Katsetades tekib huvi �Eksperimetaalse õppe tähtsusest huvi äratamisel loodus- ja täppisteaduste vastu

Karin Hellat karin.hellat@ut.ee

Ülle Kikas ylle.kikas@gmail.com

Siiri Velling siiri.Velling@ut.ee

Teemasessioon Reaalkooli konverentsil 10.septembril 2021

Õpilaste õpimotivatsioonist �Praktilise õppe erinevad kogemused

• Loodusteaduste Olümpiaad
• Väga motiveeritud, hästi juhendatud, õpivad ise juurde
• Uurimislabor
• Klassil on esialgu huvi Chemicumi vastu, katsete käigus tekib huvi probleemi lahendamise vastu
• Õpihuvilaager (2021)
• Huvi õppimise vastu enamasti puudus, huvi tekitamiseks atraktiivsed tegevused (telefoniäpid, mõõteriistade kasutamine, individuaalne juhendamine)

​

​

�

Uurimislabor

Eksperimentaalse õppe sessioonid TÜ Chemicumis

3.–4. kooliastme õpilastele

Osaleb terve klass koos õpetajaga

Üliõpilastest juhendajad iga 8 õpilase kohta

Oleme ise uurijad!

Teema: kasulikud ained rohelistest taimedest�

• Eksperimendi demo:
• taimelehtede ekstrakti ja näidis-kromatogrammi valmistamine
• Iseseisev töö paarides
• varem kogutud andmete sisestamine
• ühistöö interneti arvutiprotokolli alusel

​

Metoodika http://uurimislabor.teaduskool.ut.ee

• ÕPPEKAVA TOETAV ÕPE
• Tavaliste koolide tavaklassidele
• Probleemipõhine – teadusliku meetodi omandamine
• Eksperimentaalne – käeline tegevus ja praktilised oskused
• LÕIMITUD ÕPE
• kõigi LTT ainete teadmiste rakendamine probleemi lahendamiseks
• Katsed bioloogiast, keemiast, füüsikast, valemid, IT oskused
• Üliõpilastest juhendajad iga 8 õpilase kohta.
• LOODUSTEADUSLIK, TÕENDUSPÕHINE MÕTLEMINE KÕIGILE!

Õppeainete lõiming (näited)

Uurimislabori harjutus

• Legend, probleemi püstitus
• Noorte idufirma tahab toota toidulisandeid ja tooraine saamiseks oma põllul taimi kasvatada. Nende toidulisandi vajalikeks komponentideks on taimepigmendid, mida leidub rohelistes lehtedes ja arvatavasti ka spinatis, mida oleks lihtne kasvatada.
• Uurimisküsimused – mida katse näitab?
• Kas spinatilehtedes leidub pigmente klorofüll-a ja feofütiin
• kas neid pigmente saab segust eraldada?
• Teoreetiline taust ja tegevusjuhend (igaühe laual)

Katseandmete saamine: spinati ekstrakti kromatogrammi mõõtmine, retensioonifaktorite arvutamine ja pigmentide tuvastamine

• Arvutiprotokoll – katseandmete sisestamine, arvutused ja analüüs

KATSE SELGITUS�

​

Vaata kromatogrammi demonstratsiooni!

​

Rohelise taime ekstrakti valmistamine

UHMERDA ROHELISED LEHED!

+ATSETOON

EKSTRAKT

MIKROTUUB

Pasteuri pipett

Õhukese kihi kromatograafia ettevalmistused

STARDIJOON

VOOLUTI keeduklaasi!

EKSTRAKT

PLAADI ettevalmistamine

EKSTRAKT

pipett

5 x

KROMATOGRAFEERIMINE

STARDIJOON

PLAAT VOOLUTISSE!

JÄLGI, MIS TOIMUMA HAKKAB!

​

MÕNI MINUT OOTAMIST…

STARDIJOON

FINIŠIJOON

KUI VEDELIK ON JÕUDNUD ~ 1,5 CM KAUGUSELE ÜLASERVAST, SIIS TÕSTA PLAAT PINTSETTIDEGA VOOLUTIST VÄLJA!

MÄRGI SEE KIIRESTI, ÕRNALT JOONLAUA ABIL PLIIATSIGA PLAADILE!

KUS ON PIGMENDID?

TÕMBA PLIIATSIGA HELENDAVATELE LAIKUDELE RINGID ÜMBER!

VAATA PLAATI

UV-LAMBI ALL!

PIGMENTIDE TUVASTAMINE

ÕHUKESE KIHI KROMATOGRAAFIAGA

Igal pigmendil on kindel R_f väärtus, mille järgi saab seda määrata.

​

R_f – retensioonikordaja (i.k retention factor)

​

kirjeldab seda, kui hästi antud aine kindla koostisega voolutiga kaasa (plaadil ülespoole) liigub.

Retensioonikordaja määramine

Retensioonikordaja R_f

ARVUTA R_f kõigi vöötide jaoks!

MÕÕDA kaugused a ja b

R_f = a / b

Töö arvutiprotokolliga

• Sisene arvutisse ja ava arvutiprotokoll
• Kliki „Uurimislabori lingid – arvutiprotokoll“
• Leia protokollis üles oma töökoha numbriga alaleht!
• Sisesta oma andmelehelt protokolli tabelisse (õpilaste mõõdetud andmed):
• Klorofüll-a vöödi kaugus lähtejoonest - a2 (mm)
• Feofütiini vöödi kaugus lähtejoonest - a1 (mm)
• Vooluti frondi kaugus lähtejoonest - b (mm) (2 korda sama väärtus mõlema pigmendi jaoks)
• Protokolli sisestatud valem arvutab pigmentide R_f väärtused
• Mine protokollis Kokkuvõtte lehele
• Sinna on lingitud kõigi sisestatud andmed, leitud statistilised näitajad ja tehtud valmis graafikud

Klassi tulemuste arutelu

• Kui suured on katsest saadud keskmised R_f keskväärtused?
• Võrdle neid juhendis antud väärtustega! (0.40 ja 0.30)
• Kas õige väärtus mahub piiridesse keskväärtus± standardhälve?
• Uuri R_f jaotuste graafikuid

(näitavad, mitu korda mõõdeti R_f väärtusi, mis jäävad antud vahemikku)

• Millise kujuga võiks jaotus ideaalselt olla?
• Milliseid vigu võidi teha vöötide mõõtmisel ja sisestamisel?
• Vööte tuleb mõõta keskkohast, frondijoon valesti, käsi värises, jms

​

• Vastused uurimisküsimustele ????
• Kas spinatilehtedes leidub pigmente klorofüll-a ja feofütiin ?
• Kas neid pigmente saab segust eraldada?

​

• TÄHTIS: tublimate esiletoomine ja autasustamine

Katsetulemused arvutiprotokollis

• Igal töökohal on oma alaleht andmete sisestamiseks
• vajalike arvutuste jaoks on failis automaatsed valemid
• Kõigi tulemused lingitakse kokkuvõtte lehele
• Automaatselt leitakse klassi keskmised jm statistilised näitajad
• Graafikud
• Kõigi tulemuste jaotus jt graafikud vastavalt sisule
• Tulemuste analüüs ja arutelu
• kui suur oli keskmine, kui palju varieerusid üksiktulemused, kas oli äärmuslikke tulemusi, miks saadi erinevad tulemused
• Arutelu: korduvmõõtmiste tähtsus usaldusväärse tulemuse saamiseks

SOBIB ÜHISTÖÖKS IGAS ÕPPETEGEVUSES, KUS KOGUTAKSE ANDMEID

Ühistöö protokollide ettevalmistamine

• Konto ja kaust Google kettal, kuhu luuakse antud töö arvutiprotokollid
• Loo andmetabel (Google Sheets või Excel)
• Jaga faili õpilastega! (nt tee link kõigile kättesaadavaks linkide failis)
• Faili struktuur
• Pealeht: üldandmed (teema, klass, õpetaja jm)
• Andmete sisestamise alalehed - kopeeri iga töökoha /õpilase jaoks
• alalehtedel on vajalikud tabelid, valemid ja/või graafikud!
• Kokkuvõtte leht:
• Kõigi tulemused (lingitud alalehtedelt), tulemuste statistika
• Graafik – kõigi tulemuste jaotus, ja muud graafikud vastavalt sisule
• IGA UUE KLASSI /TUNNI JAOKS UUENDA ARVUTIFAILI!
• nt kopeeri kasutatud faili: tühjenda sisestatud väärtused, muuda pealehte !
• Pane õpilaste jaoks linkide lehele uus link!

PALU ABI ARVUTIÕPETAJALT või IT HALDURILT

Uurimislabori eesmärgid

• Arendada õpilaste probleemilahendus- ja koostööoskust, käelisi oskusi, keelelist ja tehnoloogiapädevust, analüütilist mõtlemist
• pakkuda koolidele õppematerjale loodusaineid lõimivate eksperimentaalsete tööde läbiviimiseks
• 12 labori materjalid on vabalt kättesaadavad Uurimislabori veebilehel.
• toetada koole ja õpetajaid riikliku õppekavaga sobituva, erinevaid õppeaineid lõimiva eksperimentaalse õppe pakkumsiel.

Eksperimentaalne õpe koolides

• Koolide võimekus lõimitud eksperimentaalse õppe läbiviimiseks on erinev
• Suudavad väga entusiastlikud õpetajad
• Eeldused: labor, korras katsevahendid ja materjalid, aineid lõimivate eksperimentide juhendid; tasustatud tööaeg/tööjõud tööde ülesseadmiseks ja koristamiseks, jne
• Väiksemates koolides ei saa kasutada laboreid ja vahendeid intensiivselt ega efektiivselt
• Õppekavas on vähe eksperimentaalseid töid

​

​

Tulevik: piirkondlike uurimislaborite võrgustik?

PIIRKONDLIKUD UURIMISLABORID:

• Üks kool võtab koordinaatori rolli, sisustab piirkondliku õppelabori, palkab laborandi
• Ümbruskonna koolide õpetajad viivad seal oma klassidega läbi praktilist õpet
• TÜ Uurimislabor (+ Energiakeskus?) koordineerivad sisu uuendusi ja kvaliteeti ning õpetajakoolitusi.
• POSTIIVNE KOGEMUS: Väike-Maarja Gümnaasiumi ja Põlva Kooli projektid Klass+ rahastusega 2017 – 2022

​

Ettepanek HTM-le: alustada süsteemset eksperimentaalse õppe võimaluste parandamist!