Программа элективного курса «Основы исследовательской деятельности в химии»

Скачать 228.24 Kb. Название Программа элективного курса «Основы исследовательской деятельности в химии» Дата 16.02.2016 Размер 228.24 Kb. Тип Программа

Программа элективного курса «Основы исследовательской деятельности в химии» Пояснительная записка В условиях модернизации системы образования одной из основных задач школы является формирование ключевых компетентностей обучающихся. Компетентностный подход предполагает формирование интеллектуальной и исследовательской культуры школьников, создание условий для самоопределения и самореализации потенциальных возможностей ребёнка в процессе обучения. В соответствии с направлениями работы школы, элективный курс «Основы исследовательской деятельности в химии» позволяет познакомить обучающихся с теорией и практикой организации исследовательской деятельности на примере одного учебного предмета – химии, вооружить их методами познания и сформировать познавательную самостоятельность. Химия – наиболее удобная область естествознания для формирования исследовательских навыков обучающихся, позволяющая сочетать теоретические знания с практическими умениями. Учащиеся имеют возможность выполнять химический эксперимент, проводить лабораторные исследования, приобретают умения и навыки пользоваться химической посудой, разного рода приборами, реактивами, изобретать необходимые и усовершенствованные приспособления и установки для практического решения экспериментальных задач. Элективный курс «Основы исследовательской деятельности в химии» предназначен для предпрофильной подготовки обучающихся 9-х классов и способствует не только формированию исследовательской культуры, но и повышению интереса к предмету, углублению имеющихся знаний и практических умений, а также даёт возможность самоопределиться в выборе профиля и будущей профессии, связанных с химией. Курс носит развивающую, деятельностную и практическую направленность. Содержание элективного курса позволяет развивать идеи, заложенные в базовом курсе химии, дополнять их новыми знаниями, что существенно расширяет кругозор учащихся, повышает воспитательный потенциал обучения, позволяет повысить учебную мотивацию учащихся и проверить свои способности в области химии. Данный курс углубляет и расширяет знания учащихся о химических методах анализа, способствует овладению методиками исследования. При организации практических занятий учащиеся оказываются в условиях, требующих от них умения планировать эксперимент, грамотно проводить наблюдения, фиксировать и описывать его результаты, обобщать и делать выводы, а также осваивать научные методы познания. Кроме того, предлагаемые экспериментальные работы вырабатывают у учащихся умения ставить конкретные задачи и решать их с помощью конкретных методик. Программа курса предусматривает и самостоятельную работу учащихся с учебной, справочной и научно - популярной литературой, что способствует развитию у них навыков самообразования и повышению эффективности естественнонаучного образования. Курс рассчитан на 8,5 часов. Цель курса: на примере школьного предмета «Химия» познакомить обучающихся с теорией и практикой организации исследовательской деятельности, способствовать творческому развитию начинающих исследователей. Задачи курса: сформировать представления о научно – исследовательской деятельности; обучить учащихся некоторым навыкам ведения исследовательской деятельности; совершенствовать экспериментальные умения и навыки; развивать мыслительные процессы, склонности, способности учащихся, умения самостоятельно получать знания; развивать и укреплять интерес к химии, побудить обучающихся к выбору соответствующего профиля дальнейшего образования. Образовательные результаты Учащиеся должны знать: что такое научное исследование, виды научно – исследовательских работ ( реферативная, практическая, опытно – экспериментальная); виды и этапы проведения эксперимента, способы оформления его результатов; основные задачи и условия проведения наблюдения за экспериментом; технику безопасности и правила работы с химическими веществами и оборудованием. Учащиеся должны уметь:  организовывать и проводить исследование; формулировать цели и задачи исследования, выдвигать гипотезу, обосновывать актуальность темы исследования; планировать, проводить и описывать наблюдения; отбирать и использовать теоретические знания; сравнивать и анализировать полученные результаты, формулировать выводы; оформлять результаты исследования; правильно обращаться с известными реактивами и оборудованием, соблюдать правила безопасности труда; применять полученные знания на практике; Методы преподавания и обучения Формы проведения занятий: лекция, практическая работа. Формы организации работы учащихся: групповая. Методы обучения: репродуктивный, реконструктивный, частично-поисковый, творческий. Формы контроля и критерии оценки Оценивание обучающихся предполагается по 10-бальной шкале, по результатам их отчётов за проделанные практические работы. Содержание курса Организация и проведение научного исследования (1,5 часа). Научное исследование, его основные этапы. Методы научного исследования: теоретические и эмпирические. Эксперимент. Роль эксперимента в науке. Виды эксперимента. Планирование эксперимента. Наблюдение. Основные задачи наблюдения. Условия проведения наблюдения. Способы регистрации результатов эксперимента. Проведение тематических экспериментальных исследований (7 часов). Предусмотрена групповая работа по проведению шести тематических практических работ (по типу «вертушки»). Учебный план. № Название тем Кол-во часов Виды деятельности 1 2 3 4 1. Организация и проведение научного исследования 1,5 Вводная лекция 2. Исследование выданного образца природной воды на наличие жёсткости. Подбор способов её устранения. 1 Практическая работа №1 3. Исследование влияния различных условий на скорость химической реакции. 1 Практическая работа №2 4. Исследование зависимости процесса коррозии железа от факторов окружающей среды. 2 Практическая работа №3 5. Исследование влияния спиртных напитков на денатурацию белков. 1 Практическая работа №4 6. Испытание неорганических и органических соединений на электропроводность. Исследование зависимости процесса электролитической диссоциации от концентрации раствора и температуры. 1 Практическая работа №5 7. Исследование выданных образцов овощей на наличие в них нитратов. 1 Практическая работа №6 Литература 1. Химия. Практикум. Е.В. Савинкина, Г.П. Логина, Москва «Аст-пресс», 2001. 2. Экспериментальная деятельность учащихся. Б.В. Румянцев, научно-методический центр, Москва. 3. Химия для любознательных. Э. Гроссе. 4. Экспериментальные задачи по химии. Э. Гроссе. 5. Книга для чтения по неорганической химии. В.А. Крицман, Москва, «Просвещение». Аликберова Л.Ю. «Полезная химия» Дрофа Москва 2006г. Астафуров В.А. «Основы химического анализа» Богданова Н.Н. «Химия. Лабораторные работы 8-11класс» Москва Астрель АСТ 2001г Васильева З.Г., Грановская А.А. «Лабораторные работы по общей и неорганической химии» festival.1september.ru/articles/516823/ alhimic.ucoz.ru/load/10-1-0-75 www.it-n.ru/communities.aspx… Занятие № 1. Организация и проведение научного исследования. Цель: формирование представлений о сущности научного исследования, его формах и методах, условиях, об оформлении результатов исследования; Форма проведения: лекция Ход занятия: Оргмомент. Основная часть: лекция с элементами беседы. «Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать эти знания на деле» Аристотель. «Основой всей научной работы служит убеждение, что мир представляет собой упорядоченную и познаваемую сущность» А. Эйнштейн «Наука – это та сфера человеческой деятельности, в которой происходит выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности, в которую науки – по мере своего развития – проникают всё более глубоко и широко» В.П. Кохановский «Самостоятельность головы учащихся составляет единственно прочное основание всякого плодотворного учения». К.Д. Ушинский Одним из средств повышения интеллектуального уровня человека является его добровольное участие в исследовательской деятельности по определённым направлениям. Что такое исследовательская деятельность? Это форма организации работы, связанная с решением творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным результатом в различных областях науки, техники, искусства и предполагающая наличие основных этапов, характерных для научного исследования: выбор темы постановку проблемы ознакомление с литературой по данной проблематике, овладение методикой исследования, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, выводы. Способы организации исследовательской деятельности учащихся на уроках по учебным предметам; на занятиях элективных курсов; во внеурочное время; работа школьного научного общества. Цель нашего ЭК: на примере школьного предмета «Химия» познакомиться с теорией и практикой организации исследовательской деятельности, что должно поспособствовать вашему творческому развитию, как начинающих исследователей. - Какие существуют формы исследования? Их несколько – это: теоретическое исследование; эксперимент, проведенный в научной области; построение модели какого-либо явления; создание технического устройства. Основной формой исследования на занятиях нашего ЭК будет являться эксперимент. Что это такое? Эксперимент – это научное воспроизведение какого-либо явления с целью его изучения, испытания в определённых условиях. Одним из основных методов научного познания, непосредственно связанным с экспериментом, является наблюдение. - Что такое наблюдение? Это концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения. Для того, чтобы наблюдение было результативным, необходимо выполнить ряд условий: - чётко сформулировать цель, исходя из выбранной темы; Тема исследования – сфера производимой ИД, представляет объект изучения в определённом аспекте. Тема исследования обязательно должна содержать какую-либо проблему. Проблема – противоречивая ситуация, возникшая в результате работы, определившая тему исследования и требующая своего разрешения по итогам ИР, определяет стратегию и тактику исследования. Цель – конечный результат, который хотелось бы достичь ( выявление, установление, обоснование, уточнение и т.д.) - выдвинуть гипотезу; Гипотеза – научное предположение о явлении, процессе, деятельности, которое подтверждается (или не подтверждается) в ходе исследования («если …, то …», «при условии, что …», «так как, …») - определить объект и предмет исследования (наблюдения); Объект исследования – носитель проблемы, на которую направлена ИД (Что?). Предмет исследования – конкретная часть объекта, внутри которой ведётся поиск (Как? В каком аспекте?). - поставить конкретные задачи; Задачи – пути и средства (как?) достижения цели (изучить, рассмотреть, выяснить, определить …). - На основе задач составляется план действий; - Реализация плана – организация эксперимента и наблюдение за ним; - Фиксирование наблюдений (что делал – что наблюдал) - Анализ полученных результатов и формулирование выводов. - Что значит сделать выводы? Это значит, что надо показать достигнута ли вами поставленная цель исследования, подтвердили ли вы выдвинутую гипотезу или опровергли. Исследовательские работы обязательно должны содержать результаты исследований! Формы представлений результатов ученического исследования: Выступление Презентация Статья Тезисы Реферат Доклад (устный, стендовый) Научный отчёт Научный отчё будет являться основной формой представления ваших результатов на занятиях ЭК. Участие в исследовательской работе способствует развитию творческих способностей, системного мышления, самоутверждению, формируют учебные приемы, которые востребованы в старшей школе, определяет подготовку и выбор профиля. Далее – объясняю обучающимся как будут организованы занятия ЭК, знакомлю с темами исследовательских работ, формирую рабочие группы и составляю график выполнения работ. Знакомлю с системой оценивания. Практическая работа № 1. Исследование выданного образца природной воды на наличие жёсткости. Подбор способов её устранения. Цель: Гипотеза: Объект исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: 1. 2. 3. Методы исследования: Реактивы: Оборудование: Ход работы: № опыта Что делал Что наблюдал УХР Выводы Заключение: Работу выполнили: Инструкция №1. Пользуясь дополнительной литературой, выясните: Что такое жёсткость воды, чем она обусловлена; Какие встречаются виды жёсткости; Какие способы используют для устранения каждого вида жёсткости; Почему от жёсткости воды надо избавляться Заполните в отчёте к работе вводную информацию по её организации. Пользуясь ниже приведённой инструкцией, выполните экспериментальную часть работы и опишите свои наблюдения. Пользуясь таблицей «Определение ионов», подберите и проделайте качественные реакции на анионы HCO32-, SO42-, Cl-, PO43-, обусловливающие жёсткость воды. Сделайте вывод: имеет ли выданный вам образец воды жёсткость, если да, то установите, какого она вида и, исходя из этого, подберите способы её устранения. Проделайте все возможные реакции, позволяющие устранить жёсткость воды, опишите наблюдения, проиллюстрируйте их УХР. Проанализируйте полученные результаты в заключении к работе. Соблюдайте правила ТБ при выполнении эксперимента!!!!!!!!!!!!!!! Приведите в порядок рабочее место! Сдайте отчёт о проделанной работе руководителю. Всего доброго!!! ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Причина жесткости. Жесткость воды обусловлена наличием ионов Са2+ и Mg2+. Чем выше их содержание в природной воде (вода, прошедшая через известковые горные породы и почвы), тем больше ее жесткость. Природная вода, вытекающая из первичных или маловыветренных горных пород, обычно такая же мягкая, как дождевая вода и промышленный конденсат (дистилли­рованная вода). Степень жесткости. Количественно жесткость воды характеризуют через суммарное содержание ионов Са2+ и Mg2+, выраженное в ммоль/л. По жесткости все природные воды делятся на мягкие (общая жесткость менее 2 ммоль/л) и жесткие со средней степенью жесткости (2—10 ммоль/л) и высокой степенью жесткости (более 10 ммоль/л). Виды жесткости. Различают общую жесткость, которая складывается из временной и постоянной жесткости. Временная жесткость (устранимая, или карбонатная жесткость) уда­ляется кипячением воды. Эта жесткость вызвана присутствием в воде гидро­карбонатов Са(НС03)2 и Mg(HC03)2 и количественно равна концентрации ионов Са2+ и Mg2+, которая соответствует удвоенной концентрации гидро­карбонат-ионов НС03". Постоянная жесткость (неустранимая, или некарбонатная, жесткость) сохраняется при кипячении воды. Количественно она равна концентрации ионов Са2+ и Mg2+ за вычетом временной жесткости. В качестве анионов можно выбрать (произвольно и условно) ионы SO42-, хотя в воде могут также находиться хлориды, нитраты, различные силикаты и фосфаты маг­ния и кальция. Обычно постоянную жесткость характеризуют содержанием CaS04 и MgS04, поэтому ее называют сульфатной жесткостью. Проявление жесткости. На внутренних стенках паровых котлов и трубо­проводов из жесткой воды осаждаются твердые соли, в основном карбонат и сульфат кальция — накипь. Она имеет плохую теплопроводность, потому вызывает местный перегрев стенок котла и коррозию материала стенок. Случайное отделение части накипи от раскаленной стенки может вызвать быстрое испарение воды и взрыв котла. При стирке белья в жесткой воде увеличивается расход мыла, что обус­ловлено образованием нерастворимых органических солей кальция и магния, например: 2Na(C17H3sCOO) + Ca(HCO;i)2 = Са(С17Нз5СОО)2 + 2NaHC03 Кроме перерасхода мыла, при стирке в жесткой воде на ткани осаж­даются кальциево-магниевые соли, которые ухудшают ее свойства (желтение) и вызывают появление затхлого запаха. Поэтому для стирки мылом в жесткой воде требуется предварительное умягчение воды (устранение жесткости воды). Синтетические моющие средства обеспечивают эффектив­ный и экономичный процесс стирки в мягкой и жесткой воде, так как они не образуют нерастворимых солей кальция и магния. В жесткой воде плохо развариваются стручковые овощи, поскольку пек­тин образует на стенках клеток нерастворимые соединения с ионами кальция и магния. Умягчение воды. Устранение жесткости воды заключается в удалении из нее ионов Са2+ и Mg2+. Кипячением воды устраняется только временная жесткость; гидрокарбонаты кальция или магния переходят в малорастворимыс карбонаты и таким образом выводятся из воды: Са(НС03)2 = СаС03{т) + Н20 + С02 При введении в воду некоторых реагентов (карбоната натрия, гидроксида кальция, ортофосфата натрия, тетрабората натрия и др.) устраняется вся жесткость, например: Са(НС03)2 + Са(ОН)2 = 2СаС03(т) + 2Н20 MgS04 + Na2C03 = MgC03 (т) + Na2S04 3CaS04 + 2Na3P04 = Са3(Р04)2(т) + 3Na2S04 Ортофосфаты менее растворимы, чем карбонаты, поэтому лучшее умяг­чение достигается с помощью реагента Na3P04. Современный способ умягчения воды основан на использовании ионо­обменных смол—ионитов (катиопитов и анионитов). Практическая работа 2. Исследование влияния различных условий на скорость химической реакции. Цель: Гипотеза: Объект исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: 1. 2. 3. Методы исследования: Реактивы: Оборудование: Ход работы: № опыта Что делал Что наблюдал УХР Выводы Заключение: Работу выполнили: Инструкция № 2. Пользуясь дополнительной литературой, выясните, что такое скорость ХР и от каких факторов она зависит. Заполните в отчёте к работе вводную информацию по её организации. Пользуясь ниже приведённой инструкцией, выполните экспериментальную часть работы и опишите свои наблюдения. Опыт 1. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В первую налейте 2 мл разбавленной соляной кислоты (1:2), во вто­рую — столько же разбавленной уксусной ки­слоты (1:2). Опыт 2. В одну пробирку насыпьте немно­го порошка железа, а в другую — столько же железных стружек. В обе пробирки налейте по 2 мл разбавленной соляной кислоты (1:2). Опыт 3. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В первую налейте 2 мл раз­бавленной серной кислоты (1:5), а во вторую — 2 мл разбавленной серной кислоты (1:10). Опыт 4. В две пробирки положите по два кусочка цинка. В обе пробирки налейте по 2 мл разбавленной серной кислоты (1:10). Одну пробирку слегка подогрейте, а вторую оставьте для сравнения. На основании проделанных опытов сделайте вывод, какие факторы влияют на скорость химических реакций, и напишите уравнения соответствующих реакций. Соблюдайте правила ТБ при выполнении эксперимента!!!!!!!!!!!!!!! Приведите в порядок рабочее место! Сдайте отчёт о проделанной работе руководителю. Всего доброго!!! Практическая работа 4. Исследование влияния спиртных напитков на денатурацию белков. Цель: Гипотеза: Объект исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: 1. 2. 3. Методы исследования: Реактивы: Оборудование: Ход работы: № опыта Что делал Что наблюдал УХР Выводы Заключение: Работу выполнили: Инструкция № 4. Пользуясь дополнительной литературой, выясните, что такое денатурация белка и от чего она происходит. Заполните в отчёте к работе вводную информацию по её организации. Пользуясь ниже приведённой инструкцией, выполните экспериментальную часть работы и опишите свои наблюдения. 1). Выданный вам водный раствор яичного белка разделите на 6 пробирок. 2) Прилейте в пробирки: №1 –медицинский спирт (70%-ный р-р); №2 – водку (40%-ный р-р) №3 – креплёное вино (16%-ный р-р) №4 – лёгкое столовое вино (9%-ный р-р) №4 – шампанское №5 – пиво 3) опишите свои наблюдения и объясните полученные результаты, сформулируйте выводы к заключению. Соблюдайте правила ТБ при выполнении эксперимента!!!!!!!!!!!!!!! Приведите в порядок рабочее место! Сдайте отчёт о проделанной работе руководителю. Всего доброго!!! Практическая работа №5. Испытание неорганических и органических соединений на электропроводность. Исследование зависимости процесса электролитической диссоциации от концентрации раствора и температуры. Цель: Гипотеза: Объект исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: 1. 2. 3. Методы исследования: Реактивы: Оборудование: Ход работы: № опыта Что делал Что наблюдал УХР Выводы Формула вещества Название вещества Вид химической связи Класс соединений Агрегатное состояние Электропроводность H2O C12H22O11 C2H5OH CuO Fe(OH)3 NaOH HCl NaCl CuSO4 Заключение: Работу выполнили: П.р. № 3. Исследование зависимости процесса коррозии железа от факторов окружающей среды. Цель: Гипотеза: Объект исследования: Предмет исследования: Задачи исследования: 1. 2. 3. Методы исследования: Реактивы: Оборудование: Ход работы: № опыта Что делал Что наблюдал УХР Выводы Заключение: Работу выполнили: Инструкция 3. 1. На первом занятии заложите опыты для исследования зависимости процесса коррозии железа от факторов окружающей среды. Для этого возьмите 10 чистых стаканов, пронумеруйте их. Поместите в: №1 – дистиллированную воду и железный гвоздь; №2 – дистиллированную воду, подкисленную р-ром серной кислоты и железный гвоздь; №3 – дистиллированную воду с небольшим количеством щёлочи и железный гвоздь; №4 – дистиллированную воду и покрытый лаком для ногтей железный гвоздь; №5 – раствор хлорида натрия и железный гвоздь: №6 - раствор хлорида натрия и железный гвоздь, обвитый медной проволокой; №7 - раствор хлорида натрия и железный гвоздь в контакте с цинком; №8 - раствор хлорида натрия и железный гвоздь, покрытый лаком для ногтей; №9 – воду и железный гвоздь, обвитый медной проволокой; №10 – воду и железный гвоздь в контакте с цинком; Оставьте опыты на неделю. 2. На следующем занятии (через неделю) опишите свои наблюдения и сформулируйте соответствующие выводы. Инструкция № 5. 1. Используя прибор, исследуйте электрическую проводимость выданных вам веществ. Результаты оформите в виде таблицы: Формула вещества Название вещества Вид химической связи Класс соединений Агрегатное состояние Электропроводность На основе наблюдений сделайте вывод: вещества каких классов, с каким видом химической связи и в каком состоянии проводят электрический ток и почему (что происходит с ними при растворении). Вспомните, как называют вещества, растворы и расплавы которых проводят эл. ток. С помощью прибора исследуйте зависимость электролитической диссоциации от концентрации раствора. Для этого опустите электроды прибора в стакан с концентрированным раствором уксусной кислоты. Отметьте, как светится лампочка. Не вынимая электроды, приливайте тоненькой струйкой в стакан дистиллированную воду. Изменяется ли при этом свечение лампочки? На основе наблюдений, сформулируйте вывод о том, как влияет разбавление раствора на степень электролитической диссоциации. С помощью прибора исследуйте зависимость процесса ЭД от температуры. Для этого, разделите содержимое стакана с раствором уксусной кислоты на две части. Поставьте один из стаканов в подогретую воду. А в оставшийся - опустите электроды. Отметьте яркость свечения лампочки. Опустите электроды прибора в стакан с подогретой уксусной кислотой. Изменилось ли свечение лампочки. Сделайте соответствующие выводы. Исследуйте движение ионов в электрическом поле. Для этого используйте прибор для электролиза солей. Положите на дно U-образной трубки с помощью стеклянной палочки завёрнутые в фильтровальную бумагу кристаллы соли (KMnO4, CuSO4·5H2O и др.). Осторожно налейте к соли через воронку одновременно с двух сторон раствор электролита, например сульфата натрия, вставьте угольные электроды, подключите к источнику постоянного тока (12 В) и через 5 минут наблюдайте движение окрашенных ионов. Ток пропускать до тех пор, пока окраска раствора не достигнет электрода. Сформулируйте вывод о том, что происходит с ионами в электрическом поле.