Využití periodické soustavy prvků v hodinách matematiky, fyziky a přírodopisu

Anotace

Základní informace o předkládané aktivitě

Učitelé na základních i středních školách shodně označují za jedno z kritických míst vzdělávacího procesu nízkou úroveň čtenářské gramotnosti žáků. Příčinu vidí v tom, že žáci nejsou schopni (a někdy ani ochotni) si přečíst pečlivě a opakovaně text, který je jim předkládám v rámci ostatních vzdělávacích předmětů (nejen českého jazyka). Žáci si neumí utvořit představu o tom, o čem text vypovídá, tvrdí, že mu nerozumí.

Jestliže hovoříme o textu, který by měl v hodinách rozvíjet čtenářskou gramotnost, musíme kromě tzv. učebnicového textu zmínit i jiné (velmi rozmanité) texty: texty z popularizačních médií různé úrovně spolehlivosti, texty šířené prostřednictvím internetu (včetně textů multimediálních) i nelineární texty, jako jsou grafy, diagramy, tabulky, matematické zápisy, obrázky, náčrtky, fotografie. Mezi velmi jednoduché texty, které lze využít pro rozvoj čtenářské a matematické gramotnosti, patří i komiks nebo stručné nápisy a piktogramy.

Inspirací pro předkládanou aktivitu byla reklama z letiště v New Yorku (obrázek 1), ve které pro složení slova BiLiONS byly využity zkratky názvů chemických prvků, tak jak je uvádí periodická soustava prvků.

Obrázek 1: Reklama na letišti v New Yorku (fotografie – archiv autorů článku)

Zmíněná aktivita je připravena pro využití v hodinách matematiky, fyziky a přírodopisu, je vhodná pro žáky druhého stupně základní školy a nižšího stupně gymnázií. Jedním z cílů předkládané aktivity je podpořit rozvoj čtenářské gramotnosti žáků zároveň s rozvojem a posílením mezipředmětových vztahů mezi přírodovědnými předměty a matematikou.

Zadání aktivity v hodině matematiky (MaCHeS)

• Tvořte česká slova „s matematickou tematikou“ pomocí značek chemických prvků, tak jak jsou uvedeny v periodické soustavě prvků.
• Slova zapisujte do tabulky, používejte jednotný zápis slov, aby bylo zřejmé, z jakých prvků se slovo „skládá“ (např. Kr:Y:C:H:Li:C:K:Y, Mo:C:N:I:Na, ale také Mo:C:Ni:Na).
• U každého prvku vyhledejte v periodické soustavě prvků protonové číslo. 
• Ke slovům v tabulce zapište tzv. číslo slova, které dostanete jako součet protonových čísel prvků, ze kterých se slovo „skládá“. 

Kolik slov „s matematickou tematikou“ jste našli? Které vaše slovo má největší číslo? Které slovo se vám podařilo složit různými způsoby? Platí tvrzení: Čím má slovo víc písmen, tím má větší číslo?

Poznámka:

Povolené druhy slov „s matematickou tematikou“:

• podstatné jméno (první pád jednotného i množného čísla)
• sloveso (v infinitivu např. dělat i dělati)
• přídavné jméno (první pád jednotného i množného čísla)
• číslovky
• příjmení známých matematiků
• názvy písmen řecké abecedy

Postřehy z ověřování aktivity ve výuce matematiky

Úloha byla řešena se žáky osmého ročníku ZŠ v Českých Budějovicích a kvarty osmiletého gymnázia v Benešově. Poděkování patří Mgr. Martě Vrtišové a Mgr. Janě Šváchové za jejich ochotu aktivitu s žáky ověřit. Jejich cenné postřehy a připomínky přispěly k úpravě zadání pracovních listů a byly základem následujícího shrnutí.

Žáci byli v hodinách matematiky rozděleni do skupin po čtyřech. Ukázalo se, že je vhodné, aby každý jednotlivý žák skupiny měl vlastní periodickou tabulku prvků, aby tvořit slova mohli opravdu všichni. Nejúspěšnější však byla ta skupina, ve které si žáci úkoly rozdělili (dva hledali slova a dva počítali čísla slov). Na základní škole si slova žáci nejprve psali do vytištěné tabulky, potom je ještě společně zkontrolovali a opravili případné chyby. Následně je přepsali do výsledné tabulky, kterou měli připravenou v svých tabletech. Na gymnáziu po uplynutí stanoveného časového limitu (cca 15 minut) zástupce každé skupiny vypsal vyhledaná slova a čísla slov na tabuli (obrázek 2). Ostatní ve třídě kontrolovali, zda vybraná slova odpovídají pravidlům hry a zda jsou správně vypočteny jejich hodnoty. Pokud někdo zpochybnil platnost některého slova, museli „autoři slova“ své tvrzení zdůvodnit.

 Obrázek 2: Žáci zapisují matematická slova (fotografie – archiv autorů článku)

Ukázalo se, že při časovém limitu 15–20 minut žáci sestaví okolo deseti až patnácti slov. Žáci velice rychle objeví slova prokazující, že číslo slova není závislé na počtu písmen slova. Takovými slovy jsou například O:Sm s číslem 70 a Ti:Si:C s číslem 42. Někteří žáci sestavili stejná slova různými způsoby, například K:Ru:Zn:I:Ce (204) a Kr:U:Zn:I:Ce (269). Při pilotním ověření byly nalezeny například tři varianty pro slovo Co:S:I:N:U:S (211), Co:Si:N:U:S (156) a C:O:Si:N:U:S (143). Ze všech nalezených slov mělo největší číslo 308 slovo U:Mo:C:N:O:V:At:I.

Postřehy z ověřování aktivity ve fyzice (FyCHeS)

Zadání úlohy je stejné jako v předchozím případě. Žáci jsou vybídnuti, aby pomocí značek chemických prvků tvořili slova s fyzikální tematikou. Poděkování patří paní učitelce Mgr. Janě Horáčkové (ZŠ Brigádníků, Praha 10), která tuto aktivitu ověřila v praxi a poskytla zajímavá žákovská řešení.

Ukázalo se, že i když takovéto propojení chemie a fyziky bylo pro žáky neobvyklé, řešili zadaný úkol vesměs s velkým zájmem. Úloha byla zadána v několika sedmých, osmých a devátých třídách ZŠ jako dobrovolný domácí úkol neboli úkol na jedničku. Tento způsob zadání byl zárukou, že se zadanému úkolu budou věnovat žáci, které skutečně zaujal. Již při zadávání úlohy se však ukázalo, že žáci na rozdíl od matematiky nemají tak bohatě rozvinutou fyzikální terminologii. Neznají tolik slov s výhradně fyzikální tematikou. Z tohoto důvodu žáci nacházeli a zapisovali zejména pojmenování věcí, osob a zvířat, se kterými se ve svém každodenním životě setkávají. Toto se týkalo žáků sedmých tříd, žáci osmých a devátých tříd na tom z tohoto pohledu byli lépe. Paní učitelka nakonec uznávala všechna slova (která nebyla vulgární). Kromě zmíněného důvodu tu hrál roli fakt, že fyzika učí tomu, jak funguje svět kolem nás, a do něho patří všechny objekty, které žáky obklopují.

Ukázalo se, že úloha bavila nejen žáky. V několika případech zaujala i rodiče a další příbuzné žáků, kteří se též zapojili. Jedné žákyni se dokonce ve spolupráci s rodiči podařilo nalézt 176 slov, přičemž slovem s nejdelším číslem byl Pa:P:O:U:Se:K (259), obrázek 5. Příklady žáky vytvořených slov s fyzikální tematikou ukazuje obrázek 3, ukázka tvorby žáka deváté třídy je na obrázku 4. 

 Obrázek 3: Příklad žákovských slov s fyzikální tematikou (fotografie – archiv autorů článku)

Obrázek 4: Ukázka práce žáka 9 třídy (fotografie – archiv autorů článku)

  Obrázek 5: Slovo s nejdelším číslem (fotografie – archiv autorů článku)

Pracovní list úlohy FYCHES obsahuje ještě jednu úlohu (ta však nebyla ověřována). Jejím úkolem je z písmen tvořících jisté slovo sestavit co největší počet značek chemických prvků. Například pro slovo PASCAL jde o prvky: Al, S, C, Ca, Pl atd.

Závěrem shrňme, že FYCHES je úloha kreativní, zábavná, posiluje mezipředmětové vztahy mezi chemií a fyzikou (nejen), nutí žáky se dívat na periodickou tabulku prvků z jiného úhlu pohledu. Zároveň rozvíjí čtenářskou gramotnost žáků, jak již bylo zmíněno v úvodu článku. Z hlediska fyziky je to úloha vhodná zejména jako dobrovolný domácí úkol, na školu v přírodě, lyžařský výcvik, zpestření projektu. Žáci mohou utvořit týmy a soutěžit například v počtu nalezených slov.

Postřehy z ověřování aktivity v přírodopisu (BiCheS)

Aktivita BiCHeS se zaměřením na biologické pojmy byla ověřena ve dvou třídách devátého ročníku základní školy v Praze 7. Žáci pracovali ve skupinách po 3 až 4. Při vlastním zadávání úkolu se žáci zajímali mimo jiné o to, zda je možné z chemických prvků sestavovat slova nespisová, případně i slova vulgární a sprostá. Je potřeba poznamenat, že souhlas paní učitelky s tím, aby si žáci i tato slova zaznamenávali (ovšem mimo pracovní list), mělo na velkou část žáků motivační vliv. Kromě toho se objevil také dotaz k možnosti opakovat určitý prvek v rámci jednoho slova (např. K-O-K-O-S). Toto bylo žákům umožněno.

Podle slov paní učitelky byla aktivita ze strany žáků vnímaná jako zajímavé zpestření hodiny přírodopisu. „Děti byly nadšené a dost je to bavilo.“ Přínosem aktivity bylo zejména zábavné zprostředkování obsahu periodické tabulky prvků a podpora kreativity a přemýšlení ve spojení s velkou rozmanitostí biologických pojmů. Nejdelším a zároveň nejlépe číslovaným slovem byl Pa:Po:U:Se:K (320). Zajímavé je, že toto slovo se shoduje s nejdelším slovem použitým ve fyzice, kterým je Pa:P:O:U:Se:K (259). Na druhou stranu žáci vymysleli velké množství podstatně kratších slov s rovněž vysokými čísly. Ve finále tedy došli k většinovému závěru, že číslo slova se neodvíjí od jeho délky, ale od hodnoty protonových čísel ve slově použitých chemických prvků. 

 Obrázek 6: Ukázka práce žáků 9. ročníku (fotografie – archiv autorů článku) 

Závěr

Rádi bychom upozornili na zajímavou hru s názvem Elemensus. Její pravidla a mnoho dalších zajímavostí včetně blogu jsou zde. Je to desková hra, která se hraje velmi podobně jako známé Scrabble. Místo písmen však hrací dlaždice obsahují značky chemických prvků. Tato hra nebyla zatím přeložena do češtiny, hodí se tak například pro zpestření výuky anglického jazyka.

Obrázek 7: Hra Elemensus, obrázek převzatý z http://elemensus.com