Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).
Оборудование и реактивы: пробы воды и напитков (хозяйственно-питьевая вода, вода из водоёма, вода из родника, Кока-кола, Фанта); химические стаканы, лабораторный штатив, датчик рН, цифровая лаборатория «Архимед».
Настройка параметров измерения:
1) частота измерений – каждую секунду;
2) число замеров – 50
Ход работы: каждую из предложенных для анализа вод прилить в химический стакан. Погрузить датчик рН, начать измерение.
Результаты работы: представить полученные результаты в форме таблицы (Таблица 8)
Таблица 8 - Активная реакция среды рН проб воды и напитков
| Пробы воды и напитков | Объём пробы воды и напитков | Активная реакция среды, рН | Среднее значение рН |
| Хозяйственно-питьевая вода | |||
| Проба 1 | |||
| Проба 2 | |||
| Проба 3 | |||
| Вода из водоёма | |||
| Проба 1 | |||
| Проба 2 | |||
| Проба 3 | |||
| Вода из родника | |||
| Проба 1 | |||
| Проба 2 | |||
| Проба 3 | |||
| «Кока-кола» | |||
| Проба 1 | |||
| Проба 2 | |||
| Проба 3 | |||
| «Фанта» | |||
| Проба 1 | |||
| Проба 2 | |||
| Проба 3 | |||
Вывод: Сделайте вывод о пригодности исследуемых вод по показателю рН, если согласно требованиям ГОСТ активная реакция (рН) питьевой воды должна составлять 6,5-9,5.
Апробация методических разработок опытов с использованием цифровой лаборатории «Архимед» в урочной деятельности и на элективных курсах
Апробацию всех предлагаемых опытов мы проводили на базе МОУ Лицей информационных систем и технологий № 73 г. Пензы.
В ходе проведения нашей работы мы рассматривали возможности применения данной лаборатории в различных видах учебной деятельности: на уроках и на элективных курсах.
Апробацию возможностей этой лаборатории в процессе обучения мы проводили при изучении следующих тем:
· Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов
· Тепловой эффект химической реакции
· Среда водных растворов. Водородный показатель.
· Реакции ионного обмена
· Окислительно-восстановительные реакции
· Гидролиз неорганических веществ
Бесспорно, каждый из этих опытов (1. Экзотермические реакции. Растворение гидроксида натрия и безводного сульфата меди в воде. 2. Эндотермические реакции. Понижение температуры раствора при растворении некоторых солей в воде: нитрата калия, нитрата аммония, тиосульфата натрия. 3. рН раствора при растворении гидроксида натрия в воде. 4. Реакции нейтрализации. Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой.), предлагаемых разработчиками лаборатории, позволил нам отследить процессы изменения температуры или рН в динамике, с показом конкретных значений температуры и водородного показателя растворов. Однако, по нашему мнению и по мнению ряда компетентных авторов все они требуют неоправданных затрат времени на настройку и обеспечение наглядности для всего класса на уроке. Ведь есть другие и при этом более наглядные, с позиций органолептики, способы показа и изменения температуры: примерзание стакана с раствором нитрата аммония или хлорида натрия к фанерной доске; а для показа изменения рН: использование универсальной индикаторной бумаги или растворов индикаторов. Да – это старые, не использующие ИКТ методики, но они проверены временем и вызывают у современного учащегося больший интерес, нежели график на дисплее монитора.
Нами были отмечены и другие недостатки в разработках авторов лаборатории Архимед:
1. Непродуманный расход реагентов при проведении опытов
1. Непродуманные установки для проведения экспериментов
2. Несовместимость карманного компьютера на базе Palm OS® с настольным ПК по формату графических файлов, файловой системе.
5. Не синхронизированное сохранение данных: программа Imagi Probe 2.0 сохраняет данные произвольно, а не в папки, выбираемые экспериментатором
6. Неудобства при работе с температурным датчиком: согласно идее разработчиков цифровой лаборатории «Архимед» температурный датчик необходимо целиком помещать в вещество, температуру которого мы хотим измерить. При этом необходимо будет нарушить герметизацию сосуда, а это испортит весь эксперимент. Так что при проведении термодинамических процессов приходится ограничиваться показаниями температуры воздуха рядом с исследуемым сосудом.
В предлагаемых разработках мы постарались учесть, все эти недостатки и предложили методики, максимально приближающие школьника к достоверным результатам.
Наш эксперимент с использованием цифровой лаборатории «Архимед» показал, что заявленные авторами преимущества использования этой лаборатории: повышение уровня знаний по химии за счёт активной деятельности учащихся; способствует раскрытию творческого потенциала учащихся; способствуют решению и освоению межпредметных задач – реальны, но скорее во внеурочной деятельности. Например, на элективных курсах и при реализации исследовательских работ школьников.
С 2006 года в учебный план МОУ Лицей информационных систем и технологий № 73 г. Пензы введён элективный курс «Химия и медицина», а с 2007 года элективный курс «Химия и экология».
Сегодня нами разработаны ряд методик к занятиям на элективном курсе «Химия и медицина» с анализом лекарственных препаратов и лекарственных форм.
В практике элективного курса «Химия и экология» был апробирован эксперимент: «Влияние продуктов коррозии на развитие водных растений». Данный эксперимент может быть проведён и в урочное время в 9 классе при изучении темы «Металлы» на уроке «Общие понятия о коррозии металлов». Однако, методика опыта предусматривает достаточно длительное время для получения результата и в результате школьники видят динамику только в графике на слайде, не приняв участия в самом процессе исследования изменения рН.
В практике элективного курса «Химия и медицина» у учеников 10 класса был апробирован эксперимент, методическая разработка которого, предполагает использование возможностей цифровой лаборатории «Архимед». Данный эксперимент был проведён в рамках занятия «Здоровое питание» (Приложение 4).
Для первого занятия нами была составлена презентация «Цифровая лаборатория «Архимед» – новое поколение школьных естественно-научных лабораторий» (см. УМК к работе). Данная презентация содержала ознакомительную информацию о возможностях, устройстве, внешнем виде, комплекте датчиков, настройке работы, регистрации данных, предполагаемым результатам при работе с цифровой лабораторией «Архимед».
На этом же занятии нами было проведено анкетирование среди учащихся – слушателей элективного курса «Химия и медицина» (Приложение 7). Целью анкетирования было исследование готовности учеников к экспериментальной работе с оборудованием и цифровой лабораторией.
Анализ проведённого анкетирования показал, что
1) На вопрос «Знаете ли, Вы, что такое «водородный показатель?»
- «Да» – 0%
- «Нет» – 100%
2). На вопрос «Знакома ли Вам методика титрования?»
- «Да» – 10%
- «Нет» – 90%
3). На вопрос «Имеете ли, Вы, опыт работы с цифровыми лабораториями?»
- «Да» – 20%
- «Нет» – 80%.
4). На вопрос «Заинтересовала ли Вас работа с цифровой лабораторией «Архимед» после просмотра презентации?»
- «Да» – 90%
- «Нет» – 10%
В анкетировании принимало участие 15 человек – учащиеся, посещающие факультатив «Химия и медицина».
На следующем занятии нами была проведена работа по теме «Анализ качества пищевых продуктов». Конспект фрагмента занятия «Здоровое питание» по теме «Анализ качества пищевых продуктов» представлен в Приложении 6. Цель занятия: освоение методов анализа качества продуктов питания и сырья, с использованием возможностей цифровой лаборатории «Архимед». Тематическое содержание занятия предполагает рассмотрение методик титрования растворов и вытяжек из выбранных для анализа продуктов питания и сырья, а также теоретическое обоснование проходящих процессов. Все результаты собственных исследований учащиеся заносили в таблицы, с дальнейшим подсчётом кислотности исследуемых продуктов (молока, хлеба, творога, муки). По окончании проведения эксперимента и на основании получаемой теоретической информации (виды сырья, показатели, характеризующие качество продуктов), учащимся предлагается сделать выводы. Выводы должны содержать заключения о качестве исследуемых продуктов. Такая исследовательская работа не только знакомит учащихся с физико-химическими методами анализа, но и позволяет каждому учащемуся побыть в роли эксперта, что не маловажно для реализации целей и задач элективных курсов: создание условий для обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования.
В заключение занятия «Анализ качества пищевых продуктов» у учащихся, использовавших в своей работе цифровую лабораторию «Архимед» было проведено анкетирование (Приложение 8).
Целью проведения анкетирования с учащимися, посещающими элективный курс «Химия и медицина» было:
1) Оценить доступность техники работы с цифровой лабораторией «Архимед» для учащихся.
2) Сделать выводы об эффективности использования цифровой лаборатории «Архимед», как средства обучения на элективном курсе.
3) Сделать вывод о степени наглядности данных, получаемых при работе с цифровой лабораторией «Архимед» для учащихся.
4) Получить информацию об актуальности темы «Анализ качества пищевых продуктов», проводимой в рамках элективного курса «Химия и медицина» для учащихся.
В анкетировании приняли участие 15 человек – учащиеся, посещающие элективный курс «Химия и медицина».
В результате анкетирования были получены следующие данные.
На вопрос об актуальности выбранной темы занятия «Анализ качества пищевых продуктов» на элективном курсе «Химия и медицина»