Stygnięcie wody

Poprawna odpowiedź

A – fałsz,  B – prawda,  C – prawda.

Wymaganie ogólne

2 Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.

Wymaganie szczegółowe

2.8. Energia. Uczeń wyjaśnia przepływ ciepła w zjawisku przewodnictwa cieplnego oraz rolę izolacji cieplnej
8.6. Wymagania przekrojowe. Uczeń odczytuje dane z tabeli i zapisuje dane w formie tabeli
8.8. Wymagania przekrojowe. Uczeń sporządza wykres na podstawie danych z tabeli (oznaczenie wielkości i skali na osiach) a także odczytuje dane z wykresu

Komentarz

Prezentowane zadanie pochodzi z zestawu zadań standaryzowanych przez Pracownię Przedmiotów Przyrodniczych, które było rozwiązywane przez uczniów III klas gimnazjum.

Zadanie dotyczy wymiany ciepła stygnącej wody z otoczeniem – powietrzem. Tabela i wykres przedstawiają, jak zmienia się temperatura wody wraz z upływem czasu. Aby rozwiązać to zadanie, uczeń powinien wyciągnąć następujące wnioski:

• temperatura wody maleje, ale nieliniowo, co oznacza, że w równych odstępach czasu temperatura wody nie zmniejsza się o jednakową wartość,
• temperatura wody maleje szybciej, gdy większa jest różnica temperatur między wodą, a otaczającym ją powietrzem, co oznacza, że różnice temperatur w poszczególnych przedziałach czasu są różne,
• skoro woda po 60 minutach osiągnęła temperaturę 33,2°C, to temperatura w pokoju Pawła nie mogła być wyższa,

Do rozwiązania tego zadania uczeń powinien posłużyć się tabelą oraz wykresem i właściwie odczytać oraz zinterpretować przedstawione informacje.

Odsetek uczniów, którzy prawidłowo rozwiązali to zadanie jest bardzo niski – zaledwie 30%. Stwierdzenie pierwsze prawidłowo oceniło 28,1% uczniów, stwierdzenie drugie – 52,2%, stwierdzenie trzecie - 65,4%. Jak widać, tylko niewielka liczba uczniów prawidłowo oceniła pierwsze stwierdzenie, co może wynikać z faktu, iż wielu uczniów nie rozumie, co to znaczy, że temperatura wody spadała w stałym tempie około 0,5°C na minutę. Gdyby to zdanie było prawdziwe, to woda po 60 minutach miałaby temperaturę 30°C, a tabela i wykres wskazują na zupełnie inną wartość. Błędne wybory w drugim zdaniu mogły być spowodowane tym, iż uczniowie źle zinterpretowali przedstawioną w tabeli informację odnośnie do temperatury wody po 60 minutach lub w ogóle jej nie zauważyli. Stwierdzenie uczniów, że trzecie zdanie jest fałszywe, mogło wynikać z tego, że uczniowie musieli wywnioskować, jak zmiana różnicy temperatur wpływa na szybkość stygnięcia wody. Takie wnioskowanie nie jest dla uczniów proste.

Słowa kluczowe

Poprawna odpowiedź

A – nieprawidłowo,  B – prawidłowo,  C – nieprawidłowo.

Wymaganie ogólne

2 Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.

Wymaganie szczegółowe

8.2. Wymagania przekrojowe. Uczeń wyodrębnia zjawisko z kontekstu, wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla wyniku doświadczenia
8.12. Wymagania przekrojowe. Uczeń planuje doświadczenie lub pomiar, wybiera właściwe narzędzia pomiaru/ mierzy: czas, długość, masę, temperaturę, napięcie elektryczne, natężenie prądu

Komentarz

Prezentowane zadanie pochodzi z zestawu zadań standaryzowanych przez Pracownię Przedmiotów Przyrodniczych.

Zadanie związane jest z procesem wymiany ciepła oraz zaplanowaniem eksperymentu, który  wykaże, czy gorąca woda w kubku termoizolacyjnym będzie stygła wolniej niż w szklance.

Uczeń musiał ocenić prawidłowość trzech propozycji przeprowadzenia doświadczeń. Pierwsza wersja eksperymentu jest ewidentnie nieprawidłowa, ponieważ początkowa temperatura wody w kubku i w szklance byłaby różna. Wiadomo, że w miarę upływu czasu woda stygnie coraz wolniej. Pierwszą wersję eksperymentu odrzuciło tylko 35,1% uczniów. Oceniając pierwszy sposób doświadczenia jako prawidłowy, uczeń mógł nie zauważyć, że gorąca woda na początku w kubku nie będzie tak samo gorąca po przelaniu jej po pewnym czasie do szklanki. Zatem nie będzie można określić, co stygnie szybciej – czy woda w kubku, czy w szklance.

Druga propozycja doświadczenia jest właściwa. Początkowa temperatura wody zarówno w szklance, jak i kubku jest taka sama oraz taka sama jest ilość wody w obu naczyniach. Mierzymy temperaturę końcową po takim samym czasie. Taką wersję doświadczenia wybrało 50% uczniów.

Trzeci pomysł Pawła, podobnie jak pierwszy jest nieprawidłowy. O ile pomiar temperatury wody w obu naczyniach odbywa się w takich samych odstępach czasu, o tyle ilość wody w obu naczyniach nie musiałaby być taka sama. Wiemy przecież, że im więcej wody, tym proces przekazywania ciepła będzie zachodził wolniej. To, że oba naczynia były wypełnione wodą do pełna, nie oznacza, że naczynia miały taką samą pojemność. Pomysł ten wykluczył całkiem duży odsetek uczniów, bo aż 67,1%. Uczniowie wybierający trzecie doświadczenie jako prawidłowe, mogli ponadto nie zauważyć, że gorąca woda w kubku i szklance w każdym z naczyń mogła mieć inną temperaturę.

Słowa kluczowe