Kuidas toetada stöhhiomeetria õppimist võrrandist ainehulgani

Lugege võrrandit enne arvutamist

Alustage sellest tasakaalustatud reaktsioonivõrrandist:

2 Mg(s) + O₂(g) → 2 MgO(s)

Võrrand on tasakaalus: mõlemal poolel on kaks magneesiumi- ja kaks hapnikuaatomit. Kordajad annavad ainehulga suhte ehk moolsuhte 2 mol Mg : 1 mol O₂ : 2 mol MgO. Kasutage valemit või keemiasisuga plokki koos toetatud valikvastusega, et eristada keemilisi liike, kordajaid ja alaindekseid. Praktikalis on keemiaküsimused, valemiplokid ning paaride ühendamise, rühmitamise ja järjestamise ülesanded.

Küsige õppijatelt:

• Millised keemilised liigid on võrrandis?
• Mida näitab iga kordaja ainehulga mõttes?
• Millised arvud kuuluvad valemisse ega tohi muutuda?

Vaadake enne jätkamist reaalajas vastuseid ja edenemist. Õige paar ei näita, kas õppija mõistab, miks määrab võrrand ainehulga suhte.

Teisendage kordajad ainehulga suhteks

Paluge õppijatel esitada stöhhiomeetriline ainehulga suhe nõutud järjekorras, näiteks n(Mg) : n(MgO) = 2 : 2 = 1 : 1, ja seejärel selgitada, kust see tuleb. Suhte saab koguda arvulise vastuse, matemaatilise lünkküsimuse või toetatud keemiaküsimusega. Vaadake põhjendus eraldi üle.

Hoidke kolm erinevust selgelt nähtaval:

1. kordaja ei ole alaindeks;
2. ainehulga suhe ei ole automaatselt masside suhe;
3. suhte järjekord vastab nimetatud ainete järjekorrale.

Praktikal saab toetatud valikvastust või arvuvälja automaatselt hinnata. Platvorm ei diagnoosi automaatselt, millise erinevuse mõistmata jätmine vea põhjustas.

Selgitage ühte lahendusnäidet märkustega

Asetage ühes lahendusnäites kõrvuti valem, perioodilisustabeli andmed, suurus, ühikud ja eeldused. Praktikalis saab järjestada valemi-, kalkulaatori- ja perioodilisustabeli sisu, tabelid ning kindla vastusega küsimused.

Jätke lahenduskäigust nähtavale piisavalt, et õppijad saaksid keemilisi seoseid uurida. Paluge neil lõpetada ainult üks tulemuse jaoks oluline samm ja lisada märkused:

• mida suurus tähistab;
• miks seda teisendust vaja on;
• milliste ühikutega samm algab ja lõpeb;
• milline võrrandist saadud suhe ühendab selle järgmise ainega.

Ühes selgelt jälgitavas lahenduskäigus andke ette Aᵣ(Mg) = 24,3, Aᵣ(O) = 16,0 ja seega M(MgO) = 40,3 g mol⁻¹. Eeldusel, et hapnikku on liias:

n(Mg) = 2,43 g ÷ 24,3 g mol⁻¹ = 0,100 mol

n(MgO) = 0,100 mol × (2 mol MgO ÷ 2 mol Mg) = 0,100 mol

m(MgO) = 0,100 mol × 40,3 g mol⁻¹ = 4,03 g

Iga esitatud ühik taandub või kandub selgelt järgmisse sammu. Need idealiseeritud väärtused on esitatud arutlemiseks, mitte katsejuhise ega ennustusena massi kohta, mis peaks katses tekkima.

See tugistruktuur on õpetamise ülesehitus, mitte tõend, et Praktikal vähendab kognitiivset koormust või parandab õpitulemusi.

Eraldage kindla õige vastusega osa lahenduskäigust

Andke ette magneesiumi mass ja selge eeldus, et hapnikku on liias. Paluge õppijatel arvutada magneesiumoksiidi teoreetiline mass.

Pärast aktsepteeritud väärtuse ja tolerantsi määramist kasutage arvulise vastuse automaatset hindamist. Koguge ühikud ja lahenduskäik eraldi lühi- või pildivastusena ning vaadake lahenduskäik üle.

Praktikal ei tasakaalusta võrrandit ega teisenda ühikuid automaatselt, ei tuvasta lahenduskäigu viga ega hinda keemilist arutluskäiku. Õige arv ilma selgitatud ühikute või eeldusteta on puudulik tõend.

Võrrelge etteantud katsetulemusega

Andke ette väärtus 3,87 g MgO ja paluge õppijatel võrrelda seda teoreetilise väärtusega 4,03 g:

protsendiline saagis = (3,87 g ÷ 4,03 g) × 100 = 96,0 %

Protsent on matemaatiliselt kooskõlas kolme tüvenumbri täpsusega. Väärtus on esitatud arutlemiseks, mitte tunnis tehtud katse tulemusena, saagise tagatisena ega üleskutsena järeldada katsemeetodit.

Esitage väärtused tabelis, võrdlus kindla vastusega kontrollküsimuses ning eeldused või võimalikud selgitused avatud küsimuses. Õpetaja peab vastuse üle vaatama, sest keemilist usutavust ei saa järeldada ainult lõplikust protsendist.

Küsige:

• Kas tulemus on etteantud väärtustega matemaatiliselt kooskõlas?
• Milliseid idealiseerivaid eeldusi kasutati?
• Millised selgitused on keemiliselt usutavad ja milliseid lisatõendeid oleks vaja?

Muutke üht tingimust ja koostage lahenduskäik uuesti

Lõpetuseks muutke lähtesuurust. Kui etteantud magneesiumi mass on näiteks 4,86 g ja hapnikku on endiselt liias, saadakse 0,200 mol Mg ning seega teoreetiliselt 8,06 g MgO. Paluge õppijatel valida esimene asjakohane samm, arvutada tulemus ja selgitada, miks jäi lahenduskäik samaks, kuigi suurused kahekordistusid.

Esitage muudetud olukord reaalajas, kodutööna või omas tempos lahendamiseks. Vaadake vastuseid ja edenemist, andke tagasisidet ning otsustage, kas pöörduda tagasi võrrandi, suhte, ühikute, eelduste või mõistlikkuse kontrolli juurde.

Üks õige arvutus näitab selle ülesande lahendamist, kuid ei tõenda, et õppija suudab teadmisi püsivalt uude olukorda üle kanda.