Valtakunnalliset valinnaiset opinnot

KE3 Molekyylit ja mallit (2op)

2021-01-25T02:50:31+02:00

Opintojaksolla tarkastellaan hiilen yhdisteitä, niiden rakennetta ja ominaisuuksia. Tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään molekyylien mallintamisessa. Hiilen yhdisteiden kemian merkitystä opiskelijan omaan elämään tarkastellaan hyvinvoinnin ja terveyden kannalta.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

osaa käyttää ja soveltaa tietoa hiilen yhdisteistä jokapäiväisen elämän ilmiöissä
osaa soveltaa ainemäärän ja konsentraation käsitteitä
osaa tutkia kokeellisesti ja erilaisia malleja käyttäen hiilen yhdisteitä
ymmärtää, kuinka tieto hiiliyhdisteistä rakentuu kokeellisen toiminnan ja siihen kytkeytyvän mallintamisen kautta
osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa mallintamisen välineenä.

Keskeiset sisällöt

liuoksen valmistus ja laimentaminen sekä standardisuoran sovittaminen pitoisuuden määrittämiseksi
hiilivetyjen sekä hiilen happi- ja typpiyhdisteiden funktionaaliset ryhmät ja nimeämisen perusteet
hapettuminen ja pelkistyminen hiilen happiyhdisteissä
hiilen yhdisteiden rakenteiden mallintaminen ja ominaisuuksien selittäminen rakenteen avulla
suhdekaavan ja molekyylikaavan selvittäminen laskennallisesti sekä rakenneisomeria
kvanttimekaaninen atomimalli, hybridisaatio ja stereoisomeria hiiliyhdisteissä
tutustuminen spektrien antamaan informaatioon aineen rakenteesta

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa yhteyksissä: arjen ja elinympäristön yksinkertaiset molekyylit, kosmetiikka sekä lääkkeet ja muut fysiologisesti vaikuttavat aineet.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeellisilla tutkimuksilla: hiilen yhdisteiden ominaisuuksien tutkiminen, hiilen yhdisteiden tunnistaminen funktionaalisten ryhmien osoitusreaktioilla, liuoksen valmistus ja laimentaminen sekä liuoksen pitoisuuden määrittäminen standardisuoran ja lineaarisen mallin avulla.

Laaja-alainen osaaminen

Opintojaksolla painottuvat ympäristöosaamisen, hyvinvointiosaamisen, yhteiskunnallisen osaamisen sekä globaaliosaamisen laaja-alaiset tavoitteet. Opintojaksolla opiskelija omaksuu tietoja ja taitoja, jotka auttavat ymmärtämään hiilen yhdisteiden merkityksen omalle arjelle, terveydelle ja elinympäristölle, mikä tukee ympäristö- ja hyvinvointiosaamisen tavoitteita. Opiskelijalle muodostuu kyky tehdä arkielämässään valintoja, jotka ovat suotuisia hänen oman henkilökohtaisen terveytensä, ympäristön ja yhteiskunnan hyvinvoinnin kannalta. Opetus kehittää myös opiskelijan valmiuksia osallistua yhteiskunnalliseen keskusteluun ja yhteiseen päätöksentekoon syventämällä opiskelijan luonnontieteellistä ajattelua ja ymmärrystä tiedon luotettavuudesta, merkityksestä ja käytöstä.

Arviointi

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei-dokumentoitavaa palautetta. Opiskelijan oppimista ja laaja-alaisen osaamisen kehittymistä tuetaan esimerkiksi antamalla palautetta opiskelijan työskentelystä opintojen aikana. Opiskelun aikaisen palautteen tarkoituksena on ohjata opiskelijaa tulemaan tietoiseksi työskentelytavoistaan ja vuorovaikutustaidoistaan. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Arvosanan antaminen perustuu opiskelijan käsitteelliseen osaamiseen, kokonaisuuksien hallintaan ja työskentelyn monipuoliseen havainnointiin. Opintojakso arvioidaan numeerisesti asteikolla 4–10.

KE4 Kemiallinen reaktio (2op)

2021-01-25T03:12:41+02:00

Opintojaksolla tarkastellaan erilaisia kemiallisia reaktioita ja niiden merkitystä elinympäristössä. Reaktioiden tarkastelussa edetään havainnoista reaktiotuotteiden päättelyyn ja reaktioyhtälön kirjoittamiseen. Reaktioyhtälöä käytetään myös reaktion kvantitatiivisessa tarkastelussa.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

saa kokonaiskuvan kemiallisten reaktioiden moninaisuudesta ja merkityksestä elinympäristössämme
osaa käyttää ja soveltaa reaktioihin liittyviä käsitteitä jokapäiväisen elämän, ympäristön ja yhteiskunnan ilmiöissä sekä nykyteknologian sovelluksissa
osaa tutkia kemiallisia reaktioita kokeellisesti ja erilaisia malleja käyttäen
ymmärtää aineen häviämättömyyden merkityksen kemiassa.

Keskeiset sisällöt

reaktioiden tutkiminen kokeellisesti sekä tutkimustulosten käsitteleminen, tulkitseminen ja esittäminen
kemiallisen reaktion symbolinen ilmaisu ja tasapainottaminen, reaktiotuotteiden kaavat ja nimet
saanto ja rajoittava tekijä kemiallisessa reaktiossa
ideaalikaasun tilanyhtälö ja ainemäärä
saostumis- ja hajoamisreaktio, palamisreaktio
protolyysi, neutraloituminen ja titraus analyysimenetelmänä
additio, eliminaatio, substituutio, kondensaatio ja hydrolyysi hiiliyhdisteissä sekä yleisimpien biomolekyylien muodostuminen
polymeroitumisreaktiot, polymeerien ominaisuudet, käyttö ja elinkaari

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa yhteyksissä: saannon merkitys vihreän kemian kannalta, palamistuotteet ja ilmanlaatu, biomolekyylit ravinnossa, polymeerimateriaalit vaatteissa ja arjen käyttöesineissä sekä biotuotetekniikka ja modernit materiaalit.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeellisilla tutkimuksilla: reaktion saannon määrittäminen, kaasua muodostavan reaktion havainnointi ja osoitusreaktiot, esterisynteesi ja -hydrolyysi, biomateriaalin valmistaminen sekä muovien ominaisuuksien tutkiminen.

Laaja-alainen osaaminen

Opintojaksolla painottuvat laaja-alaisen osaamisen tavoitteista ympäristöosaaminen, vuorovaikutusosaaminen sekä monitieteinen ja luova osaaminen. Opintojaksolla opiskelija oppii ymmärtämään, mikä merkitys erilaisilla kemiallisilla reaktioilla on elinympäristöllemme. Opintojakson sisällöt mahdollistavat myös ryhmissä työskentelyn ja kokeelliset työtavat, joissa painottuvat monitieteisen ja luovan osaamisen sekä vuorovaikutusosaamisen laaja-alaiset tavoitteet. Kokeellisuus ja opiskelijan oma tutkimuksellinen työskentely kehittävät työskentelyn ja yhteistyön taitoja sekä luovaa ja kriittistä ajattelua.

Arviointi

Arvosanan antaminen perustuu opiskelijan käsitteelliseen osaamiseen, kokonaisuuksien hallintaan ja työskentelyn monipuoliseen havainnointiin. Opintojakso arvioidaan numeerisesti asteikolla 4–10.

KE5 Kemiallinen energia ja kiertotalous (2op)

2021-01-25T03:46:14+02:00

Opintojaksolla käsitellään kemiallista energiaa ja energian varastointi- ja hyödyntämistapoja. Siinä perehdytään luonnontieteellisen tutkimuksen suunnitteluun sekä tarkastellaan hapettumis- ja pelkistymisreaktioita ja niiden sovelluksia.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

ymmärtää kemiallisen energian varastoinnin ja hyödyntämisen periaatteita ja osaa perustella mielipiteitään keskustelussa energiaratkaisuista
ymmärtää energian häviämättömyyden ja energianmuutokset kemiallisissa reaktioissa
tuntee merkittävien metallien ominaisuuksia sekä valmistus- ja jalostusprosesseja ympäristövaikutuksineen
osaa tutkia sähkökemiaan liittyviä ilmiöitä kokeellisesti ja kuvata niitä malleja käyttäen
tuntee yhteiskunnassa merkittävien metallien kierrätyksen ja kiertotalouden periaatteet sekä niihin liittyviä ratkaisuja.

Keskeiset sisällöt

reaktiossa sitoutuva tai vapautuva energia muodostumisentalpioiden, sidosenergioiden ja Hessin lain avulla
reaktiosarja- ja seoslaskujen periaatteet
hapetusluvut ja hapettumis-pelkistymisreaktiot
metallien ominaisuuksia ja käyttökohteita, valmistus- ja jalostusprosesseja sekä riittävyys ja kierrätettävyys
sähkökemian keskeiset periaatteet: jännitesarja, normaalipotentiaali, kemiallinen pari, elektrolyysi ja kemiallisen energian varastointi
luonnontieteelliseen tutkimukseen tutustuminen tai tutkimuksen tai ongelmanratkaisun ideointi ja suunnittelu

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa yhteyksissä: reaktiosarjat teollisuusprosesseissa, kaivannaisteollisuuden merkitys yhteiskunnassa, energian tuotanto, varastoiminen ja käyttö uusiutuvassa energiataloudessa sekä hybridienergia.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeellisilla tutkimuksilla: liukenemis- tai reaktioentalpian määritys kalorimetrissä, hapetus-pelkistystitraus, sähkökemiallisen parin jännitteen mittaaminen, esineen pinnoittaminen elektrolyyttisesti, veden hajotus elektrolyysillä sekä polttokennon toiminnan tutkiminen.

Laaja-alainen osaaminen

Opintojaksolla korostuvat eettisyyden ja ympäristöosaamisen sekä vuorovaikutusosaamisen laaja-alaiset tavoitteet. Opintojaksolla opiskelija oppii ymmärtämään erilaisia energian tuotanto-, varastointi- ja käyttötapoja, merkittävien metallien valmistus- ja jalostusprosessien ympäristövaikutusia, kierrätyksen ja kiertotalouden periaatteita sekä niihin liittyviä ratkaisuja. Opetus ohjaa opiskelijaa ottamaan vastuuta ympäristöstä, käyttämään kemian osaamistaan kestävän tulevaisuuden rakentamisessa sekä arvioimaan omia valintojaan luonnonvarojen kestävän käytön ja kiertotalouden kannalta. Opiskelija tunnistaa kemian tarjoamia ratkaisuja erilaisiin ympäristöhaasteisiin. Monipuolisten työtapojen avulla opiskelija myös kehittää vuorovaikutustaitojaan ja oppii pitkäjänteisyyttä sekä vastuunottamista omasta työskentelystään.

Arviointi

Arvosanan antaminen perustuu opiskelijan käsitteelliseen osaamiseen, kokonaisuuksien hallintaan ja työskentelyn monipuoliseen havainnointiin. Opintojakso arvioidaan numeerisesti asteikolla 4–10.

KE6 Kemiallinen tasapaino (2op)

2021-01-25T04:08:53+02:00

Opintojaksolla otetaan käyttöön kemiallisen tasapainon käsite ja tarkastellaan sitä kvantitatiivisesti ja kvalitatiivisesti. Tieto- ja viestintätekniikan avulla esitetään tutkimustuloksia graafisesti ja tulkitaan tuloksia.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

tunnistaa kemian merkityksen terveyteen ja ympäristöön liittyvien ongelmien ratkaisemisessa
osaa tutkia kokeellisesti reaktionopeuteen ja kemialliseen tasapainoon liittyviä ilmiöitä
osaa käyttää laskennallisia ja graafisia malleja reaktionopeuden ja kemiallisen tasapainon kuvaamisessa, selittämisessä ja ennusteiden tekemisessä
osaa esittää tutkimustuloksia graafisesti ja arvioida tutkimustuloksia ja -prosessia
tutustuu teollisuuden prosesseissa ja luonnossa tapahtuviin tasapainoreaktioihin ja niiden merkitykseen.

Keskeiset sisällöt

kemiallisen reaktion nopeus ja siihen vaikuttavat tekijät
homogeenisen tasapainon kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen käsittely konsentraatioilla, tasapainotilaan vaikuttaminen
hapot ja emäkset ja niihin liittyvät käsitteet sekä palamistuotteiden reaktiot vedessä
happo-emästasapainon laskennallinen käsittely
puskuriliuosten toimintaperiaate sekä elimistön ja luonnon puskurisysteemejä kvalitatiivisella tasolla
reaktionopeuteen ja tasapainoreaktioihin liittyvien ilmiöiden tutkiminen kokeellisesti sekä ilmiöiden mallintaminen ja analysointi graafisesti tietokonesovelluksella
tutustuminen kemian tarjoamiin mahdollisuuksiin jonkin terveyteen tai ympäristöön liittyvän ongelman ratkaisemisessa

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa yhteyksissä: vesi ja vedenpuhdistus, happamoitumisen ja ilmastonmuutoksen ehkäisy, savukaasujen puhdistus sekä lääkkeen tai jonkin peruskemikaalin tuotantoprosessin tehokkuus ja ympäristövaikutusten arvioiminen.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeellisilla tutkimuksilla: reaktionopeuden määrittäminen massan muutosta seuraamalla, vahvan ja heikon protolyytin titrauskäyrien laatiminen, tasapainotilaan kuten kompleksinmuodostukseen vaikuttaminen sekä puskuriliuoksen valmistaminen ja puskurointikyvyn tutkiminen.

Laaja-alainen osaaminen

Opintojaksolla painottuvat hyvinvointiosaamisen sekä eettisen ja ympäristöosaamisen laaja-alaiset tavoitteet. Opintojaksolla opiskelija omaksuu tietoja ja taitoja, jotka auttavat häntä ymmärtämään kemian merkityksen terveyden ja elinympäristön kannalta, mikä tukee hyvinvointiosaamisen tavoitteita. Opiskelija oppii myös tunnistamaan kemian tarjoamia ratkaisuja erilaisiin terveyteen ja ympäristöön liittyviin haasteisiin, kuten ilmastonmuutokseen ja luonnonvarojen riittävyyteen. Ongelmanratkaisu edellyttää luovaa lähestymistapaa ja kehittää opiskelijan luovaa ajattelua.

Arviointi

Arvosanan antaminen perustuu opiskelijan käsitteelliseen osaamiseen, kokonaisuuksien hallintaan ja työskentelyn monipuoliseen havainnointiin. Opintojakso arvioidaan numeerisesti asteikolla 4–10.