Разработка интерактивных моделей микромира и методика их использования при изучении школьного курса (стр. 10 из 14)
1.Подготовка к уроку: Учитель в соответствии с программой обучения может осуществить быстрый поиск информационного объекта; использовать информационный объект как иллюстративный материал; скомпоновать нужные информационные объекты в требуемой для урока последовательности.
2.Проведение урока: Данные программы позволяют обеспечить информационное сопровождение урока, что позволяет использовать объекты наглядности в сочетании с комментарием. Появляется возможность демонстрировать наборы таких объектов в нужной для проведения урока последовательности, организовывать исследовательские виды работ, повышая познавательный интерес учащихся.
3.Внеурочная работа: Возможность использования данных программ на факультативных занятиях, организуя поисковую и исследовательскую деятельность учащихся, предлагая решить проблемную ситуацию, что повышает интерес к изучаемому предмету.
Данные программы возможно использовать на разных этапах проведения урока. Для эффективного проведения уроков в классе нужно использовать мультимедийный компьютер и цифровой проектор.
На уроках изучения нового материала возможно использование модели данных компьютерных программ при:
· Создании проблемной ситуации и ее решении
· Проверки выдвинутой гипотезы[1]
· Объяснительно – иллюстративном подходе
· Исследовательско-поисковом подходе
Также возможно использование программ на комбинированных уроках и уроках обобщения и систематизации.
1. Создание проблемной ситуации
Фрагмент урока.
Учитель дает задание построить с помощью программы «Химия(8-11класс). Виртуальная лаборатория» бутен2. После того как учащиеся закончили работу по построению, у них получились две модели бутена2(цис- и транс-изомеры). Учитель спрашивает, какая из этих молекул правильно построена, на основании этого создается проблемная ситуация, которая разрешается классом и учителем совместно.
2. Проверка выдвинутой гипотезы
Фрагмент урока.
Учитель или ученики выдвигают различные гипотезы на предмет большой разницы в температурах плавления белого и красного фосфора. Учитель выдвигает гипотезу – «Как вы думаете, белый фосфор имеет меньшую или большую температуру плавления, нежели красный?» Ученики выдвигают свои варианты, сравнивая вещества. Демонстрация моделей программы «Химия для всех XXI: 9 класс» строения красного и белого фосфора выступает в роли подтверждения или опровержения гипотезы. Демонстрируется структура белого фосфора(молекулярное строение) и демонстрируется кристаллическая решетка красного фосфора(полимерное строение).
3.Объяснительно – иллюстративный подход
Фрагмент урока.
Учитель объясняет новый материал и, одновременно, демонстрирует с помощью проектора зрительные образы для повышения наглядности процесса.
Например, при построении модели молекулы 4метилпентена1 с помощью конструктора программы «Виртуальная лаборатория 8-11», учитель объясняет, как правильно пользоваться конструктором молекул, демонстрируя при этом построение молекулы с помощью проектора.
Включаем конструктор молекул нажимаем на клавишу «С», а теперь на черный экран в середине конструктора. На экране появляется шар(атом углерода), нажав на который, появляется второй шар(атом углерода), соединенный с первым одинарной связью….»
4.Исследовательско – поисковый подход
Фрагмент урока.
Учитель мотивирует учащихся к самостоятельной исследовательской деятельности.
Например, для решения проблемной ситуации, возникшей при построении бутена2, учащимся предлагается самостоятельно найти ответ на этот вопрос, используя программу «Химия для всех XXI: 9 класс», в которой нужно запустить режим «модели» и рассмотреть строение цис- и транс-бутена.
Формы использования учебных компьютерных моделей можно представить в виде схемы:
3.3 Варианты уроков с применением компьютерных моделей программ «Химия(8-11класс). Виртуальная лаборатория» и «Химия для всех XXI: 9 класс»
3.3.1 Урок: Алканы. Строение, изомерия
Цели урока:
Образовательная – изучить особенности строения алканов, используя компьютерную поддержку, а также рассмотреть особенности изомерии алканов.
Развивающая – продолжить развитие мыслительных процессов и логических операций.
Воспитательная – воспитание усидчивости, научной любознательности, внимательности.
Тип урока: урок изучения нового материала
Оборудование: Мультимедийный компьютер, с использованием видео – проектора.
Ход урока
1.Вводная часть (Ориентировочно – мотивационный этап).
На сегодняшнем уроке мы приступаем к изучению углеводородов и, в частности, алканов. Мы рассмотрим особенности строения этих углеводородов, используя компьютерный конструктор молекул, основные правила номенклатуры и изомерию.
2.Изучение нового материала(Операционно – исполнительный этап).
Откройте тетради и запишите тему урока: Алканы. Строение, изомерия и номенклатура.
Так что же такое алканы?
Алканы – углеводороды, в молекулах которых атомы связяны одинарными связями и которые соответствуют общей формуле CnH2n+2.
В молекулах алканов все атомы углерода находятся в состоянии sp3 – гибридизации. Это означает, что все четыре гибридные орбитали атома углерода одинаковы по форме и направлены равносторонней треугольной пирамиды – тетраэдра. Углы между орбиталями равны 109,28˚. Рассмотрим это на примере молекулы метана. Для этого построим модель молекулы с помощью виртуального конструктора молекул. (демонстрация построения с помощью видео – проектора).
Учитель демонстрирует построение молекулы, чтобы научить пользоваться конструктором.
Построение модели молекулы метана с помощью конструктора программы «Виртуальная лаборатория 9-11».
Включаем конструктор молекул, нажимаем на клавишу «С», а теперь на черный экран в середине. На экране появляется шар (атом углерода), а т.к., атом углерода в молекуле метана связан с четырьмя атомами водорода, нажимаем на клавишу «Н», а теперь на атом углерода четыре раза, получаем молекулу метана.
Продолжаем нажимать на углерод.
Вопрос: Почему при дальнейшем нажатии на атом углерода связей с водородом больше не образуется? (углерод не может быть пятивалентным).
Теперь рассмотрим получившуюся модель с помощью функции «Визуализация». Нажимаем на клавишу «визуализация атомных орбиталей».
Вопрос: Итак, какую форму имеет молекула метана? (тетраэдр).
Вы видите из модели, что все орбитали одинаковы, а значит имеют одинаковую? (энергию).
Теперь построим молекулу этана.
Построение модели молекулы этана с помощью конструктора программы «Виртуальная лаборатория 9-11».
Также строит и показывает учитель.
Молекулу можно построить двумя способами:
Нажимаем на клавишу «С» и теперь на черный экран в середине конструктора. На экране появляется шар (атом углерода), нажимаем на этот шар один раз, появляется второй атом углерода, соединенный с первым одной связью. Теперь расставляем атомы водорода: нажимаем на клавишу «Н» и на каждый из атомов углерода по три раза.
Однако мы знаем, что каждый атом углерода связан с тремя атомами водорода, поэтому, нажав на «Н» и три раза на атом углерода в центре экрана, получаем метильный радикал, к которому присоединяем такой же, нажав на клавишу «С» и на углерод в центре, видим, что к метилу присоединился еще один атом углерода, а затем нажимаем на «Н» и три раза на второй атом углерода, присоединили три атома водорода.
Молекула построена.
Обратите внимание, что этан в отличие от метана содержит два атома углерода, соединенные друг с другом одинарной связью. Воспользуемся функцией визуализации, для этого нажимаем клавишу «визуализация атомных орбиталей». Вы видите, что перекрывание происходит по оси, соединяющей ядра атомов углерода, т.е., это сигма – связи.
Вопрос: Внимательно посмотрите на молекулу и скажите связи С-Н короче или длиннее связи С-С? (короче).
Теперь самостоятельно постройте молекулу бутана и сравните полученные молекулы.(класс работает с компьютерами).
Построение модели молекулы бутана с помощью конструктора программы «Виртуальная лаборатория 9-11» учащимися.
При построении учащиеся отмечают, что получаются молекулы разной формы (у кого-то дугообразной формы, у кого-то зигзагообразной). Возникает спор в достоверности построенного ими. Проблемная ситуация.
Вопрос: Как вы думаете, правильно ли у вас построена молекула. Ответ обоснуйте?
Исследовательско – поисковый подход: Учитель: для ответа на этот вопрос нажмите на клавишу «Визуализация атомных орбиталей» и прочитайте первый абзац учебника на стр.68. (Вокруг одинарной С-С связи возможно практически свободное вращение, и молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму). Приходим к решению, что молекулы построены правильно.
Теперь рассмотрим особенности изомерии алканов.
Для алканов характерна структурная изомерия. Структурные изомеры отличаются друг от друга строением углеродного скелета.
Рассмотрим пентан. Для него характерно два изомера: 2метил бутан.
Вопрос: какой второй изомер?(2,2диметил пропан).
Рассмотрим правила номенклатуры алканов: Пример:224триметил пентан записываем на доске.
1. Сначала определяем главную цепь – самая длинная цепочка атомов углерода в молекуле.(подряд первые пять атомов).
2. Нумеруем главную цепь, нумерацию начинаем с того конца, к которому ближе заместитель. Старшинство углеводородных заместителей определяется по тому, в каком порядке следует в алфавите буква, с которой начинается их название: метил старше, чем пропил и соответственно чем этил.