Реализация прикладной направленности в преподавании предметов естественнонаучного цикла — исключительно важная педагогическая проблема. Не секрет, что содержание школьных курсов химии, биологии, физики излишне затеоретизировано и далеко от проблем повседневной жизни, от личных интересов учащихся.
У этой проблемы есть и другая сторона, связанная с введением в Базисный учебный план новой образовательной области «Технология». Концепции обучения технологии предусматривают широкое использование межпредметных связей, разработку междисциплинарных познавательно-трудовых заданий — «проектов», формирование технологических знаний и умений в рамках изучения не только непосредственно данной дисциплины, но и общеобразовательных предметов.
Однако для реализации этих концептуальных положений необходимы соответствующие разработки. В качестве одного из методических подходов предлагаем разработанный нами цикл занимательных уроков химии с прикладной направленностью.
Тема каждого урока связана с конкретным видом деятельности (повседневный быт, работы в сельском хозяйстве). Урок представляет собой подборку проблемных заданий, для решения которых необходимо привлечь знания по химии. Всего разработано 8 уроков, содержание которых отражено в их названиях: «Большая стирка», «Капитальный ремонт», «Салон красоты», «Урок Мойдодыра», «Химик изучает рекламу», «Война в огороде», «Рога и копыта, или химик пришел на ферму», «Всякая всячина». В каждом уроке содержится около 20 заданий.
Наиболее целесообразно проводить эти уроки при повторении и обобщении материала всего школьного курса химии в 11 классе, но учитель может выбрать отдельные задания и для работы в 9-10 классах.
Приводим примеры проблемных заданий из нескольких уроков прикладного цикла. В скобках даны ответы и решения.
Война в огороде
1. Препараты для борьбы с грибными болезнями растений называют фунгицидными. Один из самых распространенных фунгицидных препаратов — бордосская жидкость, которую готовят смешиванием водного раствора медного купороса и суспензии свежегашеной извести. В результате образуется водная суспензия, содержащая Cu(OH)2, CuSO4, CaSO4 в молярном соотношении 3:1:1, а также основной сульфат меди. Для образования стойкой суспензии весовое соотношение CuSO45H2O : Ca(OH)2 должно составлять 1:0,75. Но если известь не свежегашеная ее следует брать в избытке. Почему?
(При старении извести происходит превращение Са(ОН)2 в СаСО3 за счет взаимодействия с СО2 воздуха, в результате общее количество Са(ОН)3 в извести уменьшается.)
2. Для лучшего прилипания фунгицидных препаратов к листьям растений в рабочие растворы можно добавлять силикатный клей, молоко или обрат, казеиновый клей, мыло. Почему в бургундскую жидкость, которую готовят из медного купороса и кальцинированной соды можно добавлять любые из перечисленных веществ, а в бордосскую жидкость, которую приготавливают из медного купороса и суспензии гашеной извести нельзя добавлять мыло?
(Кальций, содержащийся в бордосской жидкости, образует с мылом нерастворимые соединения, которые в виде липких комков забивают опрыскиватели. В бургундской жидкости кальция нет, поэтому для липкости к ней можно добавлять мыло).
3. Бутиламин — фунгицид, особенно активный против плесневых грибов, Обычно его применяют для защиты плодов от гнили и плесени при транспортировке. Зная свойства бутиламина — жидкость с температурой кип. 63 градуса, взаимодействует со щелочами, образуя водорастворимые соли, также обладающие фунгицидным действием, — предложите наиболее технологичный способ обработки плодов томатов. Как можно обезопасить себя от попадания остатков бутиламина в организм при потреблении плодов, прошедших такую обработку?
(Самый простой способ обработки этим препаратом — фумигация, так как вещество будет легко испаряться. Емкость с бутиламином поместить в закрытую камеру с плодами, или устроить укрытие типа палатки из полиэтиленовой пленки. Можно немного подогреть с помощью водяной бани для лучшего испарения. Пары бутиламина оседают на плодах и могут попасть в организм, поэтому перед употреблением их необходимо тщательно промыть водой, а для надежности — слабым раствором питьевой соды, так как в щелочной среде бутиламин намного лучше растворяется).
Рога и копыта, или химик пришел на ферму
1. Минеральные подкормки, содержащие кальций — обязательный компонент рациона кур. Этот химический элемент добавляют в корм птице в виде мела, ракушек, известняка, мраморной крошки. Если этих веществ нет, можно воспользоваться известью. Но во всех руководствах по птицеводству указано, что птице можно скармливать только старую известь, после гашения которой прошло не менее полугода. Как это можно объяснить?
(Гашеная известь Са(ОН)2 обладает щелочными свойствами и при соприкосновении со слизистыми оболочками организма может вызвать их сильные ожоги. При старении извести происходит ее взаимодействие с СО2 воздуха, и Са(ОН)2 превращается с СаСО3.)
2. Одна из серьезных проблем животноводства — очистка воздуха в животноводческих помещениях, который загрязняется парами воды, углекислым газом, аммиаком, сероводородом. Это снижает продуктивность животных и влияет на здоровье животноводов. В агрессивной атмосфере электрические вентиляторы быстро выходят из строя, система естественной вентиляции недостаточно эффективна и приводит к возникновению сквозняков. Поэтому необходимо очищать воздух животноводческих помещений и другими вспомогательными средствами. Может ли частая побелка стен и перегородок известью повлиять на состав воздуха?
(Да, может. Известь поглощает СО2 и Н2S за счет реакций Ca(OH)2 + CO2 р CaCO3 + H2O, Ca(OH)2 + H2S р CaS + 2H2O).
Химия изучает рекламу
1. В тексте телевизионной рекламы риса «Uncle Bens» утверждается (приводим дословно): «Благодаря обработке паром в ней вдвое больше витаминов группы В и кальция, которого в обычном рисе просто нет». Что вы можете сказать по поводу этого утверждения?
(Эта информация не соответствует действительности и противоречит основному закону химии — закону сохранения массы вещества. Во-первых, витамины группы В и кальций есть и в самом обычном рисе, в этом очень просто убедиться, заглянув в справочник. Кальций содержится в рисе в количестве 40 мг на 100 г зерна. Содержание кальция в этом продукте могло бы повыситься при одном условии: обработке его соединениями кальция. Обработка водяным паром никак не может повысить содержание в продукте кальция, но она может частично разрушить те соединения, в виде которых кальций присутствует в рисе, и таким способом улучшить его усвоение организмом. Это относится и к витаминам. Авторам рекламы следовало бы сформулировать свою мысль так: «Обработка паром повышает содержание в рисе усвояемого кальция», тогда к этой рекламе не могло бы быть претензий со стороны химиков. Но не совсем удачная, с точки зрения химика, реклама нисколько не умаляет достоинства самого продукта, который уже давно оценили российские хозяйки — ведь он всегда получается рассыпчатым и позволяет очень просто и быстро приготовить вкусное блюдо).
2. В продажу поступает много разновидностей зубной пасты Blend-a-med с самыми различными добавками. Одна из них называется «Бленд-а-мед-сода-бикарбонат», и реклама убеждает нас, что эта паста особенно эффективна для профилактики кариеса. Обоснованно ли это утверждение?
(Да, вполне обоснованно. NaHCO3 в составе пасты нейтрализует молочную кислоту и повышает эффективность профилактического действия пасты. Кстати, эта идея не нова: еще несколько десятилетий назад в нашей стране начали выпускать зубной порошок `Особый`, содержащий NaHCO3).
Большая стирка
1. Две хозяйки готовились к стирке. Первая подогрела воду до 60о и замочила в ней белье, вторая нагрела воду до кипения, прокипятила 5 минут, охладила до 60о и только после этого начала стирку. У кого белье лучше отстирается? Каким простым опытом это можно доказать и как объяснить?
(Мыло и другие моющие средства намного эффективнее действуют в мягкой воде. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов: Ca(HCO3)2 р CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2 р MgCO3 + H2O + CO2
При нагревании воды только до 60 градусов эти реакции не происходят, и вода остается жесткой. Так что белье лучше отстирается у той хозяйки, которая прокипятила воду, Это легко доказать простым опытом: опустите по кусочку мыла в подогретую воду и воду той же температуры, но прокипяченную. В прокипяченной воде мыло растворяется почти без осадка, а в сырой воде образуется осадок в виде хлопьев).
2. Почему пятна от растительного масла, особенно горячего, через несколько дней уже невозможно вывести с одежды с помощью растворителя, и в то же время пятно от растопленного сала или сливочного масла можно без труда удалить с помощью того же растворителя даже спустя довольно длительный период времени?
(Растительные жиры относятся к непредельным жирам, в их молекулах имеются двойные связи, и они могут полимеризоваться, как все соединения с двойными связями. За счет этих процессов происходит, например, высыхание масляных красок с образованием прочного покрытия, т.к. все олифы изготовлены на основе растительного масла, особенно на свету и при повышенных температурах, не только образуются прочные полимерные молекулы, но также за счет двойных связей происходит взаимодействие молекул жира с полимерными молекулами ткани. Вывести такое пятно очень трудно).
Капитальный ремонт
1. Для приготовления штукатурного раствора вы взяли лежалую известь, и штукатурка плохо схватывалась. Можно ли ускорить этот процесс с помощью нагревания?
(Поскольку причина лежит в изменении химического состава раствора, нагревание не поможет).
2. Вы собираетесь бетонировать дорожку на дачном участке. Когда лучше этим заняться: в жаркую, сухую погоду или в дождливую, влажную?
(Минералогический состав наиболее распространенного портландцемента составляет: 3CaOSiO — 45-65%, 2CaOSiO — 10-25%, 3CaOA12O3 — 4-12%, 4CaOAl2О3Fe2О3 — 1-15%, CaSO42H2O до 5%. Бетоны — смеси цемента, воды и различных наполнителей. При смешивании порошка цемента с водой образуется «тесто», в котором происходит образование гидратов основных компонентов цемента, например, по схеме:
2CaOSi02 + 2H2O = 2CaOSiO2H2O + Ca (OH)2
При взаимодействии компонентов цемента с водой сначала образуются коллоидные растворы, характерные для силикатов. Через несколько часов коллоидные растворы кристаллизуются, что приводит к повышению механической прочности бетонной массы.
Основным химическим процессом, происходящим при схватывании бетона, является гидратация. Поэтому все бетонные работы нежелательно проводить в жаркую, сухую погоду, когда вода быстро испаряется из бетона, и процессы гидратации и последующей кристаллизации не могут протекать нормально. Для нормального схватывания бетона по технологии строительных работ его надо поливать водой. Поэтому для выполнения бетонных работ всегда предпочтительнее влажная погода).
Приведенные примеры показывают, что рекомендуемый нами подход позволяет не только повторить базовый курс химии, но и актуализировать полученные знания, применить их на практике, а также сформировать у учащихся технологические знания из области, которую можно обозначить как «технология повседневной жизни».
www.edu.rin.ru
Статьи по теме: