Organizarea Invatarii Proprietatii Chimice a Metalelor Prin Descoperire Dirijata

CUPRINS

PARTEA I

PARTEA ȘTIINȚIFICĂ

INTRODUCERE

Chimia a însoțit pașii omului din zorii primelor civilizații. Fără să o știe, omul a folosit darurile chimiei atunci când s-a încălzit la primul foc de vreascuri, atunci când a făurit primele oale de lut sau când a început să tăbăcească pieile fiarelor vânate. Odată cu trecerea secolelor și mileniilor, chimia a devenit o știință.

”Omenirea a învățat în domeniul științelor să treverseze abisurile necunoscutului, să ajungă la tărâmul solid al realității și să cuprindă întregul univers, sprijinindu-se doar pe pilonii bine studiați de pe maluri.” (D.I.Mendeleev)

În activitatea umană, o mare pondere o ocupă metalele: aluminiu, fier, calciu, magneziu, potasiu și compușii lor, dar există o preocupare și în studiul celorlalte metale în vederea obținerii unor materiale cu proprietăți fizico-chimice superioare.

Lucrarea de față este structurată în două părți:

În prima parte sunt prezentate noțiunile necesare înțelegerii proprietăților chimice ale metalelor.

Partea a doua cuprinde aspecte metodice ale predării Unității de Învățare: METALE.

CAPITOLUL I

PROPRIETĂȚI CHIMICE ALE METALELOR

I.1.CARACTERIZAREA GENERALĂ A METALELOR:

Ca răspândire în natură, după oxigen (47,5%) și siliciu (28%), urmează metalele, în frunte cu aluminiul (7,5%), fierul (5,1%), calciul (3,5%), sodiul (2,6%), potasiul (2,4%), magneziul (2,1%).

În Sistemul Periodic, elementele metalice sunt amplasate în majoritatea grupelor principale și secundare, sub diagonala bor-siliciu-arsen-telur-astatin.

Ca și în cazul nemetalelor, proprietățile metalelor depind de structura electronică a atomului respectiv. Astfel, ținând cont de tipul orbitalului pe care este plasat electronul distinctiv, metalele se clasifică în blocuri de tip s, p, d, f.

METALELE DIN BLOCUL s:

au electronul distinctiv plasat pe orbitalul exterior s;

sunt situate în:

grupa 1 (I A) numite metale alcaline, care au configurația electronică np6(n+1)s1;

grupa 2 (II A) numite metale alcalino-pământoase, având configurația np6(n+1)s2;

excepție fac litiul ( Z=3 ) ce are configurația 2s1 și beriliul ( Z=4) cu 2s2.

METALELE DIN BLOCUL p:

conțin elemente ce au electronul distinctiv pe orbitalul p;

sunt situate în grupele 13 ( III A ) 16 ( VI A );

atomii acestor elemente au configurațiile generale ns2np1-4.

METALELE DIN BLOCUL d:

elementele metalice din acest bloc sunt caracterizate prin plasarea electronului distinctiv pe un orbital interior de tip d;

configurația electronică generală este (n+1)d1-10ns2;

aceste metale formează patru serii din care trei conțin câte 10 elemente, iar una este incompletă:

seria I: conține elemente cuprinse între 21Sc și 30Zn, ce au configurația electronică 3d1-104s2;

seria a II-a: conține elemente cuprinse între 39Y și 48Cd, ce au configurația electronică: 4d1-105s2;

seria a III-a: cuprinde elementele dintre 57La și 80Hg, configurația lor generală fiind 5d1-106s2;

seria a IV-a: conține 89Ac, Ku, Hn……, având configurația electronică generală 6d1-3…7s2;

aceste elemente se mai numesc elemente tranziționale de tip d.

METALELE DIN BLOCUL f:

au electronul distinctiv plasat pe un orbital interior de tip f, iar configurația electronică a stratului exterior este (n-2)f1-14(n-1)d1ns2;

aceste elemente ( elemente de tranziție internă ), formează două serii a câte 14 elemente fiecare astfel:

seria 4f sau seria lantanidelor/ lantanoidelor (Ln) ce au configurația electronică generală 4f1-145d16s2 și este șirul de elemente cuprins între 58Ce și 71Lu;

seria 5f sau seria actinidelor/ actinoidelor (Ac) ce au configurația electronică generală 5f1-146d17s2 și este șirul de elemente cuprins între 90Th și 103Lr.

I.2.PROPRIETĂȚI CHIMICE- GENERALITĂȚI

Proprietățile chimice ale metalelor depind de configurația electronică a atomilor lor, variind periodic așa cum variază și structura electronică.

Dintre cele mai importante proprietăți chimice ale metalelor amintim caracterul electrochimic, valența și starea de oxidare ( S.O. ) sau valența electrochimică, caracterul acido-bazic al compușilor de tipul oxizilor, hidroxizilor și oxoacizilor, caracterul redox al compușilor metalici. Ansamblul proprietăților chimice și electrochimice ale metalelor constituie funcția metalică.

Metalele sunt elemente electropozitive, adică în interacțiile cu alte elemente sau compuși, cedează ușor electroni de valență, trecând în ioni pozitivi:

M Mn++ne-

Caracterul electropozitiv al metalelor implică potențiale de ionizare coborâte ale atomilor respectivi, care sunt corelate cu valori mici ale electronegativității (X), în cazul metalelor electronegativitatea este X˂ 2,1.

În grupele principale, potențialul de ionizare scade cu creșterea numărului atomic, iar în cele secundare crește uniform și progresiv cu numărul atomic. În perioade, tendința generală constă în creșterea potențialului de ionizare odată cu creșterea numărului atomic.

„Starea de oxidare (număr de oxidare) a unui element dintr-o anumită combinație, reprezintă sarcina pozitivă sau negativă pe care ar avea-o atomii dacă s-ar considera că, acea combinație ar fi formată numai din ioni.”(Gulea A., pag. 158)

Cu excepția metalelor din blocul s și a unor metale tranziționale ( Zn, Cd, Sc, Y, La), pot prezenta mai multe stări de oxidare, în care cea maximă este egală cu numărul grupei din care face parte, exceptând metalele din grupa I B, la care starea de oxidare este +III. Chiar dacă în combinațiile lor metalele prezintă stări de oxidare variabile, doar una este cea mai stabilă. Starea de oxidare maximă a metaleleor se realizează în compușii acestora cu nemetale puternic electronegative ( F2, O2 ).

Caracterul acido-bazic al compușilor metalelor este dat de paralelismului ce există între caracterul electropozitiv al unui metal și caracterul acido-bazic al oxizilor, hidroxizilor și oxoacizilor. Compușii metalici ce ar putea funcționa ca acizi sau baze au formula generală …M-O-H. Comportarea compusului ca acid sau bază este în funcție de tăria relativă a legăturilor M-O și O-H. Astfel, dacă legătura O-H este mai puternică decât legătura M-O, compusul respectiv va disocia ca bază:

M(OH)n + + HO-

.

.

.

(n-1)+ Mn+ + HO-

În această categorie intră comușii metalelor puternic electropozitive (metalele alcaline și alcalino-pămîntoase). Dacă legătura M-O este mai puternică decât cea O-H, compusul va disocia ca acid.

M-O-H M-O- + H+

Este cazul compușilor nemetalelor și metalelor slab electropozitive, aflate în stări de oxidare înalte ( Mn-VII; Cr- VI; V-V, etc). Există și compuși ai Al (III), Zn(II), Mn(IV) care pot funcționa atât ca acid cât și ca bază ( compuși amfoteri ), în funcție de natura acido-bazică a partenerilor de reacție.

Starea de oxidare a unui element aflat în stare liberă se presupune a fi zero, starea de oxidare pentru oxigen este –II (exceptând peroxizii și superoxizii), pentru hidrogen +I (exceptând hidrurile).

Starea de oxidare maximă a elementelor metalice îm combinațiile lor, este dată de numărul grupei din care face parte elementul. Astfel, metalele din blocul s ( grupele IA și IIA ) au stare de oxidare ce corespunde cu numărul grupei; metalele din blocul p ( IIIA, IVA, VA, VIA ) prezintă stări de oxidare variabile ce diferă între ele prin 2 unități; metalele din blocul d sau metalele tranziționale au stări de oxidare ce diferă între ele printr-o unitate.

Metalele reacționează atât cu substanțe anorganice simple ( nemetale ) și compuse cât și cu substanțe organice, rezultând o varietate foarte mare de combinații cu largi utilizări în practică.

REACȚIA METALELOR CU SUBSTANȚE SIMPLE ( NEMETALE ):

Reacția cu halogenii ( X2- F2, Cl2, Br2, I2 ):

cu cât metalul are un caracter electropozitiv mai accentuat, iar halogenul număr de ordine mai mic, reacția se desfășoară mai ușor:

2Na + Cl2 = 2NaCl

metalele ce au stări de oxidare variabile formează halogenuri în care metalul se găsește în stare de oxidare maximă:

2Fe+3Cl2 = 2FeCl3

Reacția cu oxigenul: metalele alcaline pot forma oxizi, peroxizi, superoxizi, iar restul metalelor formează oxizi:

4Li + O2 2Li2O (oxid de litiu)

2Na + O2 Na2O2 (peroxid de sodiu)

K + O2 KO2 (superoxid de potasiu)

2Cu + O2 2CuO

4Cu + O2 2Cu2O

Cu N2, C, Si și B, metalele reacționează direct sau indirect cu formare de nitruri, carburi, siliciuri și boruri:

nitrurile metalelor de tip s sunt ionice, stabile în aer, disociază la încălzire și reacționează cu monoxid de carbon, dioxid de carbon, apă și acizi. Metalele de tip p și Hg (II) formează nitruri sau azoturi covalente, iar cele de aluminiu, galiu, indiu sunt polimeri tridimensionali de tip (MN)n. Metalele tranziționale formează azoturi interstițiale cu proprietăți conductoare, puncte de topire ridicate ( 23003340 ), durități mari, rezistente la acțiunea acizilor diluați;

carburile formate pot conține ioni metalici și anioni C4- în Be2C (carbura de beriliu) și Al4C3 ( carbura de aluminiu ) sau ionul alături de metale de tip s, Cu, Zn ( exemplu CaC2- carbura de calciu ); carburile de tip M2C2 și MC2 reacționează cu apa, formând acetilenă; carburile metalelor din grupele IVBVIB sunt interstițiale de tip MC sau MC2 cu aspect metalic, puncte de topire ridicate, durități mari, rezistente la acțiunea acizilor; cromul, manganul, fierul, cobaltul, nichelul formează carburi cu aspect metalic ce reacționează la cald cu H2, N2, vapori de apă;

siliciurile metalelor tranziționale sunt covalente, exceptând pe cele ale metalelor din grupele IB și IIB care sunt ionice, au luciu metalic, duritate ridicată, slabă conductibilitate termică și sunt rezistente la acțiunea apei și acizilor minerali ( excepție V2Si, VSi2 ); siliciurile de litiu, berliu, magneziu, calciu, stronțiu, bariu au durități scăzute și reacționează ușor cu apa și acizii minerali când se obțin silanii; nu formează siliciuri metalice sodiu, rubidiu, cesiu, aluminiu, staniu, plumb;

borurile metalice sunt opace, cu luciu metalic, prezintă conductibilitate electrică și termică mare, puncte de topire ridicate, sunt foarte dure, mai ales cele ale metalelor tranziționale din grupele IVB, VB, VIB, sunt foarte rezistente la acțiunea acizilor.

Hidrurile metalice sunt combinații binare ale hidrogenului cu metale, având formula generală MHn (n= 14) și pot fi:

ionice: formate din metale puternic electropozitive ( grupele IA și IIA, cu excepția beriliului ) și sunt solide, cristalizate, cu o mare reactivitate chimică, au un caracter bazic pronunțat;

covalente: se întâlnesc la beriliu și la elementele din blocul p, se prezintă sub formă de molecule de tip MH8-n (n=4,5,6): GeH4, SbH3, PoH2, etc, sau sub formă de polimeri, de exemplu (AlH3)n, (GaH3)n, (BeH2)n;

complexe: sunt hidruri deficiente în electroni, se întâlnesc la elementele grupei IIIA și prezintă caracter reducător:

AlH3 + LiH Li

Li + 4H2O Al(OH)3 + LiOH + 4H2

interstițiale: sunt produși de absorbție a hidrogenului în rețeaua cristalină a metalului, în care interstițiile (spațiile) libere sunt ocupate de atomi de hidrogen.

REACȚIA METALELOR CU SUBSTANȚE COMPUSE:

În cazul acestor transformări chimice se ține cont de aranjarea metalelor în seria activității chimice:

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Experiențele efectuate au demonstrat că:

metalele aflate mai la începutul seriei sunt mai active, sunt deci mai reducătoare; metalele din stânga hidrogenului reacționează cu hidracizii și oxoacizii ce degajare de hidrogen:

2Na + 2HCl= 2NaCl + H2

2Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2

metalele cu potențiale standard pozitive (cele din dreapta hidrogenului) reacționează numai cu oxoacizii cu caracter oxidant:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O

platina și aurul se dizolvă numai în apă regală, ele găsindu-se în natură și în stare nativă:

3Pt + 12HCl + 4HNO3 =3PtCl4 + 4NO + 8H2O

Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O

litiu, potasiu, calciu, sodiu reacționeaeacționează cu apa, de aceea în natură se găsesc sub formă de combinații:

2K + 2H2O = 2KOH + H2

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

zincul, fierul, staniul, nichelul, plumbul descompun apa la încălzire puternică:

3Fe + 4H2Ov = Fe3O4

metalele din dreapta hidrogenului nu reacționează cu apa.

metalele pot deplasa unele elemente din oxizii lor, în cazul în care căldura de formare a oxidului elementului pe care-1 deplasează este mai mică sau egală cu căldura de formare a oxidului metalului care-l deplasează. Aplicații în acest sens are aluminiul (aluminotermia) și magneziul la obținerea metalelor ai căror oxizi nu se pot reduce cu cărbune din cauza formării carburilor.

2Al + Fe2O3 = 2Fe + A12O3

fiecare metal deplasează din săruri metalele așezate după el în seria activității chimice:

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2

unele metale ca beriliu, aluminiu, plumb, zinc se dizolvă în hidroxizi cu formarea hidroxocomplecșilor respectivi și hidrogen:

Al + NaOH + 3H2O = Na[Al(OH)4] + H2

tetrahidroxoaluminat de sodiu

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

tetrahidroxozincat de sodiu

Combinațiile metalelor se pot clasifica după o serie de criterii, cum ar fi:

numărul speciilor de atomi diferiți care intră în componența combinațiilor:

• binare (oxizi, halogenuri, sulfuri, etc);

• ternare (hidroxizi, sărurile ale acizilor oxigenați);

• cuaternare (sărurile acide ale acizilor oxigenați).

caracterul acido – bazic al compușilor:

• compuși cu caracter acid;

• compuși cu caracter bazic;

• compuși cu caracter amfoter.

legătura chimică dintre atomii constituenți:

• combinații ionice (oxizii, halogenurile metalelor puternic electropozitive)

• combinații covalente (metale în stare înaltă de oxidare), pot forma compuși de tipul MX6; MX7; MO3; MO4; etc;

• combinații complexe ca de exemplu [Cu(NH3)4]SO4 (sulfatul de tetraamino cupru), K4[Fe(CN)6] (ferocianura de potasiu), etc.

I.2.1. PROPRIETĂȚILE CHIMICE ALE METALELOR DIN BLOCUL s

Blocul s conține elementele metalice din grupa 1 (IA) sau elementele alcaline și din grupa 2 (IIA) sau elementele alcalino – pământoase. Aceste elemente sunt:

Elementele alcaline sunt cele mai reactive și electropozitive elemente. Ele sunt puternic reducătoare, formează combinații în starea de oxidare +1, iar ionii lor nu formează combinații complexe.

Elementele alcalino – pământoase formează combinații în starea de oxidare +II, beriliul se aseamănă în multe privințe cu elementul în diagonală aluminiul și ionul de magneziu (Mg2+), cu cel de zinc (Zn2+). Beriliul manifestă caracter preponderent covalent, nu formează compuși în care să existe Be2+ nici măcar în BeF2 și BeO (cu caracter parțial ionic) deși, în unele cazuri se lucrează formal cu Be2+.

REACȚIA CU APA:

reacția litiului cu apa este mai puțin energică, beriliul și magneziul nu reacționează deoarece formează un strat protector de hidroxizi greu solubili;

în cazul reacției sodiului cu apa, căldura degajată topește metalul care plutește pe suprafața apei.

MI + H2O = MOH + H2

Na + H2O = NaOH + H2

MII + 2 H2O = M(OH)2 + H2

Ca + 2 H2O = Ca(OH)2 + H2

REACȚIA CU ALCOOLII:

metalele din blocul s reacționează cu alcoolii formând alcoxizii respectivi:

MI + C2H5OH= C2H5 – O – M + H2

Na + C2H5OH = C2H5 – O – Na + H2

MII + 2C2H5OH = (C2H5 – O -)2M + H2

REACȚIA MAGNEZIULUI cu derivați halogenați:

de exemplu cu CH3I (în soluție eterică), formează iodura de metil – magneziu:

Mg + CH3I = CH3MgI

halogenurile de alchil – magneziu sunt importante pentru sintezele organice (reactivi Grignard).

REACȚIA CU ACIZI DILUAȚI:

fiind elemente puternic electropozitive se dizolvă ușor în acizi minerali diluați, cu formarea hidrogenului și a sărurilor respective:

K + HCl =KC1 + H2

Ca + 2HC1 = CaCl2 + H2

2K + H2SO4 = K2SO4 + H2

Ca + H2SO4 = CaSO4 + H2

acidul sulfuric concentrat atacă beriliul, la cald, cu degajare de dioxid de sulf:

Be + 2H2SO4 = BeSO4 + SO2 + 2H2O

acid azotic concentrat, pasivează beriliul, la fel ca și pe aluminiu.

REACȚIA CU OXIGENUL:

încălzite în aer sau în oxigen,metalele din blocul s se comportă diferit, astfel:

litiul se transformă în oxidul de litiu:

4Li + O2 = 2Li2O

sodiul trece în peroxidul de sodiu:

2Na + O2 = Na2O2

(motiv pentru care sodiul se păstrează în vase închise ermetic și sub petrol).

potasiul, rubidiul și cesiul trec în superoxizi (rubidiul și cesiul se aprind spontan, în aer, chiar la temperatura camerei):

K + O2 = KO2

beriliul și magneziul se încălzesc sub formă de pulberi sau benzi subțiri, se aprind și ard cu flacără vie:

2Mg + O2 = 2MgO

calciu, stronțiu, bariu se oxidează ușor, trecând în oxizi (bariu se aprinde în aer prin simplă apăsare; de aceea el se păstrează sub petrol):

2Ba + O2 = 2BaO

REACȚIA CU HIDROGENUL:

metalele alcaline reacționează la cald cu hidrogenul, formând hidruri de tipul MH:

2Li + H22LiH

elementele alcalino – pământoase, încălzite la 400 °C formează hidruri de tipul MH2 (cu excepția beriliului).

REACȚIA CU HALOGENII:

metalele din blocul s reacționează diferit cu halogenii (X2), pentru a forma halogenurile corespunzătoare:

în atmosferă de fluor sau clor toate elementele alcaline se aprind și ard cu flacără vie;

în brom lichid, la temperatura camerei litiu și sodiu reacționează numai la suprafață;

introduse în atmosferă de fluor sau clor, beriliul și magneziul reacționează cu incandescență, iar reacția cu bromul și iodul are loc la temperaturi mai ridicate;

calciul reacționează cu fluorul la temperatura ambiantă, cu incandescență; dar cu ceilalți halogeni reacțiile sunt posibile numai la cald.

Na + Cl2 = 2 NaCl

Ca + Cl2 = CaCl2

REACȚIA CU AZOTUL:

dintre metalele alcaline, litiu reacționează chiar la 25°C cu azotul formând nitrura de litiu (Li3N), iar la temperaturi ridicate reacționează cu alte nemetale cum ar fi: seleniu, telur, fosfor, arsen, stibiu formând combinațiile binare corespunzătoare;

3Li + N2 = Li3N

calciu, stronțiu, bariu, la cald, reacționează cu sulf, fosfor, azot, carbon formând compușii binari respectivi: MS; M3N2; M3P2.

REACȚIA CU SULFUL:

sulful metalele din blocul s formează sulfuri:

2MI + S M2S

MII + S MS

I.2.2.PROPRIETĂȚILE CHIMICE ALE METALELOR DIN BLOCUL p

Atomii elementelor metalice din acest bloc au structura statului exterior ns2np1-4, fiind caracterizată de prezența unei perechi de electroni s „inerți" mai puternic atrași de nucleu, manifestând o rezistență remarcabilă față de participarea la diferite interacții. Metalele care fac parte din acest bloc se află în grupele: IIIA; IVA; VA; VIA (sub diagonala bor – siliciu – arsen – telur – astatin).

Aceste elemente prezintă stare de oxidare maximă egală cu numărul grupei din care fac parte și o stare de oxidare inferioară (mai mică cu două unități) datorită existenței perechii de electroni s „inerți" și este cu atât mai stabilă cu cât crește valoarea lui n. Astfel:

a) Elementele din grupa aluminiului (13 sau IIIA) au starea de oxidare caracteristică și cea mai stabilă +III.

Taliul are cea mai mare stabilitate în starea de oxidare +I (dominantă pentru chimia lui) asemănându-se în multe privințe cu metalele alcaline și cu argintul.

b) In grupa 14 (IVA) pentru germaniu și staniu, compușii cei mai stabili se află în starea de oxidare +IV și pentru plumb în starea de oxidare +II (ionul Pb2+ se aseamănă în multe comportări cu metalele alcalino – pământoase).

c) Pentru stibiu și bismut se cunosc combinații în stări de oxidare +III și +IV. În combinații stibiu prezintă caracter metalic și nemetalic, iar bismutul un caracter metalic mai pronunțat. Electronegativitatea acestor metale este mai mare decât a celor din grupele IA și IIA, nefiind metale mai puțin active decât cele din blocul s. Potențialele lor standard de electrod au valori negative, plasându-le înaintea H2 în seria tensiunilor (cu excepția bismutului).

REACȚIA CU OXIGENUL:

cu excepția taliului și a plumbului, toate metalele de tip p, mai ales aluminiul, sunt stabile în aer umed sau nu se oxidează în aer uscat, pentru că se acoperă cu un strat protector de oxizi. Pulberea de aluminiu și foițele subțiri încălzite la un bec de gaz se aprind și ard cu flacără luminoasă, trecând în oxidul de aluminiu:

4Al + 3O2 2A12O3

prin încălzire indiul arde cu flacără violetă trecând în In2O3, taliul arde cu flacără verde transformându-se în T12O, iar la temperaturi mai înalte în T12O3. Spre deosebire de aceste metale, galiul prin încălzire chiar la roșu se acoperă cu o peliculă protectoare, pierzând luciul, dar nu mai suferă oxidări ulterioare.

la temperaturi de peste 700°C germaniul și staniul trec în dioxizi; plumbul în PbO sau Pb3O4; iar în prezența aerului umed ce conține CO2 se acoperă cu un strat de carbonat bazic: 2PbCO3Pb(OH)2.

la temperaturi mai mari de 750°C stibiul și bismutul se aprind, ard cu flacără transformându-se în Sb2O3, respectiv Bi2O3.

REACȚIA CU HALOGENII: metalele de tip p, reacționează la cald cu halogenii, formând halogenurile corespunzătoare în stările maxime de oxidare, cu excepția taliului, plumbului și bismutului ce generează halogenuri numai în stările de oxidare cele mai joase de tip: TlX; PbX2; BiX3 și a fluorurilor de galiu și indiu care nu se pot obține pe cale directă:

2A1 + 3C12 2A1C13

excepție: 2Tl + Cl2 2TlCl

Sn + 2C12 SnCl4

REACȚIA CU CARBONUL, AZOTUL, FOSFORUL ȘI SULFUL:

cu carbonul se combină numai aluminiul și galiul, formând carburi de tip M4C3;

aluminiul este singurul metal care reacționează la cald cu azotul molecular, rezultând nitrura de aluminiu: AlN;

aluminiul, galiul și indiul se combină cu fosforul alb, iar staniul cu fosforul roșu rezultând foșnirile respective.

sulful, seleniul și telurul reacționează la cald cu toate metalele de tip p, formând compuși în stările de oxidare respective ale lor: T12S; Al2S3; GeS2; SnS; SnS2; PbS; etc.

REACȚIA CU APA:

din cauza stratului protector de oxizi aluminiul, galiul și indiul nu reacționează cu apa la rece sau la cald; în apă sau în prezența umidității din aer, taliul se corodează conform reacției:

Tl + H2O TlOH+ H2

germaniul, staniul, plumbul, stibiul, bismutul descompun apa la temperaturi ridicate cu formare de oxizi. Bismutul este stabil în contact cu apa și se transformă în Bi2O3, iar în prezență și de CO2, în carbonat bazic de bismut:

Sn+ 2H2O MO2 + 2H2

Pb + H2O + O2 Pb(OH)2

REACȚIA CU ACIZII MINERALI:

aluminiul, galiul, indiul, taliul și staniul se dizolvă în acid clorhidric diluat, la rece:

3HCl + M MCl3 + H2 (M=Al, Ga, In)

HCl + M MCl + H2 ( (M=Tl)

2HCl + M MCl2 + H2 ( (M=Sn)

cu acidul clorhidric concentrat staniul și plumbul dau halogenuri simple și complexe:

M + 2HCl MCl2 + H2

MC12 +2 HCl H2 [MCl4]

cu acidul sulfuric diluat și la rece reacționează numai: aluminiul, taliu și staniul formând sulfații corespunzători:

2Al + 3H2SO4 A12(SO4)3 + 3H2

2Tl + H2SO4 →Tl2SO4 + H2

Acidul sulfuric concentrat, la rece pasivează Al și Pb, iar la cald dizolvă indiul, germaniul, staniul, plumbul, stibiul, bismutul cu formarea sulfaților în care metalul are starea de oxidare inferioară, cu excepția staniului ce formează Sn(SO4)2:

2M + 6H2SO4 M2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (M=Sb; Bi)

Sn + 4H2SO4 →Sn(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O

As4 + 6H2SO4(c) → As4O6 + 6SO2 + 6H2O

acidul azotic diluat și concentrat pasivează aluminiul. Acidul azotic fumans pasivează staniul, plumbul, transformă germaniul și stibiul în oxizi superiori: GeO2 și Sb2O5, staniul în SnO2 • nH2O și bismutul în Bi(NO3)3.

Plumbul reacționează cu acidul azotic oricare ar fi concentrația acestuia:

3Pb + 8HNO3 →3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

în cazul staniului reacția decurge diferit în funcție de concentrația acidului azotic, astfel:

HNO3 concentrat:

3Sn + 4HNO3 + H2O → 3H2Sn03 + 4NO

HNO3 diluat:

3Sn + 8HNO3 → 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

arseniul, stibiul (antimoniul) și bismutul având reactivitate chimică scăzută, în seria activității chimice, ele aflându-se între hidrogen și cupru, reacționează cu acizi oxidanți cum ar fi H2SO4 concentrat și cu HNO3:

12As + 20HNO3 + 8H2O →12H3AsO4 + 20NO

E + 4HNO3 → E(NO3)3 + NO + 2H2O, E = Sb; Bi

acidul azotic diluat reacționează la rece cu majoritatea metalelor de tip p, excepție făcând indiu și germaniu care reacționează la cald, formând azotații corespunzători în care metalul este în stare de oxidare inferioară.

REACȚIA CU HIDROXIZII ALCALINI:

soluțiile concentrate de hidroxizi alcalini dizolvă metalele de tip p, cu excepția indiului, taliului și bismutului; aluminiul și galiul reacționează la rece, conform reacțiilor:

Al + NaOH + 5H2O Na[Al(OH)4 (H2O)2] + H2

Ga + NaOH + 3H2O Na[Ga(OH)4] + H2

staniul se dizolvă în hidroxizi alcalini, la fierbere, formând hidroxostaniți (II) și hidrogen:

Sn + 2NaOH + 4H2O Na2 [Sn(OH)4] + 2H2

REACȚIA CU ALCOOLII INFERIORI SAU CU HALOGENURI DE ALCHIL are importanță deosebită pentru chimia organică în obținerea de derivați alchilici și arilici:

aluminiul activat cu mercur reacționează cu alcoolii inferiori obținându-se alcoxizii de aluminiu, care se folosesc drept catalizatori în chimia organică:

Al + 3C2H5OH →A1(OC2H5)3 + H2

I.2.3. PROPRIETĂȚILE CHIMICE ALE METALELOR DIN BLOCUL d

În sistemul periodic aceste elemente metalice se găsesc în grupele secundare: IIIB VIIIB și IB; IIB a căror configurație electronică este caracterizată prin prezența în atomii sau ionii lor a nivelelor d sau f parțial ocupate.

Ținând cont de acest lucru metalele tranziționale se împart în:

– metale tranziționale de tip d (blocul d)

– metale de tranziție internă (blocul f)

Configurația electronică și stările de oxidare ale elementelor din blocul d:

Deci, metalele de tipul d se remarcă prin tendința de a forma compuși într-o gamă largă de stări de oxidare, care diferă între ele printr-o unitate. De regulă stările de oxidare maximă corespund cu numărul grupei din care fac parte, conform tabelului: de exemplu la crom se cunosc stări de oxidare cuprinse între 0 și VI; la mangan între 0VII.

Sub formă de pulbere, metalele d sunt piroforice și prezintă activitate chimică sporită; de exemplu cromul în stare compactă arde între 1802000°C, dar sub formă de pulbere se aprinde numai la 300°C, sau pulberea de titan se oxidează repede în aer, la fel și cea de fier care se poate oxida la temperatura ambiantă.

Metalele din grupa scandiului:

în stare metalică sunt foarte reactive, fiind întrecute de metalele de tip s;

caracterul lor electropozitiv crește de la scandiu la lantan, care pentru a nu se oxida în aer se păstrează sub benzen;

reacția cu O2: scandiu și ytriu sunt stabile în aer, lantanul se oxidează ușor. În aer umed aceste metale reacționează încet, transformându-se în hidroxizii respectivi.

4La + 3O2 →2La2O3

în vid, absorb hidrogenul chiar la temperatura camerei, formând hidruri nesteochiometrice ca de exemplu LaH2,3;

la temperaturi ridicate se combină cu: sulf, halogeni, bor, azot, siliciu, carbon formând compuși binari de tipul: M2S3; MX3; MB; MN;MSi2; M3C sau M2C;

reacția cu apa- lantanul reacționează ușor, iar scandiu și ytriu la temperaturi ridicate:

La + 3H2O → La(OH)3 + H2

reacția cu acizii minerali -se dizolvă în acizii minerali diluați, la rece, cu degajare de H2 și obținerea unor săruri incolore de tip: MC13; M(NO3)3; M2(SO4)3.

Metalele din grupa titanului:

au activitate chimică redusă, caracterul metalic accentuându-se de la titan la hafhiu;

reacția cu oxigenul – pulberile de titan și zirconiu încălzite în aer, se aprind și ard la fel ca magneziul.

Ti + O2 TiO2

la temperaturi ridicate, reacționează cu: hidrogen, bor, carbon, siliciu, sulf, azot, halogeni (hidrurile sunt interstițiale (TiH1,7; ZrHi1,9), iar borurile (TiB; ZrB; TiB2), carburile (MC), siliciurile (MSi), nitrurile (MN) sunt combinații interstițiale cu proprietăți refractare, foarte dure (asemănătoare cu duritatea diamantului) și anticorozive):

Ti + 2C12 TiCl4

reacția cu acizii minerali: pot reacționa cu H2SO4 concentrat; HF; apa regală (3HCl + HNO3), formând combinații complexe:

M + 6HF → H2 [MF6] + 2H2

Zr + 5H2SO4→H2 [Zr(SO4)3] + 2SO2+ 4H2O

3Ti + 4HNO3 + 18HCl -→ 3H2 [TiCl6] + 4NO + 8H2O

Metalele din grupa vanadiului:

se caracterizează prin activitate chimică scăzută;

reacția cu oxigenul: – în aer umed sau uscat, nu se oxidează la temperatura obișnuită, ci la temperaturi ridicate:

2 V + O2→ V2O5

la cald, reacționează cu H2, bor, carbon, siliciu,azot, carbon, halogeni formând compuși interstitiali caracterizați prin durități mari, apropiate de cea a diamantului (VB2; TaC; NbN, etc) sau halogenuri și sulfuri:

* în cazul vanadiului în reacția cu halogenii se formează: VF5; VCI4; VBr3; VI3.

Ta+ 2S → TaS2

2V+3S→V2S3

2Nb+3S→Nb2S3

niobiul și tantalul sunt rezistenți la acțiunea acizilor minerali diluați sau concentrați, fiind dizolvate de HF la rece. Vanadiul se dizolvă ușor, la rece, în HClO4; HNO3; HF și apă regală.

Metalele din grupa cromului: în condiții obișnuite sunt stabile în aer, apă și față de numeroși agenți chimici;

încălzite în aer sau oxigen între 500÷ 900°C, aceste metale se transformă în oxizii respectivi: Cr2O3; MoO3; WO3:

4Cr + 3O2 →2Cr2O3

reacționează cu unele nemetale, formând compuși interstițiali cu hidrogenul (CrH; CrH2; CrH3); cu borul (MB; MB2; M2B), cu siliciul (MSi; M3Si; MSi2; M3Si2) greu fuzibile și anticorozive; cu azotul (MN; M2N) refractare și foarte dure, cu halogenii rezultă compuși diferiți (CrF4; CrX3 – Cl; Br; I); MoCl3 în amestec cu MoCl4 și MoCl5; MoBr3 și MoBr4; WC16; WBr6), iar în reacția cu sulful se obțin compuși în stări de oxidare diferite: Cr2S3; MoS2 și MoS3; WS2 și WS3:

2Cr + 3C12 → 2CrCl3

molibdenul și wolframul se dizolvă la cald în acid azotic concentrat, apă regală, amestecul HF și HNO3.

Metalele din grupa manganului: activitatea chimică scade de la mangan la reniu;

la temperatură obișnuită, sunt stabile în aer, dar foarte active în stare pulverulentă iar în aer umed tehnețiul se transformă în oxizi, iar reniul în acid perrenic (HReO4);

la temperatură ridicată, în aer, manganul se transformă în amestec de oxizi (MnO; MnO2; Mn2O3; Mn3O4) iar în aceleași condiții reniul și tehnețiul dau oxizi de forma M2O7.

2Re+ O2 → Re2O7

reacția cu halogenii, are loc direct, cu excepția iodului, conform reacțiilor:

Mn + X2 → MnX2 (X = F, CI, Br)

Te + 2X2 → TcX4

Reniul poate forma ReX7 și ReX6.

manganul și reniul se combină la cald cu borul, siliciul, fosforul, sulful, obținându-se boruri de tip MB; MB2; M3B; siliciuri MSi; MSi2; M3Si; fosfuri MP; MP2 (în reacția cu sulful manganul formează un amestec de sulfuri MnS și MnS2);

la rece, manganul pur reacționează cu apa:

Mn + 2H2O →Mn(OH)2 + H2

reacția cu acizii minerali: manganul se dizolvă ușor în acizi minerali diluați cu formarea sărurilor de mangan (II) și hidrogen, tehnețiul este atacat de HNO3; apă regală, amestec de H2SO4 și HNO3 concentrați, reniul se dizolvă în HNO3 diluat și concentrat; H2SO4; HClO4; cu formarea HReO4

3Re + 7HNO3 → 3HReO4 + 7NO + 2H2O

Metalele din grupa fierului, cobaltului și nichelului: cobaltul și nichelul sunt stabile în aer uscat și umed, în apă sau acizi diluați, iar fierul se oxidează în aer umed trecând într-un oxid hidratat, cunoscut sub denumirea de rugină.

reacția cu oxigenul:

Fe, Co, Ni, încălzite la temperaturi de 600÷1000°C se transformă în oxizi:

2Fe+ O2 → Fe2O3

3Co + 2O2 →Co3O4

Ni + O2 →NiO

în aer umed: 4Fe + 2H2O + O2 →2Fe2O3·H2O

metalele platinice au activitatea chimică mai scăzută (în seria tensiunilor, ele se află după hidrogen), deci sunt foarte stabile față de agenții chimici;

pulberea de osmiu metalic se oxidează lent în aer, trecând în OsO4, la 212÷500°C,

ruteniul metalic încălzit la 600°C, în aer sau oxigen, se acoperă la suprafață cu o peliculă de RuO2 (de culoare albastră – neagră), la peste 1000°C se aprinde și arde trecând în RuO4; iar rhodiul în Rh2O3 și RhO2;

la 700°C iridiul se transformă în IrO2; paladiul se transformă în PdO (negru) la o încălzire puternică (la roșu).

platina manifestă cea mai mică afinitate față de oxigen fiind stabilă în aer la temperatură obișnuită.

cu carbonul, siliciul, fosforul formează compuși interstițiali, cu azotul nu se combină direct, cu halogenii (X2) se pot transforma în dihalogenuri (Co și Ni) și trihalogenuri (Fe), iar cu sulful formează sulfuri de tipul MS:

2Fe + 3X2 →2FeX3

Co + X2 → CoX2

(excepție: 2Co + 3F2 →2CoF3) Ni + X2 →NiX2

Fe + S → FeS

metalele platinice au afinitate redusă față de hidrogen, dar în stare pulverulentă absorb cantități importante de hidrogen chiar la temperatura camerei iar la temperaturi ridicate se combină cu halogenii, mai ales cu fluorul și clorul, formând halogenuri de forma MXn, în care n = 2÷8. halogenura MX8 se obține pentru X = F și M = Ru; Os

reacția cu apa – fierul descompune vaporii de apă, formând oxizi și hidrogen:

3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 (t < 570°C)

Fe + H2O FeO + H2 (t > 570°C)

reacția cu acizii minerali:

fierul și cobaltul reacționează la temperatură obișnuită, iar nichelul la cald:

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Ni + 2HCl →NiCl2 + H2

Ni + 2HNO3 →Ni(NO3)2 + H2

metalele platinice ruteniu, osmiu, iridiu sunt inerte, nu sunt atacate nici apa regală iar rodiu, paladiu și platina se dizolvă în apă regală, iar paladiul este singurul ce reacționează cu HNO3.

Metalele din grupa cuprului: au o reactivitate chimică scăzută, ce scade de la cupru la aur.

reacția cu oxigenul: datorită potențialelor redox pozitive, aurul și argintul rezistă la oxidări la temperaturi ridicate fără a-și pierde luciul metalic, iar cuprul, la cald, se transformă în CuO (de culoare neagră):

Cu + O2 →CuO;

4Cu + O2 2Cu2O (de culoare roșie):

* în aer umed și bogat în CO2 se obține un produs de alterare de culoare verde: carbonarul bazic de cupru.

reacția cu halogenii: cuprul, argintul și aurul se combină la cald cu halogenii formând halogenuri de tipul: CuX2; AgX; AuF3; Au2X6 (X = CI; Br; I).

nu reacționează cu hidrogenul, carbonul și azotul;

cuprul și argintul reacționează cu sulful;

reacția cu acizii minerali:

nici unul dintre aceste metale) nu se dizolvă în acizi minerali diluați, în anumite condiții arama (cuprul) reacționează cu HCl concentrat:

2Cu + 4HC1 + O2 → 2H [CuCl2] + H2O

cu acizii oxidanți reacționează cuprul și argintul:

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

3Ag + 4HNO3 →3AgNO3 + NO + 2H2O

aurul este dizolvat numai de apa regală:

Au + 3HCl + HNO3 →AuCl3 + NO+ 2H2O

Metalele din grupa zincului: au reactivitate diferită datorită cauza potențialelor standard de electrod care pentru primele două metale (Zn, Cd) sunt negative iar pentru Hg este pozitiv (zincul și cadmiul au o afinitate mare față de oxigen);

în aer suprafața lor rămâne multă vreme strălucitoare, dar după un timp se acoperă cu o peliculă protectoare de oxizi;

încălzite puternic în aer se transformă în oxizii respectivi: ZnO și CdO, iar mercurul încălzit la 350°C se transformă în HgO (roșu) care la 500°C disociază termic în elemente:

Hg + O2 HgO

se combină direct cu sulful, seleniul și telurul, dar nu se combină direct cu hidrogen, bor, carbon, siliciu și azot, halogenii formând halogenuri de tip MX2:

M + X2 →MX2 (M = Zn; Cd)

*cu excepția mercurului care formează mai întâi halogenuri de tip Hg2X2 și apoi HgX2.

reacția cu apa: la temperaturi ridicate zincul și cadmiu reacționează cu apa conform reacției:

M + H2O → MO + H2

reacția cu acizii minerali:

zincul și cadmiul se dizolvă în acizi minerali diluați:

Zn + 2HCl→ ZnCl2 + H2

2HNO3 → Cd(NO3)2 + H2

mercurul poate reacționa atât cu HNO3 diluat și concentrat cât și cu H2SO4 concentrat când se obțin sărurile de mercur (II):

6Hg + 8HNO3diluat→3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Hg + 4HNO3concentrat →Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

zincul reacționează cu soluțiile hidroxizilor alcalini:

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 [Zn(OH)4] + H2

zincul și cadmiul deplasează din sărurile lor metale cum ar fi: Pb; Bi; Cu; Ag; Hg; Au; Pt; etc.

I.2.4. PROPRIETĂȚILE CHIMICE ALE METALELOR DIN BLOCUL f

Au electronul distinctiv situat pe un orbital (n-2)f și formează două serii omoloage a câte 14 elemente lantanoidele și actinoidele. Actinoidele (An) sunt instabile, fiind caracterizate prin proprietatea de-a emite radiații a, altele prezintă și fisiune spontană. Starea de oxidare III este valabilă pentru actinoidele grele (Cm – Lr), nobeliul (No) este mai stabil la stare de oxidare II, iar la actinoidele ușoare starea de oxidare crește progresiv de la III la VI (la uraniu) și apoi scade progresiv la III (la americiu).

Lantanoidele (Ln) sunt stabile cu excepția promețiului și au stare de oxidare caracteristică III. Dintre lantanide, numai promețiul este radioactiv; în schimb toate actinoidele sunt radioactive. După valorile electronegativităților, lantanidele prezintă caracter tipic metalic. Ele pot pierde doi electroni 6s și a unui electron din 4f (sau din 5d la Gd și Lu) trecând în ioni Ln3+.

Alte lantanide (Ce, Tb) formează compuși în stare de oxidare IV, care sunt puțin stabili, funcționând ca oxidanți (mai ales la Ce44).

Orbitalele 6d sunt mai stabile pentru actinidele cu Z = 90÷95; și orbitalii 5f la cele cu Z = 96÷103, favorizând diferențe între actinide:

• actinide ușoare (Th; Pa; U; Np; Pu; Am) au starea de oxidare III și stări de oxidare superioare (VI)

• actinide grele (Cm; Bk; Cf; Es; Fm; Md; No și Lw)

Lantanoidele (Ln)

sunt metale puternic electropozitive (în seria activității chimice sunt situate între Na și Se), astfel lantanul și ceriul au electropozitivitate comparabilă cu a metalelor alcalino – pământoase; lutețiul cu a aluminiului.

în stare compactă sunt stabile în aer uscat, dar lantanul după un timp își pierde luciul, iar în aer umed devin mate.

la temperaturi de 200÷400°C se aprind și ard cu formare de oxizi de tipul Ln2O3 (cu excepția CeO2).

la cald reacționează și cu hidrogenul, halogenii, azotul, fosforul, sulful formând compușii binari respectivi.

hidrurile formate sunt intermediare între cele interstițiale și ionice sau covalente de tip LnH2 cu structură cubică de tip fluorină. în exces de hidrogen, lantanoidele ușoare trec într-o fază unică, omogenă LnH2-LnH3, pe când celelalte lantanoide (cu excepția Eu și Yb) se transformă în trihidrari LnH3 cu structură hexagonală.

cu borul formează compuși de forma LnBi2 (dodecaboruri) cu rețea cubică de tipul NaCl.

carburile pot avea forma LnC2 cu structura CaC2; LnC3 pentru elementele cuprinse între lantan și holmiu; Ln2C3 pentru ceriu și praseodiu. Carburile Ln2C3 au conductibilitate metalică și hidrolizează cu apa.

cu elementele nemetalice din grupa 15 (VA) formează compuși de tip LnE (în care E = N; P; As; Sb) cu structură cubică de tip NaCl, cu conductibilitate electrică, hidrolizează chiar în aer umed.

la cald se combină cu sulful rezultând compuși de forma: LnE; Ln3E4; Ln2E3; LnE2 care sunt refractari, au luciu metalic și conductibilitate electrică; compușii Ln2S3 hidrolizează în contact cu apa.

sunt reducători puternici și descompun apa încet la rece și repede la cald, obținându-se hidrogen.

acizii minerali diluați și concentrați dizolvă lantanidele, cu excepția ceriului (Ce) care nu este atacat de acidul azotic diluat.

Actinoidele (actinidele, An)

în stare compactă în aer uscat își pierd luciul metalic după un timp, din cauza oxigenului atmosferic (reacția poate fi influențată de vaporii de apă).

uraniul descompune apa lent la temperatura ordinară și violent la 100°C, cu degajare de hidrogen. încălzite în oxigen, actinidele se aprind și ard trecând în oxizi.

în formă pulverulentă reacționează cu hidrogenul trecând în hidruri (AnH2) și în exces de hidrogen în trihidruri (AnH3).

la cald: thoriul, uraniul și plutoniul formează boruri; cu carbonul trec în carburi An3C (carburile au aspect metalic, foarte reactive (hidrolizează cu apa) și de aceea se păstrează în atmosferă inertă, lipsită de umiditate.

Elementele cuprinse între thoriu și plutoniu formează siliciuri de tipul AnSi2 și AnSi, uraniul formează chiar și U3Si2.

încălzite în stare fin divizată, în atmosferă de azot, trec în azoturi AnN hidrolizabile cu apa.

unele actinide reacționează la cald cu sulf, seleniu, telur formând combinații conform tabelului:

Dintre aceste combinații telururile au cea mai mică (sau scăzută) stabilitate. ThS; ThSe; US; USe sunt conductori de tip metalic, au puncte de topire ridicate, iar ThS2 este izolator electric.

Față de acizii minerali au o comportare diferită, astfel:

a) thoriul (Th) nu se dizolvă în acizii diluați, el este atacat numai de acidul clorhidric concentrat și de apa regală, când se obține ThCl4;

b) uraniul (U) reacționează cu acid clorhidric și acid sulfuric obținând UC14, respectiv U(SO4)2

Acidul azotic pasivează thoriul, dar reacționează cu uraniul transformându-l în U(NO3)2 fără a-1 pasiva. Uraniul deplasează din soluțiile apoase metalele situate după el în seria tensiunilor, începând cu staniul.

Din punct de vedere chimic, thoriul se aseamănă cu lantanoidele (lantanidele) și cu zirconiul, iar proctatiniul este analog cu țânțarul, totuși ele deosebindu-se prin proprietățile bazice.

PARTEA II

ASPECTE METODICE ȘI CERCETARE

CAPITOLUL II

ORGANIZAREA ÎNVĂȚĂRII PROPRIETĂȚILOR CHIMICE ALE METALELOR PRIN DESCOPERIRE DIRIJATĂ

II.1. REFORMA CURRICULARĂ:

Un prim fapt care trebuie înțeles în legătură cu sistemul educațional, dimensiunilor lui și teoriile legate de funcționare este că se reglează și se dezvoltă în conformitate cu normele epocii, gradului ei de tehnologizare, nevoilor epistimologice specifice ale individului.

În consecință, reforma curriculară este un proces în învățământ care se referă chiar la acest dinamism în conținut, pedagogie, perspectivă educațională care se formează ca o inovație la niște cerințe specifice ale societății. Reforma curriculară este o parte constituientă a reformei învățământului, deci, prezintă aceleași principii și aceeași poziție față de educație ca supraordonata sa; fiind ca de altfel un punct comun al tutror reformelor din învățământ. Este orientată spre conceptul de educație permanentă (proces de învățare și dezvoltare continuu), acela de aplicabilitate în realitatea imediată; dar și de încurajare a inițiativei individuale, utilizându-se de mijloacele tehnice contemporane (internet, platforme, forumuri, etc.).

Curriculumul Național din România (intrat în vigoare din anul 2000) propune o semidescentralizare a conținutului într-un trunchi comun- curriculum nucleu (studiat de toți elevii din țară) și un curriculum liber (fie specializat în funcție de profil, fie lăsat la latitudinea conducerii școlare locale).

Există un set de valori în baza cărora acționează acest curriculum, printre care le menționăm pe următoarele:

Egalitatea șanselor- asigurată de studiul trunchiului comun;

Decongestionarea- conținutul este precis, redus la esența subiectului și relaxat informațional;

Descentralizare și flexibilitatea- permite mixtura trunchiului comun cu cel liber, în funcție de nevoi;

Funcționalitatea- adaptarea conținutului în funcție de categoriile de vârstă.

Acest principiu crează, natural, ciclurile curriculare, categorii de periodizare școlară în funcție de vârstă, fiecare având propriul scop și propria orientare:

achiziții fundamentale (II-a);

dezvoltare (III-IV);

observare și orientare (V-VIII);

aprofundare (IX-X);

specializare (XI-….).

Racordarea la social- activitate în baza sistemului social și normelor promovate;

Selecția și ierarhizarea culturală- crearea unui sistem și a unei relații între disciplinele de studiu.

Curriculumul național pune accentul pe ariile curriculare (perspectiva este de interdisciplinaritate, operarea cu informații între ariile curriculare)- spre deosebire de ariile curriculare, care se referă la o delimitare clară, precisă a conținutului disciplinar, o viziune unilaterală.

Ne vom concentra pe aria curriculară Matematică și științe ale naturii (matematică, fizică, chimie, biologie) care relaționează diferite conținuturi, realizând interdependențe. Această arie are ca principale scopuri educaționale crearea deprinderilor experimentale, critice, de natură obiectivă și inechivocă; dezvoltarea și experimentarea unor premise, înțelegerea științelor ca o dimensiune a societății și abilități de reprezentare ale realității prin matrice științifică.

Coerența- realizarea unității conținutului informațional.

Reglarea și optimizarea curriculumului educațional este fundamentală în scopul realizării planului educațional susținut de:

o didactică- orientarea este spre acțiunea elevului,stimularea la inițiativă;

proces de învățare- relația asigurată de succesiunea predare- învățare- evaluare;

proiectare- o adaptare a conținutului și achizițiilor educaționale astfel încât sistemul să funcționeze pe întrebarea ” Cum învățăm? ”;

metodă- cale de realizare a învățării aleasă de pedagog.

Sistemul de învățământ românesc are ca finalitate educațională deprinderea unor competențe și capacități, motiv pentru care reforma curriculară este mereu direcționată, nu doar pe stabilirea unor granițe informaționale, ci și pe o perspectivă proprie față de educație. Astfel, două trăsături esențiale ale unei reforme curriculare eficiente sunt educația permanentă și teoria sistematică.

Educația permanentă se referă la faptul că un curriculum trebuie realizat în vederea unei dezvoltări continue, nu doar formală, nu doar în spațiul școlii. Acesta trebuie să respecte toate valorile reformei învățământului (precizate anterior), dintre care aprofundăm flexibilitatea curriculumului- tendința este aceea de descentralizare curriculară, adică, odată cu avansul în ciclurile curriculare, crește ponderea curriculumului liber.

Perspectiva sistemică se referă la crearea unui conținut unitar care să reunească nivelele micro și macro ale sistemului. Astfel, un curriculum eficient trebuie să fie orientat înspre a reflecta modificările în societate dar și capacitățile persoanei fizice. La nivel macro, el trebuie să regleze performanța educațională față de alte nivele din alte țări cu variabile diferite (economic, social, etc), sa permită categorisirea indivizilor în funcție de capacități, aspect reflectat la nivel micro:ciclurile auxiliare, repartiția între trunchi comun și curriculum liber, asigurarea specializării prin profile de studiu, aprofundare, totul în cotextul social.

II.2. CONȚINUTUL ÎNVĂȚĂMÂNTULUI:

O greșeală în înțelegerea științelor din punc de vedere educațional este identificarea lor cu studiul diacronic (liniar, istoric). Așa cum sugerează și principiul decongestionării, curriculumul este adaptat în funcțiile de categoriile de vârstă prestabilite și include doar postulatele, faptele, teoriile, cunoașterea de cel mai general ordin. Chiar și această generalitate peroxisticăeste, prin specificul ei, selectivă, întrucât revoluțiile din tehnologie au dus la un fenomen de implorie informașională care împiedică chiar și un transfer complet al bazei dintr-o știință. În același timp, aria curriculară a matematicii și științelor e facilitată de alegerea unor elemente, exponente din realitatea concretă pentru reprezentările științifice, una finalitățile didactice ale acestui domeniu. De asemenea, conținutul este alcătuit din teorii brevetate, general acceptate și e conceput în conformitate cu mediul social. Astfel, științele (în plan școlar) trebuie înțelese ca un conținut selectiv care se folosește de metode concrete (fără să se identifice holistic sau cu realitatea) în îndeplinirea unor scopuri didactice.

Conținutul informațional propriu-zis este prea larg pentru a funcționa ca indice didactic. De aceea, în selectarea și structurarea lui, se realizează o dependență între scop didactic și curriculum. Scopurile și valorile generale sunt aduse la niște precizări specifice în cadrul instituțiilor, adaptate unor condiții și nevoi ale mediului, urmând ca, prin însuși procesul didactic de învățare, ele să fie asimilate de către elev și să îi ofere o orientare. Există mai multe perspective asupra mecanismului educațional: metode, mijloace de învățare, reglarea de statusuri și roluri, etc. Abordarea tradițională este legată de simplul proces de transmitere al informației, apelând la resurse ca expunere a teoriei, exemplificarea, demonstrașia. Metodele de învățare contemporană tratează acest transfer informațional ca pe un proces activ în care ambele părți (elev, profesor) colaborează în împlinirea unui scop comun. Astfel, procedee ca problematizarea, urmarea eșaloanelor, studiile de caz, se diferențiază de metoda manualului tradițional prin aceea că nu presupun simplă expunere, ci o orientare a elevului în a se ghida prin conținut și a acționa asupra lui. Trebuie făcută precizarea că, în ceea ce privește sistemul de învățământ românesc, perspectiva manualului tradițional este preferată, deoarece contextul actual nu permite orientarea pe acțiunea elevului, întrucât ar presupune ulterior crearea unei programe specializate, diferențiate și o totală restructurare normativă.

Selectarea conținutului în vederea impunerii lui ca sistem epistemologic pentru o țară, trebuie privită prin prisma celor două dimensiuni esențiale ale procesului educațional: obiectul cu care se operează (știința) și acțiunea componentei umane vizate (elevii, respectiv profesorii). În acest context, conținutul trebuie să se înscrie în paradigma acceptată de epocă și, în același timp, să suplinească cantitativ, în timp ce metodele, resursele, mecanismele de efectuare ale procesului necesită o raportare la studiile sociologice și psihologice cele mai recente.

În continuare ne vom referi la două dintre problematicile contemporane care afectează direct realizarea unui curriculum.

Implozia informațională este un fenomen reprezentant la nivelul realității de o accelerare fără precedent a cantității d informație, căpătând proporții spectaculoase în domeniul științelor. Teoretic, conținutul ar trebui reactualizat în conformitate cu noua paradigmă, dar, concret s-a observat că, de cele mai multe ori, aceste descoperiri nu modifică paradigma domeniului de definiție, ci doar o aprofundează. Unul din scopurile didactice este însușirea de către elev a unui set de cunoștințe și deprinderi specifice, cu un caracter de generalitate mare care să-i ofere o concepție minimă. În acest context, conținutul trebuie să fie restructurat și chiar schimbat doar atunci când inovațiile ulterioare modifică sau reconstruiesc baze ale unui domeniu, principii și postulate fundamentale ale lui- astfel, cele mai multe dintre modificări apar doar la nivele inferioare, aprofundate ale științei (date, fapte, evenimente, concepte, etc). Astfel, conținutul ar trebui modificat în contextul imploziei informaționale când aceasta atacă nivelele superioare ale științei, cele cu grad de valabilitate și fundamentare mare (teorii, principii generale), întrucât, în procesul educațional, deja s-a stabilit un minim al informației la care trebuie să ajungă elevul.

O altă teorie a științei moderne cu implicații profunde asupra partajului informațional este constiuită de interdisciplinaritate și ramurile asociate. Interdisciplinaritatea se manifestă ca o derivată a perspectivei sistemice (unitatea epistemologică a unui domeniu). A fost anticipată de multidisciplinaritate (cu referire la studierea aceluiași subiect din mai multe perspective) și pluridisciplinaritate (aceeași problematică capătă manifestări diferite în domenii diferite). Cele două concepte nu stabilesc dinamica, relațiile de interdependență dintre domenii, fapt care va fi valorificat abia de teoriile transdisciplinarității și interdisciplinarității.

Transdisciplinaritatea este vizibilă mai ales în cazul domeniilor, subiectelor de graniță (biofizică, biochimie), referindu-se la faptul că un proces, concept, fenomen, nu poate fi reprezentat complet doar din prespectiva unică a unui domeniu. Astfel, specialiștii în subiectele de graniță aprofundează toate științele integrate.

Interdisciplinaritatea este cel mai mediatizat concept din educație în epoca contemporană și, în cea mai specifică și adaptată definiție curentă, are ca problematică stabilirea unei metodologii generale, aplicabilă în cât mai multe domenii diferite, dar și raportarea la știință (în accep/iunea de cunoațtere) ca element social activ. Cele mai puternice impedimente în realizare unei astfel de teorii sunt relativa separare a domeniilor de studiu, abordarea tradițională a manualelor sau lipsa forței de muncă specializate.

II.3. METODICA DISCIPLINEI CHIMIE:

Didactica generală poate fi aprofundată de didacticile specifice diverselor domenii. Aceste numesc metodici și nu se identifică cu didactica generală, întrucât au un tronsonprecis de studiu. Spre exemplu, chimia este o știință studiată sincronic (după principii și legi generale), bazându-se pe metodele active de studiu ca experimentul și demonstrația. În acest context, profesorul apare ca o sursă (competență de specialitate), ca un orientator al activității (competență psihopedagogică) și ca un organizator.

Competența de specialitate denumește suportul, cunoștințele în baza cărora acționează profesorul- cunoașterea conținutului, capacitatea de a opera asupra materialului și disponibilitatea spre specializare și aprofundare.

Competența psihopedagogică îl prezintă pe profesor ca pe declanșatorul educației. El trebuie să motiveze elevul, să îi cunoască profilul intelectual, voința și să fie capabil să concentreze toate aceste elemente într-un impuls spre acțiune. Natural, această persuadare este proporțională cu scopurile și viziunile elevului care, odată cu înaintarea în vârstă, renunță la stimulii extriori și devin acțiuni asimilate și intrinseci (dacă la I-IV, stimulul este cearta sau recompensa, în cadrul liceului, apare apetența spre performanță). Această orientare a elevului înspre a acționa trebuie să își găsească resurse într-un timp cât mai apropiat.

Profesorul poate alege diverse abordări, ele devenind cu atât mai adecvate, cu cât acesta este mai capabil să discearnă între modelele de studiu ale elevilor. Chiar dacă aptitudinile academice sunt obiectiv optime pentru educație, aptitudinile creative sau științifice pot fi direcționate și canalizate în învățare. Tipul academic se referă la elevul capabil să opereze cu multe informații pe care le poate relaționa și reda corect; tipul științific este operarea cu reprezentări abstracte.

Nu în ultimul rând, cadrul didactic acționează ca un manager în planul educației, având decizia asupra conținuturilor, metodelor de abordare, specificului relațiilor care se stabilesc cu elevii, dar și responsabilitatea medierii conflictelor, coordonării elevilor, etc.

Didactica (și cu atât mai mult cea de tip experimental ca a unei științe precum chimia) se ocupă, prin natura ei, cu întreaga definire a condițiilor actului educațional: oferă un sens, un scop, o orientare a activității, o fundamentează. Se înscrie în principiile generale ale didacticii, reglând relația curriculum- aptitudini ale elevilor, întreprinde învățarea, utilizându-se de un suport material (laboratoare) și îi supervizează dinamica periodic. Cu alte cuvinte, o didactică eficientă arată: de ce?; cum?; cu ce?; care vor fi rezultatele?.

Pedagogia, incluzând conceptul relațiile interumane, nu poate face apel la niște legi care să o coordoneze și poziționeze (ne referim, binențeles la relațiile elev-profesor neanticipabile ca reacție și nu la cadrul legislativ care descrie această relație). Astfel, resursele ei se referă la o sumă de pricipii care, în cea mai simplă formă, sunt ”cerințe generale ale organizării și desfășurării procesului de învățământ”. Totuși, termenul ”principiu” este preferabil, fiindcă este mai operabil și mai ușor de definit ca acela de ”cerință”, bazându-se atât pe o tradiție, cât și pe niște aspecte concrete ale realității. Ele nu pot ajunge la statutul de legi, dar sunt niște exponente ale existenței acestora.

Principiile pedagogice sunt logice (fac apel la o orientare generală corectă a activității), obiective (nu sunt fundamentate în păreri personale sau tendințe), algoritmice (presupun existența unor reguli clare și acceptate de pedagogi care prescriu rezolvarea unor probleme), dinamice (într-o continuă dependență față de mediul social) și sistematice (nu acționează ca entități individuale, ci formează o adevărată paradigmă pedagogică). În continuare, vom face o scurtă prezentare a celor mai importante principii pedagogice.

Principiul intuiției se referă la cunoașterea în baza unui suport obiectiv, concret,

material și pe bază senzorială, reprezentând, de fapt, o favorizare a principiului empiric. Cu alte cuvinte, cu cât elevul învață din percepții și senzații cât mai complete (asigurate de stimularea tuturor simțurilor), cu atât își va însuși reprezentări ale realității mai corect. S-a observat că, în educație, principiul empiric este utilizat în cadrul grupelor de vârstă inferioare. Acest proces poate fi denaturat dacă senzațiile nu sunt complete, elevul nu poate acționa direct asupra obiectelor sau dacă limbajul e defecitar (cuvintele nu transmit bine esența; impresiile senzoriale domină realitatea confirmată- ”abuz de intuiție”; se defocalizează mesajul în favoarea relaxării- ”intuiție negativă”).

Principiul însușirii conștiente și active a cunoștințelor succede, în general, principiului

intuiției, arătând că dacă la început informația este percepută intuitiv, la o vârstă mai înaintată elevul trebuie să devină un element activ, să se transforme din obiectul educației în actant. El trebuie să opereze cu informațiile, să fie capabil să lucreze cu reprezentări și modele abstracte, să gândească rațional, critic, obiectiv și să-și însușească o anumită viziune științifică. Psihologi ca
Jean Piaget au susținut acest principiu, greșit interpretat ca fiind o chestiune redusă la acumulare de informații. Aceștia explicitează factorul de ”activ” al principiul într-adevăr asimilarea este favorizată de concentrare, dar abilitatea de a prelucra informația neanticipat, chiar și pe acelea noi, se întemeiază prea puțin pe setul de cunoștințe, cât pe asimilarea unui mecanism de abordare, perfecționat doar prin concentrare și acțiune proprie logic-cauzală asupra materialului care este aprofundat și reactualizat periodic (nu doar ca informație, ci și ca mecanism). Există o varietate de factori și condiții care îmbunătățesc memoria cognitivă dintre care amintim câteva: repetiția, efectul, specifitatea la vârstă, învățarea structurată sau posibilitatea de raportare la experiența proprie. Dintre efectele și legile teoretizate de psihologi, cosiderăm relevant în contextul pedagogiei legea receptivității care postulează faptul că, în învățare, la început informația este asimilată cu o rată accelerată, atinge un prag maximal, iar apoi descrește cu o rată de accelerare mai mică.

Principiul sistematizării și continuității cunoștințelor este principiul care vizează

evoluția elevului în procesul de învățare, reprezentând avansul spre un nivel superior, dar care înglobează nivelele anterioare. Comenius spunea că ”natura este în continuu progres, nu se oprește niciodată, nu începe niciodată”. Această viziune reducea cu mult importanța întemeierii unei logici interioare a unui sistem deprins. Sistemul contemporan prescrie relațiile informaționale, paradigmatice din și între materii prin formularea programelor școlare de studiu, încercând să asigure acest principiu care presupune o continuare evolutivă a activității care continuă să se înscrie ăn bazele deja înscrise și să acționeze după niște legi unitare cunoscute.

Principiul accesibilității cunoștințelor este un principiu enunțat de ilumistul J.J.

Rousseau care propunea adecvarea cunoștințelor la categoria de vârstă, dar și în funcție de trăsăturile specifice. În viziunea contemporană, se consideră că nu este eficient ca cerințele să fie doar adecvate- ele trebuie să fie ridicate dar tangibile. Curriculumul este orientat de la simplu, particular și concret pentru vârstele inferioare, și la complex, general și abstract pentru cele superioare. În ceea ce privește diferențele individuale, ele sunt de natură genetică, caracterială, temperamentală și psihoafectivă și necesită o managerie de tip integrativ în care fiecare elev să fie un element activ al procesului și nu o impunere a personalității unui elev față de ceilalți.

Readucem în atenție principalul instrument material de mijlocire a procesului de învățare și anume, manualul. Există o diferențiere a abordării propuse de manualele tradiționale care pun accent pe sistemul predare-evaluare față de curentul manualelor alternative care au o viziune multilaterală (după teoria interdisciplinarității) și care propun o viziune mai largă asupra materiei decât cea pur științifică. De asemenea, acest tip de manuale nu își întreține conținutul într-o dogmatică, într-o paradigmă a științei, ci lasă perspectivele pe seama pedagogului și a elevului, fiind o grupare de informații extensivă fără să devină un set academic propriu-zis. Poate că diferența esențială între cele două tipuri constă în faptul că prin tradițional, elevul este un simplu receptor, în timp ce alternativul îl formează ca pe un actant. În general, un manual urmează programa prestabilită, are mijloace de evaluare (teste, chestionare), propune modalități de asimilare și aplicare a teoriei (exerciții, recapitulări), reprezintă o sursă informațională și poate deveni un ghid de îndrumare și direcționare pentru profesor și elev. Foarte important este faptul că manualul tradițional urmează un conținut fix și, de aceea, este greu utilizabil pentru profilul unei clase în alt scop decât cel pur informațional, un manual alternativ având posibilitatea să fie utilizat și să răspundă direct la nevoile elevilor. O astfel de lucrare trebuie să îndeplinească următoarele condiții: respectarea unei programe, delimitarea clară a nivelurilor minime și maxime de performanță, concizie, o oarecare armonie estetică, structură care să îl învețe, orienteze și evalueze pe elev, prezentare științifică (adică în spiritul științei), creșterea nivelului de dificultate în cadrul lecțiilor, în baza logicii și a relațiilor interdependente dintre conținuturi, succesiune progresivă, nivel relativ general și tangibil, etc. Toate aceste trăsături stimulează trei componente fundamentale ale învățării: acțiunea (funcția de activizare asigură responsabilizarea

inițiativa), obiectul (funcția informativă- se face transmiterea de informații) și beneficiarul (funcția formativă- elevul capătă deprinderi și se dezvoltă ca individ).

II.4.METODE DIDACTICE – DEFINIȚIE ȘI PRECIZĂRI TERMINOLOGICE:

Din punct de vedere etimologic, conceptul de metodă derivă din grecescul ,,methodos”, care înseamnă ,,drum spre…”, ,,cale de urmat” pentru a atinge un obiectiv bine precizat și definit. Din punct de vedere instructiv-educativ, metoda reprezintă o cale eficientă de organizare și de conducere a învățării ca rezultat al interacțiunii dintre profesor și elevii săi, pentru informarea și formarea acestora din urmă. Aceasta ajută la însușirea de cunoștinte, deprinderi, dar și la dezvoltarea capacităților intelectuale și la punerea în valoare a aptitudinilor.

Metoda didactică reprezintă un plan de actiune, un ansamblu de procedee, corespunzătoare operațiilor din cadrul acțiunii de predare-învățare, care stau la baza procesului de învățământ și sunt ordonate după o anumită logică, în vederea atingerii unui scop. Metodele, procedeele și strategiile reprezintă componente metodologice ale procesului, pe când operațiile, acțiunile și activitățile reprezintă componente ale practicii.,,Procedeul didactic reprezintă o tehnică mai limitată de acțiune, o particularitate sau o componentă a metodei sau un element de sprijin, fie un mod concret de valorificare a metodei.” El este o secvență, o componentă sau o particularizare a metodei. Spre exemplu prezentarea unei planșe reprezintă un procedeu în cadrul metodei explicației, dictarea reprezintă un procedeu în cadrul metodei expozitive, dar în funcție de dominanta sau ponderea unui procedeu, acesta poate deveni metodă și invers din cauza relației dinamice între cele două.

Metodologia didactică (sau a instruirii, a procesului de învățământ) reprezintă totalitatea metodelor de predare-învățare folosite în cadrul procesului de învățământ, împreună cu funcțiile, principiile și reguluie lor de aplicare, locul și clasificarea acestora.

Tehnologia didactică este un concept cu două accepțiuni: în sens restrâns subsumează mijloacele audio-vizuale folosite în practica educativă, iar în sens larg desemnează totalitatea metodelor, mijloacelor de învățământ și strategiilor de organizare a predării-învățării, puse în aplicație în relația dintre educator și educat, în strânsă legătură cu obiectivele pedagogice, conținuturi, formle de realizare a instruirii și modalitățile de evaluare.

Strategia de instruire reprezintă o îmbinare a formelor, metodelor, mijloacelor folosind principii bine stabilite, în așa fel încât să se utilizeze conținuturicle în vederea formării competențelor urmărite.

Metodele didactice îndeplinesc o serie de funcții: cognitivă, instrumentală, normativă, motivațională și formativ-educativă.

II.4.1.Metode didactice – clasificare:

Metodele didactice pot fi clasificate după criterii variate, însă, în funcție de situație, poziția metodelor poate fi diferită, deoarece ele sunt flexibile. Luând drept criteriu de clasificare experiența individuală și practică, se disting trei grupe de metode: metode de comunicare și dobândire a valorilor social-culturale, metode de explorare sistematică a realității obiective și metode fundamentate pe acțiune.

Metodele de comunicare și dobândire a valorilor social-culturale includ metode de comunicare orală (interogative, de problematizare, expozitive, de rezolvare de probleme), de comunicare scrisă (analiză de text, munca cu manualul), de comunicare oral-vizuală (limbajul imaginii, cuvântului, sunetului), de comunicare interioară.

Metodele de explorare sistematică a realității obiective se referă la o explorare directă (observare sistematică, cercetarea documentelor, studiul de caz) sau indirectă (demonstrația, modelarea).

Metodele fundamentate pe acțiune se clasifică în funcție de faptul că aceasta este externă, reală (exercițiul, lucrări practice, activități creative) sau fictivă, simulată (jocuri didactice, de simulare, învățarea dramatizată).

O altă clasificare a metodelor didactice a fost ralizată de C. Cucoș. Acestea se pot clasifica după conținutul istoric: tradiționale (clasice): expunerea, conversația, exercițiul și metode moderne: algoritmizarea, problematizarea, instruirea programată, brainstorming-ul.

În al doilea rând, după modalitatea principală de prezentare a cunoștințelor sunt : metode verbale, bazate pe cuvântul scris sau rostit și metode intuitive, bazate pe observarea directă, concret-senzorială a obiectelor și fenomenelor.

Din punct de vedere al extensiunii sferei de aplicație există metode generale: expunerea, prelegerea, conversația și metode particulare sau speciale.

După gradul de angajare a elevilor la lecție se poate vorbi de metode expozitive sau pasive, centrate pe memoria reproductivă și pe ascultarea pasivă și metode active, care stimulează activitatea de explorare personală a realității.

În concordanță cu de funcția didactică principală se clasifică în metode cu funcție principală de predare și comunicare, cu funcție principală de fixare și consolidare, cu funcție principală de verificare și apreciere a rezultatelor.

Orientându-se după modul de administrare a experienței ce urmează a fi însușite există : metode algoritmice, bazate pe secvențe operaționale, stabile, construite dinainte și metode euristice, bazate pe descoperirea proprie și rezolvare de probleme;

Pornind de la forma de organizare a muncii: distingem: metode individuale aplicabile pentru fiecare elev în parte, metode de predare – învățare în grupuri (de nivel sau omogene și pe grupe eterogene), metode frontale cu întreaga clasă, metode combinate.

O ultimă clasificare, realizată de C. Moise în funcție de axa de învățare mecanică – învățare conștientă fixează metode bazate pe învățare prin receptare (expunerea, demonstrația cu caracter demonstrativ), care aparțin preponderent descoperirii dirijate (conversația euristică, observația dirijată, instruirea programată, studiul de caz) și metode de descoperire propriu – zisă (observarea independentă, exercițiul euristic, rezolvarea de probleme, brainstorming-ul).

Clasificarea care se impune în demersul instructiv-educativ actual este cea care împarte metodele didactice în tradiționale și moderne. Utilizarea metodelor de predare-învățare și evaluare presupune respectarea mai multor cerințe.

În primul rând, metodele active trebuie să se îmbine în mod echilibrat cu formele, să le completeze și nicidecum să nu determine o utilizare unilaterală.

Înainte de a apela la oricare din acestea trebuie să se urmărească pregătirea și parcurgerea temeinică a etapelor fiecărui demers. Strategiile didactice trebuie selectate în funcție de competențele urmărite și particularitățile de vârstă și psihologice ale elevilor.

II. 4.1.1. Metode de instruire tradiționale:

Metodele tradiționale (numite și expozitive ori frontale) par, la o privire superficială că nu mai sunt conforme cu noile principii didactice care promovează participarea activă și conștientă a elevului la actul educațional. Totuși acestea se pot dovedi deosebit de valoroase în clasele numeroase din România, mai ales dacă elevii au un nivel educațional și cultural care să-i ajute la descifrarea informațiilor transmise.

A. Expunerea este o metodă care constă întransmiterea de informații noi pe cale orală. În funcție de particularitățile de vârstă ale elevilor. Metoda prezintă o serie de avantaje: este cea mai rapidă și directă fomă de transmitere a conținuturilor selectate, prelucrate și într-o formă accesibilă. Reduce timpul de cercetare directă și oferă în același timp bibliografii selectate când există o resursă temporală limitată și un număr mare de cerințe. Elevii își pot însuși modele de sistematizare logică și de demonstrație. Dezavantajul ar fi faptul că sunt încurajate atitudinile pasive ale elevului, motivația și creativitatea acestuia nu au ocazia să se manifeste, comunicarea se realizează doar unilateral, de la profesor spre elev și este încurajată memorarea, nu spiritul critic.

Expunerea capătă diverse forme: povestirea, explicația, prelegerea, expunerea cu oponent.

Conversația este o convorbire (un dialog) ce se desfășoară între profesor și elevi, prin care este stimulată și dirijată învățarea, valorificând întrebările și răspunsurile apărute pe verticală (profesor <-> elevi) și orizontală (elevi<-> elevi). Se manifestă în două forme principale: euristică și catehetică și în mai multe subcategorii: de fixare, de reactualizare, de verificare, introductivă, finală, de comunicare.

Conversația euristică (socratică) este principala și cea mai des utilizată, reprezentativă pentru metodele de învățare prin descoperire. Esența ei este că atunci când cadrul didactic apelează la tehnica interogativă, instruiește nu prin expunerea sau difuzarea de noi cunoștințe, ci prin realizarea unei activități comune de gândire, alături de elevi, care susțin eforturile personale de căutare în totalitatea informațiilor preexistente în propria minte. Astfel are loc descoperirea, prin valorificarea propriei experiențe de cunoaștere, a unor noi conexiuni, generalizări. Metodă face parte din așa-zisele metode incitative.

Acest tip de conversație reprezintă o succesiune de întrebări construite cu abilitate de către profesor, alternând cu răspunsurile elevilor, care conduc spre realizarea unui nou salt pe calea cunoașterii. Întrebările adresate spre analiză întregii clase, au scopul: să incite curiozitatea, dorința de cunoaștere, să determine căutări, sesizări ale cauzalității, formularea unor noi concluzii.

Cel mai important în implementarea acestei metode este ca profesorul să cunoască logica nașterii întrebărilor, arta formulării cu abilitate a acestora, să dovedească imaginație și cultură.

Aplicarea eficientă a metodei presupune urmărirea întrebărilor centrate pe gândire și descoperire: de ce? cum argumentezi? ce alte soluții există?

Inițiativa dialogului poate aparține cadrului didactic, însă nu exclusiv. Elevii trebuie să fie obișnuiți cu ușurința de a întreține conversații libere cu cadrele didactice, cu colegii, cu adulții, doar din curiozitate activă și nu din constrângere. Acest tip de conversație îi va ajuta pe elev în organizarea propriei gândiri în manieră operatorie.

Stimularea conversației, intercomunicarea în timpul lecției de limba și literatura română, trebuie să fie privită mereu ca o școală a vorbirii, ca un prilej de cultivare a aptitudinii de a comunica inteligent.

Conversația catehetică (examinatoare) este centrată pe memorie și reproducerea informațiilor asimilate în etapele precedente și are drept scop fixarea și consolidarea acestora. Este diferită de cea euristică prin aceea că nu conține serii de întrebări și răspunsuri, ci folosește interogații de tipul: cine? ce? când? unde?. Deși pare o metodă depășită în contextul noilor didactici, ea îndeplinește un rol esențial în examinarea elevilor atunci când de însușirea de concepte noi depinde întregul proces instructiv-educativ viitor. Mai poate fi folosită în etapa de reactualizare a  cunoștințelor-ancoră  din debutul lecțiilor de tip ciclic, cu al căror conținut elevii sunt familiari, ca să pregătească elevii pentru asimilarea noilor cunoștințe; în etapa discuțiilor pregătitoare, pentru fixarea și consolidarea cunoștințelor predate. Prin utilizarea acestui tip de conversație în unele lecții, elevul conștientizează mai bine competențele specifice urmărite de cadrul didactic, dar mai ales canalizează interesul, stimulează motivația și relevă importanța propriului efort intelectual și cognitiv ca o condiție a reușitei școlare.

Indiferent dacă este euristică sau catehetică, conversația se supune câtorva condiții: profesorul trebuie să dovedească sobrietate în ținută și comportament, să nu acapareze discuția ci să lase elevul să se manifeste, să aibă suficient timp să-și formuleze răspunsul. De asemenea, cadrul didactic trebuie să formuleze întrebări clare și precise, fără caracter echivoc sau  care au inclus răspunsul, urmărind logica demersului cognitiv. Conversația va apela la gândirea elevului, va solicita mereu puterea de argumentare a răspunsului și generalizarea faptelor prin observație, comparație și descoperire.

B. Demonstrația didactică reprezintă prezentarea unor obiecte, ilustrarea unor acțiuni, experimente, fenomene, pentru a fi reproduse sau pentru a servi ca punct de plecare și a ușura înțelegerea altor fenomene mai complexe. Atrage după sine arătarea, prezentarea de procese sau acțiuni pentru ca elevii să înțeleagă mai bine regulile, clasificările, producerea fenomenelor. Există multiple forme ale demonstrației, pornind de la materialul folosit: pe viu, figurativă, cu ajutorul desenului, imaginilor audio-vizuale, însă la limba și literatura română folosirea metodei este una limitată.

C. Observația didactică se concretizează în monitorizarea atentă, directă de către elevi a realității, a fenomenelor, obiectelor cu scopul de a observa informații, aspecte noi. Ea se poate realiza independent – prin propria dorință sau sistematic – prin coordonarea profesorului. Metoda urmărește descoperirea sau completarea informațiilor despre realitatea înconjurătoare.

D. Modelarea didactică este o metodă de predare-învățare prin care mesajul transmis este cuprins într-un model, folosind analogia (reproducerea schematizată) ca să poată fi observate aspecte greu accesibile ale realității. Modelele pot fi obiectuale (machete, mulaje), figurative (schițe, scheme, grafice) și siboluri convenționale, iar aplicarea metodei are funcție cognitivă și ilustrativă.

E. Exercițiul reprezintă o metodă de formare a priceperilor și deprinderilor prin executarea conștientă și repetată a unei acțiuni, cu scopul de a crea automatisme, de a însuși practic sau a îmbunătăți performanțele unui model. Este de tip algoritmic prin implicarea de prescripții și datorită faptului că duce spre o finalitate stabilită dinainte. Ajută la o înțelegere superioară a informațiilor prin aplicare, le consolidează, previne uitarea și corectează greșelile devenite obișnuință.

Exercitiile sunt de mai multe tipuri, în funcție de mai multe criterii. Astfel, după funcția îndeplinită se cunosc unele: introductive, de observație, de asociație, de bază, de exprimare concretă (desen, lucrări manuale) și abstractă (scris, lecturi, limbaj vorbit), repetitive, de consolidare, de dezvoltare, de creație.

F. Algoritmizarea se bazează pe utilizarea algoritmilor în actul predării-învățării și are ca scop formarea deprinderilor de muncă intelectuală. Algoritmul este o operație compusă dintr-un șir strict de operații elementare, înlănțuite într-o ordine constantă, care conduc totdeauna la același rezultat.

Metoda se folosește la prelucrarea informațiilor și rezolvarea de probleme de un anumit tip și ține de învățarea mecanică deoarece se deprind reguli fixe care permit rezolvarea operativă, a sarcinilor didactice sau, în caz de nerespectare a etapelor rezultatul nu poate fi atins.

G. Învățarea prin descoperire este o metodă de tip clasic care surprinde situația în care cunoștințele de învățat nu sunt prezentate într-o formă finală elevilor, ci acestia sunt solicitați să depună un efort mintal ca să ajungă la rezultatul final în structura cognitivă.

Metoda asigură dezvoltarea capacităților intelectuale și profesionale, îndeosebi imaginația și gândirea creatoare, accentuând caracterul activ-participativ și formativ- aplicativ al procesului de învătământ.

Învățarea prin descoperire poate să se realizeze sub următoarele forme:

în funcție de gradul de implicare al elevilor în învățare:

descoperire dirijată și independentă (redescoperire), când elevul îmbină efortul personal cu îndrumarea profesorului sau când elevul realizează prin efort propriu descoperirea adevărului.

descoperire creativă – când elevul aduce ceva nou sub raport teoretic sau aplicativ, în domeniul cercetat.

în funcție de raportul dintre achizițiile anterioare și cele la care se ajunge prin descoperire:

descoperire inductivă – când elevul folosind raționamente inductive poate să ajungă, independent la formularea unor definiții, reguli, principii. Ea acționează de la concret la abstract, de la particular la general, de la inferior la superior.

Exemplu: cunoscând seria de activități chimice precizați care dintre perechile de reactanți de mai jos reacționează și de ce ?

Mg + HCl → Ag + Hg(NO3)2 →

Ag + Cu(NO3)2 → Mg + AlCl3 →

Cu + HCl → Hg + AgNO3 →

Fiecare metal poate substitui din compuși metalele situate după el în seria activității chimice:

Mg + HCl → MgCl2 + H2 ↑

Ag + Cu(NO3)2 → nu reacționează

Cu + HCl → nu reacționează

Au + Mg(NO3)2 → nu reacționează

3 Mg + 2 AlCl3 → 3 MgCl2 + 2 Al

Hg + AgNO3 → HgNO3 + Ag↓

descoperire deductivă – când în procesul de învățare, elevul pleacă de la cazuri generale însușite anterior, pentru a ajunge, prin diferite judecăți, la judecăți particulare.

Exemplu:

Particularizați schema de mai jos pentru M = Fe , Al , Cu. Scrieți ecuațiile reacțiilor posibile:

+ O2

oxid

+ Cl 2 clorură

M + S

sulfură

+ HCl Sare + H2 ↑

+ AgNO3

Sare + Ag ↓

4Al + 3 O2 → 2 Al2O3 3 Fe + 2O2 → Fe3O4

2 Al + 3Cl2 → 2AlCl3 2 Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

2 Al + 3S → Al2S3 Fe + S → FeS

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3 H2 ↑ Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ↑

Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag ↓ Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag ↓

2 Cu + O2 → 2CuO

Cu + Cl2 → CuCl2

Cu + S → CuS

Cu + HCl → nu reacționează

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag ↓

descoperire analogică, când elevul folosește raționamentul deductiv de memorare și transfer de informație .

descoperirea transductivă – are la bază raționamentul ipotetic-deductiv, dinamizat de imaginație și gândire, care facilitează emiterea de ipoteze, inovații, idei, etc., care trebuie supuse unor verificări experimentale.

c) în funcție de contribuția informativă adusă în descoperire:

descoperire prin documentare informativă și practică. Este o descoperire de reconstituire a adevărului științific- aplicativ, de dobândire prin efort personal, sau prin îmbinarea efortului propriu cu sprijinul profesorului, a cunoștințelor teoretice și practice.

descoperirea experimentală: este specifică investigației prin experimentul de laborator, atât pentru descoperirea unor adevăruri noi, cât și pentru verificarea adevărurilor obținute pe alte căi de învățare prin descoperire.

Metoda învățării prin descoperire prezintă următoarele avantaje: conduce la dezvoltarea inițiativei, a inventivității, conferă elevului încredere în resursele proprii, asigură temeinicia cunoștințelor, dar are și dezavantaje: necesită un interval de timp mai mare, poate conduce la concluzii inexacte, nu se poate aplica în cazul învățării unor valori numerice, denumiri tehnice, etc.

H. Lucrul cu manualul este o metodă bazată pe citirea din manual și explicarea, în clasa, realizându-se sub îndrumarea strictă a cadrului didactic.

Trebuie recunoscut faptul că oricât s-ar milita pentru învățământul novator, bazat pe metode moderne/active de instruire, cele clasice au o pondere dominantă în demersul didactic. Motivele sunt variate și nu se referă totdeauna la reticența cadrelor didactice la nou. Față de cele de tip tradițional, cele moderne solicită un efort crescut pentru organizare și desfășurare din partea cadrului didactic, precum și resurse materiale dificil de găsit, în condițiile în care majoritatea elevilor din mediul rural provin din familii sărace și care nu consideră educația copiilor o prioritate. Adeseori evoluția elevilor nu se observă imediat, deoarece competențele, deprinderile și abilitățile formate se evaluează mai dificil decât cunoștințele. Pentru evaluarea competențelor formate este necesară o perioadă mai mare de timp și o complexitate de forme de evaluare.

II.4.1.2.Metode moderne de instruire:

Avantajele pe care le prezintă utilizarea metodelor complementare de instruire sunt, în mod cert, mai multe decât dezavantajele. Un prim beneficiu este faptul că prezintă atractivitate crescută pentru cadrele didactice înzestrate cu creativitate și disponibile pentru experiențe noi. Ele permit o desfășurare complexă și nuanțată a activităților de învățare ale elevilor, oferă posibilitatea de preda cunoștințe, dar mai ales de a le forma capacități, atitudini, comportamente și interese.

Principala schimbare pe care o determină este un nivel crescut de implicare și de motivare al elevului prin valorizarea muncii sale individuale, care acționează ca factor de dezvoltare a personalității. Datorită flexibilității lor permit posibilitatea modulării acțiunilor în funcție de răspunsurile particulare ale elevului, care se află acum în centrul demersului didactic ca individ și nu ca o parte unitară a unui întreg – clasa.

Învățarea centrată pe elev presupune un stil de învățare activ, dar mai ales proiectarea materialelor didactice unitar, în funcție de ritmul propriu și disponibilitățile de parcurgere a materiei ale fiecărui copil.

A. Problematizarea (predarea prin rezolvare de probleme sau predare productivă de probleme) reprezintă una dintre „cele mai utile metode, prin potențialul ei euristic și activizator și constă în crearea unor dificultăți practice sau teoretice, a căror rezolvare să fie rezultatul activității proprii de cercetare efectuate de subiect”.

B. Instruirea programata este o metodă considerată multifuncțională, care cuprinde o succesiune de algoritmi, dar și de probleme de rezolvat, prezentate preponderent în formă verbală și care conține și aspecte intuitive. Pentru aplicarea metodei se recurge la mijloace didactice: fișele și manuale programate, dar mai ales la calculatoare, care, spre exemplu, în sistemul de lecții AEL realizează și conducerea învățarii.

C. Studiul de caz constituie o metodă care se bazează pe cunoașterea, cercetarea unor situații-problemă care duc la rezolvarea unui caz și formarea psihosocială a elevului. Metoda stimulează gândirea critică prindiagnosticare, analiză și înțelegere și este foarte apreciată datorită îmbinării teoriei cu practica și a faptului că antrenează indivizii (este activă) și se adresează grupului (împreună rezolvăm problema).

D. Metodele de simulare (jocul de rol) se pot concretiza în două direcții: jocuri didactice sau educative (proprii vârstei și educatiei prescolare) și jocuri simulative (constituie ocazii de antrenament, pentru roluri din viața reală), destinate școlarilor mai mari îndeosebi ca jocuri de rol.

E. Metoda brainstorming (furtuna de idei, metoda evaluării amânate) este o modalitate simplă și eficientă de producere a ideilor noi, și totodată cea mai utilizată tehnică de stimulare a creativității în activitățle de grup, etc.

CAPITOLUL III

CERCETAREA DIDACTICĂ

III.1. IPOTEZA DE LUCRU:

În cadrul cercetării, valorificând literatura de specialitate parcursă și experiența educațională ne-am propus prin experimentul realizat să verificăm următoarea ipoteză: în cazul utilizării metodei euristice decoperirea dirijată în procesul de predare-învățare-evaluare a noțiunilor cuprinse în Unitatea de Învățare: METALE, crește stimularea motivației pentru învățare a elevilor și implicit randamentul lor școlar.

III.2. OBIECTIVELE CERCETĂRII:

Pornind de la ipoteza formulată anterior, am stabilit următoarele obiective, ținând cont și de etapele cercetării:

O1. Cunoașterea nivelului de cunoștințe, deprinderi, competențe și capacități de comunicare ale elevilor de clasa a VIII-a la chimie prin evaluarea inițială din septembrie 2013.

O2. Proiectarea și desfășurarea activităților pentru dezvoltarea de abilități și competențe prin integrarea eficientă a metodelor și tehnicilor de predare-învățare specifice învățământului gimnazial, în acord cu programa școlară.

O3. Adoptarea unor decizii de ameliorare a demersului didactic prin centrarea activității pe elev;

O4. Evaluarea progreselor înregistrate pe linia formării de abilități și competențe, ca urmare a folosirii metodei euristice: descoperirea dirijată.

O5. Analiza rezultatelor obținute și stabilirea concluziilor asupra efectului formativ și instructiv al utilizării diferitelor metode didactice.

Obiectivul 1 corespunde etapei evaluării inițiale, obiectivele 2, 3, 4 și 5 corespund etapei experimentale propriu-zise.

III.3. METODICA CERCETĂRII

III.3.1. EȘANTIONUL EXPERIMENTAL ȘI MARTOR

Experimentul s-a realizat pe un lot de 45 elevi de clasa a VIII-a de la Școala Gimnazială Bîrgăuani, respectiv Școala Gimnazială ” prof. Gheorghe Dumitreasa” Girov, Județul Neamț. Grupul experimental a fost constituit din elevii clasei a VIII-a B (din anul școlar 2013-2014), cu un efectiv de 21 elevi (12 fete și 9 băieți), iar grupul martor a fost reprezentat de clasa a VIIII-a de la ȘCOALA Gimnazială Birgăuani având o componență aproximativ asemănătoare ca număr, de 24 elevi (13 fete și 11 băieți).

Au fost alese aceste clase deoarece ambele colective s-au aflat în anul școlar 2013-2014 sub îndrumarea aceluiași cadru didactic, subsemnata. Grupurile sunt eterogene, elevii nefiind aleși în funcție de capacitățile intelectuale sau fizice. Se remarcă totuși o ușoară difernță socială, la clasa a VIII-a Școala Gimnazială Bîrgăuani 20% din elevi au familii cu statut social ridicat, 41% mediu și 19% scăzut în timp ce la clasa a VIII-a B Școala Gimnazială ”prof. Gheorghe Dumitreasa” Girov 45% dintre copii au famili cu un statut social ridicat, 44% mediu și 11% scăzut.

III.3.2. ETAPELE CERCETĂRII:

Cercetarea s-a desfășurat pe parcursul anului școlar 2013/2014 și a cuprins două etape: etapa evaluării inițiale, cu rol constatativ, etapa experimentală propriu-zisă.

1. Etapa evaluării inițiale s-a desfășurat la începutul clasei a VIII-a, în perioada 16 septembrie 2013 – 04 octombrie 2013. În acestă perioadă s-au verificat abilitățile și competențele dobândite de elevi pe parcursul anului școlar 2012-2013 la disciplina chimie (clasa a VII-a) prin aplicarea testului inițial și notarea acestuia atât la elevii din eșantionul experimental cât și la cei din eșantionul de control.

Pentru o mai mare acuratețe și obiectivitate a rezultatelor au fost folosite și metode de evaluare a mesajului oral: proba orală, dar și metode alternative, care au vizat îndeosebi abilitățile de comunicare orală: observarea sistematică a comportamentului elevilor (fișa de evaluare, scara de clasificare și lista de control).

S-a constatat totodată nivelul cunoștințelor, priceperilor și deprinderilor elevilor la începutul clasei a VIII-a și s-au depistat eventualele goluri în cunoștințe, preexistente sau apărute în perioada vacanței de vară.

2. Etapa experimentală s-a desfășurat în perioada 9 decembrie 2013 – 24 ianuarie 2014. Aceasta a cuprins utilizarea a două metode de predare-învățare: prelegerea la clasa martor și descoperirea dirijată la clasa experimentală, pentru noțiunile cuprinse în Unitatea de Învățare: Metale.

Pe parcursul acestei etape, metodele și exercițiile au fost selectate adecvat, iar climatul în care s-au desfășurat activitățile a fost confortabil, oferind tuturor elevilor o participare activă și echilibrată. După predarea noțiunilor din Unitatea de Învățare: Metale prin cele două metode s-a aplicat o probă de evaluare sumativă pe eșantionul experimental și de control, pentru a stabili progresele înregistrate de ambele clase.

Cercetarea didactică s-a axat pe determinarea eficienței metodei didactice: descoperirea dirijată în procesul instructiv (predare/învățare/evaluare) referitor la Unitatea de Învățare: Metale.

În urma testelor efectuate – atât prin metoda clasică, cât și prin cele complementare folosite și inițial – toți subiecții au fost notați în funcție de rezultatele obținute, de evoluția lor pe parcursul tuturor activităților de predare-învățare. La ambele grupuri de elevi s-a aplicat un chestionar atitudinal în vederea stabilirii eficienței metodei folosite la fiecare clasă. S-au analizat și comparat rezultatele obținute de elevi în etapa inițială și cea finală, cu rezultatele obținute la disciplina chimie în anul anterior 2012-2013 și cu rezultatele obținute un test din altă Unitate de Învățare: Nemetale, între grupul experimental și cel de control și s-au stabilit concluziile. Pentru prelucrarea datelor din acest studiu s-a folosit resursa software SPSS 14.

Baza de date folosită pentru prelucrarea datelor este prezentată în Anexa 1.

Data administrării testelor:

Testul inițial (TI): 30.09.2013 (Școala Gimnazială Bîrgăuani) și 01.10.2013 (Școala Gimnazială ”prof. Gheorghe Dumitreasa”Girov);

Testul la UI Nemetale: 02.12.2013 (Școala Gimnazială Bîrgăuani) și 03.12.2013 (Școala Gimnazială ”prof. Gheorghe Dumitreasa”Girov);

Testul la UI Metale: 20.01.2014 (Școala Gimnazială Bîrgăuani) și 21.10.2014 (Școala Gimnazială ”prof. Gheorghe Dumitreasa”Girov).

Coduri utilizate în baza de date a studiului:

Școala Gimnazială Bîrgăuani – 1

Școala Gimnazială ”prof. Gheorghe Dumitreasa” Girov -2

Gen feminin – 25

masculin – 26

Chestionar elevi pentru determinarea eficienței metodelor folosite

Numele și prenumele elevului……………………

Clasa…………

Genul……….

I.1. Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?

I.2. Folosirea Fișelor de lucru te ajută la înțelegerea și interpretarea noțiunilor de la Metale?

I.3. În ce măsură ai apreciat formularea cerințelor din Fișele de lucru?

I.4. Crezi că această metodă îți poate dezvolta creativitatea?

I.5. Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?

Notă:

Răspunsurile vor fi cu caracter închis, de felul:

Legenda- chestionar

Cele trei teste aplicate în cadrul cercetării se vor regăsi ca Anexa 4, Anexa 5 , Anexa 6.

În cadrul cercetării vom realiza, cu ajutorul softului SPSS 14 Teste t, histograme tip Population Pyramid, respectiv Boxplot.

Testul t-Aspecte teoretice:

Acest test este folosit pentru a examina efectele unei variabile independente asupra uneia sau a mai multe variabile dependente, iar folosirea sa este rezervată comparării a două condiții sau grupe (două niveluri ale variabilei independente), din punctual de vedere al mediei. Condiția este ca distribuția variabilelor incluse în studiu să fie una gaussiană. Forma distribuției Student este foarte apropiată de cea a distribuției gaussiene. Scopurile pentru care se aplică testul t, introdus în uz de statisticianul și chimistul englez William Sealy Gosset în 1908 (13 iunie 1876–16 octombrie 1937) celebru ca statistician, cunoscut însă prin pseudonimul Student asociat distribuției Student sunt cele care vizează comparații pornind de la volume restrânse (mici) ale eșantioanelor de la care se face inferența statistică. Gosset a publicat articolul The probable error of a mean  în periodicul de specialitate al unui alt nume “legendar” al statisticii, Karl Pearson (27 martie 1857 – 27 aprilie 1936), celebru matematician englez, fondator al statisticii matematice, cel care în 1911 a fondat prima catedră de statistică matematică la University College Londra. Periodicul despre care se face referire aici se numea  Biometrika , iar Gosset a publicat sub pseudonimul Student din cauza interdicției patronului de la locul de muncă a lui Gosset (Claude Guinness, beraria Guiness din Dublin, Irlanda) de a face cunoscut contextul în care acesta a aplicat testul ce avea să-i poarte pseudonimul drept nume.

Testul t are urmatoarele direcții de utilizare, în condiția coeficientului de risc acceptat în studiu, notat convențional α, a carui valoare este 0.05 sau 5%).

– în statistica univariată (deci pentru o singură probă sau eșantion), aceea de a testa dacă această colecție de date respectă o distribuție normală.

– tot în statistica univariată (deci pentru o singură probă sau eșantion), aceea de a testa dacă media acelei colecții de date diferă SAU NU statistic semnificativ de media populației din care este extras eșantionul cercetat. Media eșantionului devine un estimator al mediei populației, , care, principial vorbind, nu poate fi cunoscută exact niciodată.

– în statistica bivariată (deci pentru două probe sau eșantioane), aceea de a testa dacă mediile celor două populații statistice, din care s-au extras eșantioanele respective, sunt egale.

– în modelul de regresie lineară, când sub ipoteza nulă se testează dacă panta unei linii de regresie este 0(zero).

Lucrarea de față se referă la statistica bivariată (bidimensională), testele t (Student) fiind destinate comparării atât a eșantioanelor perechi, cât și a eșantioanelor independente.

Regula de interpretare în cazul testului t:

Daca testul t este SEMNIFICATIV statistic la coeficientul de risc acceptat în studiu, notat convențional α, a cărui valoare este 0.05 sau 5%, SE ADMITE că media populației “1”, din care provine eșantionul “1”, DIFERĂ semnificativ statistic de media populației “2”, din care provine eșantionul “2”, în timp ce dacă testul t este NESEMNIFICATIV statistic la coeficientul de risc acceptat în studiu, notat convențional α, a cărui valoare este 0.05 sau 5%, SE ADMITE că media populației “1”, din care provine eșantionul “1”, NU DIFERĂ semnificativ statistic de media populației “2”, din care provine eșantionul “2”.

III.4. REZULTATE ȘI DISCUȚII

III.4.1 Date descriptive pentru cele trei variabile incluse in cercetare: TI; T1; T_Metale:

Din Tabelul nr. 1, observăm că cei 45 de subiecți participanți la cercetare au obținut la cele trei teste următoarele rezultate:

TI – media- 6.0356; mediana – 5.5000; Valoarea minimă- 3.40; Valoarea maximă – 10.00;

T_1– media- 6.7378; mediana – 6.2500; Valoarea minimă- 4.25; Valoarea maximă – 10.00;

Test_Metale– media- 7.4611; mediana – 7.5000; Valoarea minimă- 4.75; Valoarea maximă – 10.00.

Tabelul nr. 2 prezintă rezultatele obținute de cei 45 subiecți la TI:

9 elevi au obținut note cuprinse între 3.40 și 4.75;

7 elevi au obținut note de 5.00 (frecvența maximă);

22 elevi au obținut note între 5.50 și 7.75;

6 elevi au obținut note între 8.00 și 9.25;

1 elev a obținut nota 10.

Tabelul nr. 3 prezintă rezultatele obținute de cei 45 subiecți la TI:

2 elevi au obținut note cuprinse între 4.25 și 4.50;

7 elevi au obținut note de 5.00 (frecvența maximă);

20 elevi au obținut note între 5.25 și 7.30;

7 elevi au obținut note de 8 (frecvența maximă);

3 elevi au obținut note între 9.00 și 9.50;

3 elevi au obținut nota 10.

Tabelul nr. 4 prezintă rezultatele obținute de cei 45 subiecți la TI:

14 elevi au obținut note cuprinse între 4.75 și 6.50;

5 elevi au obținut note de 6.75 (frecvența maximă);

14 elevi au obținut note între 7.00 și 9.00;

6 elevi au obținut note între 9.25 și 9.50;

2 elevi au obținut nota 10.

FIGURA1- Histograma frecvenței notelor la TI

Histograma frecvențelor notelor la Testul initial (TI) prezintă o distribuție aproape omogenă, curba fiind ușor deplasată spre stânga. Notele de 5.00 au cea mai mare frecvență.

Variabila Testul initial (TI) este distribuita practic gaussian.

FIGURA2- Histograma frecvenței notelor la T_1

Din Figura nr. 2, se observă, prin absența notelor cuprinse între 7,50 și 8,00 o tendință de polarizare a eșantionului de 45 subiecți. Valoarea modală este puțin peste nota 5,00 (11 cazuri), dar există următoarele două frecvențe, cu câte 8 cazuri, în zona notelor de 6, respectiv 8, care arată aceeași tendință de eterogeneitate a eșantionului.

FIGURA 3- Histograma frecvenței notelor la Test_Metale

Din Figura nr. 3, se observă că, prin frecvența redusă a notelor de 8,50 (1 caz) o ușoară tendință de polarizare a eșantionului de 45 subiecți. Valoarea modală este puțin peste nota 9,00 (8 cazuri), dar există următoarele două frecvențe, cu câte 8 cazuri, în segmentul 6-7 (câte 7 cazuri), care arată o aceeași tendință de eterogeneitate a eșantionului, categoric mai redusă decât cea înregistrată prin histograma de la Figura nr.2

III.4.2. Compararea rezultatelor obținute la TI, față de T1, respectiv Test_Metale, indiferent de școala sau metoda aplicata pentru predarea UI Metale luate în studiu

Se realizează un test t (Student) perechi între cele trei variabile menționate, luate două câte două. Rezultatele sunt indicate în Tabelul nr. 5

Tabelul 5 – Rezultatele aplicării testului t perechi pentru compararea variabilelor TI, T_1, Test_metale. Valorile marcate îngroșat arată semnificație statistică.

Sunt posibile 3 cazuri de combinare (3 variabile, comparate două câte două). În toate aceste situații, numărul de grade de libertate asociat testului t perechi este de N – 1 = 45 – 1 = 44, unde N = numărul de perechi. “Diferența” semnifică diferența între valorile fiecăreia din perechile formate de variabilele cercetate. “p” desemnează nivelul de semnificație al testului efectuat. Cele 2 cifre din coloana “caz” desemnează: prima cifră = numărul de ordine al variabilei, în ordinea aleatoare a efectuării comparatiilor; a doua cifră = prima / a doua variabilă inclusă în comparație.

Se observă că testele t perechi confirmă semnificativitate statistică pentru orice pereche în care intră în comparație (p < 0.0050). Pedagogic se poate spune că elevii au obținut rezultate mai mari la cele două teste date pe parcursul semestrului I, an școlar 2013-2014 comparativ cu rezultatele la testul inițial. Acest lucru se poate datora metodelor mai atractive folosite în predarea noțiunilor din clasa a VIII-a.

Pentru a vedea dacă există corelații între notele obținute la testele din fiecare pereche de mai sus, am calculat coeficientul de corelație Pearson.

TABELUL NR. 7 – Corelația Pearson între notele obținute la TI și Test_Metale

Din cele trei tabele se observă că, din aplicație s-au obținut următoarele valori ale coeficientului de corelație: 0.934; 0.911 și 0.912. Toate cele trei valori tind către 1, deci există o corelație semnificativă între notele obținute de elevi la cele trei teste: elevii ce au luat note mari la TI, au obținut rezultate bune și la celelalte două teste.

III.4.3. Compararea rezultatelor obținute la TI, față de T1, față de Media_cl7, indiferent de școala luată în studiu

Se realizează un test t (Student) perechi între cele trei variabile menționate, fiecare dintre ele comparate cu media semestrială anterioară aplicării testelor. Rezultatele sunt indicate în Tabelul 9.

Tabelul 9 -Rezultatele aplicării testului t perechi pentru compararea variabilelor TI, T_1, respectiv Media_cl7. Valorile marcate îngroșat arată semnificație statistică:

Sunt posibile 2 cazuri de combinare (2 variabile, comparate fiecare cu o aceeași variabilă). În toate aceste situații, numărul de grade de libertate asociat testului t perechi este de N – 1 = 45 – 1 = 44, unde N = numărul de perechi. . “Diferența” semnifică diferența între valorile fiecareia din perechile formate de variabilele cercetate. . “p” desemnează nivelul de semnificație al testului efectuat. Cele 2 cifre din coloana “caz” desemnează: prima cifră = numărul de ordine al variabilei, în ordinea aleatoare a efectuării comparațiilor; a doua cifră = prima / a doua variabila inclusa în comparație

Se observă ca media Media_cl7 (media mediilor semestriale) diferă statistic semnificativ față TI din clasa a VIII-a, iar aplicarea testului t prezintă non-semnificativitate statistică pentru comparative între Media_cl7 si T_1. Pedagogic, putem spune că este firesc ca media obținută la disciplina chimie în clasa a VII-a să fie mai mică ca media obținută în urma testării inițiale, elevii trecând în clasa a VIII- a după o perioadă de vacanță suficient de lungă astfel încât să intervină uitarea unor noțiuni.

III.4.3.4 Compararea mediilor Media_cl7, față de Test_Metale, indiferent de școala sau metoda folosită în predarea noțiunilor din UI Metale, luate în studiu.

Tabelul 10- Rezultatele aplicării testului t perechi pentru compararea variabilelor Media_cl7 cu Test_Metale. Valorile marcate îngroșat arată semnificație statistică.

Este posibil un singur caz de combinare. În această situație, numărul de grade de libertate asociat testului t perechi este de N – 1 = 45 – 1 = 44, unde N = numărul de perechi. . “Diferența” semnifică diferența între valorile fiecăreia din perechile formate de variabilele cercetate. “p” desemnează nivelul de semnificație al testului efectuat. Cele 2 cifre din coloana “caz” desemnează: prima cifră = numarul de ordine al variabilei, în ordinea aleatoare a efectuării comparațiilor; a doua cifră = prima / a doua variabilă inclusă în comparație.

Se observă ca media Media_cl7 (media mediilor semestriale) diferă statistic semnificativ față de media notelor de la testul Test_Metale. Elevii din eșantion au obținut rezultate superioare la T_Metale față de media obținută la disciplina chimie an școlar 2012-2013, ceea ce denotă faptul că metodele folosite măresc interesul elevilor pentru studiul chimiei.

III.4.5 Influența școlii (ca unitate de învățământ) și a metodei folosite în predarea noțiunilor din UI Metale asupra notelor Test_Metale:

-Rezultatele aplicării testului t eșantioane independente pentru evidențierea influenței școlii (unității de învățământ ca entitate) asupra Test_Metale, indiferent de anul școlar al efectuării observației. Valorile marcate îngroșat arată semnificație statistică.

“Valoare test t” semnifică valoarea testului specificat pentru compararea eșantioanelor independente, reprezentate de școala (unitatea de învățământ; numărul de grade de libertate asociat testului t eșantioane independente este de N – 2 = 45 – 2 = 43, unde N = numărul de cazuri din cele doua școli; “p” desemnează nivelul de semnificație al testului efectuat.

Se observă ca variabila Școala și metoda folosită influențează statistic semnificativ media notelor de la testul Test_Metale. Astfel, elevii Școlii Bîrgăuani (24 cazuri) obțin o medie a notelor Test_Metale de 7,052, în timp ce elevii Școlii Girov (21 cazuri) obțin o medie a notelor Test_Metale de 7,929. Aceasta denotă faptul ca media notelor de la Test_Metale la Școala Girov s-a format sub influența altor factori (poate nedecelabili) decât testele media la același test aplicat elevilor Școlii Bîrgăuani.

III.4.6. Compararea mediilor obținute la Test_Metale cu o normă: Media_cl7 , indiferent de școala sau metoda folosită în predarea noțiunilor din UI Metale, luate în studiu.

Pentru a testa dacă după predarea UÎ Metale, interesul elevilor pentru disciplina chimie s-a modificat, vom compara mediile obținute la T_metale cu norma pe care am considerat-o media la disciplina chimie ăn anul școlar precedent.

Tabelul nr. 12 prezintă informații privind numărul de subiecți – 45, media obținută la Test_Metale, deviația standard a acestei medii și eroarea standard a mediei. Comparând media obținută de elevi la Test_Metale cu media la disciplina chimie în anul școlar 2012-2013, se observă că elevii din acest eșantion au obținut medii mai mari decât norma de comparat. Pentru a vedea dacă diferența dintre aceste medii este semnificativă statistic se urmăresc datele din Tabelul nr. 13.

Observăm că la un număr de grade de libertate egal cu 45-1=44, valoarea lui t este 2.504, iar probabilitatea asociată testului este p>0.01 (p=0.016), ceea ce înseamnă că diferența dintre medii nu este semnificativă statistic. Pedagogic, acest lucru înseamnă că elevii s-au obișnuit cu stilul de lucru al profesorului, sau interesul lor pentru chimie nu a crescut considerabil față de anul trecut școlar, indiferent de metoda abordată în predare.

II.4.7. Gradul de realizare al itemilor cuprinși în testul T_Metale pentru elevii clasei experimentale.

Pentru a studia modul în care elevii clasei experimentale își îndeplinesc sarcinile de lucru cuprinse în T_Metale s-au comparat rezultatele obținute pe fiecare item cuprins în acest test și s-au interpretat rezultatele obținute.

Gradul de realizare a itemilor testului de la UI Metale: T_Metale a fost pus în evidență cu ajutorul Diagramei Box-plot. ( baza de date Anexa nr. 2)

FIGURA 4- Diagrama Box-plot a gradului de realizare a itemilor testului de la UI METALE

Diagrama Box-plot pentru gradul de realizare a itemilor cuprinde pe abscisa cei 4 indicatori, respectiv gradul de realizare a itemilor calculat pentru fiecare din cele 4 subiecte ale testului si pentru fiecare din cei 21 de elevi ai esantionului.

Box-plot este o metodă grafică prin care se reprezintă poziția următoarelor 5 valori ale unei distribuții: mediana, prima și a treia quartilă, valorile extreme, inferioară și superioară. Această diagramă este folosită pentru a da informații asupra locului medianei ca măsură a tendinței centrale, asupra dispersiei și asimetriei unei distribuții statistice.

Modul de construcție este prezentat în Figura 5. Se construiește un dreptunghi central reprezentând intervalul interquartilic (ΔQ) al unei distribuții (50% din observațiile unui ansamblu), definit de valoarea primei quartile (Q1) și de valoarea celei de a treia quartile (Q3). Dreptunghiul este tăiat de o linie care prezintă poziția medianei. De fiecare parte a triunghiului se trasează un segment de dreaptă care leagă quartila de valoarea extremă corespunzătoare. Se consideră drept limite extreme valorile decilei unu (D1) și decilei nouă (D9).

Valorile minime și maxime ale distribuției sunt prezentate prin steluțe plasate la extremitatea diagramei.

FIGURA NR. 5 – Diagrama BOX- PLOT

La „Grad_realiz_S1” există un interval restrâns de variație în jurul medianei, iar la „Grad_realiz_S2”, e o situatie apropiată, dar caracterizată de un interval mai mare de variație. La „Grad_realiz_S3” este o situație firească, având variația maximă a gradululi de realizare, deci coexistiând elevi care au primit punctajul maxim la S3 cu elevi care nu au rezolvat nimic din S3. La „Grad_realiz_S4” aproape toți elevii au punctajul maxim aferent acestui subiect, cu excepția a trei elevi care au același grad de realizare de 0,75 .

III.4.8. Interdependența între variabilele “Școala”, “ Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?” și “ Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?”

FIGURA NR: 6 -Histograma multivariate a interdependenței între variabilele: “Școala”, “ Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?” și “Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?”

Pentru intersecția variabilei ”Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?opțiunea “Mult” cu variabila “ Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?”, opțiunea “Mult”, frecvența răspunsurilor crește la grupul de control la cel experimental, iar aceasta situație reprezintă cele mai mari frecvențe înregistrate în histogramă.

Pentru intersecția variabilei “ Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?”opțiunea “Foarte mult” cu variabila “ Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?”, opțiunea “Foarte Mult”, frecvența răspunsurilor crește la grupul de control la cel experimental.

Pentru intersecția variabilei “ Crezi că această metodă îți stimulează interesul pentru chimie?”opțiunea “Mediu” cu variabila “ Consideri că aceste ore s-au deosebit de cele de până acum?”, opțiunea “Poate”, frecvența răspunsurilor este mare la grupul de control.

III.4.8 Influența școlii (ca unitate de învățământ) și a metodei folosite în stimularea interesului pentru chimie (Int_Chim):

Se studiază influența școlii, repectiv a metodelor folosite la cele două clase față de stimularea interesului pentru chimie cu ajutorul unui grafic Population Pyramid.

1-Școala Gimnazială Bîrgăuani

2- Șc. Gimn „ prof. Gh. Dumitreasa” Girov

3- Deloc

4 – Puțin

5- Mediu

6- Mult

7- Foarte mult
FIGURA NR. 7 – Graficul interdependenței dintre variabila ”Școală” și variabila ”int_chim”

Din Figura 6 se observă că, la elevii din grupul experimental frecvența răspunsurilor este de ”Foarte mult” și ” Mult”, în timp ce la eșantionul martor, frecvența răspunsurilor este de ”Mediu”. Deci, elevii din grupul experimental consideră că Descoperirea dirijată este o metodă ce stimulează interesul lor pentru învățarea chimiei, în timp ce elevii clasei martor nu sunt foarte siguri că meoda prelegerii aplicată în predarea UÎ – Metale le stimulează interesul pentru chimie.

CONCLUZII

Elevii din clasa experimentală au participat la testări cu mai multă dezinvoltură, au avut un comportament mult mai relaxat datorită faptului că, spre deosebire de grupul martor, au avut o activitate mult mai susținută, astfel încât capacitatea de învățare a noilor cunoștințe prin folosirea metodei învățării prin descoperire dirijată s-a dezvoltat pe parcursul experimentului.

Subiecții acestui grup au învățat mai ușor, cu mai multă plăcere datorită metodei folosite și au devenit mult mai dornici să-și îmbogățească cunoștințele.

Prin ipoteza propusă s-a urmărit să se demonstreze că utilizarea METODEI ÎNVĂȚĂRII PRIN DESCOPERIRE DIRIJATĂ va dezvolta priceperi și deprinderi la elevi și, implicit, aceasta va duce la ameliorarea propriilor performanțe școlare.

Analiza rezultatelor obținute la probele de evaluare scrisă aplicate a arătat clar că metodele diferite folosite au contribuit într-o măsură importantă la formarea de priceperi și deprinderi și la obținerea unor rezultate din ce în ce mai bune, la creșterea eficienței lecțiilor în special la elevii din clasa experimentală. Totuși, motorul realizării unor performanțe mai ales la elevii buni și foarte buni s-a datorat în principal dezvoltării spiritului de echipă și a dorinței de intercomunicare. În urma cercetării s-a observat că interesul elevilor pentru lecții crește ori de câte ori aceștia sunt antrenați în realizarea sarcinilor de lucru.

Rezultatele evaluării finale și analiza comparativă a rezultatelor obținute de cele două grupuri, experimental și de control, confirmă ipoteza cercetării, conform căreia în cazul folosirii metodei descoperirea dirijată, concomitent cu utilizarea eficientă a experimentului, dezvoltă abilitățile de comunicare, deprinderi și priceperi în domeniul chimiei, contribuind la stimularea motivației pentru învățare a elevilor și implicit, la creșterea randamentului școlar.

ANEXA NR. 1

Bază date cercetare

ANEXA NR. 2

BAZA DATE GRAD DE REALIZARE ITEMI TEST_METALE, CLASA EXPERIMENTALĂ

ANEXA NR. 3

ȘCOALA GIMNAZIALĂ BÎRGĂUANI DISCIPLINA: CHIMIE

COMUNA BÎRGĂUANI, JUDEȚUL NEAMȚ CLASA: a – VIII – a

PROFESOR: NICOLETA CRISTINA SCURTU NR. ORE: 9

PROIECTUL UNITĂȚII DE ÎNVĂȚARE

SUBSTANȚE SIMPLE CU UTILIZĂRI PRACTICE. METALE.

ANEXA NR.4

TEST INIȚIAL- clasa a VIII a

Nume și prenume……………………………………………….

Data:……………………….

PARTEA I: 40 PUNCTE

Adevarat/ fals: 10puncte

Proprietatea magneziului de a arde este o proprietate chimică;

Amestecurile pot fi doar artificiale;

Numărul maxim de electroni posibil pe stratul N este 18;

5 atomi de fosfor se notează P5;

Oxizii sunt substanțe compuse deoarece conțin în molecula lor oxigen;

Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au același număr de protoni în nucleu;

Concentrația procentuală reprezintă cantitatea de substanță dizolvată în 100 g apă;

Formula chimică a varului stins este Ca(OH)2.

Încercuiește răspunsul corect: 10puncte

Concentrația procentuală a soluției obținute prin dizolvarea a 3 g sare în 147 g apă este:

2%;

20%;

25%.

Formula chimică a acidului sulfhidric este:

H2SO4;

H2S;

H2SO3.

Masa moleculară a unei substanțe se calculează prin:

Înmulțirea valenței cu numărul atomilor;

Însumarea maselor și valențelor atomilor componenți;

Însumarea maselor atomilor componenti.

Asociază formula chimică din prima coloană cu denumirea substanței din coloana a doua și cu clasa de substanțe din coloana a treia:

20puncte

PARTEA II: 50 PUNCTE

Se dau elementele: și . Indică: 20puncte

Numărul de p+; n0; e-; sarcina nucleară pentru fiecare element;

Formula chimică a compusului alcătuit din atomii celor două elemente;

Concentrația procentuală a soluției obținute prin dizolvarea a 1 mol compus obținut la punctul anterior în 200 g apă.

a) Completează ecuațiile reacțiilor chimice și notează alături tipul fiecărei reacții: 30puncte

…..Al + .…AgNO3→………+………. reacție de………………………

…..N2+ …………→….NH3 reacție de………………………

CaCO3………… + ……………. reacție de ………………………….

…NaOH + ……..→ …NaCl + …Al(OH)3 reacție de…………………………..

b) Pentru compusul Al(OH)3 calculează:

raport atomic;

masa moleculara;

raport de masa;

procentul de aluminiu continut.

Se dau: AH= 1; AO=16; AAl=27 10puncte-oficiu

TIMP DE LUCRU 50 MINUTE

SUCCES!

NUME: ANEXA NR. 5

PRENUME:

CLASA:

DATA:

TEST DE EVALUARE

Modelează structura atomilor de și , indicând poziția în SP a celor 2 elemente, caracter chimic și electrochimic, ionizare și valența. 20 puncte

Completează următoarele reacții chimice:

KClO3 → KCl+……..↑

H2O → H2 +……..↑

C+ H2 →……….

C+ Fe2O3→………..+ Fe

S + O2 →……………

C+ H2O →…….+ H2↑

O2+ Mg → ……….

O2 + C→………… 30 puncte

Se dă următoarea schemă de reacție: 30 puncte

H2O2→ a + O2↑

a → b↑ + c↑

b + Cl2→ d

d + Zn → e + b↑

e + AgNO3→ f↓ + g

Se cere:

Identifică formulele substanțelor chimice: a, b, c. d. e, f, g;

Egaleazăi ecuațiile reacțiilor chimice,

Indică tipul fiecărei reacții chimce;

Calculează masa de substanță a (în grame și în moli) care rezultă prin descompunerea a 340 g de H2O2 de concentrația 10%. Se dau: AH=1; AO=16

Citește cu atenție afirmațiile de mai jos. În cazul în care apreciezi că afirmația este adevărată, încercuiește litera A. Dacă apreciezi că afirmația nu este adevărată, încercuiește litera F. 10puncte

Grafitul, o varietate cristalină a carbonului, are duritatea egală cu 10. A/F

În natură, carbonul se găsește sub formă cistalină și sub formă amorfă A/F

Oxigenul se combină aproape cu toate elementele, formând oxizi. A/F

Oxigenul se găsește în aerul atmosferic în proporție volumetrică de 79%.A/F

Se acordă 10puncte din oficiu

SUCCES!

NUME: ANEXA NR. 6

PRENUME:

CLASA:

DATA:

TEST DE EVALUARE METALE

Modelează structura atomilor de și , indicând poziția în SP a celor 2 elemente, caracter chimic și electrochimic, ionizare și valența. 20 puncte

Completează următoarele reacții chimice: 20 puncte

Fe + Cl2 → ……………….

Fe + HCl → …….+ H2↑

Cu + Cl2 →……..

Fe + H2O →…….+ H2↑

Cu + S → ……….

H2 + CuO →…….+ Cu

Fe+ O2 →……….

Cu + H2SO4 →…………

Se dă următoarea schemă de reacție: 30puncte

a + Fe→ FeSO4 + b↑

a + NaOH→ d + e

e + Na→ NaOH + b↑

b + CuO → f + e

f + a→ g + h ↑ + e

a + Al → i + b↑

i + BaCl2 →j↓ + k

k + AgNO3 → l↓ + m

Se cere:

Identifică formulele substanțelor chimice notate cu litere, știind că denumirea tehnică a substanței a este vitriol;

Scrie ecuațiile reacțiilor chimice;

Știind că s-au utilizat 640 g soluție substanță a de concentrație 49%, determină masa și numărul de moli ale substanței b rezultată.

Se dau: AFe=56; AH=1; AS=32; AO=16

Completați spațiile libere din următoarele expresii: 20 puncte

Specia este cel mai răspândit izotop al fierului și are în…………un număr de….protoni și un număr de …..neutroni. Deoarece atomul este……….din punct de vedere electric, în……………..se găsesc………electroni. În condiții normale, fierul se află în stare de agregare………………are culoarea……………. În industrie se utilizează aliajele fierului cu carbonul sunt………….și……………

Se acordă 10p din oficiu

BIBLIOGRAFIE

Arsene P., “ Chimie și probleme de chimie anorganică” Seria AG, Ed. All Educational, București, 1999.

Bâclea D., Constantinescu M., „ Chimie, planuri de lecție (clasele VII-XII)”, Ed. Polirom, București, 1999.

Brezeanu M. și colaboratorii, „Chimia metalelor”, Ed. Academiei Române, București, 1990.

Cerghit, I., ,,Metode de invatamant“, Ed. Polirom,Iasi,2006 .

Cerghit (1980), apud Dumitru, Gh., Dumitru, C., ”Psihopedagogie”, E.D.P., R.A., București, 2003.

Constantinescu R., Rapa M., „Manual de chimie clasa a VIII-a”, 2007, Ed. Sigma, București.

Cozma D.G., Florescu D., Scurtu N.C., „Interdisciplinaritatea- factor favorizant al observării didactice”- Sesiunea națională de comunicări metodico-științifice, 24.05.2014, Iași,

Cozma D. G., Pui A., „Elemente de didactica chimiei”, Ed. Spiru Haret, Iași, 2003. Cucos,C., ,,Pedagogie”, Ed. Polirom, Iasi, 2006.

Dumitru, Gh., Dumitru, C., „Psihopedagogie”, E.D.P., R.A., București, 2003.

Fătu S., “ Didactica chimiei”, Ed. Corint, București, 2001.

Gulea A., Berdan I și colaboratorii, „Chimia metalelor”(Prelegeri), CEP USM, Chișinău, 2004.

Ionescu M., Radu I.- coordonatori, ”Didactica Modernă”, Colecția Didactica, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 2004.

Jaba, E., Grama, A. „Analiza statistica cu SPSS sub Windows”, Ed.Polirom, Iasi, 2004.

Labar, A.V. „SPSS pentru stiintele educatiei’, Ed.Polirom, Iasi, 2008.

Lupescu A., Șum M., „Teste de evaluare chimie – clasele VII-a –VIII”, Ed.Tehnopress, 2006.

Marcu Gh., „Chimia metalelor”, EDP, București, 1979.

Moga –Tudoran I., Șurubaru R., Guzgan T., „Chimie – proiectare didactică” – Ed. Alfa, 2002

Nenițescu C. D., „Chimie generală”, EDP, București, 1985

Popa, M. „Statistica pentru psihologie.Teorie si aplicatii SPSS”, Ed.Polirom, Iasi, 2008.

Popa, M. „Statistici multivariate aplicate in psihologie”, Ed.Polirom, Iasi, 2010.

Postelnicu C-tin, ” Fundamente ale didacticii școlare”, Ed. Aramis, București, 2002.

Shriver D.F., Atkins P.W., „Chimie anorganică”, Ed. Tehnică, București, 1998.

Spacu P., Stan M., Gheorghiu C., Brezeanu M, „Tratat de chimie anorganică”, Editura Tehnică, București, 1978.

Șunel V., Ciocoiu I., Rudică T., Bîcu E., „Metodica predării chimiei”, Ed. Marathon, 1997, Iași.

www.didactic.ro

www.edu.ro – Programe școlare

www.portalroman.com

*** Ministerul Educației Naționale, Serviciul Național de Evaluare și Examinare , „Ghid de evaluare la chimie”, București, 1999.

BIBLIOGRAFIE

Arsene P., “ Chimie și probleme de chimie anorganică” Seria AG, Ed. All Educational, București, 1999.

Bâclea D., Constantinescu M., „ Chimie, planuri de lecție (clasele VII-XII)”, Ed. Polirom, București, 1999.

Brezeanu M. și colaboratorii, „Chimia metalelor”, Ed. Academiei Române, București, 1990.

Cerghit, I., ,,Metode de invatamant“, Ed. Polirom,Iasi,2006 .

Cerghit (1980), apud Dumitru, Gh., Dumitru, C., ”Psihopedagogie”, E.D.P., R.A., București, 2003.

Constantinescu R., Rapa M., „Manual de chimie clasa a VIII-a”, 2007, Ed. Sigma, București.

Cozma D.G., Florescu D., Scurtu N.C., „Interdisciplinaritatea- factor favorizant al observării didactice”- Sesiunea națională de comunicări metodico-științifice, 24.05.2014, Iași,

Cozma D. G., Pui A., „Elemente de didactica chimiei”, Ed. Spiru Haret, Iași, 2003. Cucos,C., ,,Pedagogie”, Ed. Polirom, Iasi, 2006.

Dumitru, Gh., Dumitru, C., „Psihopedagogie”, E.D.P., R.A., București, 2003.

Fătu S., “ Didactica chimiei”, Ed. Corint, București, 2001.

Gulea A., Berdan I și colaboratorii, „Chimia metalelor”(Prelegeri), CEP USM, Chișinău, 2004.

Ionescu M., Radu I.- coordonatori, ”Didactica Modernă”, Colecția Didactica, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 2004.

Jaba, E., Grama, A. „Analiza statistica cu SPSS sub Windows”, Ed.Polirom, Iasi, 2004.

Labar, A.V. „SPSS pentru stiintele educatiei’, Ed.Polirom, Iasi, 2008.

Lupescu A., Șum M., „Teste de evaluare chimie – clasele VII-a –VIII”, Ed.Tehnopress, 2006.

Marcu Gh., „Chimia metalelor”, EDP, București, 1979.

Moga –Tudoran I., Șurubaru R., Guzgan T., „Chimie – proiectare didactică” – Ed. Alfa, 2002

Nenițescu C. D., „Chimie generală”, EDP, București, 1985

Popa, M. „Statistica pentru psihologie.Teorie si aplicatii SPSS”, Ed.Polirom, Iasi, 2008.

Popa, M. „Statistici multivariate aplicate in psihologie”, Ed.Polirom, Iasi, 2010.

Postelnicu C-tin, ” Fundamente ale didacticii școlare”, Ed. Aramis, București, 2002.

Shriver D.F., Atkins P.W., „Chimie anorganică”, Ed. Tehnică, București, 1998.

Spacu P., Stan M., Gheorghiu C., Brezeanu M, „Tratat de chimie anorganică”, Editura Tehnică, București, 1978.

Șunel V., Ciocoiu I., Rudică T., Bîcu E., „Metodica predării chimiei”, Ed. Marathon, 1997, Iași.

www.didactic.ro

www.edu.ro – Programe școlare

www.portalroman.com

*** Ministerul Educației Naționale, Serviciul Național de Evaluare și Examinare , „Ghid de evaluare la chimie”, București, 1999.

ANEXA NR. 1

Bază date cercetare

ANEXA NR. 2

BAZA DATE GRAD DE REALIZARE ITEMI TEST_METALE, CLASA EXPERIMENTALĂ

ANEXA NR. 3

ȘCOALA GIMNAZIALĂ BÎRGĂUANI DISCIPLINA: CHIMIE

COMUNA BÎRGĂUANI, JUDEȚUL NEAMȚ CLASA: a – VIII – a

PROFESOR: NICOLETA CRISTINA SCURTU NR. ORE: 9

PROIECTUL UNITĂȚII DE ÎNVĂȚARE

SUBSTANȚE SIMPLE CU UTILIZĂRI PRACTICE. METALE.

ANEXA NR.4

TEST INIȚIAL- clasa a VIII a

Nume și prenume……………………………………………….

Data:……………………….

PARTEA I: 40 PUNCTE

Adevarat/ fals: 10puncte

Proprietatea magneziului de a arde este o proprietate chimică;

Amestecurile pot fi doar artificiale;

Numărul maxim de electroni posibil pe stratul N este 18;

5 atomi de fosfor se notează P5;

Oxizii sunt substanțe compuse deoarece conțin în molecula lor oxigen;

Izotopii sunt atomi ai aceluiași element care au același număr de protoni în nucleu;

Concentrația procentuală reprezintă cantitatea de substanță dizolvată în 100 g apă;

Formula chimică a varului stins este Ca(OH)2.

Încercuiește răspunsul corect: 10puncte

Concentrația procentuală a soluției obținute prin dizolvarea a 3 g sare în 147 g apă este:

2%;

20%;

25%.

Formula chimică a acidului sulfhidric este:

H2SO4;

H2S;

H2SO3.

Masa moleculară a unei substanțe se calculează prin:

Înmulțirea valenței cu numărul atomilor;

Însumarea maselor și valențelor atomilor componenți;

Însumarea maselor atomilor componenti.

Asociază formula chimică din prima coloană cu denumirea substanței din coloana a doua și cu clasa de substanțe din coloana a treia:

20puncte

PARTEA II: 50 PUNCTE

Se dau elementele: și . Indică: 20puncte

Numărul de p+; n0; e-; sarcina nucleară pentru fiecare element;

Formula chimică a compusului alcătuit din atomii celor două elemente;

Concentrația procentuală a soluției obținute prin dizolvarea a 1 mol compus obținut la punctul anterior în 200 g apă.

a) Completează ecuațiile reacțiilor chimice și notează alături tipul fiecărei reacții: 30puncte

…..Al + .…AgNO3→………+………. reacție de………………………

…..N2+ …………→….NH3 reacție de………………………

CaCO3………… + ……………. reacție de ………………………….

…NaOH + ……..→ …NaCl + …Al(OH)3 reacție de…………………………..

b) Pentru compusul Al(OH)3 calculează:

raport atomic;

masa moleculara;

raport de masa;

procentul de aluminiu continut.

Se dau: AH= 1; AO=16; AAl=27 10puncte-oficiu

TIMP DE LUCRU 50 MINUTE

SUCCES!

NUME: ANEXA NR. 5

PRENUME:

CLASA:

DATA:

TEST DE EVALUARE

Modelează structura atomilor de și , indicând poziția în SP a celor 2 elemente, caracter chimic și electrochimic, ionizare și valența. 20 puncte

Completează următoarele reacții chimice:

KClO3 → KCl+……..↑

H2O → H2 +……..↑

C+ H2 →……….

C+ Fe2O3→………..+ Fe

S + O2 →……………

C+ H2O →…….+ H2↑

O2+ Mg → ……….

O2 + C→………… 30 puncte

Se dă următoarea schemă de reacție: 30 puncte

H2O2→ a + O2↑

a → b↑ + c↑

b + Cl2→ d

d + Zn → e + b↑

e + AgNO3→ f↓ + g

Se cere:

Identifică formulele substanțelor chimice: a, b, c. d. e, f, g;

Egaleazăi ecuațiile reacțiilor chimice,

Indică tipul fiecărei reacții chimce;

Calculează masa de substanță a (în grame și în moli) care rezultă prin descompunerea a 340 g de H2O2 de concentrația 10%. Se dau: AH=1; AO=16

Citește cu atenție afirmațiile de mai jos. În cazul în care apreciezi că afirmația este adevărată, încercuiește litera A. Dacă apreciezi că afirmația nu este adevărată, încercuiește litera F. 10puncte

Grafitul, o varietate cristalină a carbonului, are duritatea egală cu 10. A/F

În natură, carbonul se găsește sub formă cistalină și sub formă amorfă A/F

Oxigenul se combină aproape cu toate elementele, formând oxizi. A/F

Oxigenul se găsește în aerul atmosferic în proporție volumetrică de 79%.A/F

Se acordă 10puncte din oficiu

SUCCES!

NUME: ANEXA NR. 6

PRENUME:

CLASA:

DATA:

TEST DE EVALUARE METALE

Modelează structura atomilor de și , indicând poziția în SP a celor 2 elemente, caracter chimic și electrochimic, ionizare și valența. 20 puncte

Completează următoarele reacții chimice: 20 puncte

Fe + Cl2 → ……………….

Fe + HCl → …….+ H2↑

Cu + Cl2 →……..

Fe + H2O →…….+ H2↑

Cu + S → ……….

H2 + CuO →…….+ Cu

Fe+ O2 →……….

Cu + H2SO4 →…………

Se dă următoarea schemă de reacție: 30puncte

a + Fe→ FeSO4 + b↑

a + NaOH→ d + e

e + Na→ NaOH + b↑

b + CuO → f + e

f + a→ g + h ↑ + e

a + Al → i + b↑

i + BaCl2 →j↓ + k

k + AgNO3 → l↓ + m

Se cere:

Identifică formulele substanțelor chimice notate cu litere, știind că denumirea tehnică a substanței a este vitriol;

Scrie ecuațiile reacțiilor chimice;

Știind că s-au utilizat 640 g soluție substanță a de concentrație 49%, determină masa și numărul de moli ale substanței b rezultată.

Se dau: AFe=56; AH=1; AS=32; AO=16

Completați spațiile libere din următoarele expresii: 20 puncte

Specia este cel mai răspândit izotop al fierului și are în…………un număr de….protoni și un număr de …..neutroni. Deoarece atomul este……….din punct de vedere electric, în……………..se găsesc………electroni. În condiții normale, fierul se află în stare de agregare………………are culoarea……………. În industrie se utilizează aliajele fierului cu carbonul sunt………….și……………

Se acordă 10p din oficiu