Tanulás: Kémia tanítás régen és ma

Szeretettel köszöntelek a Tanuljunk együtt közösségi oldalán!

Csatlakozz te is közösségünkhöz és máris hozzáférhetsz és hozzászólhatsz a tartalmakhoz, beszélgethetsz a többiekkel, feltölthetsz, fórumozhatsz, blogolhatsz, stb.

Ezt találod a közösségünkben:

  • Tagok - 1080 fő
  • Képek - 1041 db
  • Videók - 589 db
  • Blogbejegyzések - 831 db
  • Fórumtémák - 36 db
  • Linkek - 411 db

Üdvözlettel,

Tanuljunk együtt vezetője

Amennyiben már tag vagy a Networkön, lépj be itt:

Szeretettel köszöntelek a Tanuljunk együtt közösségi oldalán!

Csatlakozz te is közösségünkhöz és máris hozzáférhetsz és hozzászólhatsz a tartalmakhoz, beszélgethetsz a többiekkel, feltölthetsz, fórumozhatsz, blogolhatsz, stb.

Ezt találod a közösségünkben:

  • Tagok - 1080 fő
  • Képek - 1041 db
  • Videók - 589 db
  • Blogbejegyzések - 831 db
  • Fórumtémák - 36 db
  • Linkek - 411 db

Üdvözlettel,

Tanuljunk együtt vezetője

Amennyiben már tag vagy a Networkön, lépj be itt:

Szeretettel köszöntelek a Tanuljunk együtt közösségi oldalán!

Csatlakozz te is közösségünkhöz és máris hozzáférhetsz és hozzászólhatsz a tartalmakhoz, beszélgethetsz a többiekkel, feltölthetsz, fórumozhatsz, blogolhatsz, stb.

Ezt találod a közösségünkben:

  • Tagok - 1080 fő
  • Képek - 1041 db
  • Videók - 589 db
  • Blogbejegyzések - 831 db
  • Fórumtémák - 36 db
  • Linkek - 411 db

Üdvözlettel,

Tanuljunk együtt vezetője

Amennyiben már tag vagy a Networkön, lépj be itt:

Szeretettel köszöntelek a Tanuljunk együtt közösségi oldalán!

Csatlakozz te is közösségünkhöz és máris hozzáférhetsz és hozzászólhatsz a tartalmakhoz, beszélgethetsz a többiekkel, feltölthetsz, fórumozhatsz, blogolhatsz, stb.

Ezt találod a közösségünkben:

  • Tagok - 1080 fő
  • Képek - 1041 db
  • Videók - 589 db
  • Blogbejegyzések - 831 db
  • Fórumtémák - 36 db
  • Linkek - 411 db

Üdvözlettel,

Tanuljunk együtt vezetője

Amennyiben már tag vagy a Networkön, lépj be itt:

Kis türelmet...

Bejelentkezés

 

Add meg az e-mail címed, amellyel regisztráltál. Erre a címre megírjuk, hogy hogyan tudsz új jelszót megadni. Ha nem tudod, hogy melyik címedről regisztráltál, írj nekünk: ugyfelszolgalat@network.hu

 

A jelszavadat elküldtük a megadott email címre.

Réffy József

Hogyan oktatunk és hogyan oktassunk kémiát?

 

Nem olyan régen, harminc évvel ezelőtt még biztosan, ha valaki egy kémiával foglalkozó szakembert (lett légyen az vegyész vagy vegyészmérnök képzettségű) felidézett magában, akkor egy fehér köpenyben vegyi laboratóriumban serénykedő személyre (inkább férfira, mint nőre) gondolt, akit kémcsövek, színes, fortyogó folyadékokkal teli lombikok, Bunsen-égők vesznek körül. Ezt a képet erősítették a filmvásznakon időnként feltűnő képek is. Ez az elképzelés azonban manapság már teljesen hamis. Az utóbbi pár évtizedben óriási változások mentek végbe. Bár a kémiát még manapság is olyan tudományként lehet definiálni, amely a világmindenséget (közelebbről Földünket) felépítő anyagokat és azokat a változásokat tanulmányozza, amelyek az anyagi világban végbemennek (önként lejátszódó folyamatok), vagy amely változásokat az anyagi világban kikényszerítünk (külső hatásra bekövetkező, nem önként lejátszódó folyamatok). Természetesen olyan folyamatokra kell gondolni, amelyek során az anyagi minőségben is változás következik be. De manapság (egyszerűsítve az elnevezést) a vegyészek döntő többsége már nem visel fehér köpenyt. Közelébe sem megy lombikoknak, hanem számítógépek előtt ülve tanulmányozza a molekulák szerkezetét és a molekuláris tulajdonságokat. Megpróbál kapcsolatot találni a mikrorészecskék jellemzői és a nagyszámú molekulából álló halmazok "makroszkopikus" tulajdonságai között, vagy egyre bonyolultabb elektronikus műszerek tekertyűit csavargatja, hogy felvegye a vegyületek, több vegyületből álló elegyek valamilyen spektrumát, megállapítsa a molekulán belüli atomok távolságát, a kötésszögeket, meghatározza az anyagi összetételt, különös figyelmet fordítva a környezetünket szennyező anyagok elemzésére, kimutatására, kimérje a kémiai reakciók, a kémiai reakciókra épülő biológiai folyamatok sebességét. A több száz év előtt élt vegyészek az akkor ismert kémia minden területéhez értettek, ma már viszont a kémia annyira diverzifikálódott, hogy ha valakiről azt mondjuk, vegyész, tulajdonképpen semmit sem tudunk róla. Az azonosítás valamilyen jelző használatát igényli, vannak analitikai kémikusok, szervetlen kémiai vagy szerves kémiai vegyészek, fizikokémikusok, biokémikusok, agrárvegyészek, környezeti kémikusok, gyógyszervegyészek, és a sor folytatható lenne.

 

A kémia központi tudomány. Minden, ami körülvesz minket, a föld, az óceánok és folyók, a légkör, a növény- és állatvilág kémiai anyagokból épül fel. Mindennapi életünkben megszámolhatatlan azoknak a termékeknek a száma, amelyeket kémiai anyagként mesterségesen állítanak elő: a kozmetikumok, műanyag tárgyak, gyógyszerek, az autók üzemanyaga, az autóalkatrészek. És egyre több környezetszennyező, mérgező hatású anyag fejtheti ki hatását ránk. Mindenkinek (bár nagyon különböző szinten) tudni kell valamit a kémiai anyagokról, már csak azért is, hogy okosabb vásárlók, fogyasztók legyünk, ne gondolkodás nélkül vessünk el mindent, amit a technikai fejlődés adott az emberiségnek. (Sajnálatos módon a zöldmozgalmak nem mindig párosulnak megfelelő bölcsességgel, vagy úgy is mondhatnám: megfelelő kémiai ismeretekkel.)

 

Éppen ezért a kémiának nagy szerepet kell játszania a közoktatásban. Bár az alsó fokú kémiai oktatással ezen cikkben nem szeretnék foglalkozni, mégis megemlítem, mennyire elszomorító, ha egy vegyészmérnöki pályát választó, tehát a kémia iránt az átlagosnál nagyobb elkötelezettségű fiatal, aki több évig tanult már az általános iskolában, középiskolában kémiát, az elsőéves laboratóriumi gyakorlaton a CO2-t szárítószekrényben akarja szárítani, vagy a vizsgán azt a meggyőződését fejti ki, hogy a márvány oldódik vízben (nem gondolva a márványpalotákra és köztéri szobrokra sem). Az alap- és középfokú kémiaoktatáshoz nálam sokkal jobban értő Bazsa György professzor említi meg egy cikkében [1], hogy egy tévékvízben elhangzott a kérdés: mi a H2SO4? A választék a következő volt: salétromsav, víz, kénsav, benzin? A közönség válaszának megoszlása így alakult: 30-20-40-10 százalék. Ehhez érdemes hozzátenni a következő sztorit. Egy amerikai középiskolában diákpályázatot írtak ki környezetvédelmi témában. Az első díjat az a diák nyerte el, akinek pályaműve arról szólt, hogy megpróbált aláírásokat gyűjteni, tiltakozást szervezni a dihidrogén-monoxid (DHMO) használata ellen. Elkészített egy petíciót, amely követelte a DHMO használatának betiltását, mert az említett anyagnak nagyszámú káros hatása van. A petícióban szereplő megállapítások közül néhányat felidézek:

- a DHMO gőzei égési sebeket okoznak, folyékony állapotban az emberi szervezetbe jutva fokozott izzadást eredményezhet;


- sok mérgező anyag a jelenlétében válik oldhatóvá és az ember számára veszélyessé;
- rákos daganatokból kivont szövetmintákban jelentős százalékban kimutatható;
- színtelen, szagtalan és íztelen, évente emberek ezreit öli meg nagyobb mennyiségének balesetszerűen bekövetkező elnyelése;
- nagy szerepe van a talajeróziós folyamatokban;
- télen az utakra kerülve síkossá teszi azokat, az autók megcsúszását, közlekedési baleseteket eredményez;


- nagy mennyiségű jelenléte természeti katasztrófákhoz (földcsuszamláshoz, árvízhez) vezet, a DHMO dollármilliókban kifejezhető károkat, vagyoni értékek pusztulását okozta az elmúlt években az USA középnyugati részén;
- korróziós folyamatokban lényeges szerepet játszik.Ehhez az érveléshez a pályamű szerzője még hozzátette, hogy a DHMO által okozott környezeti károkozás globális jellegű, a szennyezés még a sarki jégvidéken is megtalálható. A helyzet súlyosságát jellemzi, hogy a fogyasztásához hozzászokott emberek DHMO-függővé váltak, és ha elvonták tőlük ezt az anyagot, vagyis megakadályozták újabb DHMO-mennyiségek rendszeres fogyasztását, ez minden esetben halálhoz vezetett.

 

 

1. ábra. Félelem a rákkeltő anyagoktól, avagy rákparanoia

A petícióhoz a szerző aláírásgyűjtő akciót szervezett. Azon emberek 86 százaléka, akiknek megmutatta a petíciót, szó nélkül aláírta a tiltakozást, 12 százalékuk határozatlannak mutatkozott, nem tudott dönteni az aláírással kapcsolatban, és a megkérdezetteknek csak 2 százaléka mondta azt, hogy de hiszen a dihidrogén-monoxid a víz.

 

Az emberiség fél, riadtan védekezik a külvilág ártalmas (időnként ártalmasnak vélt) hatásai elől, mint az 1. ábra mutatja, amelyen a rákkeltő anyagokkal szemben magát felvértezni akaró ember látható. Az ábra magáért beszél, nem érdemes az összes feliratot tanulmányozni, csak néhány, a védekezést szolgáló eszközt érdemes megemlíteni: savaseső-detektor, ultraibolyasugárzás-jelző, a levegő szálasanyag-tartalmát mutató detektor, füstdetektor, g-sugárzás ellen védő szemüveg, radondetektor, vérnyomásmérő monitor, porszámláló monitor, a monitor monitora.

Az emberek félnek, nem vértezzük fel őket az ismeretek minél szélesebb körével, a kémia elemi ismereteivel sem. Meg kéne fontolni a National Science Education Standards 1995-ös megállapításait [2]: "Egy olyan világban, amely tele van a tudományos felfedezések sokaságával, a természettudományos műveltség mindenki számára szükséglet. Mindenkinek szüksége van a tudományos információk használatára, hogy dönthessen a hétköznapokban felmerülő kérdésekben. Mindenki képes kell legyen intelligens részvételre nyilvános vitákban, olyanokban, amelyek tudományos és technológiai kérdéseket is tartalmaznak. Mindenkinek meg kell adni annak a lehetőségét, hogy részt vegyen a természet világának megismerésével járó szellemi élvezetekben."

 

A Német Kémikusok Társaságának a véleménye [3] is útmutató jellegű: "Az oktatásnak elsősorban azokat az alapismereteket kell kialakítania, melyek a természetben, a környezetben és a technikában észlelt kémiai jelenségek tárgyilagos és kritikus megértéséhez szükségesek." Ez a megállapítás elsősorban az alsófokú és középiskolai kémiaoktatásra vonatkozik, de a felsőoktatásban is szem előtt tartható azon szakemberek képzésében, akik nem a "kémiától megfertőzött" szakokon végeznek tanulmányokat. Saját terminológiámban kémiától megfertőzötteknek nevezem azokat a szakokat, ahol a kémia áll a megszerzendő ismeretek középpontjában: pl. vegyész, vegyészmérnöki, környezetmérnöki, biomérnöki, kémiatanári, informatikus-vegyész szakok. Általános kémiai műveltség kialakítására azonban szükség van más szakokon is, pl. orvos, biológus szakon, vagy az összes mérnöki szakon, amelyeknél a kémiai gondolkodás része kell hogy legyen a mérnöki gondolkodásmódnak. Sajnos, az utóbbi területen nem állunk jól Magyarországon. A legtöbb mérnöki szakon kiirtották a kémia oktatását, a szűkebb értelemben vett szakmai tárgyak elszívták a levegőt a kémia elől. Jó lenne kémiával a nem megfertőzött szakokon is felvillantani néhány példával, hogy milyen lehetőségeket ad a kémia a tőle látszólag távol álló problémák megoldására, ha a más területen dolgozó szakemberek legalább annyit megértenek, hogy érdemes keresni a vegyészek, vegyészmérnökök társaságát, segítséget kérni tőlük a problémák tisztázásában, és legalább olyan szintre el kéne jutniuk tanulmányaik alapján, hogy szót értsenek a kémiával foglalkozó szakemberekkel.

 

Hadd említsek három példát az ilyen jellegű "találkozásra", amelyek esettanulmányok lehetnek más szakokon folyó kémiai oktatásban.

 

1. példa: A dinoszauruszok, amelyek a földi élet uralkodó élőlényei voltak millió éveken keresztül, mintegy 65 millió évvel ezelőtt viszonylag hirtelen kipusztultak. A paleontológusok egyetlen dinoszauruszmaradványra sem bukkantak a földkéreg azon rétegeiben, amelyek az elmúlt 65 millió év kövületeit tartalmazzák. Mi történhetett? Sok elmélet született, hogyan szakadhatott meg a dinoszauruszok számára nélkülözhetetlen tápláléklánc. Egyik elmélet sem volt meggyőző erejű. 1977-ben az olaszországi Gubbio közelében dolgozó őslénytani szakemberek mintát adtak át vegyészeknek a dinoszauruszok kipusztulása utáni agyagrétegekből. A minták elemzése meglepően magas irídiumtartalmat bizonyított. Az irídium a földkéregben nagyon ritka elem, de viszonylag nagy mennyiségben fordul elő az aszteroidokban. A nagy irídiumtartalom azt sugallta, hogy ebben az időben nagyméretű aszteroid csapódhatott a Földbe. Az esemény óriási hatást váltott ki, nagy kiterjedésű környezetben gyakorlatilag a gőztérbe párologtatta a Föld felszínén lévő kőzeteket. A kialakuló por és hulladék, amely a levegőben lebegett, valószínűleg több évre elzárta a növényeket a napfény elől. A kövületek azt bizonyítják, hogy ebben az időben valóban sok növényfaj kipusztult, sok növényevő állat táplálék nélkül maradt, ennek következtében számos, állati táplálékon élő állat is fokozatosan kihalásra volt ítélve. A táplálékforrás korlátozódása különösen a nagy testű, nagy mennyiségű élelmet igénylő állatokra volt komoly következményekkel. Az "irídiumelméletet" az 1977 utáni észlelések, a Föld különböző pontjain végzett ásatások megerősítették.

 

2. példa: Amikor a Challenger űrhajó 1986-ban felrobbant, az űrhajósokat szállító kabin levált, és az óceán vizébe csapódva darabokra tört. A kabinban elhelyezett magnók az indulástól folyamatosan gyűjtötték az űrutazással kapcsolatos adatokat, és felvették az űrhajósok beszélgetéseit is. Nem volt azonban az űrhajón a magnószalagok megvédésére szolgáló, a repülőgépeknél megszokott fekete doboz. Így, mire hat héttel később a szalagokat megtalálták 30 méterrel a vízfelszín alatt, azok jelentősen megrongálódtak a tengervízzel való érintkezés és a bekövetkező kémiai reakciók miatt. A szalagokat úgy jellemezték, hogy azok rétegei betonszerűen összeragadtak. A károsodás kiváltó oka Mg(OH)2 képződése volt a kissé bázisos kémhatású tengervízben lévő hidroxilionok és a magnótekercsben használt magnézium közötti kémiai reakció során:

Mg2+(aq)+2OH-(aq) Ž Mg(OH)2(sz).

 

A magnézium-hidroxid lassan befedte a szalag rétegeit, és összetapasztotta azokat. Ezen túlmenően a mágneses anyagként használt vas(II)-oxidot a műanyag vázhoz tapasztó kötőanyag is meggyengült. A vegyészek az információk szempontjából kevésbé fontos szalagokkal kísérleteket végeztek annak érdekében, hogy megfelelő módszer megtalálása után lehallgatható állapotba hozzák azokat a szalagokat, amelyek az űrhajósok beszélgetését rögzítették. Óvatosan 0,5 mólos salétromsavval közömbösítették, majd desztillált vízzel eltávolították a magnézium-hidroxidot és stabilizálták a vas(II)-oxid-réteget. Maga a semlegesítési reakció nagyon egyszerű:

Mg(OH)2(sz)+2HNO3(aq) Ž Mg(NO3)2(aq)+2H2O(f).

 

Ezután a víz eltávolítása céljából metilalkohollal mosták át a szalagokat, majd jó kenőtulajdonságú metilszilikon-olajjal kezelték. Az így kezelt szalagokról sikerült meghallgatni az űrhajósok beszélgetését a katasztrófát megelőző pillanatokban is.

3. példa: A levegőpalackkal a tengerbe merülő búvárokra a légköri nyomáson túlmenően a felettük lévő vízoszlop hidrosztatikai nyomása is hat. A tengervíz sűrűsége 1,03 g/cm3, 6 m-es mélységben a közelítőleg 100 kPa légköri nyomás mellett ez további 60 kPa nyomást jelent. Ha a búvár gyorsan a felszínre jön, a felszínen a nyomás 160 kPa össznyomásról 100 kPa-ra csökken, ami a gáztörvényeknek megfelelően a szervezetében levő levegő térfogatának 1,6-szeresére növekedését idézi elő. A levegő hirtelen térfogatnövekedése végzetesen szétroncsolná a tüdőben levő sejtek falát. Másik következmény az, hogy a nagyobb térfogatú levegő légbuborékok formájában a vérerekbe kerül, levegőembólia alakul ki, a légbuborékok a vérellátást akadályozzák, nem jut elegendő vér az agyba, és a búvár a felszínre kerülés előtt öntudatát veszti. A levegőembólia megszüntetése végett a búvárt gyorsan nagynyomású levegőt tartalmazó kamrába kell elhelyezni, itt a vérben lévő nagy légbuborékok a megnövelt nyomás hatására lassan kisebb, veszélytelen méretű buborékokká esnek szét.

 

A "búvárkémia" másik tanulsága is érdekes. A levegő közelítőleg 20 mólszázalékos (0,2 móltörtű) oxigénre nézve, a gázelegyekben a mólszázalékos összetétel megegyezik a térfogatszázalékos összetétellel, tehát a levegő közelítőleg 20 térfogatszázalék oxigént tartalmaz. A normál- (~100 kPa nyomású) levegőben az oxigén parciális nyomása (móltört´össznyomás) 20 kPa. Bár senki sem gondol arra, hogy az életünkben annyira fontos szerepet játszó oxigén ártalmas is lehet, a tény az, hogy 20 kPa-nál nagyobb parciális nyomású oxigén "mérgező" hatású. Ha az újszülöttet hosszabb ideig oxigénsátorba helyezik, a retina károsodik, amelynek részleges vagy teljes vakság a következménye. 10 m mélyen a víz alatt (ahol az össznyomás ~200 kPa) a levegő oxigéntartalmát 10 térfogatszázalékra (mólszázalékra) kell csökkenteni, hogy ugyanaz a 20 kPa legyen a parciális nyomása, mint a légkörben. Ehhez valamilyen oxigéntől eltérő gázt kell hozzáadni a légkörben szokásos összetételű levegőhöz. Legkézenfekvőbb a nitrogén hozzáadása, minthogy a nitrogén a levegő másik fontos alkotóeleme. De a nitrogénfelesleg is súlyos zavarokat okozhat. Ha a vérerekbe kerülő levegőben a nitrogén parciális nyomása meghaladja a 100 kPa-t (a normállevegőben ez közelítőleg 80 kPa), nitrogénnarkózis alakul ki, amelynek a tünetei az alkohol túlzott mértékű fogyasztásával azonosak. A nitrogénnarkózisban szenvedő búvár különös dolgokat csinálhat, táncolni kezd a tenger fenekén, üldözőbe veszi a ceteket. Ezért az oxigén hígítására leggyakrabban héliumgázt használnak. A hélium inert gáz, kevésbé jól oldódik a vérben, mint a nitrogén, és semmilyen narkotikus hatást nem idéz elő.

 

A három példa azt kívánta szemléltetni, hogyan lehet az oktatás keretében felhívni a figyelmet a kémia fontosságára, az élet legkülönbözőbb területein tapasztalható jelenlétére anélkül, hogy előtte komoly elméleti ismereteket kellene elsajátíttatni a diákokkal.

Az oktatás komoly dilemmája, hogy meddig szabad belemenni a kémiától nem fertőzött fiatalok esetében a mikrorészecskék világának törvényszerűségeibe a kémia rejtelmeinek megértéséhez. A kémia csak nagyon lassan alakult valódi tudománnyá. Az alkimisták korában (Kr. u. 500-1600), nagyon hosszú időn keresztül a kémia azzal foglalkozott, ami inkább antitudománynak (mai elnevezésünk szerint áltudománynak) tekinthető. Az alkimisták (tehát nem álkémisták) két cél elérésére törekedtek: a jól ismert és nagy mennyiségben előforduló (megtalálható), "értéktelenebb" fémekből nagy értékű fémet, aranyat akartak előállítani, és kutatták a halhatatlanságot biztosító életelixír titkát (2. ábra).

 

2. ábra. Alkimisták

 

Sokszor szokták Lavoisier-t (1743-1794) említeni a modern kémia atyjaként (3. ábra). Lavoisier legnagyobb hozzájárulása a kémia fejlődéséhez a pontos mérések jelentőségének felismerése, a mérleg használata, ezáltal annak bizonyítása, hogy a kémiai reakciók során az anyagok tömege nem változik. Ő ismerte fel a tömegmegmaradás törvényét, és - nem mellesleg - ő írta az első összefoglaló jellegű kémiatankönyvet. Tudós volt Lavoisier? A tudományból nem tudott megélni, a kémia területén végzett tevékenységét adószedő cégéből származó bevételekből fedezte. Emiatt nagyon sokan haragudtak rá (azok, akiktől az adót beszedte), a francia forradalom idején a forradalmárok halálát követelték, és ki is végezték.

 

3. ábra. Antoine Lavoisier

 

A modern kémia kialakulásának talán legnagyobb alakja Dmitrij Ivanovics Mengyelejev (1834-1907) volt (4. ábra), aki a XIX. század közepén ismert 64 elem tulajdonságaira alapozva kialakította a periódusos rendszert. Furcsa megjelenésű tudós volt, aki évente legfeljebb egyszer vágatta le a haját. A szentpétervári egyetemen tanított kémiát, de sok minden érdekelte, pl. Oroszország természeti erőforrásai, meteorológia, léghajózás (1887-ben léghajóval szállt fel a teljes napfogyatkozás megfigyelésére). Bár az ő korában az elemi részecskék nem voltak ismeretesek, az elemek nyolc oszlopba sorolása megfelel mai tudásunknak, miszerint egy elektronhéj s és p atompályáira összesen 8 elektron léphet be, a nemesgázoknál az s és p pályák teljesen betöltődnek elektronokkal. Ez vezetett később az oktettszabály kimondásához, nevezetesen az atomok úgy alakítanak ki kémiai kötéseket, hogy elektronátadással vagy elektronpár-megosztással stabilis nemesgáz-konfigurációra tegyenek szert (Lewis-Langmuir-elmélet). Ez már tudománynak tekinthető?

 

 

 

4. ábra. Dmitrij Ivanovics Mengyelejev

Az oktettszabály ma is hangsúlyosan említésre kerül az egyetemistáknak írt kémiai tankönyvekben. De az oktettszabály abszolutizálása sokáig gátolta a kémia fejlődését. Rinus Pauling éppen a periódusos rendszerben észlelhető tendenciák alapján jósolta meg 1936-ban, hogy - zárt elektronhéjuk ellenére - a nemesgázoknak is előállíthatók vegyületei. A periódusos rendszer harmadik sorában a foszfortól kezdődően az elemek olyan, viszonylag stabil anionokat képeznek, amelyben az adott elemet három oxigénatom veszi körül, és az ionoknak rendre eggyel csökken a töltése: PO33-, SO32-, ClO3-, ArO3. A sorozat első három tagja alapján Pauling folytatta a sort, és azt a következtetést vonta le, hogy a nemesgázok közé tartozó argonnak kell lennie olyan vegyületének, amelyben az argonatomot három oxigén veszi körül (a töltés pedig O). Az oktettszabály azonban olyan mélyen rögződött a vegyészekben, hogy senki sem hitt Paulingnak, és az első nemesgázvegyületet az a Bartlett amerikai kutató állította elő 1964-ben, aki 1936-ban született. (Egy megjegyzés: 1991-ben Ljubljanában jártam, és akkor vált világossá számomra, hogy nem Bartletté az elsőség, hanem a Ljubljanai Egyetem kutatóintézetében sikerült először nemesgázvegyületeket előállítani, de az Amerikában élő Bartlettnek helyzeti előnyéből adódóan korábban sikerült eredményeit publikálni. Ő is elismerte a szlovén tudósok elsőségét, és hosszú időn keresztül nyaranta Ljubljanába látogatott, és együtt dolgozott ottani kollégáival.)

 

Manapság azt szoktuk mondani, hogy a kémia a kvantummechanika, a kvantumkémia kialakulásával a XX. század elején vált igazán tudománnyá. Ma már sokat tudunk a molekulák finomszerkezetéről, és egyre nagyobb sikerrel hozhatjuk kapcsolatba a makroszkopikus tulajdonságokat a molekulák elektronszerkezetével. De még az 1980-as években is nagy viták voltak az elméleti kémia hasznosságáról. 1984-ben Budapesten rendezték az elméleti kémikusok világkonferenciáját (WATOC-konferencia, a World Association of Theoretical Organic Chemistry rövidítése), amelyen gyakorlati, preparatív szerves kémikusok is részt vettek. A konferenciát záró vitaülésen egymásnak ellentmondó felszólalások hangzottak el arról, hogy mennyiben tudja az elméleti kémia ("a kémia tudománya") segíteni a lombikok között dolgozó vegyészeket. A vitát az elnöklő B. Pullman professzor azzal zárta le, hogy a gyakorlati és az elméleti kémia viszonya egy házassághoz hasonlítható, amelynek az elején a két házastárs boldog egymással, de később egyre több nézeteltérés merül fel közöttük, mindkettő úgy véli, hogy ő sokkal többel járult hozzá a sikerekhez, a másiknak pedig a kudarcokban volt jelentős szerepe. B. Pullman utolsó mondata így hangzott: Az elméleti és gyakorlati kémia házasságában még sok krízishelyzet alakulhat ki, egy azonban biztos, ez a házasság nem fog válással végződni.

 

Fontos kiemelni, hogy minden tapasztalat azt mutatja: a kémiával nem megfertőzött fiatalok esetében az elméleti kémia, a mikrorészecskék világának túlhangsúlyozása, részletes ismertetése elidegeníti, elriasztja a tanulókat; sokkal inkább a kémia színes világára, mindennapi életünkben való hasznosságára célszerű a figyelmet irányítani. Nem szeretnék alaptalanul sommás megállapításokat tenni, de nem titkolom el azt a véleményemet, hogy ilyen szempontok alapján a középiskolai kémiaoktatás nem jó irányvonalat követ (hogy finoman fejezzem ki magam).

 

5. ábra. A Műegyetem vegyészképzésének tanrendje 1865/66-ban

Más a helyzet a kémiával megfertőzött szakokon. E szakok közül ismereteim legszélesebb körűek a vegyészmérnök szakkal kapcsolatban, amelyen 43. éve oktatok. Jelenleg a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen kívül a Veszprémi Egyetemen folyik egyetemi szintű vegyészmérnökképzés. A Műegyetemen hosszú múltra tekint vissza a vegyészmérnökök oktatása. Az 1865/66. tanévben a műszaki osztályon három részlegen oktattak mérnököket, az egyik a vegyészmérnöki volt. A hallgatók számára minden fontos tudnivalót összefoglalt "A kir. József-műegyetemen Budán az 1865/6 tanévben tartandó előadások rendje" kiadvány. A képzés hároméves volt, a tanterv bemutatja (5. ábra), milyen tárgyakból mikor voltak előadások, kik voltak a tanárok. Szerepel a tantárgyak rövid leírása is.

 

- Általános vegytan; magában foglalja a szervetlen és szerves vegyészet tanait, kísérletekkel támogatva, s folytonos, de csak általános vonatkozással az iparágakra.

- Műszaki vegytan; általános vegytani alapon tárgyalja a vegyészeti iparterületeket, különös tekintettel Magyarország iparviszonyaira; a nyersanyagokon kezdvén, és ezeknek átváltozási jelenségeit és a velük kapcsolatban levő kezelést magyarázván, halad a teljesen elkészült gyártmányokig.

 

- Gyakorlati tanfolyam a vegytanból mutatványos előadással, tartalmazza:

a) a legfontosabb műtani kémleteket;
b) minőleges és mennyileges elemzést híg úton, valamint forrasztócsővel is;
c) a szerves testek elemzését.

Nem biztos, hogy e rövid tantárgyprogramok minden kifejezését könnyű megérteni, hiszen a Műegyetemen csak 1860-tól tanítottak magyar nyelven, és a hazai kémiai szaknyelv sem tekintett hosszú múltra vissza. A kémia területén Nyulas Ferenc "Erdélyországi orvosi vizeknek bontásáról közönségesen" című gyógyvíz-analitikai könyve íródott magyarul. Az említett, az 1865/66. tanévről szóló műegyetemi ismertető szerint abban az időben Nendtvich Károly volt a vegytani tárgyak előadója. Őt így jellemzi a kiadvány: "Orvostudós, szemész, szülész, az általános és különleges műtani vegytan tanára; a pesti kir. Egyetem orvos karának tagja; a magyar tud. Akadémia rendes, a bécsi cs. Birodalmi földtani intézet, nem különben a pesti földtani és természettudományi, továbbá a jenai ásványtani, a londoni gyógyszerészeti és műtani társulatok és a budai reáltanári vizsgáló bizottmány tagja." 1844-ben adták ki Nendtvich Károly: "Életműtlen műipari vegytan" című (mai nyelvre szervetlen kémiai vegyiparra fordítanánk le) könyvét, amely azt tükrözi, hogy a nyelvújítást, a magyarosítást túlzottan is komolyan vették abban az időben, és bizony alig értünk meg valamit az akkor kémiával kapcsolatban leírtakból. Hadd idézzek egyetlen mondatot ebből a könyvből: "Hamvaskéklecs oldatán ha halvanyt hajtunk keresztül, akkor ez a hamvaskéklecs hamanyának részét elvonja, hamhalvagot képezve; a kivált kékleny ellenben a vas kéklecsre szállvány át, azzal vaskékleget képez."

A hallgatói létszám nagyon alacsony volt. 1898-ig a Műegyetem összesen 33 vegyészmérnöki diplomát adott ki. Az első vegyészmérnöknő 1939-ben végzett Magyarországon. Az 1865/66. tanévben összesen 18 tanára volt a Műegyetemnek. A második világháború előtti évben csak a Vegyészmérnöki Karon 10 professzor, 9 adjunktus és 12 tanársegéd vett részt az oktatásban. Az 1981/82-es tanévben volt a legnagyobb az oktatók száma a karon: 20 egyetemi tanár, 37 docens, 143 adjunktus, 38 tanársegéd (összesen 238 oktató). A Bokros-csomag következtében drasztikusan csökkent, és azóta is folyamatosan apadozik az oktatói létszám, jelenleg mintegy 80 oktatója van a Műegyetem Vegyészmérnöki Karának.

 

Milyen tendenciák figyelhetők meg a vegyészmérnökképzésben? (Ezek természetesen érvényesek a kémiától megfertőzött többi szak esetében is, sőt - kisebb-nagyobb mértékben - az egész magyar felsőoktatásra.)

a) Nem illene ezzel kezdeni, de sok más is erre vezethető vissza: a magyar felsőoktatás alulfinanszírozott. Az egy hallgatóra jutó állami támogatás (képzési normatíva) mintegy tizede a nyugati országokban (pl. Hollandia, Belgium, Svédország) jellemző értéknek. A Vegyészmérnöki Karra jutó pénz még az oktatók bérét sem fedezi, a dologi jellegű kiadásokra (vegyszerek, műszerek, laboreszközök) szinte semmit nem kapnak a tanszékek. Az utóbbi pár évben még inflációkövető módon sem emelkedett a költségvetési támogatás, és emellett évközben is elvonások sújtották az intézményeket. Ez különösen a gyakorlatorientált szakok esetében (ilyenek a kémiától megfertőzött szakok) járt és jár súlyos következményekkel.

b) Az a) pontban leírtak miatt egyre csökken a laboratóriumi gyakorlatok heti óraszáma. Leckekönyvemből (amelyben az 1957 és 1962 közötti időszakra vannak bejegyzések) kiírtam néhány tantárgyhoz tartozó laboratóriumi gyakorlat heti óraszámát:

- általános és szervetlen kémia: 11+10 (két félévben)
- szerves kémia: 16
- szerves kémiai technológia: 14
- mezőgazdasági kémiai technológia: 15
- műanyagkémiai technológia: 14

(És az 1912/13-as tanévben a szerves kémiai laboratóriumi gyakorlat még heti 30 óra volt.)

Milyen arányú a csökkenés? A 70-es években az általános és szervetlen kémia tárgyhoz kapcsolódó laboratóriumi gyakorlat heti óraszáma 8+8 volt, jelenleg 5+5 (!), és a következő évben bevezetésre kerülő kétciklusú képzés új tantervében már csak 4+4 lesz.

 

A magyar vegyészmérnökképzés pedig éppen azzal tűnt ki, azért tudott nemzetközi elismerést szerezni, azért tudtak a tőlünk külföldre került vegyészmérnökök gyorsan érvényesülni, mert gyakorlati ismereteik (és gyakorlati érzékük) magas szintűek voltak. Mindig eszembe jutnak valamikori diplomatéma-vezetőm szavai, aki évtizedeket dolgozott az Argonne National Laboratory (USA) intézetben, és találkozásaink alkalmával soha nem mulasztotta el lelkemre kötni, hogy ne adjunk fel semmit képzésünk gyakorlatorientáltságából. Elmondta, hogy mivel alapozta meg tekintélyét röviddel munkába állása után a kutatóintézetben. Kérésére fémcinket hoztak neki eredeti gyári kiszerelésben. Ő ránézett és megállapította, hogy nem cink, hanem ólom van az üvegben. Csodálkozva és hitetlenkedve hallgatták és kérték, bizonyítsa be állítását, majd ők is küldenek mintát műszeres vizsgálatokra. A magyar vegyészmérnök gyorsan megmérte a fém sűrűségét, ezzel bebizonyította igazát, amit a jóval később megérkezett műszeres vizsgálati eredmények is alátámasztottak. Az említett történet is megerősítette azt a véleményemet, hogy mennyire fontos - sok más között - a vegyészmérnökképzés azon része, amit régebben klasszikus minőségi analízisnek neveztünk, manapság inkább kémiai anyagismeretként szoktuk emlegetni, amelyet sok országban teljesen elhagytak a képzésből azzal a jelszóval, hogy már teljesen elavult. Pedig a kémiai anyagismeret nem avul el és lényeges eleme a vegyészmérnök alapintelligenciájának (mégsem lehet olyan vegyészmérnök, aki nem tudja, hogy a márvány nem oldódik vízben).

Persze, a gyakorlati óraszámok csökkenése mellett általános jelenség (az előadások és tantermi gyakorlatok óraszámát is magába foglaló) a teljes heti óraszám csökkenése. Nincs is a magas óraszámokhoz elég oktató. A hallgató-oktató arány a magyar felsőoktatásban a 90-es évek eleji 6:1-ről 14:1 fölé emelkedett. Ez még akkor is kevés oktatót jelent, ha komolyan vesszük az új (várhatóan 2005-ben a parlament elé kerülő) felsőoktatási törvény azon képtelen adatát, hogy az oktatóknak átlagosan legalább heti 10 órában kell oktatniuk, és ez a heti legalább 10 óra intézményi döntés alapján 40 százalékkal növelhető (heti legalább 14 óra, egyetemi tanártól is ennyi előadás megtartása követelhető meg!).

 

c) A képzés széttöredezett, az ismeretek rengeteg kis óraszámú tárgyban kerülnek átadásra. Félévente 10 tantárgy is szerepelhet a mintatantervben, 6 tantárgyból vizsga is előírható. A hallgató fejében a mesterségesen felaprózott tudásanyag elszigetelődik, sehogy sem integrálódnak az ismeretek. A magyar felsőoktatásban ezt a reménytelen helyzetet úgy próbálják helyrebillenteni, hogy minél több szigorlaton követelik meg a hallgatóktól az integrált tudást. Az egyes tárgyak esetében az oktató nem törekedik az ismeretek integrált jellegű átadására, a különböző tárgyakban széttagolt ismeretek legalább jelzésszerű összekapcsolására, hanem amit 3 félév alatt (egyáltalán nem integráló jelleggel) megpróbáltak belenyomni a hallgatói fejekbe, az álljon össze, integrálódjon autodidakta módon a hallgatókban a szigorlatra való készülés 3-6 napja alatt. Az összetartozót mesterségesen szétválasztjuk. Még az egyébként pozitív lépést jelentő kreditrendszerű képzésben is külön kreditpont jár az általános kémia elméletének elsajátításáért és az elmélethez szorosan kapcsolódó kémiaifeladat-megoldó képesség megszerzéséért. A hallgató esetleg (inkább azt kellene írnom: sok esetben) be sem jár az előadásra, nem hallja azt, amit hallania kellene, pl. a pH fogalmáról, de a számítási gyakorlatra kötelező bejárni. Ott a kémiaifeladat-megoldást matematikai műveletek egymás utáni elvégzése, jegyzetből kiolvasott egyenletbe való behelyettesítés váltja fel. A hallgató nyomogatja a számítógépét és a zárthelyi alkalmával nyugodtan leírja végeredményként, hogy az oldat pH-ja 85,2 (!).

 

d) Egyre több, nem szorosan kémiai jellegű ismeretanyag elsajátítása, újabb készségek megszerzése látszik fontosnak a vegyészmérnökképzésben (informatikai, menedzsment, gazdasági ismeretek, kommunikációs készség, EU-s ismeretek, nyelvtudás). Ezeknek az elsajátításához az óraszámok - a matematika, fizika óraszámával együtt - intézményi szinten vagy akár képzési szakcsoporton belül országos szinten rögzítésre kerül. Utóbbiak (matematika, fizika) persze nagyon fontosak, de óraszámuknak együtt kellene mozogni a szűkebb értelemben vett kémiai ismeretek elsajátítására szentelhető óraszámmal. Az eredmény az, hogy az interdiszciplináris meg járulékos ismeretek elveszik a levegőt a kémia elől.

 

e) A csökkenő óraszámok miatt egyre kevesebb kontaktus alakulhat ki a nagy oktatóegyéniségek és a hallgatók között. A hallgatóknak egyébként sem kell bejárni az előadásokra. A többségében természetszerűen laza kötelességtudású hallgató kihagyja azt a lehetőséget, hogy egy nagy tudású kémikus gondolatmenetébe kapcsolódhat bele, gondolkodási sémákat sajátíthat el, nem kötött szöveget olvas, hanem tapasztalhatja az előadónak az improvizációit az ismeretátadás közben, nem lesz részese annak az élménynek, hogy a legújabb tudományos aktualitások hogyan épülnek be az ismeretek eddigi rendszerébe. Felrémlik előttem egy karikatúrasorozat az oktatás "fejlődéséről". Az első képen az előadóteremben ott áll az előadó, vele szemben nagyszámú hallgató ül. A második képen a hallgatók egy televízió képernyője előtt ülnek, videoelőadást hallgatnak. A harmadik képen a televíziós képernyőt rengeteg videokamera "figyeli".

 

f) Az előbbieknek következménye a szóbeliség hiánya a kémia oktatásában. A hallgatók nem hallják a professzort a kémiáról beszélni, nem is tudnak ők sem beszélni. A túlterhelt oktatók nem tartanak szóbeli vizsgát, az írásbelit legkönnyebb akkor javítani, ha "multiple choice question" valamelyik lehetséges válaszát kell csak bekarikázni a diáknak. Személy szerint én ragaszkodom a szóbeli vizsgákhoz. Oktatói hitvallásom szerint a vizsga nem elsősorban a számonkérés egyik lehetséges módja, hanem az ismeretátadásra leghatékonyabban felhasználható alkalom. Szemtől szembe beszélgetünk, gondolatokat cserélünk a kémiáról, végigviszünk gondolatsorokat. Ha a gondolatsor valahol megbicsaklik, lehetőség van arra, hogy a vizsgáztató a helyes útra terelje a hallgatót, olyan összefüggésekre hívja fel a hallgató figyelmét, amelyekre az előadáson nem volt idő kitérni.

g) A kémiai ismeretek viharos sebességgel bővülnek. Manapság évente mintegy 400 ezer kémiai tárgyú közlemény jelenik meg (naponta ezernél is több). Mit lehet elmondani ebből a kémia oktatása során? Mit kell elhagyni az új ismeretek beépítése céljából? A kémiával kapcsolatos összes ismereteknek, a vegyészmérnöki szakmának nyilvánvalóan ezrelékben sem kifejezhető kis hányadát lehet átadni a hallgatóknak. Természetesen felvázolható egy minimális alapvető ismeretanyag, és a szilárd alapok lerakása után egy-egy szűkebb területet, problémakört mintegy modellként alkalmazva lehet szemléltetni, hogyan lehet az alapismeretekre építve az adott területen az ismereteket bővíteni (egyre táguló koncentrikus körökben), problémákat felismerni, megoldani. A hallgatók problémafelismerő és -megoldó készségét kell tehát fejleszteni. Az általános kémia tárgy első előadásán el szoktam mondani, hogy az ismeretek, a tudás megszerzésének négy szintje van. Ha a hallgató az előadást végighallgatva és a hozzá tartozó jegyzetet, tankönyvet átolvasva úgy érzi, hogy mindent ért, akkor a tudásnak csak az első szintjére jutott el. A második szintre akkor kapaszkodik fel, amikor rájön, hogy sok mindenről nem világos a kialakult kép, problémákat ismer fel, kérdéseket tud feltenni magának az anyaggal kapcsolatban. A harmadik szinten már próbál logikus gondolatmenetet végigvezetve válaszokat találni a felvetett kérdésekre és problémákra. Biztos, hogy amikor a hallgató elindul ezen az úton, akkor a gondolatmenetbe hibák csúsznak, a végső konklúziók is hamisnak bizonyulnak. De ha sokszor gyakorolja azt, hogy a problémákra logikus gondolkodással és alapvető kémiai ismereteit helyesen alkalmazva találjon választ, akkor egyre több esetben jut el a helyes végkövetkeztetéshez. És állításom szerint a negyedik szintre akkor jut el a hallgató, ha a válaszok mintegy 50 százalékában a gondolatmenet jó, a végkövetkeztetés helyes. Ennél jobb arányt nem lehet elvárni. Hozzá szoktam tenni, hogy az aberdeeni Robert Gordon Egyetemen sokat beszélgettem C. Baxter professzorral, aki egyszer elmesélte, hogy első előadásán a hallgatóknak így szokott bemutatkozni: Baxter professzor vagyok. A Baxter világos, de mit jelent az, hogy professzor? A professzor az, aki már rájött arra, hogy semmit sem tud. Egyik alkalommal a padsorokból egy kiegészítő megjegyzést hallott meg:  és olyan buta, hogy ezt el is mondja a hallgatóknak." A következő évtől már ő egészítette ki a definíciót ilyképp: " és olyan szerény, hogy ezt be is vallja a hallgatóinak."

h) Magyarországon egy-egy korosztály egyre nagyobb hányada végezhet felsőoktatási tanulmányokat. A 90-es évek elején az arány 11 százalék körül volt, a jelenlegi megközelíti az 50 százalékot. Ez tükröződik a kémiával megfertőzött szakokra jelentkező és felvett hallgatók számában is [4]. Az egyébként csökkenő létszámú korosztályokból nagyobb számú fiatal felvétele mindenképpen az oktatás eltömegesedésével jár. A korábban jellemző elitképzésről át kell térni a tömegoktatásra, és egyúttal meg kell valósítani a tömegoktatás és az elitképzés szempontrendszerének harmonizálását, együttélését. Meg kell határozni azokat a minimumkövetelményeket, amelyek teljesítését mindenképpen megköveteljük a diploma odaítéléséhez, és amelyek biztosítják, hogy a végzettek a gazdaság számára használható szakemberek lesznek. Emellett meg kell találni a tehetséggondozás módszereit is. Néhány lehetőséget érdemes felvillantani.

 

Régóta tapasztaljuk a tanszéken (ahol dolgozom), hogy a heterogén tudású, képességű és szorgalmú elsőévesek számára tartott kémiai számítási gyakorlatokon az oktatónak azzal a dilemmával kell szembenéznie, hogy az egyszerűbb példák megoldását sulykolja, gyakoroltassa az órákon, hogy lehetőleg a legszerényebb képességűek is megértsék azokat (ilyenkor a tehetségesebb hallgató 10 perc alatt elunja magát és álomba szenderül). Másik lehetőségként az érdekesebb, nehezebb feladatok megoldási lehetőségeit mutassa be (akkor a gyengébb hallgatók merülnek álomba 10 perc elteltével, mert úgysem értenek semmit az egészből). Mi megpróbáltuk egy felmérő zárthelyi eredményei alapján átszervezni az eredetileg tanköröknek megfelelő beosztású hallgatói csoportokat, és három különböző szinten megtartani (megtervezni) a gyakorlatokat. A kísérlet eredménye úgy jellemezhető, hogy a szerényebb képességű hallgatók nagyobb arányban értek el közepes osztályzatot a számítási zárthelyiken, a tehetségesebb hallgatók közül többen szereztek ötös érdemjegyet.

 

Az általános kémia tárgyból az előadásokat is két különböző szinten hirdetjük meg. Az emelt szintű előadásokon az ismereteket elméletileg jobban alátámasztjuk, ehhez a szükséges matematikai apparátus is "bevetésre" kerül, az előadó nem pazarolja az időt a tehetségesebb hallgatók számára könnyen megemészthető anyagrészek aprólékos elmagyarázásával. A félév első előadásán az évfolyam egésze rövid tájékoztatást kap a kétféle előadásról, majd 8-10 olyan kérdést kapnak a hallgatók, amelyek részben a középiskolai kémiaanyag alapján válaszolhatók meg. Másrészt feltételezhető, hogy a kémia iránt különösen érdeklődők ezen túlmenő általános kémiai intelligenciával, műveltséggel is rendelkeznek, és ennek alapján tudnak választ adni a feltett kérdések egy részére. A válaszokat mindenki saját "cetlijén" készíti el, ezeket nem szedjük be, nem minősítjük a hallgató felkészültségét, hanem ismertetjük a helyes válaszokat, és mindenki maga állapítja meg, hogy hány "találata" volt. Azt javasoljuk a hallgatóknak, hogy aki legalább 7 kérdésre megfelelő választ adott, az vegyen részt az emelt szintű előadásokon (az elitképzésben). Ha a hallgató nehezen tud dönteni, az első két héten meghallgathatja mindkét oktató (egyébként azonos időpontban tartott) előadását, és ezután "köthet ki" az egyik fajta előadásokon. A döntés egyértelműen a hallgatóé. A felmérőn minden kérdésre helyes választ adó hallgató is látogathatja a tömegképzés előadásait, és ez fordítva is igaz. Általában a hallgatók 25-35 százaléka választja a magasabb szintű előadásokat. Ami a kétszintű előadás legnagyobb eredményének tekinthető: az első és valóban nehéz szakmai tárgynál a hallgatóknak mindössze 6-7 százaléka nem tudja teljesíteni elégséges szintre sem a követelményeket (legalábbis azok közül, akik megpróbálkoztak vizsgával, és teljesítésnek számít az is, ha valaki ismétlő vizsgán szerzett érdemjegyet).

 

A vázolt tendenciák ismeretében különös felelőssége van a kémiai tárgyak előadóinak (és persze a gyakorlatokat vezető oktatóknak is), hogy megfelelően adagolják az elméletet és a gyakorlatot. Hogy a kettő közötti kapcsolatokat minél szélesebb körűen feltárják, hogy az ismeretek átadása ne fúljon unalomba, hanem felkeltse a hallgatók érdeklődését, a kémia színes világa szellemi élvezetet okozzon nekik, hogy ne memorizálandó ismereteket követeljenek meg, hanem próbálják gondolkodásra késztetni a hallgatókat, segítsenek a kémiai, mérnöki gondolkodásmód kialakításában. Elgondolkoztató, amit Papp László mondott Simonyi Károlyról (a Simonyi Károly-díj átvétele alkalmából a vele készített interjúban [5]): "Simonyi Károly képes volt a nagyon bonyolult dolgokat ember közelivé tenni. A magas színvonalú elméleti magyarázatok mellett hasonlatokkal és ügyes egyszerűsítésekkel is illusztrálta mondanivalóját."

 

Tapasztalataim szerint a vegyészmérnök-hallgatók egészen más módon figyelnek oda a kvantummechanikai atommodellről szóló előadásra, ha Einstein két szemléletes magyarázatát [6] is ismertetem nekik. Az egyik így szól: "A fizikai elmélet gyakran az emberi értelem és képzelet szabad szülötte, amelyet nem határoz meg egyértelműen a külső világ. Abbeli törekvésünkben, hogy megértsük a mikrorészecskék valóságát, ahhoz az emberhez hasonlítunk, aki egy lezárt óra működési mechanizmusát próbálja megérteni. Látja az óra külső fedelét, számlapját, mozgó mutatóit, hallja a tiktakolását, de nincs lehetősége kinyitni és belülről megfigyelni azt. Lehet olyan zseniális egy ember, hogy ki tud alakítani magában egy képet, elgondolást, amely magyarázatot adhat mindenre, amit megfigyelt, de sohasem lehet biztos abban, hogy ez az egyetlen lehetséges magyarázat a megfigyeléseire. Sohasem lesz lehetősége, hogy összehasonlítsa az elméletet a tényleges mechanizmussal (sohasem nyithatja ki az óra hátlapját)." A másik szemléletes magyarázat: az atomok, molekulák szerkezetének megértéséhez "új elméletet kellett teremteni, de ez nem hasonlít ahhoz, hogy lerombolunk egy régi istállót, és egy felhőkarcolót építünk a helyére. Inkább ahhoz hasonlatos, hogy felmászunk egy hegyre, közben új és szélesebb látkép tárul elénk, új és váratlan kapcsolatokat fedeznünk fel kiindulási pontunk és a környezet között. De az a pont, ahonnan kiindultunk, még mindig létezik és látható, bár kisebbnek tűnik és szélesebb látókörünknek apró részletét képezi". (Más szóval: a kvantummechanika nem helyettesíti a newtoni fizikát, hanem magában foglalja azt.)

 

A szemléletes képek világosabbá teszik az elméleti fejtegetéseket, és maradandóvá válik az ismeretanyag. Nagyon sok (egyébként kiváló) előadó húzódozik az ilyen magyarázatoktól, a tudomány megszentségtelenítésének tartja azokat. Így alig merem megemlíteni példaként azt, hogy amikor arról beszélek, hogy a természetben (nem elszigetelt rendszerben) önként lejátszódó folyamatok olyan irányban mennek végbe, hogy a külső környezettel szemben munkát végezzenek, hozzá szoktam fűzni: a társadalom törvényei sok tekintetben eltérnek a természeti törvényektől. Az emberekre általában nem igaz, hogy önként munkát végeznek (a külső környezettel szemben), a munkavégzésre kényszeríteni kell őket, régen a kényszerítő eszköz sokszor a korbács volt, ma inkább a pénz a leginkább motiváló hajtóerő. Az ilyen hozzáfűzött képek - tapasztalataim szerint - rendkívül hatékonyak az ismeretek rögzítésében.

 

6. ábra. A víz fázisdiagramja

 

A gyakorlat és az elmélet összekapcsolására, a logikus gondolkodás gyakorlására mindent be kell vetni. Hadd említsek egy egyszerű példát. A 6. ábrán a halmazállapotokat jellemző fázisdiagram (a víz fázisdiagramja) látható. Hosszan sorolhatnám, hogy milyen kérdéseket lehet felvetni e fázisdiagrammal kapcsolatban azon túlmenően, hogy megköveteljük a hallgatótól, hogy "vágja be" a fázisdiagramot, és álmából felébresztve is egyszerű memoriterként fel tudja rajzolni azt. Néhány kérdéskört megemlítek:

- Miért használunk a főzéshez kuktafazekat?
- Miért takarjuk le fedővel a fazekat, ha tészta kifőzéséhez vizet akarunk felforralni?
- Mi a lágy tojás készítésének "technológiája" közötti eltérés Budapesten és egy 5000 m magas hegyen (hol forr fel gyorsabban a víz, hol kell hosszabb ideig a forró vízben tartani a tojást)?
- Miért szárad meg hamarabb az udvaron kife

Címkék: kémia tanítás

 

Kommentáld!

Ez egy válasz üzenetére.

mégsem

Hozzászólások

Ez történt a közösségben:

Gulybán Barnabásné 3 hete új blogbejegyzést írt: Jó vásárlást!2

Gulybán Barnabásné 4 hete új blogbejegyzést írt: Jó vásárlást!

Szólj hozzá te is!

Impresszum
Network.hu Kft.

E-mail: ugyfelszolgalat@network.hu