kémia eredményes tanulásához szükséges matematikai ismeretek meglétének feltérképezése
Mely célok eléréséhez járul hozzá?
A kémia eredményes tanulásához szükséges matematikai ismeretek meglétének diagnosztizálása, mely eredményétől függően a szükséges kiegészítések, gyakorlások megtehetők. Továbbá e modul feldolgozásakor lehet kiválasztani azokat a gyerekeket, akik érdeklődnek a számolásos feladatok iránt, akik majd szívesen indulnak tanulmányi versenyeken. 
Igényelt idő: 
5 tanítási óra, ebből 2 óra csoportmunka
Felhasználási terület:
7. évfolyam kémia tantárgy
Háttér: 
A matematikát a kémia tanulása közben eszköztudásként kell használnia a gyerekeknek. Arányosságokat kell felírni, %-ot számítani, egyenleteket megoldani, függvényeket, grafikonokat rajzolni, szükséges a tíz hatványainak használata. Különösen fontosnak tartjuk a különböző grafikonok, táblázatok adatainak elemzését, értelmes használatát. A két tudomány tanulmányozásának összehangolása előfeltétele az eredményes kémiatanulásnak. 
A gyerekkel már a kémiatanulás elejétől meg kell értetni, hogy a teljesebb leírás igényli a matematikai eszközök használatát. Különösen fontosak a különböző becslések, egyes mennyiségek nagyságrendjeinek megállapítása. 
A matematikai leírás bevezetésének fokozatosan kell megtörténnie. Hiába tanulta már matematika órán a gyerek a kémia számára szükséges ismeretet, ne feledjük, hogy a transzfer nehéz, az új helyzetben való alkalmazás nem könnyű. 
Amennyiben vannak az osztályban olyan gyerekek, akik szívesen használják már a számítógépet, és ismerik az adatbáziskezelő programok használatát, rendszeresen kérjék meg Őket a kollegák különböző szemléletességet elősegítő diagramok készítésére. 

Minta az egyenes arányosság használatának bevezetéséhez 

A kémiai feladatok megoldásakor szinte minden esetben szükséges az egyenes arányosság használata. Nézzük ezt egy egyszerű példán keresztül! A boltban 2 kg almát kell vásárolnunk. De minden árunak csak valamilyen egységre vonatkoztatva van kiírva az ára, az almáé például 1 kg-ra, mely 120 Ft ebben az áruházban. Mennyit fogunk akkor fizetni a 2 kg almáért? 
Célszerű a megoldást 2 sorban felírni, a kémikusok ezt úgy mondják, hogy „Ha – Akkor” formában.
Ha 	1 kg alma ára a boltban 120 Ft
Akkor	2 kg alma ára                   ?  Ft?
240 Ft, vagyis természetesen kétszer annyiba kerül, mint 1 kg alma.

Nézzünk most egy kicsit bonyolultabb kérdést!
Egy almában körülbelül 10 db mag található. 1 kg alma mondjuk éppen 5 db az adott fajtából. Körülbelül hány darab mag lesz a 2 kg almában?
Ha	1 db almában			10 db mag van
Akkor 2 x 5 = 10 db almában 	??  db?
100 db almamaggal rendelkezhetünk, ha megesszük az összes almát.
A kémiai feladatok megoldása teljesen hasonló gondolkodásmódot igényel, csak ezekben különböző kémiai anyagok tömegei, esetleg térfogatai és általában az ezekben lévő részecskék darab, vagy mólok mennyiségei szerepelnek.

Ajánlott feldolgozási mód:

- Diagnosztikus teszt, majd beszélgetés az előzetes ismeretek feltárása végett.
- A tanár készítse elő a feladat végrehajtását a gyerekek előzetes ismereteinek felmérésével, majd a gyerekek alakítsanak 3-4 fős csoportokat. 
- A csoportok végezzék el a számukra kijelölt feladatokat. A csoportmunkában eltöltött óra utolsó harmadában, formatív értékelés gyanánt, szóban értékeljük a tanulók munkáját. 
- A csoportok beszámolnak munkájukról. Elmondják a feladatok megoldása közben felmerült nehézségeiket is. A beszámolókhoz lehetőleg készítsenek magyarázó ábrákat. 
Értékelés: 
A formatív értékelés szóban mindenképpen történjen meg. Emeljük ki az eredeti ötleteket. A modul befejezésével válaszoljanak a gyerekek a „Feladatok”-ban megfogalmazott kérdésekre, melyek közt egyszerű számítás mindenképpen szerepeljen, de érdemes visszatérni a diagnosztikus kérdésekre is. 

Mellékletek:
Az egyes csoportok számára ajánlott feladatok
Kérdések a diagnosztikus méréshez
Feladatok

Ajánlott feladatok

1.	csoport
A világ egyik legnagyobb gyémántjának neve Hope és 44,5 karátos. 
(1 karát = 0,2g) 
- Határozzátok meg, hogy mekkora a tömege!
- Mekkora a gyémántdarab térfogata? (a gyémánt sűrűsége: 3510 kg/m3)
- A gyémánt valójában teljesen tiszta, elemi szén. Egy szénatom tömege: 2.10-26kg.
Hány szénatom található ebben a gyémántdarabban? 

2.	csoport
A matematika segít a különböző jelenségek természetének szemléletessé tételében. Az ábrázoláshoz segítségül lehet hívni a különböző adatbázis kezelő programokat is. Nézzük a következő példákat!
A feladat az, hogy 2 deciliter vizet egyik esetben merülőforralóval, másik esetben pedig borszeszégővel melegítünk. Mérési eredményeinket a következő táblázat tartalmazza:

Melegítési idő (perc)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	
Hőmérséklet (°C) merülőforraló	20	25	30	35	40	45	50	55	60	
Hőmérséklet (°C) 
Borszeszégő	20	22	24	26	28	30	32	34	36	

Hogyan tudnátok szemléletessé tenni a mért adatsort? 
Melyik esetben melegszik jobban a víz?

3.	csoport
Tanulmányozzátok a következő sűrűségadatokat! Milyen megállapítást lehet tenni a sűrűségértékek nagyságrendjére vonatkozóan a szilárd, a folyadék és a gáz-halmazállapot vonatkozásában?)
-	Melyik anyag sűrűsége a legkisebb?
-	Melyik anyag sűrűsége a legnagyobb?
-	Melyik anyag sűrűsége a legkisebb a szilárd anyagok közül?

Anyag neve	Sűrűség (kg/m3)	
Alumínium	2 702	
Arany	19 300	
Cink	7 140	
Ezüst	10 500	
Higany	13 546	
Kalcium	1 550	
Kálium	860	
Nátrium	970	
Ólom	11 344	
Platina	21 450	
Réz	8 920	
Szén (gyémánt)	3 510	
Szén (grafit)	2 260	
Szilícium	2 420	
Urán	18 680	
Vas	7 860	
Jég 0°C-on	920	
Kvarc	2 650	
Naftalin	967	
Bauxit	2 600	
Cukor	1 600	
Étolaj	910	
Fenyőfa	350-600	
Gránit	2 500 – 3 000	
Homok	1 600	
Hó (friss)	130	
Kerámiák	1 600 – 3 900	
Papír	700 – 1 150	
Parafa	200 – 500	
Tégla	1 400 – 1 600	
Tej	1 028 – 1 032	
Tengervíz	1 026	
Üveg	2 200 – 4 000	
Vasbeton	2 400	
Aceton	791	
Etil-alkohol	789	
Benzol	879	
Ecetsav	1 050	
Etil-acetát	901	
Éter	714	
Glicerin	1 260	
Szén-tetraklorid	1 589	
Víz (0°C-on)	999,869	
Víz (4°C-on)	1 000	
Víz (20°C-on)	998,230	
Víz (25°C-on)	997,4	
Víz (100°C-on)	958,38	
Nehézvíz (25°C-on)	1 104,5	
Levegő(0°C-on, 1 atm)	1,2928	
Hélium(0°C-on, 1 atm)	0,1786	
Hidrogén(0°C-on, 1 atm)	0,08987	
Metán(0°C-on, 1 atm)	0,7168	
Nitrogén(0°C-on, 1 atm)	1,2505	
Oxigén(0°C-on, 1 atm)	1,4289	
Propán(0°C-on, 1 atm)	2,019	

Segít, ha megpróbáljátok oszlopdiagramon ábrázolni az adatokat.

4.	csoport
Tanulmányozzátok a következő adatsort! Hogyan tudnátok szemléletessé tenni?

Anyag neve	Olvadáspont (°C)	Forráspont (°C)	
Alumínium	660	2450	
Arany	1063	2970	
Ezüst	961	2210	
Nikkel	1453	2730	
Ólom	327	1725	
Vörösréz	1083	2595	
Vas	1536	3000	
Víz	0	100	
Alkohol	-112	78,4	
Glicerin	18	290	
Gázolaj	-30	200 – 300	

Ábrázoljátok oszlopdiagramon a megadott adatokat! Figyeljetek a lépték megválasztására is! 

5.	csoport
Egy 250 g tömegű porkeverék 15% vasat, 25% ként, 35% konyhasót, 12% rezet és 13% ezüstöt tartalmaz. 
-	Hány grammot tartalmaz az egyes összetevőkből?
-	Ábrázoljátok kördiagramon a porkeverék összetételét!

6.	csoport
Táblázatunkban azt tüntettük fel, hogy az egyes anyagokból mennyi oldódik fel 100 g vízben különböző hőmérsékleteken.

Anyag	0°C	20°C	50°C	80°C	100°C	
Kálium – nitrát	13,3	31,6	85,5	169	246	
Ammónium - klorid	29,4	37,2	50,4	65,6	77,3	
Nátrium - klorid
(konyhasó)	35,7	36,0	37,0	38,4	39,8	

Ábrázoljátok az adatsort, majd válaszoljatok a következő kérdésekre:
- Mely anyag oldhatósága függ legnagyobb mértékben a hőmérséklettől?
- Mely anyag oldhatósága függ legkevésbé a hőmérséklettől?

Diagnosztikus kérdések, feladatok

-	Próbáld meg kiszámítani, hogy 1m3 hány cm3!
-	100cm3 hány %-a az 1m3 – nek?
-	Melyik lehet szerinted a helyes állítás:
a.)	1m3 térfogatban 1kg víz van,
b.)	1m3 térfogatban 10kg víz van,
c.)	1m3 térfogatban 1000kg víz van,
d.)	1m3 térfogatban 100 000kg víz van.
Indokold válaszodat számítással!
-	A vegyszerüzletben a marónátront kg-os kiszerelésben árulják 5ezer Ft egységáron. A kémia szertár részére viszont elég lenne 50g is. Mennyit fog az iskola fizetni az anyagért?
-	Nyáron szokás a gyümölcsöket télre eltenni. Régebben ezt befőzéssel tették, napjainkban egyre többen választják a fagyasztást. A Szabó család 30 napon keresztül naponta 150g málnát tesz el. Ábrázold az eltett málna mennyiségét az idő függvényében! Mennyi málnájuk volt 17 nap múlva? Ez hány %-a az összesnek? Mennyi málnát tettek le összesen? 

Javasolt dolgozatkérdések

-	Egy, az utcán talált vasszög 10g tömegű. Egy darab vasatom tömege 9,4.10-26kg. Hány darab vasatom lehet ebben a szögben?
-	A befőzéshez cukoroldatot kell készíteni. Egy nagy fazékban 10 liter vizet töltünk, majd folyamatosan kanállal adagoljuk a cukrot. 10s-onként teszünk bele 1 kanál cukrot, és mindezt 5 percen keresztül. 1 kanál cukor tömege 10g. Ábrázold a vízben oldott cukrot az idő függvényében! Mennyi cukrot tettünk a vízbe 2 perc elteltével? Ez hány %-a a teljes cukormennyiségnek? 
A cukoradagolás befejeztével mennyi lett a cukros oldat teljes tömege? (A víz sűrűsége 1000 kg/m3) Hány % víz és hány % cukor van az oldatban?
- 
Anyag neve
	Olvadáspont (°C)	Forráspont 
(°C)	
Metán 	-55	-20	
Ammónia	-60	-10	
Víz	0	100	
Hidrogén-fluorid	-90	2	
Neon	-80	-70	

Ábrázold grafikusan a megadott adatokat alkalmasan választott koordináta-rendszerben! Az egyik anyag esetében kiugróak ezek az értékek. Melyik ez az anyag?

Anyagmegmaradás 
Pontosabban a tömegmegmaradás törvényének elfogadtatása a különböző fizikai, kémia változások során
Mely célok eléréséhez járul hozzá?
A tömegmegmaradás elvének elfogadtatása alapvetően fontos a kémiában. Minden kémiai jellegű folyamat, gyártás ezen alapul. Ennek leképeződése az iskolai tanítási gyakorlatban a kémia számítások végeztetése. Ezen ismeretek előkészítése jelen modul célja.
Igényelt idő: 
5 tanítási óra, ebből 2 óra csoportmunka, 1 diagnosztikus értékelés, 1 óra csoportbeszámoló, 1 óra értékelés
Felhasználási terület:
7. évfolyam kémia tantárgy
Háttér: 
Az anyagmegmaradás, vagy kicsit precízebben a tömeg- és energiamegmaradás sokáig nem része a gyermeki ontológiának. A kémiatanulás kezdetén a gyerekeknek a tömegmegmaradás elvének biztos ismeretére van nagyon nagy szüksége. Sok vizsgálat mutatja azt, hogy még 15 évesek is igen nagy arányban gondolják úgy, hogy a jég elolvadásakor csökken a tömeg. Ugyanez a helyzet a forrással és az égéssel is. Az oldódás során is hasonló elképzelésekkel lehet számolni. A vizsgálatok szerint az oldat tömegét kevesebbnek gondolják a gyerekek az oldószer és az oldott anyag tömegénél. Válaszaikban okként olyan elképzelések fedezhetők fel, mintha az oldás során eltűnik az oldott anyag. Ennek valószínű oka az, hogy mivel sok esetben ténylegesen kisebb lesz a keletkezett oldat térfogata, mint külön – külön az összetevőké volt, és a gyerekek még keverik a tömeg és térfogat fogalmakat, ha csökken a térfogat, akkor csökkennie kell a tömegnek is.
	Fontos, hogy a gyerekek minden esetben szembesüljenek eredeti elképzeléseik hibáival. Ezért minden kísérlet elvégzése előtt hipotézist kell alkotniuk a jelenség várható lefolyására vonatkozóan, nevezetesen a várható tömegmérési eredményekre. Majd szembesülniük kell azzal, hogy a tapasztalat minden csoport esetében mást mutat. 

Ajánlott feldolgozási mód:
- Diagnosztikus teszt, majd beszélgetés az előzetes ismeretek feltárása végett.
- A tanár készítse elő a feladat végrehajtását a gyerekek előzetes ismereteinek felmérésével, majd a gyerekek alakítsanak 3-4 fős csoportokat. 
- A csoportok végezzék el a számukra kijelölt feladatokat. 
- A csoportok beszámolnak munkájukról. Elmondják a feladat megoldása közben felmerült nehézségeiket is. A beszámolókhoz mindenképpen készítsenek magyarázó ábrákat. 
Eszközök, anyagok: 
Kémiai laboratóriumi eszközök, alapvető vegyszerek, a beszámolók készítéséhez papír és írószerek, gyorsmérleg, főzőpohár, nagyméretű kémcső, Mohr szorítóval ellátott gumidugó, üvegcső, jég, vaspor, higany-klorid oldat, KI-oldat, cukor, étolaj, őrölt pirospaprika

Értékelés: 
A formatív értékelés szóban mindenképpen történjen meg. Emeljük ki az eredeti ötleteket. A modul befejezésével válaszoljanak a gyerekek a „Feladatok”-ban megfogalmazott kérdésekre, de érdemes visszatérni a diagnosztikus kérdésekre is. 

Mellékletek:
Az egyes csoportok számára ajánlott feladatok
Kérdések a diagnosztikus méréshez
Feladatok

Ajánlott feladatok

1.	A jég olvadása
Mérd meg egy pohárban lévő jégdarab tömegét, majd hagyd, hogy elolvadjon! 
Mérd meg ismét a tömegét!

A jégdarab tömege:..................................................................

A víz tömege:............................................................................

A pohár tömegét külön meg kell-e mérni a két esetben? 
Amennyiben úgy döntesz, hogy megméred a pohár tömegét is, hogyan teszed azt?

2.	Fém oxidációja zárt kémcsőben
Nagyméretű kémcsövet kb. 1/5 részéig tölts meg vasporral, majd üvegcsővel, Mohr-szorítóval ellátott egyfuratú gumidugóval zárd le. Mérd meg a tömegét!

A zárt kémcső tömege a hevítés előtt:.........................................................

A mérés után a kémcsőben lévő vasport addig hevítsd, míg színe kékesre nem változik!

Mit gondolsz, mennyi lesz a tömege a reakció után? Írd le az előzetes elképzelésed!

Ezután hűtsd le, majd újból mérd le a kémcsövet. 

A zárt kémcsőtömege a hevítés után:.........................................................

3.	Csapadékképződéssel járó kémiai folyamat
Amikor higany-klorid oldatba kálium-jodid oldatot öntünk, akkor szép sárga színű vízben oldhatatlan anyag keletkezik. 

Az olyan anyagokat, amelyek nem oldódnak az adott oldószerben csapadéknak nevezik, amely nem tévesztendő össze az időjárás jelentésben szereplő csapadék fogalmával!

Határozd meg külön a higany-klorid, HgCl2 oldat és a kálium-jodid, KI oldat tömegét.

A higany-klorid oldat tömege:.....................................................

A kálium-jodid oldat tömege:......................................................

A higany-klorid oldathoz óvatosan kezd el önteni a kálium-jodid oldatot, majd határozd meg a keletkezett csapadék tömegét is!

Mit vársz, mennyi lesz a csapadék tömege? Írd le! ................................................

A csapadék tömege:.......................................................................

Vizes oldat készítése (Teakészítés)
-	Készítsetek cukros oldatot 100g víz és cukor felhasználásával! Hogyan fogjátok a 100g víz tömegét lemérni? Ha sikerült, akkor mérjetek ki 5g cukrot és öntsétek a vízbe, majd keverjétek el! Mit gondoltok, mennyi lesz a keletkező oldat tömege? 
-	Méréssel ellenőrizzétek elképzeléseteket!

Olajos oldat készítése (Főzés előkészítése)
-	Készítsetek keveréket 50g olaj és őrölt pirospaprika felhasználásával! Hogyan fogjátok a 50g olaj tömegét lemérni? Ha sikerült, akkor mérjetek ki 2g őrölt pirospaprikát és öntsétek a vízbe, majd keverjétek el! Mit gondoltok, mennyi lesz a keletkező oldat tömege? 
-	Méréssel ellenőrizzétek elképzeléseteket!

Diagnosztikus kérdések, feladatok

-	Képzelj egy kiegyensúlyozott mérleget! Az egyik serpenyőben egy műanyagtartóban jég van, míg a másikban súlyok a kiegyensúlyozáshoz. Szerinted mi történik a mérleg egyensúlyával akkor, ha elolvad a jég?
-	Képzelj egy kiegyensúlyozott mérleget! Az egyik serpenyőben egy zárt üvegben fadarab van, míg a másikban súlyok a kiegyensúlyozáshoz. Szerinted mi történik a mérleg egyensúlyával akkor, ha egy lencse segítségével meggyújtjuk a fadarabot és az teljes mértékben elég a zárt térben?
-	Kati minden este teát szokott inni. Jó édesen szereti, ezért sok cukrot tesz bele. Szerinted mi történik a teába tett cukorral? Mit lehet mondani a tea, a cukor és a cukros tea egymáshoz viszonyított tömegéről?

Javasolt dolgozatkérdések

-	1 kg jég elolvad. Mekkora lesz a keletkezett folyékony halmazállapotú víz tömege? 
-	2g fémet zárt térben elégtünk, melyhez 0,5g oxigén szükséges. Mekkora lesz a keletkezett égéstermék tömege?
-	500g vízben feloldunk 5g sót és 10g cukrot. Mekkora lesz a keletkezett oldat tömege? A keletkezett oldat hány %-a lesz a víz, hány %-a a só és hány %-a a cukrot? Ábrázold kördiagramon az oldat összetételét! 

Anyagok a kémiában, a kémiai megismerés módszerei
A természettudományos megismerési módszerek bemutatása kémiai példákon keresztül
Mely célok eléréséhez járul hozzá?
Ebben a bevezetésnek szánt részben tudatosítani kell a gyerekekkel a természet megismerésének lépéseit, az alkalmazható módszereket. A hipotézisalkotás, megfigyelés, mérés, mértékegységek használata, mérési hiba, kísérlet, az adatok összegyűjtése, majd a kapott adatok, tapasztalatok rögzítése és elemzése, a modellalkotás lépései, az új ismeret értelmezése, beilleszthetősége a korábbi sémákba, vagy új sémák kiépítése, ami konceptuális váltás és mindezek tudatossá tétele a feladat. Az elméleti elképzelésekből kiindulva, világos deduktív következtetésekkel kell eljutnia egy előzetes elvárás megfogalmazásához a vizsgált jelenséget illetően. Ez után pedig meg kell nézni, hogy mit mutat a valóság. Meg kell tervezni a kísérletet, majd elvégezni és összehasonlítani az előzetes hipotézissel. 
	A fent említett célok elérése közben sok érdekes jelenséget ismerhetnek meg a tanulók, melyeket úgy állítottunk össze, hogy közben jelentősen gyarapodjon anyagismeretük is, mely szintén nagyon fontos a kémia eredményes tanulásához.

Igényelt idő: 
6-8 tanítási óra
Felhasználási terület:
7. évfolyam kémia tantárgy
Háttér: 
Az induktív módszer problémái
Azért foglalkozunk ezzel a kérdéssel, mert az induktív pedagógiai eljárások rendkívül elterjedtek a kémiatanításban, s mi, e modul szerzői úgy véljük, hogy ezen a téren jelentős szemléletváltozást kellene elérni. 
A huszadik század első évtizedeiben a tudományelméletek terén még szinte teljes mértékben a pozitivizmus uralkodik. A pozitivizmus a 19. században született, s a 20. században kiteljesedő filozófiai rendszer, ismeretelméletében lényegében az induktív-empirista felfogást teljesíti ki. A pozitivisták szerint a tudományos ismeretszerzés csakis induktív-empirikus alapon épülhet fel. Az e filozófiát vallók szerint jobban megbízhatunk a kísérletekben, mint az elméletalkotás eredményeiben. 
Érdekes, hogy elméleti eredményekért sokkal kevésbé kaphatnak vegyészek, orvosok, fizikusok Nobel díjat, mint kísérleti eredményekért. Például Einstein sem a tudományra oly nagy hatást gyakorló relativitáselméletért, hanem a tapasztalathoz közelebb álló fényelektromos-jelenség megmagyarázásáért kapta meg a Nobel díjat. Ilyen jellegű tendencia napjainkban is megfigyelhető.
Karl Popper, a bécsi filozófiai iskola tagja a 20. század elején fogalmazta meg markáns fenntartásait az induktív módszerek használatával kapcsolatban. Induktívnak azokat a következtetéseket nevezik, amelyek segítségével egyedi állításokból - amelyek lehetnek megfigyelések, vagy kísérletek eredményei - egyetemes állításokra következtetünk. „Mármost a legkevésbé sem magától értetődő, hogy logikailag jogosultak volnánk egyedi állításokból – legyen ezek száma bármilyen nagy – egyetemes állításokat levezetni. Egy ilyen következtetés bármikor hamisnak bizonyulhat: tudvalevő, hogy akárhány fehér hattyút is figyelünk meg, nem indokolt arra következtetnünk, hogy minden hattyú fehér.” (Popper 1934.31.o.)
Az indukció problémáját jól mutatja be Carl Hempel (1966/1998. 88-89.o.) példája. Az e módszer szerint gondolkodó kutató munkája a következőképpen nézne ki: 
1.	Megfigyelné és rögzítené az összes tényállást anélkül, hogy azok közt szelektálna. 
2.	Ez után pedig hozzáfogna analizálni, összehasonlítani, csoportosítani a megfigyelt tényeket anélkül, hogy előzetesen bármilyen hipotézist felállított volna. Ez már az összefüggések megállapítását jelenti.
3.	Harmadik lépésként a tények előbbi elemzése alapján induktív általánosításokat végezne. 
4.	A folyamat közben született általánosítások újabb induktív következtetések alapjaivá válnak, illetve deduktíven is levezethetünk belőlük következtetéseket.
Észre kell azonban vennünk, hogy egy tisztán induktív logikát követő kutatás sohasem jutna túl az első szakaszon. Mégpedig azért, mert semmilyen kritérium nem állna rendelkezésre a második szakasz elvégzéséhez. De mint majd Kuhn példájánál látni fogjuk, még az 1. szakasz sem végezhető el. Polányi Mihály szerint, ha a tudományos elmélet pusztán a tapasztalat, a tények egyszerű összegzése lenne, akkor egy menetrendet, vagy egy telefonkönyvet is tudományos elméletnek kellene tekinteni.
Az észlelés problematikus voltának, elmélettől vezéreltségének is tudatában kell lennünk, ha helyes képet akarunk kialakítani a tudománnyal kapcsolatban. Az észlelő emberek sokszor különböző dolgokat „látnak”. Ha nem adott előre, hogy milyen kategóriákba soroljuk észrevételeinket, akkor zavar támad, hiszen benyomásainkat a már meglévő tudásunk sokszor esetleges összefüggéseiben helyezzük el. Tehát az észlelet mindig valamilyen elmélettel terhelt, nem pedig objektív adottság. Ahogy a tudós, úgy az éppen kísérletező, vagy a tanári kísérletre figyelő gyerek tudatában is jelen vannak a tanult fogalmi minták. Analógiát keres a már meglévő elméletekkel stb. Ezért nagyon fontos az, hogy a különböző megfigyelések esetében legyenek megfigyelési szempontok. Általános, a megfigyelt tartalomtól független, önmagában vett megfigyelőképesség tehát nem is létezik, sőt a konstruktivizmus tagadja bármilyen általános, tartalomtól független képességek létét. 

A gyerekek tapasztalatszerzésének néhány kérdése

A tudomány szempontjából a kísérlet célja általában a létező elméletek érvényességének ellenőrzése, valamint adatok gyűjtése az esetleges módosításhoz. (Kuhn, 1965/1984; szerint ilyen a “normál tudomány” működése, mely hasonlít a rejtvényfejtéshez, az adott paradigma kiteljesedését szolgálja.) Vagyis egy kísérletet valamilyen konkrét elmélet alapján gondolnak ki és készítik el a hozzá szükséges kísérleti berendezést, fogalmazzák meg a várható eredményt. Ez lényeges az esetleges biztonsági előírások szempontjából is, robbanás várható, fülke alatt kell-e dolgozni stb. A természet módszeres kérdezése a kísérlet. A kérdés feltevése pedig már mindig feltételez egy elméletet. Ennek nem szabad kimaradni az adott tudományterület oktatásából sem! Pedig sokszor elvész. 
A gyermek készen kapja a kísérleti eszközöket, és előre megmondjuk, hogy melyikkel mit kell csinálni, vagyis előírások, receptek alapján kell dolgoznia. Hol marad ebből a gyakorlatból a probléma felvetése, megfogalmazása, megértése? Sokkal jobban fejlesztenénk tanulóink értelmi képességeit, ha bevonnánk a gyerekeket az ismeretszerzés teljes folyamatába. Vagyis javasolhassanak a gyerekek is kísérleteket egy-egy saját maguk találta probléma megoldására, saját "elméleteik" alapján, annak igazolására vagy elvetésére. Dolgozzák ki a megvalósítás lehetőségeit, fogalmazzák meg előzetes elvárásaikat, tervezzék meg a kísérletet, amelyet tanári ellenőrzés és felügyelet mellett el is végeznek, amennyiben az lehetséges az iskola feltételei között. Majd hasonlítsák össze előzetes elképzeléseikkel, amely azzal vagy megegyezik, vagy nem. Ez utóbbi esetben további "kérdéseket" kell feltenni a természetnek, majd a válaszok szerint módosítani az előzetes elképzeléseket. Ezek megfogalmazásában, verbalizálásában komoly szerepe van a tanárnak. 

A hipotézisek szerepe a kísérletek, jelenségek értelmezésében. A hipotéziseknek óriási szerepe van a megismerésben. A tudósoknak sem úgy keletkeztek a tudományos eredményei, hogy csak céltalanul szemlélődtek, majd elkezdek méricskélni, és végül a mérési eredmények alapján kimondták a többnyire róluk elnevezett törvényt, melyeket az iskolában tanítanak. Először mindig hipotéziseket állítottak fel, gondoltak ki, majd ezt követően próbálták meg megfigyelésekkel alátámasztani azokat. E közben különböző kísérleti elrendezéseket gondoltak ki, majd készítettek el, melyek segítségével konkrét kérdéseket intéztek a természethez, sejtve azt, hogy majd miként fog válaszolni. Így figyelmüket mindig az éppen számukra lényeges momentumokra tudták koncentrálni. Ez persze nem azt jelenti, hogy soha, semmilyen meglepetés nem érte őket. De ahhoz is felkészült elme szükséges, hogy a váratlant észrevegyük. 
	A tudósokhoz hasonlóan mindenkinek vannak elképzelései valójában bármilyen dologgal kapcsolatban. Vannak előzetes elképzeléseink, elvárásaink. A gyerekek is „mindent tudnak a világról”, bármilyen kérdésre tudnak valamilyen választ adni. Illetve néha, vagy inkább sokszor nehéz ezeket a válaszokat megfogalmazni, szavakba önteni, de érzések, képek formájában mégis jelen vannak. A tanulás, különösképpen a kémia tanulása során, a kísérletek, jelenségek értelmezésekor nagyon fontos, hogy a gyerekek előzetes elképzeléseiket meg tudják fogalmazni, valamilyen módon jelezni tudják, tudatosodjanak bennük. Ezek az elképzelések sok esetben nem fognak megegyezni azzal a képpel, ahogy jelenleg gondolkodunk az adott kérdéskörrel kapcsolatban. Éppen ezért annyira fontos, hogy a gyerekek tudatosítsák magukban, hiszen csak így fogják látni azt, hogy a hallott, a megtanulandó magyarázatok mely eleme furcsa számukra, esetleg nem értenek vele egyet. Csak így tudnak kérdéseket feltenni a tananyaggal kapcsolatban, csak így tud a tanár segítséget adni diákjai számára a sokszor első pillanatra furcsának tűnő elméleti rendszerek elfogadásában. 
Fontos, hogy a tanulók ne ijedjenek meg attól, hogy másképp gondolkoznak, mint ahogyan az adott kérdésről ma gondolkozunk, ahogyan azt nekik majd meg kell tanulni. A tudósok sem rögtön a legjobb, legcélravezetőbb magyarázatokat találták meg egy-egy probléma kapcsán a múltban, sőt napjainkban is nagyon sok nyitott kérdés van. 

A megismerés témájához felhasznált és ajánlott irodalom

Abonyi Iván (1997): Arthur Koestler képe az újkori tudomány születéséről Természet Világa 5.sz. 207-210.
B.Barnes, D.Bloor, R.Boyd, R.Carnap, P.K.Feyerabend, C.J.Hempel, T.S. Kuhn, K.R. Popper, V.O.Quine, H.Reichenbach és Laki János (1998 szerk.): Tudományfilozófia Osiris Kiadó, Budapest.
Arthur Koestler (1956/1996): Alvajárók Európa Kiadó, Budapest.
T. S. Kuhn (1984): A tudományos forradalmak szerkezete Gondolat. Budapest.
Imre Lakatos (Edited by John Worrall and Gregory Currie 1978): The methodology of scientific research programmes Cambridge University Press.
Nahalka István (1997): Konstruktív pedagógia - egy új paradigma a láthatáron I. II. III. Iskolakultúra VII. 2.,3.,4. sz.
Palló Gábor (1999): A Nobel-díj mítosza, Népszabadság Március 6. Hétvége
Polányi Mihály (1962/1994): Személyes tudás I.-II. Atlantisz Kiadó, Budapest
K. R. Popper (1966/1997): A tudományos kutatás logikája Európa Kiadó, Budapest 
Vekerdi László (1997): Így él Galilei Typotex Kiadó, Budapest.
J.D.Watson (1970): A kettős spirál. Gondolat Kiadó, Budapest

Ajánlott feldolgozási mód:
- Diagnosztikus teszt, majd beszélgetés az előzetes ismeretek feltárása végett.
- A tanár készítse elő az első feladat végrehajtását a gyerekek előzetes ismereteinek felmérésével, majd a gyerekek alakítsanak 3-4 fős csoportokat. A feladatban szereplő anyagok közül lehetőleg minél többet helyezzünk el felcímkézett tálcára a csoportok számára, hogy azokat ténylegesen meg tudják nézni, azonosítani. 
A csoportosítást a gyerekek a legkülönbözőbb szempontok szerint végezhetik, mint halmazállapotok szerinti, fémek és nemfémek, háztartásban, konyhában használatos anyagok stb. 
- A csoportok végezzék el a számukra kijelölt feladat. 
- A csoportok beszámolnak munkájukról. Elmondják a feladat megoldása közben felmerült nehézségeiket is. A beszámolók során lássák a gyerekek, hogy milyen sokféle szempont szerint lehet a csoportosítást elvégezni. Mindenféle megoldást beszéljenek meg, még akkor is, ha nem tűnik túl ötletesnek. Fontos, hogy a gyerekek a munka közben minél több anyagot megismerjenek és a beszámolók során elmondják elképzeléseiket. 
- Az első beszámoló után kerülhet sor a második rész feladatainak megoldására, melyből szintén beszámolnak a csoportok.
	A második részben olyan feladatokat adhatunk a tanulóknak, melynek megoldása során már különféle kísérleti eszközöket is kell használni, melynek során előkerülnek a balesetvédelmi vonatkozások is, melyeket célszerű frontális formában megbeszélni. 
A tanulókísérleti vizsgálatok, és az azt követő beszámolók során tájékozódhat a tanár a gyerekek elképzeléseiről az anyagokkal, az anyagok átalakulásaival kapcsolatban. 
	Fontos, hogy a gyerekek sok ötletet kipróbálhassanak. E rész végére külön záró feladatsort nem is terveztünk, hiszen a cél éppen az, hogy a gyerekek elméletei a felszínre kerülhessenek, melyek kiindulási alapként szolgálhatnak az elkövetkezendő munkához. Tehát a fő cél a diagnózis, de olyan tevékenységeken és megbeszéléseken keresztül, melyekből valójában nagyon sokat profitálhatnak a gyerekek a későbbiekben, hiszen ismerkednek a természettudományos megismerési módszerekkel, alapvető anyagismeretre tesznek szert, megismerik a legfontosabb kísérleti eszközöket, balesetvédelmi szabályokat. 
	Az elvégzendő kísérletek sorát 3 fő részre osztottuk, melyeket szaggatott vonallal választottunk el egymástól, de ezeket természetesen bővíthetik a kollegák, illetve bármelyik elhagyható. Válogatási szempontunk az volt, hogy olyan jelenségeket vigyünk a tanulók elé, melyek megfigyelése, elvégzése, értelmezése még nem igényel komolyabb kémiai jellegű ismereteket, melyeket nem várhatunk el a gyerekektől. Ellenben kérdéseik, magyarázataik betekintést tudnak nyújtani elképzeléseikről. 

Eszközök, anyagok: 
Kémiai laboratóriumi eszközök, alapvető vegyszerek, melyeket itt nem részletezünk, hiszen az alapvetően attól függ, hogy ajánlatunkból mely vizsgálatokat végzik el a tanulók.
A beszámolók készítéséhez papír és írószerek 

Értékelés: 
A formatív értékelés szóban mindenképpen történjen meg. Emeljük ki az eredeti ötleteket. A modul befejezésével érdemes visszatérni a diagnosztikus kérdésekre. Elsősorban az a fontos, hogy a gyerekek anyagismerete minél jobban bővüljön. 

Mellékletek:
Az egyes csoportok számára ajánlott feladatok
Kérdések a diagnosztikus méréshez

Ajánlott feladatok

1.	Rész, az anyagok csoportosítása

Csoportosítsátok egy általatok választott szempontrendszer szerint a következő anyagokat: 
cukor, konyhasó, olaj, liszt, alumínium, vas, műanyag, porcelán, papír, fa, mészkő, benzin, gyertya, szalmiákszesz, alkohol, ecet, arany, réz, jég, víz, levegő, szódavíz, kén, higany, ólom, jód, rozsda, tojásfehérje, ásványi szén, zsír, kávé, tea, mosószer.

2.	Rész, különböző anyagok vizsgálata

Az ivóvíz
A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy meg kell vizsgálnotok az ivóvizet. Tiszta anyag, vagy esetleg összetett. Öntsetek ki néhány csepp vizet egy tiszta óraüvegre, majd kezdjétek el melegíteni! 
Mit vártok, a melegítés után ismét ugyanolyan tiszta lesz az óraüveg, mint kezdetben volt, vagy esetleg visszamarad valami?
Bizonyára hallottatok már a desztillált vízről. Mit tudtok róla?
Végezzétek el az előbbi kísérletet desztillált vízzel is! 
Mit vártok, a melegítés után ismét ugyanolyan tiszta lesz az óraüveg, mint kezdetben volt, vagy esetleg visszamarad valami?
Hasonlítsátok össze a két kísérlet eredményeit! 

Szódavíz vizsgálata
A Ti csoportotok feladata az lesz, hogy a szódavizet teszitek vizsgálat tárgyává. Öntsetek ki egy főzőpohárba körülbelül 1 dl szódavizet, majd kezdjétek le melegíteni! 
Mit vártok, mi fog történni? 
Az történt, amit vártatok? Írjátok le megfigyeléseiteket.
Végezzétek el az előbbi kísérletet bármilyen szénsavas üdítővel is! 
Mit vártok, mi fog történni? 
Az történt, amit vártatok? Írjátok le megfigyeléseiteket.
Hasonlítsátok össze a két kísérlet eredményeit! 

A zsíros húsleves
Biztosan ettetek már olyan húslevest, melyet nagyon zsírosnak találtatok. A levesben hol, hogyan helyezkedett el a zsír? 
Feladatotok az lesz, hogy egy kémcső aljára vizet öntötök, majd ez után kevés olajat. Mit vártok, hogyan fog ez a két anyag elhelyezkedni a kémcsőben? 
Rázzátok össze a kémcsövet, majd tegyétek a kémcsőtartóba és hagyjátok állni, miközben figyelitek! 
Az történt, amit vártatok? Írjátok le megfigyeléseiteket.
Hasonlítsátok össze a kísérlet eredményét és a zsíros húsleves esetében tapasztaltakat!

El lehet-e égetni egy fémdarabot?
Egyensúlyozzatok ki táramérlegen vékony rézdrótból álló fémgombolyagot! 
Figyeljétek meg és jegyezzétek le, hogy milyen a rézdrót! 
Izzítsátok ki alaposan a rézdrótot! Milyen most a rézdrót?
Eddigi ismereteitek alapján mit gondoltok, változott-e a folyamat során az anyag tömege, s ha igen, akkor hogyan? 
Méréssel ellenőrizzétek előzetes elképzeléseiteket! 

Jár-e az oldódás energiaváltozással?
Tegyetek kémcsőbe félig vizet, majd mérjétek meg a víz hőmérsékletét! T1 = 	oC
Adjatok a vízhez kanálnyi fixírsó-kristályt, majd az oldódás után ismét olvassátok le a hőmérsékletet! Az oldódás alatt a hőmérőt ne vegyétek ki a kémcsőből! T2 =	oC.
Azt kaptátok, amit vártatok? Az energiaváltozás szempontjából szerintetk milyen volt ez a folyamat?

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

Talajok vízáteresztő képességének vizsgálata
A különböző talajok vízmegkötő képességét más-más tanulócsoport méri, majd az eredmények összehasonlítása közösen történik.

A talajok vízmegkötő képessége a talaj szerkezetétől, kémiai összetételétől függ. Bizonyos talajok vízmegkötő képessége nagyobb. Vizsgáljátok meg egy talajminta vízmegkötő képességét! 
Kísérlet
Egy tölcsér nyílásába helyezzetek lazán vattát, majd a vattára 50 g talajt. A tölcsér nyílása alá 50 cm3 -es teljesen száraz mérőhenger kerüljön. A talajmintára kis részletekben 50 cm3 desztillált vizet csepegtessetek, és a lecsepegés után olvassátok le a felfogott térfogatot! 
1.	A felfogott vízmennyiség alapján számítsátok ki a talaj vízmegkötő képességét g/cm3 -ben!
2.	Vizsgáljátok meg a különböző talajok vízmegkötő képességét!
3.	Hasonlítsátok össze a kapott eredményeket!
4.	Milyen összefüggés állapítható meg a talaj homoktartalma és a vízmegkötő képessége között?

--------------------------------------------------------------------------------------------

Vas és alumínium
Olyan alumíniumdrótot és vasszöget kaptok, amelyek már régóta a levegőn vannak. Hasonlítsátok ezeket össze! Rögzítsétek tapasztalataitokat!

Olajszennyeződés vizsgálata
Vegyetek két főzőpoharat, az egyiket töltsétek meg félig olajjal, a másikat vízzel! Mártsatok mindkettőbe madártollat, majd figyeljétek a meg kivétel után a különbséget!
Mit vártok? Írjátok le a tapasztalatokat!
Tudna-e az olajos szárnyú madár repülni?

Karamell készítése
Tegyetek kémcsőbe kevés cukrot és kezjétek el óvatosan hevíteni! Mit figyelhettek meg a kémcső falán? 
Írjátok le a tapasztalatot!
Végezzétek el az előbbi kísérleteket különféle cukrokkal és írjátok le a tapasztalatokat!

A fehérjék vízoldhatóságának vizsgálata
Mit gondoltok, minden fehérje oldódik-e vízben? Vannak-e kivételek?

Kísérlet
Tegyetek az egyik kémcsőbe tojásfehérjét, a másik kémcsőbe pedig túrót! Öntsetek mindkét anyagra vizet, majd rázzátok össze a kémcsövek tartalmát! 
Rögzítsétek a tapasztalatot!
Keressetek további példákat vízben oldódó és vízben nem oldódó fehérjékre!

A fehérjék melegítése
Mi történhet, ha melegítjük a fehérjét? Megfordítható-e a folyamat?

Kísérlet
a.) Melegítsetek kémcsőben tojásfehérje oldatot! Figyeljétek meg a változást!

b.) Öntsetek a megkeményedett (kicsapódott) tojásfehérjéhez vizet és figyeljétek meg, hogy oldódik-e?
Rögzítsétek a tapasztalatokat!

A jód színe
Öntsetek egy kémcsőbe denaturált szeszt, majd dobjatok bele néhány apró jódkristályt. Figyeljétek meg a színét.
- Oldjatok fel vízben kevés jódot.
- Oldjatok fel benzinben kevés jódot. 
- Öntsetek a vizes jódoldat tetejére kevés szén-tetrakloridot és jól rázzátok össze kémcsövet. 
Figyeljétek meg a változást!
- Háztartási keményítő vizes oldatához adjatok kevés jódot és figyeljétek meg a színváltozást!

Lila folt
Két-három darab hipermangán kristályt csomagoljatok be szűrőpapírba, és cérna segítségével függesszétek fel egy vízzel telt főzőpohár tetejére, úgy, hogy az a vízbe lógjon és figyeljétek, meg mi történik! Rajzoljátok le a látottakat! Hogyan képzelitek el a folyamatot? Készítsetek erről is rajzot!

Diagnosztikus kérdések, feladatok

-	Mit gondolsz, hogyan keletkeznek a tudományos elméletek?
-	Sorolj fel a mindennapi életből ismert gáz halmazállapotban lévő anyagokat!
-	Sorolj fel folyékony halmazállapotban lévő anyagokat!
-	Sorolj fel szilárd halmazállapotban lévő anyagokat!
-	Sorolj fel fémes anyagokat!
-	Sorolj fel nemfémes anyagokat!
-	Sorolj fel olyan anyagokat, melyek szerinted éghetők!
-	Sorolj fel olyan anyagokat, melyek szerinted nem éghetők!

További modultémák: 
Az éltető víz
Fémek az életünkben
Fémek mindenhol
Fémek napjainkban
Fémek az emberiség történelmében
Elemek az ókorban, a középkorban, majd az újkor fémei

Vízvizsgálatok, esettanulmány

Folyamatos projektfeladat. A gyerekek egész évben folyamatosan végzik e tevékenységet. Az év végén tablókat készítve számolnak be tevékenységükről az egyes csoportok. A tanulmányok előrehaladtával bővítik a vízek vizsgálati lehetőségeinek eszköztárát. Példaként néhány lehetőséget leírtunk. 

A vízminőség-vizsgálók a szakértők csoportja, a csoport többi tagjai gyűjtik be a vízmintákat.

-	Az iskolához közeli ipartelep környékén lévő forrás vagy patak vizének különböző szempontú vizsgálata differenciált csoportmunkában. Előzetesen persze be kell szerezni a vízmintákat.
-	További vizsgálatok, mint uszodavíz, csapvíz, esővíz, desztillált víz, hó, illetve bárhonnan származó víz vizsgálata folyamatosan, ásványvizek összehasonlítása sótartalom szerint stb.
-	Vízzel kapcsolatos dolgok gyűjtése, mint zene, irodalmi alkotások, történelem, nagy folyami kultúrák kialakulásában mi volt a víz szerepe stb. 
-	Vízzel kapcsolatos újságcikkek gyűjtése
-	Vízzel kapcsolatos szólások gyűjtése, melyek azt fejezik ki, hogy a víz milyen fontos az ember életében
-	Napi átlagos vízfelhasználás becslése egy átlagos lakótelepi lakásban, kertes házban, kertes házban konyhakerttel stb.

Víztisztító berendezés modellezése

A víz természetes környezetében, a talaj felszínéről a mélybe jut. E közben vastag talajrétegeken szivárog keresztül. A következő modellkísérletben azt tudjátok megvizsgálni, hogy mi történik a csapadékkal, miközben a mélybe kerül.
	A „víztisztító készüléket” üres, műanyag üdítős palackban lehet elkészíteni. Le kell vágni a műanyagpalack alsó részét, majd szájával lefelé rögzíteni a Bunsen állványon, például a fémkarikába belehelyezni. Az üveg alsó részébe 6-7 cm vastagságban homokot tegyetek, melyre 6-7 cm vastag kavicsréteg kerüljön!
	Öntsetek a készülék felső, nyitott végébe enyhén festékes, szennyezett vizet! Figyeljétek meg mi történik! Hasonlítsátok össze az edény alján kicsöpögő oldatott azzal, amit a kísérlet kezdetekor használtatok!

Vízvizsgálatok

Szerves szennyezés kimutatása

A szerves anyagot tartalmazó vízben folyamatos a szerves anyag oxidációja, ezért a vízben oldott oxigén elhasználódik. Ennek kimutatására a metilénkék nevű vegyületet lehet használni, melynek oxidált alakja kék színű, redukált formája pedig színtelen. 

Vizsgáljátok meg a metilénkék esetleges színváltozását különböző helyekről származó vízmintákban! Összehasonlításképp nézzétek meg desztillált víz és csapvíz esetében is!

Mosószerek hatása

Készítsetek maradék vászon- vagy flanel darabokból kis hajót, melyeket étolajjal itassatok át! Ezt követően az egyik hajót desztillált vízzel teli üvegkádba helyezzétek, míg a másikat mosószerek, vagy mosogatószeres vízzel töltött kádba! Figyeljétek meg, hogy a mosószeres kádba helyezett hajó hamarosan elsüllyed, mivel a mosószer részecskéi leoldják az étolajat a hajó testéről.