Методические особенности изучения темы Гидросфера в курсе дисциплин естественно-научного цикла (стр. 6 из 10)
Для этого в воду добавляют коагулянт — Al2(SO4)3 из емкости 11. В результате химической реакции образуется Al(OH)3 (сначала в виде мелких коллоидных частиц, затем они объединяются в более крупные хлопья). На его поверхности адсорбируются взвешенные примеси и оседают на дно емкости в виде нового осадка, но уже в меньшем количестве. Вода становится еще чище, что можно заметить по уменьшению «интенсивности» окрашивания отстойника 6 и уменьшению содержания химических примесей 8.
Стадия IV. На этой стадии вода проходит через фильтр 12 — песок, катализатор, адсорбент. Из химических элементов в воде остаются лишь необходимые организму, но в ней еще присутствуют биологические загрязнители 9.
Стадия V. Вода проходит биологическую очистку — хлорирование или озонирование 13, в результате чего погибает основная часть биологических загрязнителей.
Стадия VI. Чистая, готовая к употреблению вода поступает в водозабор 14, откуда по водопроводу попадет в жилые дома и на предприятия 15- Использованную воду называют сточными водами.
Стадия VII. Сточные воды через очистные сооружения попадают в грунтовые воды и процесс начинается заново.
Продолжить получение сведений о воде можно, рассмотрев одно из важнейших ее свойств – способность растворять различные вещества.
На практике и здесь оказалось удобным использование опорных схем, которые помогают структурировать информацию и систематизировать знания. На практическом занятии демонстрация многочисленных опытов порой не укладывается в детском сознании должным образом, поэтому наглядное закрепление полученных сведений с помощью опорных схем помогает устранить эту проблему.
Начинаем урок с демонстрации растворения в воде веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях. При этом вводим такие понятия, как «растворение», «растворитель», «растворимые вещества», и даем необходимые объяснения.
ОС –4. Вода - растворитель
Довольно быстрому пониманию изучаемого материала могут способствовать примеры, с которыми учащиеся встречаются в быту практически каждый день: появление пузырьков углекислого газа в минеральной воде после ее откупоривания; приготовление рассола для засолки, например, огурцов; использование 9%-ного раствора уксусной кислоты при мариновании (ОС-4).
Первый пример позволяет объяснить растворение в воде газа (оксид углерода (IV)), второй – твердого вещества (хлорида натрия), третий – жидкости (ледяной уксусной кислоты).
Чтобы обсуждать особенности процесса растворения, необходимо ввести новые понятия: «физическое явление», «химическое явление» или «химическая реакция» (ОС-5). Используем примеры явлений, которые также хорошо знакомы учащимся из повседневной жизни.
При рассмотрении химических явлений проводим химические реакции,
ОС-5.
Физические и химические явления, сопровождающиеся различными признаками:
1) выделение газа (взаимодействие уксуса (СН3СООН и соды (NaHCO3));
2) выделение теплоты (горение спички);
3) появление запаха (горение резины);
4) изменение окраски (ржавление гвоздя);
5) выпадение осадка (пропускание углекислого газа (СО2) через известковую воду (Са(ОН)2).
Серия опытов, изображенных на ОС-6, позволяет закрепить умения различать физические и химические явления и доказать, что их скорость зависит от условий проведения опыта.
Стадия 1. В один стакан с водой наливаем ледяную уксусную кислоту, а в другой – насыпаем гидрокарбонат натрия (пищевую соду). Акцентируем внимание учащихся на том, что они наблюдают растворение.
Смешиваем полученные растворы и выясняем, происходит ли химическая реакция. Обращаем внимание учащихся на интенсивность выделения пузырьков газа.
Стадия 2. Снова готовим раствор уксусной кислоты, но теперь, во-первых, насыпаем в него соду, а во-вторых, перемешиваем содержимое стакана. Отмечаем более интенсивное протекание химической реакции.
Стадия 3. Изменим условия и будем на твердую соду, насыпанную горкой, приливать раствор уксусной кислоты. Первоначально реакция идет бурно, но постепенно ее скорость замедляется.
Стадия 4. Поступим аналогично предыдущему опыту, но будем перемешивать ложечкой сухую соду и раствор уксусной кислоты, увеличивая тем самым поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Реакция ускоряется.
Такой подход к изучению воды и растворов необходимо реализовать ввиду его максимальной эффективности как в самом начале обучения, так и при переходе к более сложным темам, где также требуется существенное экспериментальное обеспечение работы учителя.
3.3 Интегрированный урок на тему: «Вода – уникальное вещество природы»
Цель урока: дать целостное представление о воде с точки зрения естественных наук (биологии, химии, физики, географии, экологии).
Оборудование:
иллюстрированный материал; кристаллизатор с холодной водой;
иголка;
дистиллированная вода;
минеральная вода;
лакмусовая бумага.
Действующие лица:
учитель;
ученики 10-го класса в роли биолога, ботаника, зоолога, географа, физика, химика, эколога.
Учитель:
Необходимая составная часть всего живого – Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха; тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь. С тобой во всем существе разливается блаженство, которое не объяснишь только нашими пятью чувствами… Ты величайшее в мире богатство…
Антуан де Сент-Экзюпери
Географ:
Вода – самое распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыто водой, заполняющей все природные водоемы и образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; огромными массами снега и льда лежит вода круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. Не только на поверхности земли, но и в ее недрах находится вода, пропитывающая почву и различные горные породы, образуя грунтовые воды, дающая начало источникам и ключам. Водная оболочка планеты – гидросфера.
Вода играет определяющую роль в геологической истории Земли, в формировании климата и погоды, в круговороте веществ, в физиологической и биологической сферах жизни.
– В северных морях водоросли растут лучше, чем в морях южных морей. Почему? (В холодной воде растворяется больше кислорода, который необходим для дыхания).
Эколог:
Средняя глубина Мирового океана 3,8 км. В нем растворены соединения до 100 химических элементов. Особенно важны растворенные в воде кислород и углекислый газ, участвующие в фотосинтезе и дыхании. Водную оболочку населяют живые организмы: в толще воды находится – планктон, а бентос – прикреплен ко дну.
Ботаник:
Вода часто выступает в качестве лимитирующего фактора для наземных организмов. Влажность почвы в значительной мере обуславливает смену растительных поясов с севера на юг. По способности переносить недостаток воды растения делятся на ксерофиты (высокая выносливость – кактус, можжевельник, сосна), мезофиты (средняя выносливость – ясень, береза), гидрофиты (низкая выносливость – рогоз, кувшинка, ряска).
Существуют адаптации у растений к засушливым условиям среды: опушение листьев, превращение их в колючки, утолщение стеблей и листьев, длинные корни, раннее цветение.
Необходимо отметить, что размножение у многих растений (водорослей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников) происходит с участием воды.
Учитель:
– Как можно решить проблему заболачивания? (Посадить влаголюбивые растения).
– Мох выдерживает большие морозы и сильную жару, растет при слабом освещении, но очень нуждается в воде. Почему? (Мох всасывает воду ризоидами – зеленый мох или нижней частью стебля – сфагнум, при недостатке влаги развитие мха задерживается, и растение гибнет. К тому же вода нужна для размножения мхов).
– Какое растение поднимается из воды с восходом солнца и вновь опускается на дно после захода солнца? (Кувшинка, водяная лилия).
Зоолог:
А у животных приспособления, к засухе следующие: переждать в норах жару, летняя спячка в слизевом коконе (дождевой червь) и в норах (суслик), накопить жир, который, расщепляясь, дает воду (верблюды, грызуны), осуществлять миграции.
Необходимо отметить, что у многих животных размножение протекает в воде (рыбы, земноводные).
Учитель:
– Какой грызун строит плотины на реках? (Бобр).
– Где раки зимуют? (В ямах на дне реки).
– Какое животное способно выпить 250 л. воды сразу? (Верблюд).
Биолог:
Вода – растворитель. Полярность молекул воды делает ее прекрасным растворителем для других полярных соединений. Вещества, растворяющиеся в воде, называются гидрофильными, не растворяющиеся – гидрофобными. К первым относятся сахара, спирты, альдегиды, аминокислоты, азотистые основания; ко вторым – жирные кислоты, холестерин и некоторые другие. Промежуточное положение занимают амфипатические соединения, например липиды.
Транспортная функция. Передвижение по организму воды с растворенными в ней веществами позволяет переносить последние, доставляя их к различным частям организма. Вода принимает участие в удалении ненужных продуктов из организма.
Вода – термостабилизатор и терморегулятор. Высокая теплоемкость воды позволяет ей смягчать влияние на организм значительных перепадов температуры в окружающей среде. Кроме того, у воды высокая теплопроводность, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.
Способность молекул воды при испарении уносить с собой значительные количества тепла (высокая теплота испарения), охлаждая организм, используется при потоотделении у млекопитающих, тепловой одышке у крокодилов и транспирации у растений, предотвращая перегрев.