MASARYKOVA UNIVERZITA P Ř Í R O D O V Ě D E C K Á F A K U L T A Periodická soustava prvků a výukové aktivity z obecné chemie Diplomová práce B c . M A R T I N L A U E R Vedoucí práce: Mgr. Veronika Švandová, Ph.D. Ústav chemie Program Učitelství chemie pro střední školy Brno 2025 M U N I S C I PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Bibliografický záznam Autor: Název práce: Studijní program: Vedoucí práce: Rok: Počet stran: Klíčová slova: Bc. Martin Lauer Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita Ústav chemie Periodická soustava prvků a výukové aktivity z obecné chemie Učitelství chemie pro střední školy Mgr. Veronika Švandová, Ph.D. 2025 66 obecná chemie; periodická soustava prvků; periodická tabulka prvků; střední škola; učební text; studijní materiál; výukové aktivity 2 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Bibliographic record Author: Be. Martin Lauer Faculty of Science Masaryk University Department of Chemistry Title of Thesis: The Periodic System of Elements and Educational Activities in General Chemistry Degree Programme: Upper Secondary School Teacher Training in Chemistry Supervisor: Mgr. Veronika Švandová, Ph.D. Year: 2025 Number of Pages: 66 Keywords: general chemistry; periodic system of elements; periodic table of elements; high school; textbook; study material; educational activities 3 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Abstrakt Tato diplomová práce přináší přehled vybraných učebních materiálů a metodických příruček věnujících se tématu periodické soustavy prvků primárně na střední škole. Kromě toho pojednává o významu výuky tohoto tématu a možných mylných představách žáků spjaté s periodickým systémem. Praktická část se věnuje tvorbě učebního textu pro středoškolské žáky a metodiky především pro začínající učitele chemie či studenty učitelství. Tyto materiály jsou doplněny vybranými aktivitami z obecné chemie. Učební materiály a aktivity jsou převedeny do webového rozhraní. 4 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Abstract This thesis provides an overview of selected teaching materials and methodological guides related to the topic of the periodic table of elements, primarily at the secondary school level. In addition, it discusses the importance of teaching this topic and potential student misconceptions associated with the periodic system. The practical part focuses on the creation of educational texts for high school students and teaching methodology, especially for beginning chemistry teachers or student teachers. These materials are complemented by selected activities from general chemistry. The teaching materials and activities have been transferred into a web-based interface. 5 MASARYKOVA U N I V E R Z I T A P Ř Í R O D O V Ě D E C K Á F A K U L T A K O T L Á Ř S K Á 2 , 6 1 1 37 BRNO I Č : 0 0 2 1 6 2 2 4 D I Č : C Z 0 0 2 1 6 2 2 4 ZADANÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Akademický rok: 2024/2025 Ústav: Ústav chemie Student: Bc. Martin Lauer Program: Učitelství chemie pro střední školy Specializace: Učitelství biologie pro střední školy Učitelství chemie pro střední školy Ředitel ústavu PřF MU Vám ve smyslu Studijního a zkušebního řádu MU určuje diplomovou práci s názvem: Název práce: Periodická soustava prvků a výukové aktivity z obecné chemie Název práce anglicky: Periodic Table of Elements and Learning Activities in General Chemistry Jazyk práce: čeština Oficiální zadání: Úkolem studenta je zorientovat se v problematice výuky tématu periodická soustava prvků především na střední škole. Student se seznámí s tištěnými i elektronickými zdroji, které jsou používány k výuce tohoto tématu na středních školách, dále se současnou metodickou literaturou a dalšími souvisejícími odbornými materiály. Na základě zkušeností získaných z této rešerše student vypracuje teoretickou část práce, která by shrnovala metodická doporučení k výuce uvedeného tématu na střední škole. Hlavním úkolem studenta bude vypracovat učební materiály zabývající se uvedeným tématem, které by měly být vhodné pro středoškolské studenty. Základní učební text by měl doplnit vhodnými ilustracemi, úlohami k procvičení případně pokusy. Dále by měl zjištěná metodická doporučení shrnout v příloze práce, která by svým praktickým zpracováním sloužila především studentům učitelství a začínajícím učitelům. V případě, že se podaří včas odladit vlastní základní materiály (učební text a metodiku), tak (jako nepovinný doplňující cíl práce) student tyto materiály následně přepracuje do podoby vhodné pro webové prostředí pro zpřístupnění práce širší veřejnosti. Mimo uvedené učební texty se student zaměří na návrh výukových aktivit z obecné chemie (především na téma periodická tabulka) a tyto aktivity zpracuje do formy vhodné k šíření ve webovém prostředí. Literatura: • HELD, Lubomír a Jana BRONERSKÁ. Periodický zákon - Didaktická rekonštrukcia tém chemického vzdelávania. 1. vydání. 2018. ISBN 978-80-568-0161-1. • PACHMANN, Eduard a KOLEKTIV. Speciální didaktika chemie. 1 .vydání. Praha: SPN, 1986. • WILLIAMS, Thomas P. Teaching high school chemistry. 1.vydání. UK: CreateSpace Independent Publishing Platform, 2016. ISBN 978-1-5347-0621-7. M U N I SCI STRANA 1 Z 0 Vedoucí práce: Mgr. Veronika Švandová, Ph.D. Datum zadání práce: 13.2. 2025 V Brně dne: 9. 5. 2025 Bc. Martin Lauer, 13. 2. 2025 Mgr. Veronika Švandová, Ph.D., 14. 2. 2025 Mgr. Pavla Foltynová, Ph.D., 17. 2. 2025 STRANA 2 Z 0 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Čestné prohlášení Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením vedoucího práce s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány. Prohlašuji, že jsem nástroje AI využil v souladu s principy akademické integrity a že na využití těchto nástrojů v práci vhodným způsobem odkazuji. 9 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ A VÝUKOVÉ AKTIVITY Z OBECNÉ CHEMIE Poděkování Rád bych na tomto místě poděkoval všem, kteří mi při psaní této diplomové práce pomáhali a podporovali mě. V první řadě patří poděkování Mgr. Veronice Švandové, Ph.D., za odborné vedení, cenné rady, ochotu, vlídný přístup a podporu během celé práce. Dále chci poděkovat RNDr. Janu Břížďalovi, Ph.D., za odborné konzultace a podnětné připomínky, které přispěly ke zkvalitnění práce. Velké díky patří také Mgr. Gabriele Živné za inspiraci v oblasti vybraného tématu a její konstruktivní rady, a Mgr. Veronice Kyasové za užitečné postřehy. V neposlední řadě bych rád poděkoval RNDr. Slávce Janků, Ph.D., a Mgr. Jiřímu Křivohlávkovi za odbornou korekturu textu o transuranech. Děkuji Milošovi Večeřovi za poskytnutí fotografie jeho fyzické periodické tabulky. Rád bych také poděkoval všem svým žákům, kteří si se zájmem vyzkoušeli některé z navržených aktivit, svým učitelským kolegům a spolužákům za neustálou podporu. Na závěr chci vyjádřit vděčnost své rodině, přátelům a všem, kteří mě na této cestě podpořili. Děkuji. 11 OBSAH Obsah Obsah 12 Seznam příloh 14 1 Úvod 16 1.1 Cíle práce 16 1.2 Struktura práce 17 2 Teoretická část 18 2.1 Význam tématu periodická soustava prvků ve výuce chemie 18 2.2 Základní miskoncepce ve výuce periodické soustavy prvků 18 2.3 Schopnost žáků pracovat s periodickou tabulkou 19 2.4 Periodická soustava prvků v kurikulárních dokumentech 20 2.4.1 Rámcový vzdělávací program 20 2.4.2 Školní vzdělávací program 21 2.5 Periodická soustava prvků v literatuře a multimediálních zdrojích 22 2.5.1 Učebnice pro ZŠ 22 2.5.2 Učebnice pro SŠ 24 2.5.3 Elektronické učební materiály 30 2.5.4 Metodické příručky 33 2.5.5 Typy periodických tabulek prvků 35 2.5.6 Výuková a motivační videa 42 2.5.7 Aplikace a simulace 43 3 Praktická část 44 3.1 Představení práce 44 3.2 Učební text 45 3.3 Metodika 46 3.4 Web 47 3.4.1 Umbraco 48 3.5 Použitý Software 48 12 OBSAH 3.5.1 Canva 48 3.5.2 Linearity Curve 49 3.5.3 ChatGPT 49 3.6 Aktivity k doplnění tématu periodické tabulky prvků 49 3.7 Další aktivity obecné chemie 53 3.8 Pokusy vhodné k doplnění tématu periodické tabulky prvků 54 3.9 Doplňující materiál z historie chemie 55 4 Diskuse 56 5 Závěr 58 Seznam obrázků 59 Použité zdroje 60 13 SEZNAM PŘÍLOH Seznam příloh Ostatní přílohy Příloha 1 Kapitola 6: Periodická soustava prvků 06_PSP_ucebni_textpdf Příloha 2 Kapitola 6: Periodická soustava prvků - metodika 06_PSP_metodika.pdf Příloha 3 Od atomu k látce - aktivita 06_Od_atomu_k_Iatce_aktivita.pdf Příloha 4 Periodická tabulka mimozemšťanů - aktivita 06_TabuIka_mimozemstanu_akti- vita_.pdf Příloha 5 Periodická tabulka mimozemských prvků - aktivita 06_TabuIka_mimozem- skych_prvku_aktivita,pdf Příloha 6 Tvorba vlastní periodické tabulky - aktivita 06_Tvorba_vIastni_tabuIky_akti- vita.pdf Příloha 7 Barevné tabulky - aktivita 06_Barevne_tabulky_aktivita.pdf Příloha 8 Skládání velmi dlouhé tabulky - aktivita 06_SkIadani_veImi_dIouhe_ta- bulky_aktivita.pdf Příloha 9 Živá periodická soustava prvků - aktivita 06_Ziva_pehodicka_sou- stava_prvku_aktivita.pdf Příloha 10 Interaktivní tabulka - aktivita 06_lnteraktivni_tabulka_akti- vita.pdf Příloha 11 Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie - karty Cerny_Petr_karty.pdf Příloha 12 Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie - metodika Cerny_Petr_Metodika_a_pravi- dla.pdf Příloha 13 Labi! Chemický Dobble - karty Dobble_karty.pdf Příloha 14 Transurany: Na hranici možností - esej Transurany_Na_hranici_moz- nosti_esej.pdf Příloha 15 Kapitola 6: Web Obecná chemie https://webcen- trum.muni.cz/webchemie-vy- pocty2/6-períodicka-soustava- prvku 14 ÚVOD 1 Úvod Tato práce se zabývá periodickou soustavou prvků, která se v průběhu času stala konceptuálním chemickým ekvivalentem abecedy. Přestože lze informace o ní snadno vyhledat či vygenerovat během několika sekund, jedná se o systém, k němuž je třeba přistupovat s porozuměním - pochopit jeho strukturu, umět z něj vyvodit relevantní informace a vhodně s nimi pracovat. Jak popsal John Emsley ve své knize „The Elements" [1], periodická tabulka prvků je neodmyslitelnou součástí anorganické chemie. Shrnuje chemické prvky v jednoduchém, ale logickém systému, který lze dokonce přetvořit v umělecké dílo. Od svého vzniku je periodická tabulka s námi a bude s námi, dokud se lidé budou chemii věnovat. A i kdybychom se jednoho dne spojili se vzdáleným vesmírem, můžeme si být jisti, že obě kultury budou mít systém prvků, který bude mezi oběma vyspělými formami života bezprostředně rozpoznatelný. [1] 1.1 Cíle práce Jedním z hlavních cílů této diplomové práce je zdůraznit význam periodické soustavy prvků jako nástroje pro rozvoj přírodovědné gramotnosti žáků. Zaměřit se na mylné představy žáků, které se u žáků při výuce tohoto tématu mohou objevit. Prozkoumat, jakým způsobem čeští žáci pracují s periodickou tabulkou prvků v rámci výuky chemie, a porovnat dosažené výsledky s očekávanými výstupy uvedenými v kurikulárních do­ kumentech. Dalším významným cílem je provést rešerši tištěných a digitálních výukových materiálů používaných při výuce periodické soustavy prvků na základních, a primárně středních školách. Dále se pak obeznámit s metodickými materiály a další odbornou literaturou, a analyzovat jejich přínos v přístupu k tomuto tématu. Na základě této rešerše vytvořit přehled doporučených zdrojů, které mohou sloužit jako opora či inspirace pro začínající učitele. Nedílnou součástí je, s pomocí shromážděných informací a poznatků, navrhnout a vytvořit učební materiál pro žáky střední školy (především gymnázia) doplněný o vlastní ilustrace, animace či úlohy k procvičení. Pro učitele pak vytvořit metodický materiál doprovázející učební text. Vytvořit soubor vhodných aktivit z obecné chemie, a doplnit je návrhem vhodných experimentů, které mají za cíl žáky aktivizovat a přiblížit jim zákonitosti periodické soustavy prvků. Posledním cílem je převést vytvořené výukové materiály do webového prostředí, a zajistit tak dostupnost a interaktivitu pro středoškolské žáky i učitele. 16 ÚVOD 1.2 Struktura práce Práce se skládá ze dvou hlavních částí - teoretické a praktické. Teoretická část se věnuje významu tématu periodické soustavy prvků a předkládá její potenciál ve výuce chemie. Dále se zabývá základními mylnými představami žáků související s tímto tématem a způsobem práce žáků z České republiky s periodickou tabulkou. Další část se zaměřuje na postavení zpracovávaného tématu v kurikulárních dokumentech, konkrétně Rámcový vzdělávací program (RVP) na státní úrovni České republiky a vybraných států. Je zde také nastíněna struktura konkrétních Školních vzdělávacích programů (ŠVP). Kapitola Periodická soustava prvků v literatuře a multimediálních zdrojích představuje přehled učebnic základních a středních škol a elektronických materiálů, které jsou určené k výuce tohoto tématu. Zmíněny jsou metodické příručky, které jsou vhodné k nahlédnutí. Teoretická část je ukončena konkrétními příklady periodických tabulek a dalších multimediálních zdrojů. Praktická část představuje tvorbu učebního textu pro žáky střední školy a související metodiku pro učitele. Popsán je proces tvorby, včetně výběru softwarových nástrojů pro ilustrace, úpravy textu a převodu do webového prostředí. V další části je přehled vhodných aktivit nebo experimentů k doplnění tématu. Nakonec je představen doplňující materiál pojednávající o transuranech. Práce je zakončena diskuzí nad výsledky práce a závěrem. 17 TEORETICKÁ ČÁST 2 Teoretická část 2.1 Význam tématu periodická soustava prvků ve výuce chemie Periodická soustava prvků a konkrétně její grafické znázornění - periodická tabulka předkládá několik skutečností, se kterými by se žáci během výuky chemie měli setkat. První z nich je snaha prvních badatelů a vědců uspořádávat prvky už od samého počátku objevu prvních prvků. Je to tedy dynamický systém, který je s novými objevy a poznatky doplňován a vylepšován. Další skutečností je, že existuje paralela mezi vývojem periodické tabulky a vývojem našeho chápání atomu. Periodické trendy zase pomáhají předpovídat například chemické vlastnosti. [2] Periodická tabulka ovšem zdaleka není jen nástrojem chemie, ale patří mezi nejdůležitější ikony vědeckého světa vůbec. Někdy se objevuje názor, že chemie postrádá hluboké myšlenky, na rozdíl od fyziky s její teorií relativity či evoluční teorií v biologii. Ale právě periodický zákon je jedním z těchto velkých objevů. Představte si svět bez konceptu periodicity. Vznikl by nemyslitelný chaos, který by pohnul nejen se základy chemie. Periodická tabulka prvků slouží jako obdivuhodný nástroj k systemizaci celé chemie nebo jako mnemotechnická pomůcka. Není tedy divu, že prostřednictvím této učební pomůcky se ve výuce chemie realizuje také zásada systematičnosti či zásada názornosti. [3] Při správném uchopení, tj. například při spojení aktivní činnosti žáků, abstraktního myšlení nebo využívání mezipředmětových vazeb, se periodická tabulka může stát mocným pomocníkem při rozvoji přírodovědné gramotnosti. Chceme totiž žákům ukázat logiku tohoto slavného objevu, její kontext a vztah ke všem přírodním vědám. K tomu můžeme využít principy konstruktivistického vyučování nebo induktivní vzdělávací postupy. V neposlední řadě hraje ve vzdělávacím procesu klíčovou roli motivace. V tomto ohledu nám napomáhá všudypřítomnost periodické tabulky a jejích rozmanitých variant, které se staly celosvětovým fenoménem. [3-6] 2.2 Základní miskoncepce ve výuce periodické soustavy prvků Pojmy periodická soustava, periodická tabulka prvků a periodický zákon jsou neodmyslitelnou součástí chemického vzdělávání. Podle Bohuslava Braunera zrcadlí periodická tabulka prvků dosavadní chemické vědomosti lidstva a poskytuje výraz základního přírodního zákona. Úkolem oborových didaktiků a učitelů chemie je jednoduše, srozumitelně a vhodně transformovat poznatky vědy žákům. Ty jsou často abstraktní a jejich zjednodušení může vést k vytržení myšlenky z kontextu, čímž mohou postrádat logiku. Žáci se pak tyto poznatky naučí pouze mechanicky. Mohou tak vznikat různorodé miskoncepce, kterým je dobré předcházet. 18 TEORETICKÁ ČÁST Mezi takové miskoncepce může patřit například představa, že periodická tabulka byla vytvořena na základě atomové struktury prvků. Proto je vhodné nejdříve žákům objasnit funkci periodického zákona na makroskopické úrovni (barva a další vnímatelné chemické vlastnosti), podobně jako postupovali badatelé dob minulých, a až poté přecházet na úroveň mikrosveta a uvést periodický zákon z pohledu atomové struktury prvků. Dalším mylným pojetím může být i kupříkladu to, že existuje pouze jedna forma periodické tabulky, která zůstala nezměněna od první její formulace z 19. století. Tomu může pomoct výuka historického vývoje tabulky a diskuze, že nejnovější prvky byly přidány v roce 2016. Výuka periodické soustavy nabízí několik příležitostí si shrnout důležité body a vyřešit tak běžné mylné představy v chemii, proto je důležité neomezit výuku tohoto tématu pouze na nutné minimum. Obecně lze tedy říct, že žáci mají problém s uchopením pojmů týkajících se struktury atomů, principu vytvoření periodické tabulky nebo například periodičnosti v tabulce. Hlavním problémem může být abstraktnost těchto pojmů a absence vhodných materiálů, které by mohly žákům v této problematice pomoct. [2, 6] 2.3 Schopnost žáků pracovat s periodickou tabulkou Studie Studenťs Ability to Work with the Periodic Table: The Use of Three-Tier Tasks zkoumala dovednosti žáků prvních ročníků středních škol při řešení problémů souvisejících s periodickou tabulkou za použití tříúrovňových úloh. Zaměřovala se rovněž na schopnost studentů orientovat se v tabulce a využívat ji jako induktivní nástroj. Výsledky ukázaly celkově nízkou úspěšnost - žáci nezískali ani polovinu možných bodů v otázkách s výběrem odpovědí, přičemž ještě horších výsledků dosáhli ve druhé úrovni hodnocení. První úroveň úkolů byla nejsnazší, obtížnost postupně rostla až ke třetí. Specifické otázky odhalily například nedostatky v rozpoznávání kovových prvků, určení elektronegativity nebo obecnou neznalost periodických trendů. Asi 70 % žáků zvládlo první úkol, který byl čistě zaměřen na rozpoznání hodnot v periodické tabulce. Nízká míra úspěšnosti ve složitějších úkolech naznačuje, že výukové strategie (využívané učiteli) se nevyvinuly nad rámec mechanického memorování. Studie rovněž odhalila nejasnosti týkající se významu a umístění protonového čísla v rámečcích periodické tabulky, stejně jako vlastností, jako jsou elektronegativita a relativní atomová hmotnost. Žáci dále prokázali neschopnost rozlišovat mezi kovovými a nekovovými prvky nebo aplikovat obecné znalosti o kovech a nekovech na konkrétní prvky. To naznačuje, že žáci z velké části nesplnili kurikulární cíle. [7] 19 TEORETICKÁ ČÁST 2.4 Periodická soustava prvků v kurikulárních dokumentech V dnešní době se stále nabízí otázka „co učit?". S rozvojem informačních zdrojů a jejich dostupností se na scénu dostává obrovské množství informací. Pedagogové se potýkají s problémem, co ze záplavy dat je zásadní a nejdůležitější. Učivo už není statickým souborem izolovaných poznatků, nýbrž otevřený a neustále se vyvíjející systém ve kterém je nutno respektovat několik faktorů jako například psychický vývoj žáka nebo výchovně-vzdělávací cíle. Pro popis všech aspektů vzdělávání už nebylo dostačující používat označení jako učební obsah, ale usadil se pojem kurikulum. Ten vyjadřuje skutečnost, že vzdělávání je celoživotní záležitostí a moderní škola tvoří vzdělávací životopis každého žáka. [8, 9] Vzdělávání v oblasti přírodních věd prochází v posledních letech značným vývojem, a to včetně výuky chemie a tématu periodické soustavy prvků. Kurikulární dokumenty v České republice, ať už na státní úrovni v podobě Rámcového vzdělávacího programu (RVP) nebo na úrovni škol ve formě Školního vzdělávacího programu (ŠVP), kladou důraz na vytyčení vzdělávacích cílů podporujících myšlenku školy pro 21. století. Jedním z klíčových cílů takového vzdělávání se stává rozvoj tzv. přírodovědné gramotnosti, kterou nelze plně nahradit ani s pomocí stále se vyvíjející techniky, včetně umělé inteligence. Přírodovědná gramotnost zahrnuje osvojení základních poznatků a zákonitostí fungování světa a pěstování postojů k vědeckému zkoumání a přírodě. [6] 2.4.1 Rámcový vzdělávací program Rámcový vzdělávací program je v České republice klíčovým kurikulárním dokumentem, jenž vymezuje vzdělávací rámce na jednotlivé etapy - předškolní (PV), základní (ZV) a střední vzdělávání (G a SOV). [10-13] Základy učiva o periodické soustavě prvků a s ní souvisejícími pojmy se žáci poprvé setkávají na druhém stupni základní školy a na nižších stupních víceletých gymnázií v Rámcovém vzdělávacím programu pro základní vzdělávání (RVP ZV). Očekávané výstupy ve vzdělávacím obsahu Časticové složení látek a chemické prvky kladou důraz na správné používání pojmů atom a molekula, prvek a sloučenina. V rámci učiva by pak žáci měli znát názvy, značky a vlastnosti vybraných prvků, skupiny a periody v periodické soustavě chemických prvků a protonové číslo. [11] V návrhu revize RVP ZV, která má přijít v platnost v září 2025 pro 1. a 6. ročníky základních škol, které se chtějí dobrovolně zapojit, se téma periodického systému ani klasifikace prvků nezmiňuje. Vzdělávací obor Chemie je zaměřen na integraci specifických oborových znalostí a dovedností s důrazem na bezpečnost práce, ochranu zdraví a životního prostředí. [14] Pro doplnění evropského kontextu nižšího sekundárního vzdělávání je ve většině evropských zemí periodický systém součástí vzdělávacího obsahu. V zemích jako 20 TEORETICKÁ ČÁST například Finsko, Polsko, Rumunsko, Slovinsko a Slovensko se na základě znalostí vnitřní struktury atomů a umístění v periodické tabulce žáci učí předvídat vlastnosti prvků. V současné době se naproti tomu v České republice kurikulum zaměřuje pouze na orientaci v tabulce. V Norsku pomocí periodické tabulky žáci základního vzdělávání hodnotí vlastnosti prvků a sloučenin. V tomto pojetí plní periodická tabulka funkci pomůcky. Ve švédském vzdělávacím obsahu periodický systém není zmíněn vůbec. Žáci pouze kategorizují prvky na základě fyzikálních vlastností. [6,15] Střední vzdělávání je pak vymezeno Rámcovými vzdělávacími programy pro gymnázia (RVP G) a pro střední odborné vzdělávání (RVP SOV). Vzdělávací obsah je tradičně vymezen na obecnou, anorganickou, organickou chemii a biochemii. Periodická tabulka je součástí učiva a očekávaných výstupů ve vzdělávacím obsahu Obecná chemie. Oproti základnímu vzdělávání by žák měl podle RVP G už zvládat předvídat vlastnosti prvků a jejich chování v chemických procesech na základě poznatků o periodické soustavě prvků. [12] RVP SOV formuluje výstupy týkající se periodické soustavy prvků a pojmy s ní spojené více konkrétně. Úroveň očekávaných výstupů se liší v závislosti na konkrétním oboru. Většina oborů však předpokládá, že žáci znají rozdíl mezi prvkem a sloučeninou, základní vlastnosti kovů a nekovů a jejich umístění v periodické soustavě. U některých oborů se navíc žáci zabývají obecně platnými zákonitostmi vyplývajícími z periodické soustavy prvků. [13] Revize středního vzdělávání, která má povinně vstoupit v platnost 1. září 2025, se dotýká škol primárně změnou pojetí informatického vzdělávání a zavádění nových koncepcí digitální kompetence. Pro učitele chemie to tedy znamená častější využívání digitálních pomůcek včetně mobilních aplikací, a tedy rozvíjení digitální kompetence. [16,17] 2.4.2 Školní vzdělávací program Školní vzdělávací program (ŠVP) je tvořen na školní úrovni, každá škola si jej tedy sepisuje v souladu s Rámcovým vzdělávacím programem. Např. na oboru Aplikovaná chemie na Střední průmyslové škole chemické v Brně se témata obecné chemie vyučují v prvním ročníku. Týdenní časová dotace v tomto ročníku je 4 hodiny a časová dotace na téma Periodická soustava prvků je asi 3 hodiny. Očekávané výstupy žáka pro toto učivo - vysvětlí pojmy perioda, skupina, zařadí a klasifikuje prvky periodické soustavy, určí počet valenčních elektronů prvků. Žáci tedy pracují hlavně s vnitřní strukturou atomů a vyvozují umístění prvků na základě valenční vrstvy. [18] Pro porovnání lze např. zmínit i ŠVP Gymnázia v Brně-Řečkovicích. Periodická tabulka prvků jako učivo se zde objevuje v rámci osmiletého studia třikrát. Poprvé ve 2. ročníku, kdy očekávaný výstup vychází z RVP ZV a žáci se pouze orientují v PSP. 21 TEORETICKÁ ČÁST Ve 4.ročníku se od žáků očekává, že rozumí periodickému zákonu a dokážou popsat její rozdělení, tudíž to přesahuje očekávané výstupy v základním vzdělávání. V 5. ročníku je toto téma bráno jako opakování a žáci aplikují znalosti o elektronové konfiguraci a PSP na příkladech. [19] 2.5 Periodická soustava prvků v literatuře a multimediálních zdrojích Psané a mluvené slovo je jednou z mnoha metod, kterou učitel může zvolit. Má v procesu učení velký význam, nepřestává tak být jedním z hlavních nástrojů průběhu poznávání. Samotné čtení textů však nezaručuje získávání znalostí a žák se tedy dovednost čtení a vyhledávání znalostí musí naučit. Je proto nesmírně důležité, aby učitel volil vhodné přístupy či aktivity k rozvoji těchto dovedností. [5, 20] Jedním takovým prostředkem mohou být správně didakticky zpracované učebnice nebo studijní texty, které učitel využívá k naplnění cílů vzdělávání. Nelze opomenout ani další materiály jako například chemické tabulky, pracovní sešily a sbírky úloh, bez kterých by byla funkce učebnice a studijních textů omezená. S rozvojem digitálních technologií se v dnešní době zájem užívání učebnic zákonitě obrací k oblasti používání multimediálních učebních zdrojů. Není tedy divu, že také téma periodické soustavy prvků se přesouvá do webového prostředí a můžeme zde nalézt spoustu studijních textů a nespočet variant periodických tabulek. K dispozici jsou i různá výuková videa, aplikace a společně s dalšími učebními pomůckami a materiály tvoří systém, který podporuje a usnadňuje proces učení žáků a pomáhá k hlubšímu osvojení vědomostí a dovedností. Škola obvykle disponuje interaktivními výukovými programy, elektronickými učebnicemi a samotní žáci často mohou využívat k podpoře učení vlastní mobilní zařízení. [5, 21] 2.5.1 Učebnice pro ZŠ Následující učebnice patří k nejčastěji používaným učebnicím na základních školách. Pro učitele a učitelky středních škol mohou představovat výchozí bod znalostí žáků, kteří nastupují na střední školu nebo vyšší stupeň gymnázií. 22 TEORETICKÁ ČÁST Chemie 8 - nová generace [22] Autoři: Škoda Jiří & Doulík Pavel & Milan Šmídl & Ivana Pelikánová Rok vydání: 2. vydání, 2022 Nakladatelství: Nakladatelství Fraus, s.r.o. ISBN: 978-80-7489-702-3 Počet stran: 135 Počet dílů v řadě učebnic: 2 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 199 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci ZŠ Obr. 2.1 Chemie 8 - nová generace [22] Charakteristika publikace: Hybridní učebnice Chemie 8 - nová generace se zaměřuje na „návrat k obvyklému a tradičnímu řazení učiva v jednotlivých ročnících, které je reakcí na podněty a požadavky učitelů." Obsahuje oblasti obecné a anorganické chemie a na závěr se věnuje environmentálním tématům a prospěšnosti chemie pro člověka. Učebnice si tedy vzala za cíl co nejvíce zatraktivnit předmět chemie jako takový a snaží se co nejvíce využívat zkušeností žáků z běžného života. Dosahuje toho otázkami k procvičení a udává mnoho ilustrativních příkladů. Prezentuje se tedy hlavně inovovanou grafickou podobou a její předností je vizuální atraktivnost. Zajímavé názvy podkapitol mohou přilákat žáky k dalšímu zkoumání, Co se může zdát jako obrovská přednost nemusí vyhovovat všem žákům a jako nevýhodu vnímám přehršel vizuálních elementů, které mohou odvádět pozornost od kompaktnosti textu. Dle platné schvalovací doložky MŠMT (k roku 2024) však splňuje podmínky pro moderní učebnice a může tak být vhodnou pomůckou k základnímu vzdělávání chemie. Zařazení tématu PSP: Periodická soustava prvků je zařazena v kapitole časticové složení látek v podkapitole s názvem Pořádek mezi chemickými prvky. Jsou zde zmíněny klíčové pojmy jako periodický zákon, perioda, skupina a udává základní rozdělení PSP na kovy, polokovy a nekovy. Bloky vycházející z elektronové konfigurace a periodické trendy zde zmíněny nejsou. Žáci se pomocí otázek a úkolů snaží přijít na smysl periodického zákona nejdříve na základě vlastností prvků a dále rozdělují prvky podle počtu valenčních elektronů. 23 TEORETICKÁ ČÁST Chemie 8: Úvod do obecné a anorganické chemie [23] Autoři: Josef Mach & Irena Plucková & Jiří Šibor Rok vydání: 6. vydání, 2021 Nakladatelství: NOVÁ ŠKOLA, s.r.o. ISBN: 978-80-7289-922-7 Počet stran: 112 Počet dílů v řadě učebnic: 2 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 169 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci ZŠ Obr. 2.2 Chemie 8: Úvod do obecné a anorganické chemie [23] Charakteristika publikace: Učebnice je zaměřená na úvod do obecné a anorganické chemie. Součástí je několik laboratorních úloh a návrh projektové výuky. Velkou výhodou je také interaktivní elektronická verze. Učebnice obsahuje praktické úkoly a pozorování, názorná schémata a obrázky a doplňující anglická a německá slovíčka. Text je přehledný, to zajišťují různé typy písma, podbarvení textu či další vizuální členění. V postranním sloupci se nachází pouze orientační symboly, zajímavosti nebo příklady jsou začleněny přímo v textu. Splatnou schvalovací doložkou (k roku 2024) se tak může stát přijatelnou možností mezi učebnicemi pro vzdělávání na základní škole či odpovídajících ročnících víceletých gymnázií. Zařazení tématu PSP: Téma periodické tabulky prvků se nachází pouze na jedné straně v kapitole Prvky. Jsou zde vysvětleny pojmy periodický zákon, perioda a skupina. S hlubším pochopením periodického zákona se dále nepracuje, nejsou zde uvedeny příklady podobných vlastností atd. Dělení prvků je pak dále upřesněno v kapitole Dělení chemických prvků, ale zde není propojení s periodickou tabulkou zřetelné. 2.5.2 Učebnice pro S Š Další oblastí literatury, kde můžeme najít téma periodické soustavy prvků jsou středoškolské učebnice. Slouží v první řadě žákům, jako učební pomůcka, ale i učitelům jako výchozí bod pro tvorbu dalších materiálů. 24 TEORETICKÁ ČÁST CHEMIEP R O C I Y fi L E I A G Y M N Á Z I A Chemie pro čtyřletá gymnázia, 1. díl [24] Autoři: Aleš Mareček & Jaroslav Honza Rok vydání: 3. opravené vydání, dotisk 2013 Nakladatelství: Nakladatelství Olomouc s.r.o. ISBN: 978-80-902402-0-9 Počet stran: 244 Počet dílů v řadě učebnic: 3 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 175 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci SŠ Obr. 2.3 Chemie pro čtyřletá gymnázia, l.díl [24] Charakteristika publikace: První díl této učebnice je určen prvním ročníkům čtyřletého gymnázia a odpovídajícím ročníkům víceletých gymnázií. Zaměřuje na kapitoly obecné chemie, na poznatky z chemie nepřechodných prvků a obsahuje přehled anorganického názvosloví. V postranním sloupci se nachází klíčové pojmy, nadstandardní učivo je vyznačeno drobnějším písmem a šedou linií na okraji textu. Tuto publikaci lze označit ve svém čase za učebnici v pravém slova smyslu. Obsahuje příklady k procvičení a schémata k lepšímu pochopení látky. Text je vertikálně i horizontálně vhodně členěn a učebnice splňuje některé didaktické zásady, jako např. zásadu vědeckosti, přiměřenosti, srozumitelnosti nebo posloupnosti. Vyskytují se zde však některé zastaralé definice a informace a svou podobou už nemusí být pro dnešní žáky tolik lákavá, avšak ve výuce středoškolské chemie má dosud své místo. Stále může být využita jako pomůcka při tvorbě vlastní přípravy nebo učebních textů. Zařazení tématu PSP: Téma periodického zákona se v učivu objevuje v rámci kapitoly Atom. Pro jeho pochopení se využívají znalosti o vnitřní struktuře atomů, konkrétně o stavbě elektronového obalu a výstavbovém principu. Periodický zákon tak není samostatným tématem, ale spíše odvozeným konceptem, který vychází z poznatků o elektronové konfiguraci a kvantových číslech. I když v učivu chybí informace o trendech v PSP, většina klíčových pojmů s ní souvisejících je zmíněna. 25 TEORETICKÁ ČÁST Q " " H U F Odmaturuj! z chemie [25] Autor: Maria Benešová & Erna Pfeiferová & Hana Satrapova Rok vydání: 2. vydání, 2014 Nakladatelství: Didaktis ISBN: 978-80-7358-232-6 Počet stran: 192 Počet dílů v řadě: 1 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 249 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci SŠ Obr. 2.4 Odmaturuj! z chemie [25] Charakteristika publikace: Učebnice z řady Odmaturuj! jsou hlavně přehledem základního středoškolského učiva, nejsou to tedy učebnice v pravém slova smyslu. Slouží tak žákům a učitelům jako opora a udávají úroveň jakou se učitelé mohou řídit. Odmaturuj! z chemie se tradičně dělí na obecnou, anorganickou a organickou chemii a biochemii. Kniha neobsahuje příklady k procvičení. V postranním sloupci se nachází doplňující informace. Převážně textovou formu doplňují jednoduchá schémata či tabulky. Zařazení tématu PSP: Periodická tabulka je zařazena v úvodu publikace a navazuje na téma Atom. Forma této kapitoly je velmi stručná a popisná, ale obsahuje všechny základní pojmy této kapitoly. 26 TEORETICKÁ ČÁST Chemie 1 - Obecná a anorganická chemie [26] Autor: Martin Čapek Adamec Rok vydání: 1. vydání, 2024 Nakladatelství: Eduko nakladatelství, s.r.o. ISBN: 978-80-88473-19-0 Počet stran: 168 Počet dílů v řadě učebnic: 2 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 200 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci SŠ Obr. 2.5 Chemie 1 Obecná a anorganická chemie [26] Charakteristika publikace: Chemie 1 je novým počinem vysokoškolského pedagoga Martina Čapka Adamce, tentokrát cílí na gymnázia. První díl je zaměřen na obecnou a anorganickou chemii. Na začátku každé kapitoly je motivační text a přehled nej důležitějších dovedností, které by měli žáci po prostudování dané kapitoly zvládnout. V samotném textu se nachází zvýrazněné důležité pojmy, tabulky a další schémata. V postranním sloupci jsou vyznačené pomocí ikon zajímavosti, experimenty nebo mezipředmětové vztahy. Na konci každé kapitoly je shrnutí, jsou zde také všechny klíčové pojmy, se kterými se žák mohl setkat a úlohy k procvičení. Zařazení tématu PSP: Periodické vlastnosti prvků v této publikaci dostaly poměrně dost prostoru. Samostatná kapitola je zařazena až po tématech Chemická vazba, Přeměny látek a Rovnováhy ve vodném prostředí. Obsahuje historii periodické tabulky s primární pozorností na D. I. Mendělejeva. Následují schémata rozdělení současné periodické tabulky a mírný návrat k elektronovému obalu atomu. Dále jsou popsány charaktery prvků a periodické trendy jako např. poloměr atomů a iontů nebo ionizační energie a elektronová afinita. Podkapitoly pracují s tím, co žáci už znají, takže zde najdeme příklady chemických rovnic, rozdělení oxidů dle acidobazických vlastností. Jsou zde také popsány společné vlastnosti některých skupin prvků a vše tak cílí důkladnější pochopení periodického systému. 27 TEORETICKÁ ČÁST Obecná chemie - 1 .díl [27] Autoři: Veronika Švandová & Alena Šafrová & Iveta Žabová & Bruno Kostura Rok vydání: 1. vydání, 2023 Nakladatelství: Taktik International, s. r. o. ISBN: 978-80-7563-590-7 Počet stran: 136 Počet dílů v řadě učebnic: 4 Dostupnost: dostupná, běžná cena: 169 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci SŠ Obr. 2.6 Obecná chemie l.díl [27] Charakteristika publikace: První díl učebnice zaměřující se na obecnou chemii představuje chemii jako prostředek k pochopení procesů kolem nás. Nakladatelství si vzalo za cíl vytvořit rovnováhu mezi srozumitelným pojetím látky a zachováním vysokého standardu. Kniha nabízí spoustu obrázků, schémat, tabulek a šest laboratorních úloh. Moderní grafická úprava usnadňuje orientaci v textu. První vydání obsahuje také několik chyb, ale tato učebnice, která je v souladu s RVP G, může sloužit jako přiměřená učební pomůcka ve výuce chemie. Zařazení tématu PSP: Toto téma je součástí bloku elektronového obalu. Není tedy divu, že periodická tabulka je opět spíše dodatkem elektronové konfigurace. Jsou zde vysvětleny bloky periodické tabulky. Uvedeny jsou také periodické trendy a triviální skupinové názvy. Historie vývoje PSP je zmíněna spíše okrajově a není zde pracováno s různými typy tabulek. 28 TEORETICKÁ ČÁST Chemie pro spolužáky: Obecná chemie I. [28] Autoři: Vilém Obrátil & Leoš Sáblík & kolektiv Rok vydání: l.vydání, 2018 Nakladatelství: ProSpolužáky.cz s.r.o. ISBN: 978-80-88255-34-5 Počet stran: 176 Počet dílů v řadě učebnic: 3 Dostupnost: nedostupná (7. 5. 2025) Cílová skupina: žáci SŠ Web: https://www.forclassmates.com/cs/encyclopedia/to- pics/periodicka-soustava-prvku/kdo-to-vymyslel Obr. 2.7 Chemie pro spolužáky: Obecná chemie I. [28] Charakteristika publikace: Publikace zahrnuje úvod do obecné chemie, představí periodickou tabulku a názvosloví. Forma je taková, aby byla pro žáky přívětivá a viděli v učení se chemie smysl. Učebnice obsahuje mnoho příkladů k procvičení a další rozšíření si žák snadno najde pod dostupnými QR kódy. Na začátku každé kapitoly je utvrzení, proč je tato kapitola užitečná a co nás v ní čeká. Vizuální celistvost vytváří velmi citlivě zvolená grafika, která je jednoduchá a neodvádí pozornost od textu. Obsahuje sice nějaké faktické nesrovnalosti, i přesto si zaslouží místo mezi vhodné materiály pro středoškolské žáky. Výhodou je také webový portál, který je dostupný pouze s licencí a funguje jako náhrada za tištěnou verzi. Zařazení tématu PSP: Periodické soustavě prvků je věnována celá kapitola a navazuje na úvod elektronového obalu atomu. Až po této kapitole navazuje elektronová konfigurace. Text obsahuje „velmi dlouhou" tabulku a možnost se podívat na další verze tabulek. To často v učebnicích chybí, přitom to pomáhá k dalšímu pochopení dnešní podoby tabulky prvků. Pojem periodický zákon zde není explicitně zmíněn, ale ostatní klíčové pojmy jsou obsaženy a vysvětleny. Jsou zde vybrány a vysvětleny některé periodické trendy jež nejsou pouze zaznačeny v tabulce podle toho, jak jejich hodnota stoupá nebo klesá. 29 TEORETICKÁ ČÁST 2.5.3 Elektronické učební materiály Elektronické učební materiály mohou být vhodnou pomůckou přímo ve výuce chemie, protože jsou většinově snadno dostupné a doplňují tak tištěné zdroje. ELUC - Elektronická učebnice [29] Web: https://eluc.ikap.cz Autor: Kolektiv autorů, projekt implementace IKAP Licence: zdarma Cílová skupina: žáci ZŠ i SŠ • 0, W 0 se P, Vytvořit účet Elektronická učebnice Podpora implementace aktivit a opatření naplánovaných v Dlouhodobém záměru vzdělávání a rozvoje vzdělávací soustavy v Olomouckém kraji a krajských akčních plánech rozvoje vzdělávání. Učebnice l i — H U B U m m Obr. 2.8 Úvodní stránka Eluc - elektronické učebnice [29] Charakteristika webu: Jedná se o elektronickou učebnici, která funguje pod záštitou Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Vedle předmětů jako biologie, chemie a fyzika, zde najdeme i předměty učebních oborů jako například elektrotechnika nebo strojírenství. Chemie je členěna na dílčí kapitoly: Základy laboratorní techniky, Obecná chemie, Anorganická chemie, Organická chemie, Biochemie a Speciální kapitoly. Lekce obsahují boční panel s obrázky, zajímavostmi, doplňujícím učivem nebo pokusy a úkoly. Text je přehledný, ale jedinou nevýhodu, kterou vnímám, je vyhledávání dílčích lekcí. Kapitola nemá jednotný obsah, ale musíte se proklikat skrz všechny dílčí lekce. 30 TEORETICKÁ ČÁST Zařazení tématu PSP: Ačkoliv se jedná o web výhradně pro středoškolské žáky, na této úrovni o periodické tabulce lekci neobsahuje. Periodická soustava prvků není součástí kapitoly Obecná chemie, ale kapitoly Speciální kapitoly a následně pak Vybrané kapitoly pro žáky ze ZŠ. Téma je dělené na historii, uspořádání prvků a významné skupiny prvků. Pro potřeby středoškolské chemie, je tato lekce využitelná jen mírně, protože se jedná spíše o stručný popis bez dalšího vyvozování. Vividbooks [30] Web: https://www.vividbooks.com Autor: Vítek Škop & kolektiv Licence: placená Cílová skupina: žáci ZŠ i SŠ VIVID BOOKS A t o m y a p r v k y • A t o m o v á teorie i Periodická t a b u l k a • Prvky a periodicko tabulka • Uspořádáni periodické tabulky V J CB> Lekce Q Periodická tabulka Prvky Q periodická tabulka Názvy a z nafty pryki Obr. 2.9 Ukázka lekce o periodické soustavě z webového rozhraní Vividbooks [30] Charakteristika webu: Toto nakladatelství se prezentuje jako „nakladatelstvípro základní školy, které nabízí učitelům vše potřebné pro moderní a smysluplnou výuku." Momentálně nabízí elektronické materiály pro druhý stupeň k předmětům fyzika, chemie, matematika a přírodopis. V placené licenci jsou dostupné učební texty, různé animace, metodiky, otázky k procvičení a další aktivizační prvky. Svou nabídku rozšiřuje i o tištěné materiály, konkrétně pracovní sešity, které mohou sloužit jak samostatně, nebo v kombinaci s interaktivní licencí. Dalším dostupným nástrojem je Vividboard, kde učitel může připravit interaktivní prezentaci s aktivitami nebo další aplikace 31 TEORETICKÁ ČÁST k procvičování či testování To vše může žákům pomoct pochopit složité a abstraktní vědecké principy. Zařazení tématu PSP: Tato lekce je součástí oblasti Atomy a prvky. Součástí je poměrně dost materiálů jako učební text, pracovní list a dalších doplňujících kapitol. Je zde opakování pojmu prvek, historie vzniku PSP (včetně názorné animace Mendělejevovy tabulky), názvy a značky prvků, přirozené a umělé prvky a nechybí ani definice periodického zákona a rozdělení PSP. Vše je primárně cíleno na žáky základní školy, z tohoto důvodu zde není zřetelné propojení s elektronovým obalem atomu a popis bloků zcela chybí. Lekce však pracuje s termínem izotop a může být využitelná i pro středoškolské žáky. E-chembook - multimediální učebnice pro gymnázia [31] Web: https://www.e-chembook.eu Autor: RNDr. Jan Břížďala, Ph.D. Licence: zdarma Cílová skupina: žáci SŠ C l H ä k l n v ? F f 1 Obr. 2.10 Ukázka úvodní stránky webového rozhraní E-chembook [31] Charakteristika webu: Vzdělávací portál E-chembook si vzal za cíl být elektronickou příručkou chemie využitelnou při studiu na gymnáziích a jiných školách, přípravě k maturitě i přijímacím zkouškám na vysoké školy. Příručka se dělí do čtyř tradičních tematických celků: obecná, anorganická, organická chemie a biochemie. Z nich je 32 TEORETICKÁ ČÁST nejpropracovanější organická chemie. Další podkapitoly ve formě PDF obsahují část s otázkami a úlohami a postranní sloupce s klíčovými pojmy a zajímavostmi. Tyto prvky se v ostatních textech nevyskytují. Příručka je doplněna obrázky, schématy, možnými pokusy a videi. Text je přehledný a důležitá slova jsou barevně zvýrazněna. I přes drobné chyby a nedostatky vnímám portál E-chembook jako užitečnou pomůcku k vlastnímu studiu žáků nebo zopakování učiva. Zařazení tématu PSP: Bazálni informace a kapitola Chemické prvky se objevuje v tematickém celku Obecná chemie. Samotná problematika periodické soustavy prvků zde není nijak obsáhle popsána, je zmíněna pouze základní klasifikace prvků. 2.5.4 Metodické příručky Metodické příručky a další didaktické materiály pomáhají učitelům danou oblast lépe uchopit z hlediska správného přístupu pedagoga k výuce a žákům. Speciální didaktika chemie [32] Autoři: Eduard Pachmann & kolektiv Rok vydání: l.vydání, 1986 Nakladatelství: SPN Počet stran: 350 jazyk: český Dostupnost: nedostupná (7. 5. 2025) Cílová skupina: učitelé SŠ SPECIÁLNÍ DIDAKTIKA CHEMIE Obr. 2.11 Speciální didaktika chemie [32] Charakteristika publikace: Slouží jako vysokoškolská učebnice pro studenty učitelství přírodovědeckých a pedagogických fakult. Je rozdělena do několika kapitol, které se zaměřují na specifické oblasti chemie. Patří tam didaktika obecné, anorganické a organické chemie a biochemie a dále pak kapitola k didaktice chemických výrob a výchovy k péči o zdraví. Poskytuje tedy komplexní přehled o metodách a přístupech k různým oblastem výuky pro začínající učitele chemie. Zařazení tématu PSP: Kapitola o periodickém zákonu a periodické soustavě prvků je velmi obsáhlá. Pojednává o možných přístupech k výuce tohoto tématu, a to hlavně 33 TEORETICKÁ ČÁST z hlediska deduktivního, kdy jsou fakta žákům předkládána již hotová a poté z hlediska induktivního, kdy žáci vyvozují informace postupně. Poté se podkapitoly věnují z velké části periodičnosti a konkrétně atomovým a látkovým vlastnostem prvků (atomový a iontový poloměr, ionizační energie a elektronová afinita, elektronegativita, oxidační čísla a krystalové struktury). Periodický zákon - Didaktická rekonštrukcia tém chemického vzdelávania [6] Autoři: Ľubomír Held & Jana Bronerská Rok vydání: 1. vydání, 2018 Nakladatelství: Typi Universitatis Tyrnaviensis a VEDA ISBN: 978-80-568-0161-1 Počet stran: 145 jazyk: slovenský Dostupnost: dostupná, běžná cena: 175 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: učitelé SŠ Obr. 2.12 Periodický zákon - Didaktická rekonštrukcia tém chemického vzdelávania [6] Charakteristika publikace: Publikace Periodický zákon - publikace z Pedagogické fakulty v Trnavě se zaměřuje čistě na didaktické výzvy spojené s výukou témat souvisejících s periodickým zákonem. Je rozdělena na sedm kapitol, ve kterých se autoři snaží popsat historický vývoj pojmů spojených s tématem a seřazení prvků v PSP, nastínit problematiku chápání konceptu ať už v zahraničí nebo na slovenských školách. Výsledky by z důvodu společného nejen historického vývoje proto mohly být přenositelné do prostředí českých škol. Poslední kapitola obsahuje soubor aktivit pro žáky k tématu periodického zákona. 34 TEORETICKÁ ČÁST Teaching high school chemistry [33] Autor: Thomas P. Williams Rok vydání: l.vydání, 2016 Nakladatelství: CreateSpace Independent Publishing Platform ISBN: 9781534706217 Počet stran: 278 jazyk: anglický Dostupnost: dostupná, běžná cena: 300 Kč (7. 5. 2025) Cílová skupina: učitelé SŠ Obr. 2.13 Teaching high school chemistry [33] Charakteristika publikace: Britská publikace Teaching high school chemistry slouží jako inspirace hlavně pro začínající učitele. Autor zde popisuje fungující nástroje ve výuce chemie z vlastní zkušenosti středoškolského učitele. Neklade si za cíl vzdělávat v pedagogickém výzkumu, pouze ukázat možnosti, které fungovaly v jeho vlastní výuce. V deseti kapitolách se snaží nastínit nebo jednoduše vysvětlit některé koncepty chemie a zároveň navrhnout aktivity nebo experimenty vhodné pro dané téma. Zařazení tématu PSP: Základní principy periodického systému vysvětluje v druhé kapitole, kde se věnuje hlavně vývoji periodického zákona. Periodické trendy zařazuje v sedmé kapitole, kde rozebírá témata jako atomový a iontový poloměr, ionizační energii, elektronovou afinitu, elektronegativitu a hustotu. 2.5.5 Typy periodických tabulek prvků Tištěné periodické tabulky prvků Tištěné periodické tabulky prvků slouží žákům jako první možnost k nahlédnutí při práci během hodiny. Je vhodné, aby všichni žáci měli totožnou periodickou tabulku prvků pro eliminování neshod v číselných hodnotách při chemických operacích při výuce, proto by měl učitel nabídnout zdroje k vytištění tabulek nebo přímo žákům poskytnout tabulku k zapůjčení. Velkou výhodou tištěných tabulek je rychlá dostupnost a neustálá možnost kontroly při vlastní práci žáků. Někteří učitelé však naopak využívají různé tabulky dostupné ve třídě k ukázkám různého zpracování (např. poukazují na různě umístěné protonové číslo). 35 TEORETICKÁ ČÁST Digitální statické periodické tabulky prvků Umíme fakta [34] Web: https://www.umimefato 2 3 4 5 6 7 2,20 ••—elektronegativita 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ,He K 2?Ca „Se a j f 23V M C r " M M Í Í 2 ? Fe 2 7 Co 2 B Ni' „Cti „ G a l 3LÍ" 4 Be „ N a 1 2 Mg 1 9 K 20 Ca 38Sr 5 5 Cs 5 6 Ba mil 8 8 Ra vodík - teský nejev hydrogenium^iatmskýnázev k | k a h c k í c h M m i f l 1 PJÍT7Q- relativní atomová t , u u / * - hmotnost vzácné plyny skupenství při 0"C He plynné Br kapalná Fe pevné ( JÍj£ ši. £'-e 13A' 14SÍ isP itS i/CI 1 8 Ar FR ^ *ÉL «ľ «24i «^ «Ed? «ls «5ľ « í «£p «£? 4 »'" 3 í ? r 3 s!Sr 53' viXe •sAt „„Rn " Ž * J s i í s a * s s É ! ' š a ' ssE 'sa? 1s? ^ ^ ,0 Th „ P a , 2 U ,3 Np , 4 P u , 5 A m , 6 C m „ B k ,,Cf „Es ,0 0 Fm,0 1 Md,0 2 No l r a L r Obr. 2.14 Ukázka periodické tabulky z webového rozhraní Umíme fakta [34] SCI MUNI - Učit se učit [35] Web: https://www.ucitseucit.cz/chemie/inspirace/periodicka-tabulka-prvku-sci- muni Periodická tabulka prvků U U III P Ř Í R O D O V Ě D E C K Á F A K U L T A i, La n Pr . H d » Pm „ S m H B l u Cd i,Ho a El n T m n l a JI Ac » T h m Pa n U » p » nAm • C m „ B k » C f n Es imFm .p,Md , N i ni Li Obr. 2.15 Periodická tabulka prvků vytvořená studenty učitelství PřF MUNI [35] 36 TEORETICKÁ ČÁST lUPAC [36] Web: https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/ lUPAC Periodic Table of the Element» H •BT Ho U Ba Symbc 1 B C N O - T F Ne Ha _AJ_ £j_ p J_ a Ar K c. V Cr Mn F> Co Ml cú Zn sr Go As Sa Kŕ Rb Sr v Zr Nta MO Rtl R M Pd é? Cd In Sn 8b Te X X* Ca Ba Hl T.T w •ar R» O* í PI Au r. Ä TI Pb Bi Po At Hr. tT é i I Db Bh H5 Ml Os J L Cn Mh •ÜL MC jK s ÄL,. & Pi Nd PlFl •S- En & é 1 A Yb Lu Ac Th p> 8 J * Pil No t r Obr. 2.16 Periodická tabulka prvků vydaná Mezinárodní unií pro čistou a užitou chemii [36] Digitální interaktivní periodické tabulky prvků Jednou z možných reprezentací periodické tabulky jsou digitální interaktivní periodické tabulky, které jsou založeny na moderních informačních technologiích. Online periodické tabulky mají hned několik výhod - poskytují dynamické prostředí pro rozvoj přírodovědné gramotnosti a nabízejí podporu samostudia žáků. Proto je vhodné, aby učitelé tyto technologie začleňovali do výuky a zlepšili tak samotné učení žáků. [37] Pubchem [38] Web: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/ Charakteristika tabulky: Interaktivní periodická tabulka, kde lze z nabídky vybrat vlastnost nebo trend, které se vizuálně projeví v tabulce. Při kliknutí na prvek se o něm zobrazí velmi podrobné informace. Zajímavým doplňkem je možnost si zahrát hru na procvičení umístění a názvu prvků. I ^ B ^ B ^ B ^ B ^ B ^ L I ^ B I Pub@hem — ° ~ * * - Q * " - * * * * - . P e r i o d i c T a b l e o f E l e m e n t s » « • * °—•* H Ha iL Be C l B C N O F Na "NT Mg Ca Mn Fa AI Oa »mm "V" "a" "«7* K Mg Ca Sc Ti V Cf Mn Fa Co NI Cu Zn AI Oa Ca Al Sa Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd "Á Sn Sb To 1 Xa Obr. 2.17 Ukázka interaktivní periodické tabulky z webového rozhraní Pubchem [38] P e r i o d i c (UMÍNÍ PBWfSTieS •ri | ..[ | [ tí" ISuWur ES- h- §s ISuWur Na Mg K Ca Rb Sr 40 • > U mm *•••- H «•• Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd m Sn Sb Ta Obr. 2.18 Ukázka informací o prvku z interaktívni periodické tabulky Pubchem [38] 37 TEORETICKÁ ČÁST Ptable [39] Web: https://ptable.eom/# Charakteristika tabulky: Tato interaktivní tabulka nabízí praktické funkce pro výuku chemie. V postranním panelu lze přepínat rozložení podle vlastností prvků, elektronového obalu nebo izotopů. Každé zobrazení poskytuje užitečné informace o prvcích. trable S Vlastnosti (Ô) Elektrony (J> I Compounds I Wide BI elf hero dajjy? Consider either unbtockirtg the single 3d b Hide ads Q. donating k i ILL L k k L L L k L .fc4 SrL k I. £r I. k L L i k lr& k U . . J -IŤL-LirlLkl-fc-lrU'lr&iLIrLLi z H t k í ^ k k k k k k k k k & k V L i ľ 'L-L M k ^ k t ^ ^ ^ f i r ^ i l - Š r - ä ~ •: eitXiuří ÍL Cti tiet Obr. 2.19 Ukázka interaktivní periodické tabulky Ptable [39] Fotografická periodická tabulka [40] Web: https://periodictable.com Charakteristika tabulky: Velkou výhodou je kromě stručného popisu také vizuálni znázornění samotných prvků a objektů, které tento prvek či jeho sloučeniny obsahují. Velmi vizuálním lákadlem je také kniha The Elements od Theodora Graye. Doni misa the mod BeauWul ponoditllB« i posws and card docks plus • ¥T ' £ ¥ ¥ T ¥ ¥ R W i f f • v g 23 "°~rZ . 3 He •Mug MM IÍIO'C ' J U — — — ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ v g 73 C M a Í8 Co A i l *^J* C ^ ^ S Zn^^o Or. 31 O* 32 "J »»»f3 Ss J* Bf_3S t r 38 © xrtfJR #1 f • w • JS. 1 ^S'liJ: Ht^Jľ? T ^ ^ 3 V ^ 7 4 Ao^TS 0 ^ ^ * •> 7 7 * ™ H a J » H BO TI _ W F t j K B^ft^3 Pi^—Si K Om^i now- ^^^^ of Ín^^ ^ Í l ^ Ul« noafeo sa PT ja wa jo pm aism a; Eu a) oa «Tb as o, as HO— er Er as TM .. m n ^ » i » n * J L « JL íř»=> -f ^ í ¥ ^ ¥ ^ T>1 H Pl J ' U K h^^ja P l g l l An^^flB On M EU r O H El M Fm 100 Ud 101 No 103 U 103 Obr. 2.20 Ukázka fotografické interaktívni periodické tabulky [40] 1006 ' íl' / * Ä* Hydrogen Hydrogen Density 0.0899 gfl-n o ! e l n by 1ho Hubble Space Telescope). TSC i " S " " . * ' * ; ' S k periodic tabla f _ , .- , _ , card deck, or 3 • • 1 " * baaed on the tri The Sun. Trie sun is 75% hydrogen by might, making il a (airly good sample of this element. Source: Big Bang Contributor: Tha Universe Acquired: 31 October. 2009 Tout Updated: 1 November. 2009 Obr. 2.21 Ukázka informací o prvku z fotografické interaktivní tabulky [40] 38 TEORETICKÁ ČÁST WebElements [41] Web: https://www.webelements.eom/#google Vignette Charakteristika tabulky: Rozkliknutím prvků se otevře stránka s velmi rozsáhlou nabídkou dat k danému prvku. Její výhodou je, že poskytuje různé typy dat a odkazuje ke grafickým znázorněním periodických trendů. E x p l o r e t h e c h e m i c a l e l e m e n t s t h r o u g h t h i s p e r i o d i c t a b l e Group a Š 4 5 6 7 9 10 11 13 13 14 IS 16 i Ha 2 Li Be g B 1 C i N • S. 9 F Na 3 Na Mg 13 Al Si IS P IS S Cl 16 Ar 4 IV K 20 Ca I Ti V Cr Mn Fe C o Ni Cu Zn Ga 94 Sa 96 Br Kr 5 37 R b H Sr 3d Y tú Zr Nb M o 43 T c . Ru 46 Rh 4Ů Pd 47 A g k !n » Sn SI S b 82 S3 Ts 1 14 Xe • w ^ s Ba L u m ä W Rô O s Ir Pr flu á TI Pb Si t* P o . BS A l » w R n 7 87 F r * AS Ra SIE 103 IM FW. los D b , IM S j , 1r>7 Bh M Hs .- 109 Mt r Mt D s . 112 C n » iíši Nh , í í i Fl lis M c 114 L v . 117 Ts * 118 ' A c ě Í'„ Md ai P n i , S m Gu G d f b • v H o Er T m k '"Actinoids - ž oo T h , P a , 02 n M P u * n A m * — M BT B k . — U Cfr m ii» F m , 101 M d , «... £ Obr. 2.22 Ukázka interaktivní tabulky WebElements [41] Periodic Videos [42] Web: http://www.periodicvideos.com (https://ed.ted.com/periodic-videos) Charakteristika tabulky: Tabulka odkazuje na krátká či středně dlouhá videa na Youtube. Videa v angličtině poskytují zajímavosti o prvku nebo ukázku experi­ mentu. PERIODIC VIDEOS Ej(ra vHte« - Ol* YouTuba Chamnal - auly Symboia (pOyaoca) -ttumésafpMa(mama) - Facatwot - Tovtttar - Email E B 1 H B H He Ll Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Si Y Z I N b Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te 1 Xe Cs Ba .. Hf Ta W Re Os Ir PI Au Hg TI Po B. Po At Rn Fr Ra .. Rf Db Sg Bh Hs Ml Ds Rg Cn Nh Fl M c Lv Ts Og La Ce Pr Nd Pm Sm E u Gd Tb Oy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa u N p Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Obr. 2.23 Ukázka tabulky odkazující na výuková videa [42] 39 TEORETICKÁ ČÁST Chemickeprvky.cz [43] Web: https://www.chemickeprvky.cz Charakteristika tabulky: Je možné říct, že to je český ekvivalent Ptable a Periodic Videos. Obsahuje interaktivní elementy a databázi videí s ukázkami chemických pokusů. C »WC N O F Ne P ' S ' ď Ar" As Sa* Br" Kr* mm. Obr. 2.24 Ukázka interaktivní tabulky z webu chemickeprvky.cz [43] Nekonvenční varianty periodické tabulky prvků Takové tabulky slouží primárně jako motivace pro žáky během výuky chemie nebo v případě některých z nich jako příklad platnosti periodických pravidel v jiném kontextu. Mohou mít různé formy, ať už online s interaktivními prvky nebo hmotné sbírky prvků. Tabulka s audio QR kódy [44] Dostupné z: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ed200541e Charakteristika tabulky: Tabulka obsahuje QR kódy, které po načtení odkazují na audio nahrávky v angličtině s informacemi o prvku. m l i • •-g-0 ~~-rň.— Ém l i • •-g-0 ~~-rň.— i i i i i i mm l i l i ,*» f*ř ?°>•>•:• Ü im i " i1 1 i* as i •'<,<• l i l l l l l l l l l n H S H M H ä f e i •ír :•: :v ->::,i. :v % m mmmmmm BS BÉ Siř • tm i i i i i i i i i i i i i i Obr. 2.25 Ukázka tabulky s audio QR kódy [44] 40 TEORETICKÁ ČÁST Moranova spirální tabulka prvků [45] Dostupné z: https://vvww.meta-synthesis.com/webbook/35 pt/pt database.php?PT id=1014 Charakteristika tabulky: Tato verze tabulky uspořádává prvky netradičním způsobem, a proto může být pro žáky jednak zdrojem motivace, jednak prostředkem k uvědomění si, že existuje mnoho různých způsobů uspořádání periodické soustavy prvků. Většinu takových tabulek lze dohledat v internetové databázi periodických tabulek m eta-syn thesis. Dostupné z: https://www.meta-synthesis.com Čhemogenesis The INTERNET Database of Periodic Tables The ID Periodic Table; most recently added to the database: Z0I4 pgT-PeriodicTahle: Crate Custom Periodic Tab!« 1025 Highly Charged Ions. Periodic Table of Purriorjic Table of The Kitten? Yorkshire, Periodic Table of Kapustinsh/i Structure of The System of Element? Social luupi, Periodic Table oi •liver Jack:. Uncle Tungsten: Memorlei of a Chemical B*yond Periodic Taste of Rock, Metal And Other Elements International Year of the Periodic Table - Artwork Competition Obr. 2.26 Internetová databáze periodických tabulek [45] Vánoční stromeček [46] Dostupné z: https://linkspringer.com/article/10.1007/sl2045-023-1567-7 [~| Ukali Meta! Q Alkaline Iirth Metali I I Boron Croup ~ I I ( jifcon Group ^1 Nilrogen Group Q f!ill u m H. Ii. J M, [~] NoblrGasrs ^ D - Block Elrurnť I [ Lanthanidei -i [ ] Ariiiiidc, J Obr. 2.27 Periodická tabulka prvků ve tvaru vánočního stromečku [46] 41 TEORETICKÁ ČÁST Expozice Periodická soustava se může stát hmotnou sbírkou chemických prvků. Důkazem toho je například expozice periodické tabulky s interaktivními prvky Univerzity Karlovy (viz Obr. 2.28) nebo dřevěná periodická tabulka Miloše Večeři a Jiřího Vystrčila (viz Obr. 2.29). Obr. 2.28 Expozice periodické tabulky v budově chemie Obr. 2.29 Dřevěná periodická tabulka UK v Praze, foto: Petr Jan Jurečka prvků, foto: Miloš Večeřa 2.5.6 Výuková a motivační videa Vybraná videa k tématu periodické soustavy prvků, která slouží jako shrnutí tématu nebo zdroj nových informací a primárně jako motivační prvek ve výuce chemie. Nezkreslená věda - Periodické společenství prvků [47] Dostupné z: https://www.otevrenaveda.cz/cs/pro-verejnost/nezkreslena-veda/ Asap Science - Periodic table song [48] Dostupné z: https://www.youtube.com/watch?v=rz4DdlI fXO ČT EDU - Obrozenecké názvosloví [49] Dostupné z: https://edu.ceskatelevize.cz/video/9729-obrozenci-a-chemicke-nazvo- slovi The periodic table: Crash Course Chemistry [50] Dostupné z: https://www.youtube.com/watch?v=0RRW4Diomg 42 TEORETICKÁ ČÁST 2.5.7 Aplikace a simulace S rozvojem digitálních technologií je k dispozici více a více aplikací či simulací k podpoře vzdělávání. Jedním z trendů jsou také vzdělávací hry ve virtuální realitě. UnrealChemist [51] Licence: zdarma Charakteristika: Aplikace vhodná například pro tablety využitelná nejen v tématu periodická soustava. Obsahuje animace reakcí prvků, interaktivní periodickou tabulku a další. Obr. 2.30 Ukázka aplikace Unreal^ Chemist[51] Tablecraft [52] Licence: zdarma Charakteristika: Virtuální hra se zaměřuje na objevování prvků periodické tabulky a experimentování s předměty vytvořených například z radioaktivních izotopů. I I / JQ J O J J B _ / _ U O _ / 0 0 ' •Q oQQoaao oo •a oaooaooaoooi agaá Obr. 2.31 Ukázka ze hry Tablecraft [52] PHET colorado - Build an Atom [53] Dostupné z: https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-anatom all.html Prolons: J Charakteristika: Simulace vhodná |S" ? k pochopení stavby atomu a souvis- '" í losti s postavením v periodické ta- / • ukrocen bulce. Lze využít k demonstraci sta- £ j bility izotopů nebo stavbě elektronového obalu. i 0 Mass Number Model: 0 QrK, A A A AJÜLXA __FffT>_ t m i (yf Slawe/unstable J Obr. 2.32 Ukázka interaktivní simulace [53] 43 PRAKTICKÁ ČÁST 3 Praktická část 3.1 Představení práce Praktická část práce je zaměřena na tvorbu učebního textu k tématu periodické soustavy prvků jako možného podkladu pro výuku středoškolské chemie. Tvorbě textu předcházela analýza vybraných učebnic základních škol s cílem zjistit výchozí znalosti žáků přicházejících na střední školy. Následně byla provedena rešerše středoškolských učebnic chemie, která sloužila k identifikaci klíčových pojmů a přístupů k výkladu daného tématu. Pro zajištění odborné správnosti byly využity vědecké publikace, zatímco metodické příručky posloužily po stránce didaktické. Na základě tohoto rozboru byly vytvořeny dva návrhy koncepce osnovy učebního textu. Návrh deduktivního (klasického) přístupu, kde se postupuje od historie vývoje tabulky po současnost a návrh induktivního přístupu k tématu, který pracuje s odvozováním složitějších zákonitostí na základě pozorování. Z diskuze se středoškolskými učiteli vyplynulo, že pro potřeby střední školyje vhodnější využít klasického deduktivního přístupu. Tato koncepce byla s užitečnými radami učitelů z praxe použita k organizaci učebního textu. Nedílnou součástí je metodický materiál jako rozšíření učebního textu pro učitele chemie (především ty začínající) a studenty učitelství. Metodický materiál vychází z rešerše metodických příruček a odborných textů. Dále je využito vlastních zkušeností z výuky chemie a poznatků středoškolských učitelů. Metodika je doplněna volitelnými aktivitami a experimenty upevňující pojmy a principy periodické soustavy prvků. Nad rámec tématu byly vytvořeny dvě aktivity obecné chemie - Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie a chemický Dobble s názvem Labi!. Práce navazuje na úvodní kapitoly a koncepci tvorby učebních materiálů podle diplomové práce Barbory Valáškové [54] a Kateřiny Jarolímkové [55]. 44 PRAKTICKÁ ČÁST 3.2 Učební text Kapitola 6: Periodická soustava prvků začíná úvodním textem seznamující čtenáře se samotnou kapitolou a motivuje k dalšímu čtení. Úvodní strana je doplněna číslem kapitoly, jejím logem a ilustračními obrázky, které poukazují na společné vlastnosti prvků, pravidelnost a rozmanitost tohoto systému (viz Obr. 3.1). Periodická soustava prvků Periodická soustava prvků Uttíní jsa se někdy setkali s různobarevnou mozaikou. Představte li. ie každý její kousek predstavu/e chemický prvek - jedinečný svou povahou, alezůraveň' dokonale xapodajlcí do celkového systému, jak tyto dílky poskládal tak aby vytvářely smysluplný celek? Praví Inkové rojlutténiskryti struktury prírody vedlo k objtvu periodické tabulky. Pojďme spolefni odhalit základní principy jednoho! ne/védlch objevů vidy. V této kapitole so dozvíte, podle jakých pravldd |e periodická soustava prvků uspořádána a kdo stál u objevu popisu tohoto systému. Seznámili' se s různými variantami a uspořádáními periodických tahulekaž po moderní podobu tabulky, klerou dnes používáme, Zjistíte, proť maji nékteré prvky velmi podobné vlaanosU a proř se naopak od sebe lili. Dozvíte, jak lze na základe periodické tabulky předvídat chováni prvků, a porozumíte klíčovým periodickým trendům, jako jsou elektron egativita. Ionizační energie ci atomový polomer. Obsah kapitoly: 1. Historie periodické tabulky prvků 2. Současná periodická tabulka prvků 3. Trendy periodické soustavy prvků Na konci této kapitoly budete schopni: • Vysvětlit principy, na jejichž základě je sestavena periodická tabulka • Klasifikovat prvky podle specifických vlastností • Předpovědět trendy ve fyzikálních vlastnostech prvků (atomový a iontový poloměr, ionizační energie či elektronová afinita) na základě jejich pozice v tabulce • Předpovědět chemické vlastnosti prvků (reaktivitu} na základě jej ích pozice v tabulce Obr. 3.1 Úvodní strana kapitoly Obr. 3.2 Druhá strana kapitoly Na druhé straně (viz Obr. 3.2) lze objevit obsah kapitoly. Ten je koncipován dle deduktivního přístupu, to v případě periodické soustavy prvků znamená, že žákům předkládá teorii, která je postupně ověřována. Jsou zde uvedeny očekávané výstupy vycházející z RVP G a středoškolských učebnic. Tyto výstupy mohou sloužit žákům jako rekapitulace získaných dovedností, případně jako průběžná kontrola jejich vlastního učení. Učitelům pak výstupy mohou poskytnout informaci, na co se v tématu zaměřit. Samotný text podkapitol je členěn na hlavní část a postranní sloupec. Postranní sloupec je doplněn různými zajímavostmi, odkazy na weby, tabulkami a doplňujícími texty k hlavnímu textu (viz Obr. 3.3). K webovým odkazům je přidán QR kód, který slouží pro účely tištěného materiálu. Definice a další prvky v hlavním a postranním textu jsou označeny piktogramy, které ve své práci navrhla a použila Barbora Valáškova. [54] 45 PRAKTICKÁ ČÁST Periodická soustava prvků Periodická soustava prvku 2 Současná periodická tabulka prvků V minulé kapitole jsme si pověděli, jakým vývojem si periodická tabulka prošla. Nyní se podíváme na to, jak funguje moderní periodická tabulka prvků a co všechno nám může prozradit. Kdyi veimeme v úvahu, Aíkoli se současná periodická tabulka nikdy označuje jako 5 " - I J J aľ'ľľľjH M e "dělejevova, jejl podoba se od té původně sestavené Mendělejevem liší. V současnosti se tabulka skládá ze 118 prvků, které jsou uspořádány podle vzrůstajícího protonového čísla. Prvky jsou seřazeny do 18 skupin (sloupců) a 7 period (řádků). 1» 11 14 15 « periodická tabulka prvků (2019) Kmíkýml i pŕiDOnou A ti B (napi na •••••• Obr. 4 Struktura moderníperiodické tabulky prvku motiiľmim i>rar"ickýin \yjáilrciiim periodického zákona. Periodický zákon říká, že vlastnosti prvků se ! - periodicky opakuji v závislosti na vzrůstajícím protonovém čísle. Z toho vyplývá, že prvky v jedné skupině mají podobné fyzikální a chemické vlastnosti a zároveň obdobnou elektronovou konfiguraci valenční sféry. Podle struktury elektronového obalu můžeme prvky rozdělit do čtyř bloků s, p, d, f, jak lze vidět na následujících schématech. Můžete se také setkat s tzv. velmi dlouhou formou tabulky (viz Obr. 6), kde jsou lanthanoidy a aktinoidy vmezeřeny mezi třetí a čtvrtou skupinou. Toto znázornění lépe ukazuje, že tyto řady prvků jsou součástí šesté a sedmé periody a vyčleňují se pouze z důvodu vĚtši přehlednosti. • •• Ur mi pojetí periodické tabulky ' vtnikXv v 19. století i naivy některých skupin podle |Cjich společných chemických vlastnosti. tnely Obr. 5 Rozdeleníperiodické tabulky na bloky a vybrané skupiny skupina i.Miki. letrely Skupina dirsíku Obr. 6 Velmi dlouhá periodická tabulka prvků Struktura elektronového obalu, a především počet valenčních elektronů, předurčuje společné chemické vlastnosti ve skupinách. Valenční elektrony jsou elektrony s nejvyssí energií. LZ. Nachází se v poslední nebo předposlední vrstvě elektronového obalu - tzv. valenční vrstvě Valenční vrstva je z chemického hlediska nejvýznamněji!, protože při chemických procesech se účastní elektrony z této vrstvy. V bloku s se počet valenčnich elektronů rovná číslu skupiny, ve které se prvek nachází. V bloku p tento počet odpovídá číslu sníženém o 10. Výjimku tohoto bloku tvoří vzácný plyn helium, protože je zařazen podle svých vlastností do 18. skupiny, ačkoliv má pouze 2 valenční elektrony v orbitalu s, a proto se řadí mezi s prvky. Počet elektronových vrstev prvku je dán číslem periody. Například neon nacházející se ve druhé periodě má dvě elektronové vrstvy. První vrstva je tvořena orbitalem In. Elektrony v druhé vrstvě obsazují orbltaly 2sa 2 p (viz Tah. 2). protonovým fm než 92 (prvky pilpraveny umrle | moinosti rojíiicni periodické tabulky o dalli pivky. atomů v základním stavu Barevné IÍOU zvýrazněny valeníni elektrony podle i bloku (červené) a p Noku (zelené), Obr. 3.3 Ukázka šesté strany učebního textu Obr. 3.4 Ukázka sedmé strany učebního textu Text je graficky rozdělen do kratších bloků. Důležité pojmy jsou zvýrazněny tučně a definice jsou zvýrazněny jinou barvou. Na začátku každé podkapitoly je motivační úvodní promluva ke čtenáři, která je psána barevně a kurzívou. Součástí jsou vlastní periodické tabulky prvků, schémata a tabulky (viz Obr. 3.4}. Celý text byl tvořen v MS Word. Pro potřeby webu byl přenesen do rozhraní Umbraca. 3.3 Metodika Učební text doplňuje vytvořený návrh metodického materiálu, který shrnuje poznatky získané během rešerše. Metodika je také tvořena na základě vlastních zkušeností z výuky chemie na střední a základní škole a doplněna nápady či experimenty k tématu hlavně k podpoře motivace žáků. Snahou je poskytnout hlavně začínajícím učitelům a studentům učitelství průvodce tématem. Je koncipována jako rozšiřující materiál a nenahrazuje tedy přesný časový plán hodiny. Poskytuje možnosti, jak k tématu periodické soustavy přistupovat, nabízí zajímavé informace či vysvětlení běžně používaných pojmů a představuje volitelné výukové aktivity podporující výuku tohoto tématu. 46 PRAKTICKÁ ČÁST Metodika obsahuje informace o kapitole, včetně výchozích znalostí ze ZŠ, klíčových poznatku a pojmů. Dále popisuje jednotlivé podkapitoly - Historie a současnost periodické tabulky a trendy periodické soustavy. Následují řešené úlohy z učebního textu a shrnutí doporučených materiálů, aktivit a experimentů. 3.4 Web Kapitola Periodická soustava prvků je součástí webu přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity Učebnice chemie. Kapitola je dostupná na dočasné pracovní adrese: https://webcentrum.muni.cz/webchemie-vypocty2/6-periodicka-soustava-prvku. V budoucnu je v plánu jednotlivé kapitoly sjednotit a přesunout na portál Webchemie (https://www.webchemie.cz). kde bude samotná učebnice chemie volně přístupná. Na web byly pomocí systému Umbraco přesunuly učební text i metodika ke kapitole. Jednotlivé podkapitoly byly rozděleny do samostatných internetových stránek. Kapitoly jsou složeny z úvodní stránky (rozcestníku) s dlaždicemi, které odkazují na jednotlivé podkapitoly a metodiky (viz Obr. 3.5). Momentálně web obsahuje tři kapitoly (včetně periodické soustavy) z obecné chemie - Úvod do obecné chemie a Hmota a její stavba, které jsou praktickou částí diplomové práce Barbory Valáškové. Postupem času se učebnice pravděpodobně doplní o kapitoly Atom a Radioaktivita, Elektronový obal a po periodické soustavě prvků bude následovat kapitola Chemická vazba. M U N I 322" SCI Obecná chemie Úvod do obecné chemie Hmota a její stavba ň > 6 Periodická soustava prvku ÚVOD K PERIODICKÉ SODSTAVĚ PRVKŮ HISTORIE PERIODICKÉ TABULKY PRVKU I SOUČASNÁ PERIODICKÁ TRENDY PERIODICKÉ TABULKA PRVKŮ SOUSTAVY PRVKŮ Úvod k periodické soustavě 6.1 Historie periodické tabulky 6.2. Současná periodická 6.3. Trendy periodické soustavy prvků prvků tabulka prvků prvků • •METODIKA KE KAPITOLA KE STAŽENÍ METODIKA KE KAPITOLA KE STAŽENÍ KAPITOLE Metodika ke kapitole 2f Kapitola ke stažení GT Obr. 3.5 Úvodní webová stránka kapitoly 6 47 PRAKTICKÁ ČÁST 3.4.1 Umbraco Samotný web je spravován v systému Umbraco. Umbraco je redakční systém postavený na technologii .NET, známý svou flexibilitou, bezpečností a uživatelskou přívětivostí. Umožňuje snadnou správu webového obsahu i bez pokročilých technických znalostí. Hodí se proto pro organizace hledající moderní, stabilní a rozšiřitelnou platformu pro tvorbu webových stránek. Masarykova univerzita ho využívá k tvorbě a ke správě hlavního webu www.muni.cz či jednotlivých fakultních webů. Je však využíván k dalším univerzitním projektům, například web Učit se učit. [56, 57] Podrobnější rozbor tohoto systému je uveden v diplomové práci Barbory Valáškové [54] nebo Kateřiny Jarolímkové [55]. 3.5 Použitý Software Níže jsou popsány softwarové nástroje, které byly využily při tvorbě obrázků, didaktických aktivit a samotného textu diplomové práce. Pro vizuální zpracování materiálů byly použity programy Canva a Linearity Curve. Při tvorbě textové části práce i samotných výukových materiálů byl využit také nástroj umělé inteligence ChatGPT (OpenAI). 3.5.1 Canva Canva je uživatelsky přívětivý nástroj pro grafický design, který díky svému jednoduchému rozhraní a bohaté nabídce šablon a nástrojů umožňuje snadno vytvářet vizuální obsah. Je také vhodná pro tvorbu prezentací a dalších projektů, na kterých může pracovat v reálném čase více lidí. Placená licence nabízí volný výběr z nespočet grafik a obrázků a mnohé AI nástroje pro generování obsahu či QR kódů. Nově Canva přichází s možností generování kódovacího jazyka, který může být pro učitele užitečný v oblasti jednodušší tvorby výukových aktivit - flashcards, hry apod. Má také jistá omezení a to hlavně, co se týká vkládání vlastních fontů nebo dostupnost některých pokročilých grafických funkcí. [58, 59] Tento grafický nástroj byl využit na tvorbu grafických periodických tabulek v učebním textu. Ty mohou sloužit ve formě sdílených šablon ke zjednodušení procesu další grafické tvorby. Pro potřeby webového rozhraní byly rovněž vytvořeny grafické animace ve formátu .gif. Součástí textu jsou doplňující tabulky vytvořeny opět v prostředí Canvy. Canva posloužila i v případě tvorby některých výukových aktivit. Konkrétně Periodická tabulka mimozemšťanů, Periodická tabulka mimozemských prvků a Barevná tabulka. 48 PRAKTICKÁ ČÁST 3.5.2 Linearity Curve Oproti Canvě, Linearity Curve je nástroj pro vektorový design, dostupný pro zařízení Apple (Mac, iPad, iPhone). Umožňuje vytvářet profesionální grafiku, jako jsou loga, ilustrace apod. Má intuitivní rozhraní a pokročilé funkce, které mohou být výhodou. Zdarma dostupná verze má omezené možnosti a menší výběr dostupných nástrojů a možností exportu. [60] Aplikace Linearity Curve byla využita při tvorbě hracích karet Labi! Chemický Dobble a Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie a aktivity Živá periodická soustava prvků. 3.5.3 ChatGPT Během zpracování byl využita také umělá inteligence - konkrétně ChatGPT [61]. Ten byl primárně využit jako nástroj k optimalizaci textu (kontrola pravopisu, stylistiky a gramatiky). Dále sloužil jako praktický pomocník při tvorbě grafik (například generování hex kódů k barevným škálám) nebo ke zjednodušení složitějších textů či k překladu textu. Sloužil také jako inspirace k didaktické části nebo navrhoval volně přístupné odborné články a studie. S výsledky bylo vždy náležitě nakládáno. Učební text též obsahuje obrázky vygenerované tímto AI nástrojem. 3.6 Aktivity k doplnění tématu periodické tabulky prvků Následující aktivity byly vyhodnoceny jako vhodné pro výuku tématu periodické soustavy prvků. Většina z nich byla vytvořena samotným autorem diplomové práce, přičemž jejich návrh vycházel z inspirace jak z českých, tak ze zahraničních materiálů. Klíčovým zdrojem inspirace byla zejména AACT (American Association of Chemistry Teachers) [62]. Aktivity jsou stručně popsány v metodice a detailní zpracování většiny z nich je uvedeno v jednotlivých přílohách. Od atomu až k látce (Příloha 3) • Aktivita využívající kostky lega nebo barevné korálky zaměřená na pochopení a ukotvení základních pojmů - atom, prvek, molekula, sloučenina a látka. Tvorba vlastního názvu prvků podle jejich vlastností • Tato aktivita slouží primárně jako motivační a kreativní prvek ve výuce historie periodické tabulky. Zároveň přivádí žáky k přemýšlení nad základními vlastnostmi prvků. 49 PRAKTICKÁ ČÁST Hádej chemické prvky [63] • Aktivita z metodického portálu AI dětem cílí na rozvoj digitální kompetence. Žáci si procvičují znalosti chemických prvků, hodnotí kvalitu výstupu od chatbota a rozlišují mezi pravdivými a nepravdivými informacemi. • Dostupné z: https://kurikulum.aidetem.cz/metodicke-materialy/chemie-01- hadej-chemicke-prvky/ Periodická tabulka mimozemšťanů (Příloha 4) • Aktivita určena spíše pro žáky základních škol pomáhá žákům pochopit, jakým způsobem je periodická tabulka systematizovaná. Žáci seřazují kartičky mimozemšťanů (viz Obr. 3.6) podle kritérií, které si sami zvolí. V Y Ô 7 T T T T T TO Obr. 3.6 Ukázka kartiček mimozemšťanů, autor: Martin Lauer Periodická tabulka mimozemských prvků (Příloha 5) • Podobnou aktivitou pro středoškolské žáky může být seřazování neznámých prvků (viz Obr. 3.7) čistě na základě jejich vlastností. Aktivita simuluje historický vývoj a vědecké smýšlení při tvorbě periodického systému. Zyphium Kov s nízkou hustotou, snadno se oxiduje na vzduchu Dm T r Darmium Tarnium Pevní íedí kov, má ., . . , : Lehký kov, dobře vedevysoký bod táni. : . . , . , , ,' ' _j : teplo á elektrický proudnereaguje s vodou ; r ' r Gy Grython Nekov íerně barvy Jv Jorvium Lehký ka\i. tvorlsilně zásadité hydroxidy K b Vo Kelbium V o r | a x Kou tvořící nerozpustné, , - .. . , „ : Nízkotalící kov.sloučeniny, hoři oslnivě : , ' ' ,„ ,_' ; používaný u poloifodiííchbílým plamenem : r ' r Xd Xendorium PomernĚ tvrdý a křehký polokov Obr. 3.7 Ukázka kartiček mimozemských prvků, autor: Martin Lauer 50 PRAKTICKÁ ČÁST Tvorba vlastní periodické tabulky (Príloha 6) • V této aktivitě mají žáci za úkol vytvořit vlastní periodickou tabulku na vybrané téma podle zadaných kritérií. Aktivita rozvíjí pochopení periodického systému, podporuje vědecké myšlení a kreativitu a zároveň může sloužit jako velmi efektivní motivační prvek ve výuce chemie. Obr. 3.8 Ukázka vytvořené tabulky žáka 1.ročníku střední školy Barevné tabulky (Příloha 7) • Žáci se učí rozdělení na skupiny a periody a vybarvují prázdné tabulky podle běžně používaného dělení. Aktivita pomáhá lepšímu ukotvení znalostí. Skládání velmi dlouhé tabulky (Příloha 8) • Aktivita vede k uvědomění, jak vypadá současná periodická tabulka. Po přehnutí na vyznačených místech vzniknou bloky, se kterými lze dále pracovat. 1 1 2 1 1 PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ a | 5- 6 7 i | i j 10 j 11 j 1113 14 15 1 16 1 17 18 L 1 l 1 S G 7 Obr. 3.9 Ukázka velmi dlouhé periodické tabulky, autor: Martin Lauer 51 PRAKTICKÁ ČÁST Živá periodická soustava prvků (Príloha 9) • Aktivita slouží jako dynamický prvek, protože využívá pohybu ve třídě. Zároveň procvičuje pojmy z tématu stavba atomu, např. protonové a nukleonové číslo nebo valenční elektrony. Lze je také využít k procvičování elektronové konfigurace, seřazování podle relativní atomové hmotnosti či elektronegativity apod. Kobalt 1,88 Cobaltum SI, ^ 0 58,933 Obr. 3.10 Ukázka dvojice karet aktivity Živá periodická soustava prvků, autor: Martin Lauer Interaktivní tabulka (Příloha 10) • Aktivita je založena na práci s pracovním listem (viz Obr. 3.11} a interaktivní tabulkou Ptable. Žáci aktivně využívají tabulku k získávání informací a rozvíjí tím přírodovědnou gramotnost a digitální kompetence. INTERAKTIVNÍ TABULKA - PRACOVNÍ LIST Pokyny JMÉNO: Na svém elektronickém zařízení přejděte na webovou stránku: www.ptable.com Pomocí interaktivní tabulky najdete odpovědi na následující otázky a úkoly. VLASTNOSTI { V P O S T R A N N Í UŠTE VYBER . V L A S T N O S T I - ) 1. Jaká skupina prvků je označena světle hnědou barvou? 2. Vypiš značky prvků, které se řadí mezi polokovy. 3. Jaký je symbol o protonové číslo prvku s nejvíce protony podle této periodické tabulky? Kliknutím na jeho symbol se objeví informační oblast. Zjistěte, v jakém roce byl tento prvek objeven. 4. Které prvky jsou kapaliny za standardních podmínek1 ? 5. Snižte hodnotu teploty na 0 K (-273 X) pomocí ovládacího panelu. Jak se této hodnotě říká? Kolik existuje podle tabulky plynných a kapalných prvků při této teplotě? Obr. 3.11 Ukázka z pracovního listu k interaktivní tabulce, autor: Martin Lauer 52 PRAKTICKÁ ČÁST 3D tabulky [64] • Aktivita od HomeLab: My Home - My Science Lab fungující pod záštitou Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy pracuje s 3D modely trendů periodické soustavy. Součástí souborů vložených na Google Disk je pracovní list a soubory ve vhodném formátu k tisku na 3D tiskárně. 1. PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ - trendy a vlastnosti Máte pfed sebou sadu malých plastových tabulek, které ilustrují různé trendy v periodické tabulce a níže jsou fotografie těchto periodických tabulek. Otázka 2: Přiřaďte následující vlastnosti nebo trendy k barevným tabulkám: atomový poloměr, elektronegativita, hustota, Mohsova tvrdost, rok objevu, teplota tání, zastoupení ve vesmíru (logaritmická Škála), zastoupeni v zemské kůře (logaritmická škála). mm&x® Hfis^H mmm mms® Obr. 3.12 Ukázka pracovního listu od HomeLab [64] 3.7 Další aktivity obecné chemie Nad rámec tématu Periodické tabulky byly v rámci závěrečné práce vytvořeny dvě aktivity obecné chemie - Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie a chemický Dobble s názvem Labi!. Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie (Příloha 11) • Didaktická hra na principu známé hry Černý Petr vhodná pro souhrnné opakování obecné chemie. V určitých variacích lze použít k opakování kratších celků. Součástí je metodika obsahující další varianty hry včetně opakovacích otázek (Příloha 12). RADIOAKTIVITA RADIOAKTIVITA 'ST GALVANICKY ČLÁNEK í l GALVANICKY ČLÁNEK £5» EXOTERMICKA REAKCE i EXOTERMICKA REAKCE o ENDOTERMICKA REAKCE I ENDOTERMICKA REAKCE Obr. 3.13 Ukázka karet hry Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie, autor: Martin Lauer 53 PRAKTICKÁ ČÁST Labi! Chemický Dobble (Příloha 13) • Didaktická hra založená na principu známé hry Dobble je tematicky zaměřena na běžně používané laboratorní sklo, pomůcky a objekty v chemické laboratoři. Součástí jsou také vybrané bezpečnostní symboly. Metodický návod není součástí materiálu; pravidla vycházejí z originální verze hry Dobble. Úvodní strana obsahuje přehled využitých položek se seznamem na boku, který lze případně žákům skrýt. Obr. 3.14 Ukázka karet chemického Dobblu, autor: Martin Lauer 3.8 Pokusy vhodné k doplnění tématu periodické tabulky prvků Níže jsou vybrány tři demonstrační pokusy z databáze pokusů Ústavu chemie MUNI [65] vhodné k doplnění tématu periodické soustavy prvků. Výběr pokusů vychází z metodiky k učebnímu textu. Barvy plamene alkalických kovů • Demonstrují společné vlastnosti prvků ve skupině. Lze navázat barvami plamene kovů alkalických zemin. • Dostupné z: https://is.muni.cz/do/sci/UChem/um/dchp/pages/po- kusy.html?exp=6rzpCdC 54 PRAKTICKÁ ČÁST Amfoterita oxidu hlinitého • Obdobný experiment pracuje s využitím oxidu zinečnatého, který také vykazuje amfoteritu. • Dostupné z: https://is.muni.cz/do/sci/UChem/um/dchp/pages/po- kusv.html?exp=8CgEU8T Vytěsňování halogenů z roztoků jejich halogenidů • Důkaz reaktivity prvků (halogenů) ve skupině. • Dostupné z: https://is.muni.cz/do/sci/UChem/um/dchp/pages/po- kusy.html?exp=9stbxxk 3.9 Doplňující materiál z historie chemie Součástí je také doplňující kapitola o transuranech (prvcích za uranem) jako rozšiřující materiál pro učitele, který může sloužit jako zjednodušený zdroj informací a zajímavostí o transuranech. S ohledem na častou absenci informací o transuranech a metodách jejich vzniku ve středoškolských učebnicích je připojen jako součást diplomové práce (Příloha 14). Materiál obsahuje historický vývoj přípravy transuranů a přehled původu jejich názvů. Tento materiál vznikl jako seminární práce v rámci předmětu Historie chemie (C9520) Na základě připomínek RNDr. Slávky Janků, Ph.D. a připomínek Mgr. Jiřího Křivohlávka, byl následně text revidován a upraven tak, aby odpovídal požadavkům diplomové práce. 55 DISKUSE 4 Diskuse Práce si primárně vzala za cíl poukázat na význam periodické soustavy ve výuce chemie a přivést žáky k hlubšímu chápání a uvědomění, že periodická soustava prvků je neustále se vyvíjející systém. Ke splnění tohoto cíle byly předloženy konkrétní možnosti, jak žáky motivovat v tématu, a to ve formě učebního textu, vybraných výukových aktivit či demonstračních experimentů. K rozvoji přírodovědné gramotnosti je žádoucí spojení aktivní činnosti žáků, abstraktního myšlení nebo využívání mezipředmětových vazeb. To s sebou však nese určitá rizika. Abstraktnost většiny pojmů tohoto tématu může vést k nepochopení a různým mylným představám (miskoncepcím), které toto téma doprovázejí [6]. Mezi časté mylné představy patří například přesvědčení, že periodická tabulka byla sestavena na základě znalosti atomové struktury, nebo že existuje pouze jediná její varianta - ta, která se běžně používá dnes. Z tohoto důvodu se učební text snaží poukázat na její historický vývoj a přiblížit způsoby, jakými byly prvky v minulosti tříděny. Výukové materiály pak nabízejí různé možnosti práce s rozmanitostí periodického systému - například využitím databáze alternativních tabulek nebo tvorbou vlastní periodické tabulky. Otevřenost periodického systému podtrhuje také fakt, že se vědci stále snaží připravovat nové prvky. Tato informace často v učebních materiálech chyběla, a proto je součástí práce, jako rozšiřující materiál, kapitola o objevování transuranů. Téma periodické soustavy je zároveň pevně zakotveno v rámcovém vzdělávacím programu. Z očekávaných výstupů rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání vyplývá, že by se žáci měli umět orientovat v tabulce a znát základní vlastnosti prvků. Z analýzy vybrané studie [7] ale vyplývá, že tato dovednost žáků po absolvování základního vzdělávání není dostatečně rozvinutá. To může být důsledkem nevhodně zvolených výukových strategií, které se mnohdy opírají pouze o pasivní osvojování informací a memorování bez hlubšího porozumění. Navržené výukové aktivity a metodické materiály se proto zaměřují na aktivní zapojení žáků, podporu vizualizace a rozvoj pochopení základních principů, které jsou pro žáky často abstraktní a obtížně uchopitelné. Tvorbě výukových materiálů předcházela rešerše středoškolských učebnic, metodických materiálů a dalších multimediálních zdrojů. Z ní vyplynulo, že přístup k tématu periodické soustavy se v jednotlivých materiálech výrazně liší. Některé se této problematice věnují pouze okrajově, případně ji zcela opomíjejí. Většina středoškolských učebnic se soustředí převážně na popis jednotlivých pojmů, bez hlubšího propojení do souvislostí. Z tohoto důvodu byla při tvorbě vlastního učebního textu a metodiky snaha předkládat vybrané pojmy v širších kontextech. Pro upevnění nově získaných poznatků byly navíc vytvořeny otázky a úlohy k opakování. 56 DISKUSE Jedním z limitů vytvořených výukových materiálů je omezený rozsah jejich ověřování v praxi (což však nebylo plánovaným povinným cílem práce), který neumožnil plnohodnotně posoudit jejich dopad na studijní výsledky žáků. Z tohoto důvodu byl zvolen spíše konzervativní přístup při výběru výukových aktivit - byly upřednostněny ty, které autor sám ověřil nebo které se běžně využívají v zahraniční učitelské praxi. Jedním z cílů bylo vytvořit komplexní podpůrný materiál pro studenty učitelství a začínající učitele. Z rešerše vyplynulo, že k výuce periodické soustavy existuje poměrně široká škála materiálů. Většina z nich však postrádá potřebnou celistvost či hlubší odborné vysvětlení některých klíčových pojmů, a proto často neslouží jako dostatečná opora pro učitele s minimální pedagogickou praxí. Další výhodou vytvořených materiálů je jejich umístění ve webovém prostředí, které obecně zajišťuje vyšší přístupnost, větší míru interaktivity a možnost propojení obsahu. Pro tyto účely byl využit na Masarykově univerzitě podporovaný systém Um- braco. Práce rovněž skýtá potenciál pro rozšíření o další aktivity, zejména se zaměřením na moderní digitální technologie či návrhy žákovských experimentů. Další výzkum by se mohl soustředit na hlubší analýzu studií zaměřených na rozvoj přírodovědné gramotnosti v kontextu periodické soustavy prvků. 57 ZÁVĚR 5 Závěr Diplomová práce s názvem Periodická soustava prvků a výukové aktivity z obecné chemie představuje periodický systém jako jeden z nejvýznamnějších objevů nejen ve světě chemie. Stanovené cíle byly úspěšně naplněny - práce nabízí ucelený přehled učebních materiálů vhodných k výuce tohoto tématu, včetně soupisu volně dostupných digitálně zpracovaných periodických tabulek. Součástí práce je učební text pro středoškolské studenty doplněný o vlastní ilustrace a grafiky periodických tabulek pro vizuální sjednocení kapitoly. Dále pak podpůrný metodický materiál ke kapitole obsahující odborné informace přesahující rámec běžné výuky střední školy a návrhy aktivit či demonstračních experimentů, které přispívají nejen k zatraktivnění výuky, ale i k hlubšímu pochopení vztahů v periodickém systému. K doplnění metodiky bylo autorem práce zpracováno osm výukových aktivit souvisejících s tématem (Přílohy 3-10), včetně didaktických poznámek. Mezi tyto aktivity patří Od atomu až k látce, Periodická tabulka mimozemšťanů, Periodická tabulka mimozemských prvků, Tvorba vlastní periodické tabulky, Barevné tabulky, Skládání velmi dlouhé tabulky, Živá periodická soustava prvků a Interaktivní tabulka. Dále jsou přiloženy chemické karetní hry věnující se obecné chemii - Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie a Labi! Chemický Dobble. Hra Černý Petr je doplněna o podrobnou metodiku (Přílohy 11-13). Posledním vytvořeným materiálem je esej Transurany: Na hranici možností (Příloha 14), který slouží jako rozšiřující materiál k této problematice. Tvorba výukových materiálů vycházela nejen ze studované literatury, ale také z poznatků oborových didaktiků, učitelů z praxe či vlastních zkušeností autora. Tyto podklady zároveň představují otevřený výstup, který bude součástí připravované učebnice obecné chemie a může být dále upravován a rozvíjen dle aktuálních potřeb. Zmíněné materiály byly umístěny do webového prostředí univerzitního systému, kde jsou v současnosti dostupné pro zájemce s přístupem. Jejich přínos nespočívá pouze ve využití při výuce na středních školách, ale i v podpoře studentů učitelství. Vytvořené materiály mohou sloužit pro účely didaktiky chemie na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity v Brně. 58 SEZNAM OBRÁZKŮ Seznam obrázků Obr. 2.1 Chemie 8 - nová generace [22] 23 Obr. 2.2 Chemie 8: Úvod do obecné a anorganické chemie [23] 24 Obr. 2.3 Chemie pro čtyřletá gymnázia, l.díl [24] 25 Obr. 2.4 Odmaturuj! z chemie [25] 26 Obr. 2.5 Chemie 1 - Obecná a anorganická chemie [26] 27 Obr. 2.6 Obecná chemie - l.díl [27] 28 Obr. 2.7 Chemie pro spolužáky: Obecná chemie I. [28] 29 Obr. 2.8 Úvodní stránka EIuc - elektronické učebnice [29] 30 Obr. 2.9 Ukázka lekce o periodické soustavě z webového rozhraní Vividbooks [30] 31 Obr. 2.10 Ukázka úvodní stránky webového rozhraní E-chembook [31] 32 Obr. 2.11 Speciální didaktika chemie [32] 33 Obr. 2.12 Periodický zákon - Didaktická rekonštrukcia tém chemického vzdelávania [6] 34 Obr. 2.13 Teaching high school chemistry [33] 35 Obr. 2.14 Ukázka periodické tabulky z webového rozhraní Umíme fakta [34] 36 Obr. 2.15 Periodická tabulka prvků vytvořená studenty učitelství PřFMUNI [35] 36 Obr. 2.16 Periodická tabulka prvků vydaná Mezinárodní unií pro čistou a užitou chemii [36] 37 Obr. 2.17 Ukázka interaktivní periodické tabulky z webového rozhraní Pubchem [38] 37 Obr. 2.18 Ukázka informací o prvku z interaktivní periodické tabulky Pubchem [38] 37 Obr. 2.19 Ukázka interaktivní periodické tabulky Ptable [39] 38 Obr. 2.20 Ukázka fotografické interaktivní periodické tabulky [40] 38 Obr. 2.21 Ukázka informací o prvku zfotografické interaktivní tabulky [40] 38 Obr. 2.22 Ukázka interaktivní tabulky WebElements [41] 39 Obr. 2.23 Ukázka tabulky odkazující na výuková videa [42] 39 Obr. 2.24 Ukázka interaktivní tabulky z webu chemickeprvky.cz [43] 40 Obr. 2.25 Ukázka tabulky s audio QR kódy [44] 40 Obr. 2.26 Internetová databáze periodických tabulek [45] 41 Obr. 2.27 Periodická tabulka prvků ve tvaru vánočního stromečku [46] 41 Obr. 2.28 Expozice periodické tabulky v budově chemie UK v Praze, foto: Petr Jan Jurečka 42 Obr. 2.29 Dřevěná periodická tabulka prvků, foto: Miloš Večeřa 42 Obr. 2.30 Ukázka aplikace UnrealChemist [51] 43 Obr. 2.31 Ukázka ze hry Tablecraft [52] 43 Obr. 2.32 Ukázka interaktivní simulace [53] 43 Obr. 3.1 Úvodní strana kapitoly 45 Obr. 3.2 Druhá strana kapitoly. 45 Obr. 3.3 Ukázka šesté strany učebního textu 46 Obr. 3.4 Ukázka sedmé strany učebního textu 46 Obr. 3.5 Úvodní webová stránka kapitoly 6 47 Obr. 3.6 Ukázka kartiček mimozemšťanů, autor: Martin Lauer. 50 Obr. 3.7 Ukázka kartiček mimozemských prvků, autor: Martin Lauer 50 Obr. 3.8 Ukázka vytvořené tabulky žáka l.ročníku střední školy 51 Obr. 3.9 Ukázka velmi dlouhé periodické tabulky, autor: Martin Lauer 51 Obr. 3.10 Ukázka dvojice karet aktivity Živá periodická soustava prvků, autor: Martin Lauer 52 Obr. 3.11 Ukázka z pracovního listu k interaktivní tabulce, autor: Martin Lauer 52 Obr. 3.12 Ukázka pracovního listu od HomeLab [64] 53 Obr. 3.13 Ukázka karet hry Černý Petr: Mikrosvet obecné chemie, autor: Martin Lauer 53 Obr. 3.14 Ukázka karet chemického Dobblu, autor: Martin Lauer 54 59 POUŽITÉ ZDROJE Použité zdroje [I] EMSLEY, John. The elements [online]. B.m.: Oxford: Clarendon Press; New York: Oxford University Press, 1998 [vid. 2024-07-15]. ISBN 978-0-19-855819-4. Dostupné z: http://archive.org/details/elements0000emsl [2] BANKS, Peter. Why you should teach the history of the periodic table. RSC Education [online]. 2019 [vid. 2025-05-03]. Dostupné z: https://edu.rsc.org/cpd/whyyou-should-teach-the-history-of-the-periodic-table /4010 544.article [3] SCERRI, Eric. R. The Periodic Table: Its Story and Its Significance. Oxford: Oxford University Press, 2007. ISBN 978-0-19-530573-9. [4] JANČAŘÍKOVÁ, Kateřina a KOLEKTIV. Didaktické zásady v přírodovědném vzdělávání[online]. První vydání. [Praha]: Charles University, Faculty of Education Press, 2022 [vid. 2024-07-16]. ISBN 978-80-7603-289-7. Dostupné z: https://re- search.ebsco.com/linkprocessor/plink?id=b37fc327-e33e-3bbd-818b- 750d35d21aa4 [5] SKALKOVÁ, Jarmila. Obecná didaktika. 2.vydání. Praha: Grada Publishing, a.s., 2007. ISBN 978-80-247-1821-7. [6] HELD, Ľubomír a Jana BRONERSKÁ. Periodický zákon - Didaktická rekonštrukcia tém chemického vzdelávania. 1. vydání. 2018. ISBN 978-80-568-0161-1. [7] RUSEK, Martin, Martina TÓTHOVÁ, Vlastimil CHYTRÝ a Jaroslav ŘÍČAN. Students' Ability to Work with the Periodic Table: The Use of Three-Tier Tasks. Journal of Chemical Education [online]. 2024,101(11), 4590-4602 [vid. 2025-05-03]. ISSN 0021-9584. Dostupné z: doi:10.1021/acs.jchemed.4c00485 [8] MAŇÁK, Josef. Ke školské problematice: Problém - kurikulum. Pedagogická orientace [online]. 2003,13(3), 62-69 [vid. 2024-07-09]. ISSN 1805-9511. Dostupné z: https://journals.muni.cz/pedor/article/view/6810 [9] MIKESKOVÁ, Šárka. Odborný článek: Kurikulum - základní pilíř vzdělávání. NPI metodický portál [online], [vid. 2024-07-09]. Dostupné z: https://clanky.rvp.ez/clanek/c/sk/15567/KURIKULUM—ZAKLADNI-PILIR- VZDELAVANI.html [10] RVP PV-Rámcový vzdělávací program pro předškolnívzdělávání- edu.cz [online], [vid. 2024-07-09]. Dostupné z: https://www.edu.cz/rvp-ramcove-vzdelavaci-pro- gramy/ramcovy-vzdelavaci-program-pro-predskolni-vzdelavani-rvp-pz/ [II] RVP ZV-Rámcový vzdělávací program pro základnívzdělávání- edu.cz [online], [vid. 2024-07-08]. Dostupné z: https://www.edu.cz/rvp-ramcove-vzdelavaci-pro- gramy/ramcovy-vzdelavacici-program-pro-zakladni-vzdelavani-rvp-zv/ 60 POUŽITÉ ZDROJE [12] RVP G - Rámcové vzdělávací programy pro gymnázia - edu.cz [online], [vid. 2024- 07-08]. Dostupné z: https://www.edu.cz/rvp-ramcove-vzdelavaci-pro- gramy/ramcove-vzdelavaci-programy-pro-gymnazia-rvp-g/ [13] Databáze RVP SOV odl. 9. 2023 - edu.cz [online], [vid. 2024-07-09]. Dostupné z: https://www.edu.cz/rvp-ramcove-vzdelavaci-programy/ramcove-vzdelavaci- programy-stredniho-odborneho-vzdelavani-rvp-sov/databaze-vsech-rvp-sov-od- 1-9-2023/ [14] Rámcové vzdělávací programy - Revize RVP [online], [vid. 2024-07-09]. Dostupné z: https://prohlednout.rvp.cz/ [15] TIMSS2019 Encyclopedia [online], [vid. 2024-07-09]. Dostupné z: https://timssandpirls.bc.edu/timss2019/encyclopedia/ [16] NÁRODNÍ PEDAGOGICKÝ INSTITUT ČESKÉ REPUBLIKY, NPI. Revize ICT. revizeict-sov.rvp.cz [online], [vid. 2024-07-11]. Dostupné z: https://revize-ict-sov.rvp.cz [17] NÁRODNÍ PEDAGOGICKÝ INSTITUT ČESKÉ REPUBLIKY, NPI. přehled změn v RVP G. Revize RVP ICT G [online], [vid. 2024-07-07]. Dostupné z: https://revize-ict- g.rvp.cz/prehled-zmen-v-rvp-g [18] Střední průmyslová škola chemická a Gymnázium, Brno j SPSCHBR [online], [vid. 2025-05-14]. Dostupné z: https://www.spschbr.cz/cs/ [19] Gymnázium Brno-Řečkovice [online], [vid. 2024-07-11]. Dostupné z: https://www.gyrec.cz/Home/Site/20 [20] PODLAHOVÁ, Libuše a KOLEKTIV. Didaktika pro vysokoškolské učitele. Praha: Grada Publishing a.s., 2012. ISBN 978-80-247-4217-5. [21] STARÁ, Jana. Práce učitelů s učebnicemi. 2021. ISBN 978-80-7603-182-1. [22] ŠKODA, Jiří, Pavel DOULÍK, Milan ŠMÍDL a Ivana PELIKÁNOVA. Chemie 8 - nová generace. 2.vydání. Plzeň: Nakladatelství Fraus, s.r.o., 2022. ISBN 978-80-7489- 702-3. [23] MACH, Josef, Irena PLUCKOVÁ a Jiří ŠIBOR. Chemie 8: Úvod do obecné a anorganické chemie, ô.vydání. Brno: NOVÁ ŠKOLA, s.r.o., 2021. ISBN 978-80-7289-922-7. [24] MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia l.díl. 3.opravené vydání. Olomouc: Nakladatelství Olomouc s.r.o., 2013. ISBN 978-80-902402-0-9. [25] BENEŠOVÁ, Maria, Erna PFEIFEROVÁ a Hana SATRAPOVA. Odmaturuj! z chemie. 2.vydání. Brno: Didaktis, 2014. ISBN 978-80-7358-232-6. [26] ČAPEK ADAMEC, Martin. Chemie 1 - Obecná a anorganická chemie, l.vydání. Praha: Eduko nakladatelství, s.r.o., 2024. ISBN 978-80-88473-19-0. [27] ŠVANDOVÁ, Veronika, Alena ŠAFROVÁ, Iveta ŽABOVÁ a Bruno KOSTURA. Obecná chemie - l.díl. l.vydání. Praha: Taktik International, s. r. o., 2018. ISBN 978-80- 7563-590-7. 61 POUŽITÉ ZDROJE [28] OBRÁTIL, Vilém, Leoš SÁBLÍK a KOLEKTIV. Chemie pro spolužáky: Obecná chemie I. l.vydání. Praha: ProSpolužáky.cz s.r.o., 2018. ISBN 978-80-88255-34-5. [29] KOLEKTIV AUTORŮ. ELUC - Elektronická učebnice [online]. Dostupné z: https://eluc.ikap.cz [30] ŠKOP, Vítek a KOLEKTIV. Vividbooks [online]. Dostupné z: https://www.vividbo- oks.com [31] BŘÍŽĎALA, Jan. E-chembook [online]. Dostupné z: https://www.e-chem- book.eu/e-chembook [32] PACHMANN, Eduard a KOLEKTIV. Speciální didaktika chemie, l.vydání. Praha: SPN, 1986. [33] WILLIAMS, Thomas P. Teaching high school chemistry, l.vydání. UK: CreateSpace Independent Publishing Platform, 2016. ISBN 978-1-5347-0621-7. [34] Periodická tabulka prvků - Umíme fakta [online], [vid. 2025-05-04]. Dostupné z: https://wvvw.umimefakta.cz/chemie/book/cviceni-periodicka-tabulka [35] Periodická tabulka prvků SCI MUNI. Učitseučit j MUNI SCI [online], [vid. 2025-05- 04]. Dostupné z: https://www.ucitseucit.cz/chemie/inspirace/periodicka-ta- bulka-prvku-sci-muni [36] Periodic Table of Elements. IUPAC / International Union of Pure and Applied Chemistry [online], [vid. 2025-05-04]. Dostupné z: https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements / [37] NSABAYEZU, Ezechiel, Aloys IYAMUREMYE, Leonard NUNGU, Janvier MUKIZA, Evode MUKAMA a Francois Niyongabo NIYONZIMA. Online periodic table of elements to support students' learning of trends in properties of chemical elements. Education and Information Technologies [online]. 2023, 28(9), 11793-11817 [vid. 2025-05-07]. ISSN 1573-7608. Dostupné z: doi:10.1007/sl0639-023- 11650-7 [38] PUBCHEM. Periodic Table of Elements [online], [vid. 2025-05-04]. Dostupné z: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/ [39] Periodická Tabulka - Ptable [online], [vid. 2025-05-04]. Dostupné z: https://pta- ble.com/?lang=cs [40] The Photographic Periodic Table of the Elements [online], [vid. 2025-05-04]. Dostupné z: https://periodictable.com/ [41] WINTER, Mark. WebElements: The periodic table of the elements. Webelements [online], [vid. 2025-03-09]. Dostupné z: https://www.webelements.com [42] The Periodic Table of Videos - University of Nottingham [online], [vid. 2025-05- 07]. Dostupné z: http://www.periodicvideos.com/ 62 POUŽITÉ ZDROJE [43] ZELENKA, Petr. Periodická video tabulka prvků [online], [vid. 2025-05-07]. Dostupné z: https://www.chemickeprvky.cz/ [44] BONIFACIO, Vasco D. B. QR-Coded Audio Periodic Table of the Elements: A Mobile-Learning Tool. Journal of Chemical Education [online]. 2012, 89(4), 552-554 [vid. 2025-05-07]. ISSN 0021-9584. Dostupné z: doi:10.1021/ed200541e [45] INTERNET Database of Periodic Tables / Chemogenesis [online], [vid. 2025-05-07]. Dostupné z: https://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_data- base.php?PT_id=1014 [46] GNANAMANI, Simiyon G., Mary VERGHEESE, Sagunthala J. NANCY a B. NIVETHA. Christmas Tree Model of Periodic Table of Chemical Elements. Resonance [online]. 2023, 28(3), 475-478 [vid. 2025-05-07]. ISSN 0973-712X. Dostupné z: doi:10.1007/sl2045-023-1567-7 [47] NEZkreslená věda j Otevřená věda [online], [vid. 2025-05-07]. Dostupné z: https://www.otevrenaveda.cz/cs/pro-verejnost/nezkreslena-veda/ [48] AsapSCIENCE [online], [vid. 2025-05-07]. Dostupné z: https://www.asapscience.com/ [49] Obrozenci a chemické názvosloví - ČTedu - Česká televize [online], [vid. 2025-05- 07]. Dostupné z: https://edu.ceskatelevize.cz/video/9729-obrozenci-a-chemicke- nazvoslovi [50] Crash Course Chemistry. Crash Course [online], [vid. 2025-05-07]. Dostupné z: https://thecrashcourse.com/topic/chemistry/ [51] PIXEL MILLER. UnrealChemist. Paymbra, India: Pixel Miller Labs LLC [52] NOT SUSPICIOUS. Tablecraft. Orlando, USA: Not Suspicious LLC. 2025 [53] UNIVERSITY OF COLORADO BOULDER. PhET Interactive simulations. Build an Atom [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://phet.colo- rado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_en.html [54] VALÁŠKOVA, Barbora. Učební materiály z obecné chemie - úvod do chemie, stavba hmoty [online]. B.m., 2024 [vid. 2025-05-05]. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta. Dostupné z: https://is.muni.cz/auth/th/on42g/ [55] JAROLÍMKOVÁ, Kateřina. Chemické výpočty ve výuce chemie na střední škole [online]. B.m., 2024 [vid. 2025-05-06]. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta. Dostupné z: https://is.muni.cz/auth/th/pgo31/ [56] UNIVERZITA, Masarykova. Redakční systém Umbraco. WebCentrum [online]. [vid. 2025-05-09]. Dostupné z: https://webcentrum.muni.cz/nase-sluzby/redak- cni-system [57] RAŠ, Jakub. Umbraco CMS. Open source redakční systém, na který nedáme dopustit. perspectivo.cz [online], [vid. 2025-05-09]. Dostupné z: https://www.per- spectivo.cz/blog/cms-umbraco-redakcni-system-na-ktery-nedame-dopustit/ 63 POUŽITÉ ZDROJE [58] Canva. Canva [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://www.canva.com/ [59] HAVLOVÁ, Denisa. Canva: Vše, co potřebujete vědět o tomto nástroji a jak může pomoci vašemu podnikání. Blog Orange Academy [online]. 22. červen 2023 [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://orangeacademy.cz/clanky/canva/ [60] Curve: Advanced Vector Design Softwarefor Mac, iPad and iPhone / Linearity \ Linearity [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://www.linearity.io/curve/ [61] OpenAI. ChatGPT [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://chatgpt.com [62] AACT. American Association of Chemistry Teachers [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://teachchemistry.org/ [63] AI dětem — Hádej chemické prvky! Kurikulum umělé inteligence pro základní a střední školy [online], [vid. 2025-05-09]. Dostupné z: https://kurikulum.aide- tem.cz/knowledgebase/chemie-01-hadej-chemicke-prvky/ [64] Periodic tables of elements. In: HomeLab: My Home - My Science Lab [online]. 2023. Dostupné z: https://www.facebook.com/MyHomeMyScienceLab [65] Databáze chemických pokusů / Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity [online], [vid. 2025-05-11]. Dostupné z: https://is.muni.cz/do/sci/UChem/um/dchp/index.html 64