Jakie zagadnienia sprawiają maturzystom najwięcej trudności na egzaminie z Chemii?

Czym jest egzamin maturalny z Chemii?

Matura to egzamin końcowy, który ma za zadanie ocenić wiedzę i umiejętności uczniów kończących szkołę średnią. Egzamin maturalny jest ważnym etapem edukacyjnym, ponieważ wyniki matury wpływają na możliwość podjęcia studiów wyższych oraz otwierają drogę do różnych ścieżek zawodowych. Jednym z przedmiotów jakie można zdawać na maturze jest Chemia, która na przykład, wymagana jest na takie kierunki jak Chemia, wiele kierunków medycznych czy biologicznych.

Zadania w arkuszu egzaminacyjnym reprezentują różne wymagania ogólne i szczegółowe opisane w podstawie programowej. Ponadto zadania zawierają różnorodne materiały źródłowe oraz sprawdzają przede wszystkim umiejętności złożone, w tym umiejętność myślenia analitycznego, naukowego, projektowania doświadczeń i oceny wyników.

Celem artykułu tego poradnika jest omówienie najtrudniejszych zagadnień z chemii na maturze. Pozwoli to każdej osobie myślącej o nauce do matury z chemii na odpowiednie zwrócenie uwagi na kluczowe zagadnienia przy swojej nauce.

Jakie zagadnienia są najtrudniejsze dla maturzystów piszących egzamin z chemii? 

Analizując sprawozdania wyników egzaminów maturalnych z ostatnich kilku lat można zauważyć, kilka umiejętności, które są trudne do opanowania przez uczniów. 

Maturzyści regularnie napotykają trudności w przypadku zadań wieloetapowych, które wymagają integracji różnych informacji i elementów oraz zaplanowania skutecznej drogi rozwiązania problemu na podstawie wyszukania istotnych danych z treści zadania. 

Dużym problemem są również umiejętności matematyczne, zarówno w prostych operacjach, takich jak przekształcanie wzorów, czy też układaniu proporcji jak i bardziej złożonych, na przykład zaplanowania układu równań.

W celu prawidłowego rozwiązania zagadnień rachunkowych związanych z chemią, maturzysta musi często korzystać z informacji dostępnych w układzie okresowym pierwiastków, tablicach chemicznych, treści zadania lub informacji wstępnej. Przykładowo, obliczanie mas cząsteczkowych czy molowych substancji chemicznych przy pomocy układu okresowego jest kluczową umiejętnością, kształtowaną od początku nauki chemii. Niektórzy uczniowie celowo nie zapisują kroków obliczeń (np. obliczenia masy molowej), aby zaoszczędzić czas, jednak w przypadku błędu, egzaminator nie jest w stanie ocenić, czy to tylko błąd rachunkowy, czy merytoryczny co ma wpływ na ilość przyznanych punktów przez egzaminatora. Dodatkowo zdający wykazują trudności w krytycznej ocenie uzyskanych wyników. Zdarza się, że uzyskane wyniki, które nie mają sensu fizycznego nie dają do myślenia zdającemu, który pozostawia taki wynik do oceny.

Maturzyści napotykają również trudności z uwzględnianiem stechiometrii równań reakcji czy wzorów chemicznych, mimo że te elementy są często dostępne w informacjach do zadań. Widać również, że część maturzystów nie korzysta z dostępnych tablic wartości fizykochemicznych, pomimo tego, że są dostępne na egzaminie od wielu lat. To najczęściej wynika z faktu, że w toku nauki do matury nie ćwiczą oni używania kart maturalnych, tylko często korzystają z internetu przy nauce co nie buduje odpowiednich nawyków.

Rozwiązanie zadań rachunkowych jest zadaniem wymagającym łączenia wiedzy chemicznej i umiejętności matematycznych. Dlatego działy chemii, które wymagają stosowania obliczeń sprawiają największą trudność maturzystą, są to przede wszystkim takie tematy jak stechiometria, stężenia roztworów, kinetyka oraz termochemia. Tematy te oprócz umiejętności matematycznych wymagają również zrozumienia zależności i praw rządzących tymi zagadnieniami. Jak pokazują wyniki egzaminu zrozumienie praw chemicznych często jest na niskim poziomie a uczniowie bezrefleksyjnie posługują się w rozwiązywaniu zadań przyjętymi schematami. I tak jak wypracowanie schematów rozwiązywania zadań jest ważne, to w sytuacji gdy pojawi się mała zmiana w zadaniu wielu uczniów może nie być w stanie zaadaptować się do zmiany, jeśli nie rozumie podstawowych praw chemicznych.

Dużym działem, z którym często nie mogą poradzić sobie maturzyści na egzaminie jest chemia organiczna.  Dział ten jest bardzo obszerny i wymaga znajomości nie tylko wielu reakcji ale także ich mechanizmów. Zadania z tego działu często stanowią ponad 50% zadań na maturze, częstotliwość ich występowania przekłada się na ilość niepoprawnie rozwiązanych zadań z tego działu. W tym aspekcie, po raz kolejny, ważne jest nie tylko zrozumienie materiału, ale odpowiednie przećwiczenie wielu typów zadań maturalnych z chemii.

Co sprawia największą trudność maturzystą na maturze z Chemii?

• Analizując błędy popełniane przez maturzystów z ostatnich lat na egzaminie maturalnym z chemii, można zauważyć, że największą trudność sprawiają:
•  Analiza treści polecenia wraz z informacją opisującą proces lub zjawisko. Dostrzeżenie zależności pomiędzy prezentowanymi faktami i umiejętność zastosowania podanych informacji do rozwiązania problemu, w tym problemu obliczeniowego,
• Selekcja informacji istotnych do rozwiązania zadania od pozostałych informacji znajdujących się w treści polecenia, 

• Formułowanie wypowiedzi argumentacyjnej, takiej jak wyjaśnienie lub uzasadnienie, przedstawienie związku przyczynowo-skutkowego (logiczne opisanie relacji między przyczyną i skutkiem),
• Uwzględnianie wszystkich elementów, w odpowiedzi, których wymagało polecenie,
• Rozwiązywanie problemów, które wymagają kilku etapów działania oraz rozwiązywanie problemów ujętych w sposób nietypowy,
• Stosowanie poprawnej terminologii i notacji chemicznej, staranność w pisaniu wzorów półstrukturalnych (grupowych) lub uproszczonych związków organicznych,
• Znajomość właściwości substancji wymienionych w opisie wymagań egzaminacyjnych, w tym zapisywanie równań reakcji ilustrujących typowe właściwości tych substancji. Interpretacja stechiometrii reakcji chemicznej i stechiometrii wzoru, poprawne zapisanie równań reakcji chemicznych,
• Wykonywanie działań matematycznych i działań na jednostkach. Poprawny zapis i stosowanie jednostek oraz zaokrągleń w zadaniach obliczeniowych. Ocena wiarygodności uzyskanych wyników
• Umiejętność zaplanowania rozwiązania złożonego problemu chemicznego krok po kroku. Przedstawianie klarownego i spójnego toku rozumowania w sposób jednoznaczny, precyzyjny i zrozumiały dla osoby, która czyta, analizuje i ocenia rozwiązanie lub odpowiedź,
• Formułowanie logicznie uporządkowanej odpowiedzi, w tym logiczne uzasadnienie swojej oceny,
• Posługiwanie się całością zdobytej wiedzy chemicznej.

Jeśli interesuje Cię spokojna i systematyczna nauka, z indywidualnym planem pracy i możliwością stałych codziennych konsultacji z egzaminatorami, to zapraszamy Cię do zobaczenia jak wygląda kurs z Chemii Więcej niż Matura, znajdziesz wszystkie informacje pod tym linkiem. Jest to nowoczesna forma nauki, która poprzez naukę na poważnie, systematyczną pracę ze wsparciem specjalnej platformy e-learningowej z wbudowanymi korepetycjami pozwala na efektywne przygotowanie do matury z Chemii. Co ważne, jeśli nie uzyskasz 75%, to zwrócimy Ci 100% poniesionej wpłaty, oczywiście pod warunkiem, że ukończysz kurs.

A  teraz przejdźmy do kilku praktycznych przykładów omawianych zadań.

Studium przypadku – jakie zadania okazały się najtrudniejsze w ostatnich 5 latach?

Przyjrzymy się z bliska najtrudniejszym zadaniom maturalnym z ostatnich 5 lat.

⇒ Najtrudniejszym zadaniem w 2019 roku okazało się zadanie 11., którego poziom wykonania wyniósł zaledwie 4%.

 Treść zadania:

Zadanie to było zadaniem rachunkowym, które wymagało obliczenia stopnia dysocjacji kwasu HX w pewnej temperaturze T na podstawie wykresu kołowego przedstawiającego procentowy udział drobin: HX, X– i H3O+ znajdujących się w wodnym roztworze tego kwasu w tej temperaturze. Za zadanie można było otrzymać 1 punkt.

Większość zdających umiała poprawnie określić procentowy udział w roztworze kwasu jonów X– i H3O+, dostrzegając, że liczby tych jonów są sobie równe. Poprawne obliczenie prowadziło do stwierdzenia, że jony te stanowią po 23% wszystkich (z pominięciem cząsteczek wody oraz jonów pochodzących z autodysocjacji wody) drobin znajdujących się w roztworze. Znacznie trudniejsza okazała się interpretacja tego wyniku. Większość zdających błędnie założyła, że ten procentowy udział jest równy stopniowi dysocjacji kwasu. Liczne błędne rozwiązania tego zadania wskazują, że największą trudnością w jego rozwiązaniu było określenie początkowej (całkowitej) ilości kwasu w stosunku do ilości drobin w stanie równowagi, lub odwrotnie – określenie równowagowych ilości drobin przy założeniu pewnej wartości początkowej ilości kwasu. 

⇒ Najtrudniejszym zadaniem w roku 2020 było zadanie 38., którego poziom wykonania wyniósł 12%. 

Treść zadania:

Było to zadanie z chemii organicznej. Zdający na podstawie podanego w informacji wzoru polimeru PET, mieli napisać wzory półstrukturalne (grupowe) kwasu i alkoholu, z którego można otrzymać ten polimer. 

Maturzyści na podstawie wzoru powinni zauważyć, że związek ten należy do grupy poliestrów i w wyniku hydrolizy występujących w nim wiązań estrowych powstanie kwas dikarboksylowy (kwas 1,4-benzenodikarboksylowy) i alkohol dihydroksylowy (etano-1,2-diol). 

Większość zdających umiała poprawnie napisać wzór półstrukturalny (grupowy) kwasu, natomiast identyfikując alkohol, popełniała błąd i zapisywała niepoprawny jego wzór. Często w odpowiedziach zdających pojawiał się wzór alkoholu monohydroksylowego – etanolu, zamiast dihydroksylowego – glikolu etylenowego.W wielu pracach maturzyści zapisywali wzór nietrwałego nienasyconego alkoholu – etenolu. Odpowiedz taka wynikała z błędnego założenia, że poli(tereftalan) etylenu powstaje w procesie polimeryzacji, a nie w procesie polikondensacji. Zdarzały się również odpowiedzi, w których maturzyści poprawnie identyfikowali kwas 1,4-benzenodikarboksylowy, ale błędnie zapisywali jego wzór półstrukturalny – niepoprawnie łączyli grupę karboksylową z pierścieniem benzenowym. 

⇒ Najtrudniejszym zadaniem w 2021 roku było zadanie 34., którego poziom wykonania wyniósł tylko 7 %. Było to zadanie rachunkowe. 

Treść zadania:

Zdający na podstawie przeprowadzonych obliczeń mieli ustalić, z ilu reszt glicyny 𝑥𝑥 i z ilu reszt alaniny 𝑦𝑦 składa się jedna cząsteczka opisanego tripeptydu (GlyxAlay).

Za zadanie można było otrzymać 2 punkty, tylko nieliczni maturzyści otrzymali za to zadanie maksymalną liczbę punktów. Największą trudnością w rozwiązaniu tego kilku etapowego zadania okazało się zaplanowanie poprawnych kroków rozwiązania. Problemem były również analiza i selekcja informacji i właściwe wykorzystanie narzędzi matematycznych. Wielu maturzystów nie podjęło nawet próby rozwiązania tego zadania.  Liczna grupa maturzystów próbowała powiązać dane z szukaną, ale nie przedstawiała pełnego toku rozumowania i nie podawała wzoru tripeptydu albo podawała przypadkowy nie poparty obliczeniami wzór. 

⇒ Najtrudniejszym zadaniem w arkuszu z 2022 roku okazało się zadanie 23., którego poziom wykonania wyniósł 10%. Było to zadanie rachunkowe. 

Treść zadania:

Zadanie podobnie jak dwa poprzednie dotyczyło chemii organicznej. Maturzyści na podstawie przeprowadzonych obliczeń mieli ustalić, jaka była zawartość etynu w mieszaninie trzech węglowodorów, którą przepuszczono przez roztwór bromu. Zadanie to okazało się dla zdających bardzo trudne i tylko nieliczni maturzyści uzyskali za jego rozwiązanie 2 punkty. W wielu przypadkach nie podjęto nawet próby rozwiązania tego zadania. Liczna grupa maturzystów próbowała powiązać dane z szukaną, ale często nie przedstawiała pełnego toku rozumowania i nie doprowadziła rozwiązania do ostatecznego wyniku. W rozwiązaniach pojawiały się też błędy logiczne.

Największą trudnością w rozwiązaniu tego zadania okazała się analiza informacji. Często spotykano niepoprawne rozwiązanie, w którym zdający nie uwzględnił informacji, że reakcji z bromem uległo 86% objętościowych mieszaniny.

⇒ Najtrudniejsze zadanie na maturze 2023 roku w Formule 2023 było zadanie 20, poziom wykonania wyniósł 18%. 

Treść zadania:

Podobnie jak większość powyższych zadań, to zadanie należy do działu chemia organiczna. Zadanie zostało poprzedzone informacją o stosunku gęstości pewnego gazowego alkanu i gęstości wodoru w tych samych warunkach oraz krótkim opisem budowy cząsteczek tego węglowodoru i jego właściwości. Na podstawie tych informacji zdający mieli obliczyć liczbę atomów węgla w cząsteczce alkanu, a następnie ustalić jego wzór półstrukturalny. 

Największą trudnością dla większości zdających było ustalenie zależności między względną gęstością opisanego alkanu a jego masą molową. Maturzyści często nie zauważali, że stosunek gęstości gazów w tych samych warunkach jest równy stosunkowi mas molowych tych substancji. W swoich próbach rozwiązania zadania zdający nie potrafili zapisać właściwej zależności lub popełniali błędy w tym zapisie. Maturzyści błędnie podstawiali wartość masy molowej wodoru, przyjmowali błędne założenie, że objętość gazu jest równa 1 dm3 albo że objętość gazów została ustalona dla warunków normalnych (w tych warunkach opisany alkan nie jest gazem). Dodatkowym problemem było ustalenie struktury alkanu na podstawie informacji, że achiralne cząsteczki tego węglowodoru tworzą rozgałęziony łańcuch węglowy oraz w reakcji chlorowania tego związku można otrzymać 6 różnych mononchloropochodnych, będących izomerami konstytucyjnymi. 

Analiza powyższych zadań potwierdza, że największą trudność w ostatnich latach maturzystą sprawiają zadania obliczeniowe, kilkuetapowe, zwłaszcza dotyczące chemii organicznej. 

Czy można indywidualnie zdiagnozować problematyczne zagadnienia? 

Jednym z rozwiązań z jakich można korzystać żeby odpowiedzieć sobie na pytanie co mi sprawia największą trudność oraz gdzie powinnam/powinienem poświęcić więcej uwagi jest korzystanie z kursu “Więcej niż matura”. Platforma edukacyjna “Więcej niż matura” pozwala na obserwowanie trudności z jakimi borykają się kursanci. Wyniki tych obserwacji są zbieżne z tym, które można zaobserwować na podstawie analizy arkuszy maturalnych. Zgodnie z danymi dostępnymi dzięki monitoringowi pracy uczniów na kursie widać, że działy z, którymi uczniowie mają największe problemy to stechiometria i roztwory wodne, reakcje jonowe oraz chemia fizyczna – dział w skład, którego wchodzi m.in. kinetyka reakcji oraz termochemia. Są to działy, które w największym stopniu wymagają, umiejętności matematycznych.

Uczniowie na kursie podczas rozwiązywania zadań maturalnych w największym stopniu borykają się z lekcjami: kinetyka reakcji chemicznych, stechiometria oraz stężenie roztworu.

Niełatwe są też dla nich zagadnienia dotyczące reakcji jonowych w roztworach wodnych oraz rozpuszczania substancji czyli lekcje dotyczące roztworów są to zadania, w których uczniowie uzyskują poniżej 40% odpowiedzi z maksymalną liczbą punktów.

Na podstawie statystyk widać również, że największy problem uczniowie mają z zadaniami otwartymi. Większość zadań tego typu wymaga obliczeń, co wiąże się umiejętnościami matematycznymi oraz planowaniem przebiegu rozwiązania zadania.

Dzięki możliwościom platformy uczniowie mają narzędzie do monitorowania swoich postępów pracy, dzięki czemu wiedzą na, których działach skupić się szczególnie i którym typom zadań poświęcić najwięcej uwagi. Dzięki indywidualnemu monitoringowi praca nad danym tematem jest efektywniejsza a uczeń do egzaminu przygotowuje się w pełni świadomie. 

Jak dobrze przygotować się do rozwiązywania zadań maturalnych z chemii?

Przygotowanie do egzaminu z chemii wymaga skupienia się na kilku kluczowych umiejętnościach, które łącznie tworzą solidną podstawę do uzyskania dobrego wyniku. Po pierwsze, istotne jest doskonalenie umiejętności analizy materiału źródłowego oraz treści zadania, co pozwala na głębsze zrozumienie zadanych pytań i lepsze dopasowanie odpowiedzi. Należy również ćwiczyć biegłość w posługiwaniu się symbolami chemicznymi, wzorami, równaniami oraz wyrażeniami matematycznymi, co jest niezbędne w rozwiązywaniu zadań obliczeniowych i teoretycznych.

 Kluczowe jest również umiejętne formułowanie wypowiedzi słownych, dobieranie argumentów i dostrzeganie zależności przyczynowo-skutkowych, co pozwoli na precyzyjne i logiczne przedstawianie toku rozumowania. Warto także zwrócić uwagę na ćwiczenie biegłości rachunkowej oraz zdolności do oceny, czy uzyskany wynik jest prawdopodobny i ma sens fizyczny. 

Najważniejsze jednak, aby w trakcie nauki zawsze pamiętać o refleksji nad celem podejmowanych działań, znaczeniu stosowanych pojęć oraz o sensie wykorzystywanych praw, co pozwoli na pogłębienie znajomości przedmiotu i lepsze rozumienie otaczającego świata.

Przygotowując się do matury należy skupić się na:

• ćwiczeniu umiejętności analizy materiału źródłowego i treści zadania w celu zastosowania podanych informacji do rozwiązania problemu,
• ćwiczeniu umiejętności rachunkowych i przeliczaniu jednostek, poprawnym zapisie i stosowanie jednostek oraz zaokrągleń w zadaniach obliczeniowych, 
• umiejętności formułowania wypowiedzi, dobierania argumentów, dostrzegania zależności przyczynowo-skutkowych,
• ocenie poprawności własnych odpowiedzi (czy uzyskany wynik jest prawdopodobny i czy ma sens fizyczny),
• posługiwanie się symbolami chemicznymi, wzorami i równaniami chemicznymi, 
• ujęciu wszystkich warunków zawartych w poleceniu i treści zadania, 
• umiejętność korzystania z tablic chemicznych (w tej umiejętności pomoże nasz wpis “Tablice, karty maturalne z chemii – jak z nich korzystać) , 
• umiejętność zaplanowania kroków rozwiązania złożonego problemu (na naszym kursie możesz korzystać z trybu rozwiązania zadań maturalnych “zapoznaj się z wyjaśnieniami”, w którym uczymy jak krok po kroku rozwiązać dane zadanie dzięki czemu opanujesz tę umiejętność),
• przedstawienie toku rozumowania w klarowny i spójny sposób tak, aby odpowiedź lub rozwiązanie były zrozumiałe i jednoznaczne dla egzaminatora (jeżeli nie jesteś pewny swojej odpowiedzi w każdej chwili na kursie masz możliwość zadać pytanie naszemu nauczycielowi, który oceni czy Twoja odpowiedź jest poprawna) 

Podsumowanie

Podsumowując, kluczowe do uzyskania wysokiego wyniku na maturze jest zrozumienie podstawowych koncepcji chemicznych, regularne ćwiczenie rozwiązywania zadań, analiza i zrozumienie procesów chemicznych, a także umiejętność adaptacji do różnych typów zadań maturalnych. Ponadto, ważne jest, aby nie ograniczać się tylko do mechanicznego rozwiązywania zadań, lecz dążyć do głębokiego zrozumienia przedmiotu.

Sukces na maturze zależy nie tylko od przyswojonej wiedzy, ale również od umiejętności zarządzania czasem, radzenia sobie ze stresem oraz od zdolności do efektywnego i logicznego myślenia.

Treść do artykułu została zaczerpnięta ze sprawozdań Centralnej Komisji Egzaminacyjnej egzaminów maturalnych z chemii przeprowadzonych w latach 2019 – 2023.