Tutkiva oppiminen: elektronien täyttymisjärjestys

KE2-kurssi sisältää paljon uusia käsitteitä ja teorioita, ja koska liikutaan mikrotasolla, on näiden asioiden ymmärtäminen opiskelijoille toisinaan haastavaa. Kvanttimekaaniseen atomimalliin törmätään heti kurssin alkumetreillä ja tehtävänä on muuttaa opiskelijoiden yläkoulussa oppima ajatus atomin rakenteesta. Yksinkertaisemman Bohrin atomimallin hylkääminen on osalle opiskelijoista hankalaa, sillä se on ollut tähän asti heille täysin toimiva tapa mallintaa atomia. Vaikka heille kerrotaan, että Bohrin atomimalli ei ole riittävä tapa kuvata atomia ja esitellään kvanttimekaaninen atomimalli, pyrkivät he monesti tuomaan Bohrin atomimallin piirteitä kvanttimekaaniseen atomimalliin. Päätin siis tällä kertaa lähteä lähestymään kvanttimekaanista atomimallia niin, että opiskelijoiden ymmärtämistä tuetaan tutkimuksellisella opiskelulla.

Opiskelijat saivat tehtäväkseen selvittää, miten elektronit täyttyvät atomin energiatasoille. Olimme käyneet edellisellä tunnilla läpi atomin historiaa ja päätyneet tutustumaan kvanttimekaanisen atomimallin käsitteistöön tutkimatta kuitenkaan vielä eri alkuaineiden elektronirakenteita. Opiskelijoiden tehtävänä oli muotoilla kolme väittämää siitä, miten elektronien täyttymisjärjestys toteutuu, käyttämällä apunaan jaksollista järjestelmää, MAOLin elektronijakaumakaaviota, antamaani energiatasokaaviota ja tätä simulaatiota. Oppikirjaa ei saanut tällä kertaa hyödyntää, sillä sinne faktat on kerätty jo valmiiksi pureskeltuina ja tehtävä olisi mitannut vain luetun ymmärtämistä.

Ryhmien oli aluksi hieman hankala tarttua tehtävään, sillä he eivät olleet vielä sisäistäneet edellesellä tunnilla läpikäytyä kvanttimekaanista atomimallia täysin, mutta pienillä johdattelukysymyksillä kaikki ryhmät pääsivät jyvälle. Kiertelin luokassa ohjaamassa työskentelyä, vastaamassa ryhmäläisten kysymyksiin ja johdattelemassa työskentelyä oikeille urilleen. Suurin osa ryhmistä saikin väittämät muotoiltua vain pienien vihjeiden avulla ja opea ilahdutti toteamukset ”Nyt mä alan ymmärtää!”. Jokainen ryhmä sai käyttää ongelman lähestymiseen tarvitsemansa ajan ja väittämät löydettyään opiskelijat pääsivät testaamaan väittämiään kirjan tehtävillä. Kun kaikki ryhmät olivat keksineet väittämänsä, kävimme ne yhdessä läpi ja muotoilimme elektronien täyttymisjärjestykseen liittyvät kolme sääntöä – minimienergiaperiaate, Hundin sääntö ja Paulin kieltosääntö.

Olen hurjan ylpeä opiskelijoistani, sillä kaikki löysivät väittämät, mikä osoittaa jo kvanttimekaanisen atomimallin ymmärtämistä. Kaikki työskentelivät innokkaasti ongelman parissa, auttoivat kaveria ja argumentoivat omia ajatuksiaan. Työskentelyä oli todella mukava seurata ja edellisiin vuosiin verrattuna vaikutti siltä, että elektronien täyttymisjärjestys ymmärrettiin paremmin. Aion jatkossakin ehdottomasti lähestyä hankalaltakin tuntuvia aiheita näin, sillä se on palkitsevaa sekä opelle että opiskelijoille!

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s