Интегриране на химичния експеримент при изучаване на свойствата на металите от IА група и техните съединения за активно учене

Статията представя елемент от методи за изучаване свойствата на метали и техните съединения чрез химичния експеримент. Неговите теоретични основи и практическо приложение се коренят още в моделите на реформаторската педагогика. Днес можем да го причислим към методите за активно учене. Разгледани са основните цели и характеристики на метода и е приложен урок за нови знания чрез химичния експеримент включващ и работен лист.

Съвремието ни се характеризира с изключително динамични промени във всички области на живота, което налага редица нови изисквания към отделния човек. Той трябва да се отличава със своята находчивост, предприемчивост, инициативност, готовност за поемане на риск, за вземане на самостоятелни решения, за нестандартност в мисленето и действията си. С оглед подготовката на ученици-те да отговаря на изискванията на съвременното общество, е насочена и промяната на образователната система – преориентирането е от знания за цял живот, към овладяване на компетентности през целия живот.

Химията и опазването на околната среда с универсалния си характер на приложение е важен елемент от общата култура на учениците. Въвеждането на нови методи ще доведе до разнообразяване на стандартната класно-урочна система, ще стимулира учениците и учителите да бъдат креативни и иновативни, като мислят за усвояване и прилагане на знанията в дългосрочен план. Чрез внедряване на иновации в методиката на обучението по химия е възможно да се постигне по-ефективна и качествена система на обучение. Иновацията е невъзможна без възобновяване на стари мисли, без връщане към изгубеното от съвременното общество. Не можем да откриваме новото, без да се връщаме към старото. Иновацията е пресичане на традиции. Тя се разглежда като основен двигател за развитието на обществото и социалните отношения. Иновацията подпомага по-лесно, по-задълбочено и по интересен начин  да се представят изучавани химични процеси и явления, да се усвояват знанията,произтичащи от учебното съдържание. Това провокира интереса, развива качества като креативност, логическо и аналитично мислене, което е полезно за всички училищни дисциплини. Овладяването на знания и умения по химия не е възможно без провеждането на химични експерименти. Те провокира вродените у всяко дете любознателност и желание за изява.

• Това, което слушам го забравям напълно;
• Това, което слушам и наблюдавам го помня донякъде;
• Това, което слушам, наблюдавам и относно, което задавам въпроси, или го обсъждам с някой друг, аз започвам да го разбирам;
• Това, което слушам, наблюдавам, дискутирам и правя ми позволява да придобивам знания и умения;
• Това, което уча другите, ме прави майстор

Конфуций

Днес собено важно за обучението по химия в VII клас, за осъществяване на така необходимия преход от любопитството през любознателността до създаване на трайни познавателни интереси е хи-мичния експеримент. Той е нагледно средство, при което едно химично или физикохимично явление  се възпроизвежда целенасочено и планомерно и завършва с изясняване на протеклите по време на про-цеса ефекти. Голямото възпитателно въздействие на експеримента се изразява и в неговата емоционална и естетическа същност. Всеки опит, добре издържан в техническо и естетическо отношение, буди у ученика чувство на интерес, задоволство и удовлетворение от работата.

Представям разработка на иновативен урока: „Натриева основа /основен хидроксид/“. Предлагам модел, който включва разработване на обобщен макет на експерименталната дейност в урок за нови знания, като използвам основно изследователският подход. При него обучението е процес, в който обучаемите са въвлечени в дейности, подтикващи ги да задават въпроси, да провеждат изследване, да разрешават дадени проблеми и по този начин да достигат до определени изводи за заобикалящия ги свят.  Като подход в процеса на обучение, той включва изследване на реалния и предметния свят, предизвиквайки задаването на въпроси и правене на открития по пътя на търсене на нови схващания. Процесът на изследване се ръководи от любопитството на обучаемия, от интересите или желанието му да се разбере дадено наблюдение или да реши проблем.

Натриева основа (основен хидроксид)

Урок за нови знания

Дидактически материали:

1. Устен инструктаж за провеждане на лабораторна работа;
2. Работно място за всеки ученик, на което има всички необходими пособия, химикали и материали, надписани и подредени в определена последователност в подходящи за това съдове;
3. Презентация, интелектуална карта и необходимите за представянето й интерактивна дъска, проектор, лаптоп;
4. Работен лист със свободни места за попълване, еднакъв за всички ученици, отговарящ на съдържанието на слайдовете в презентацията.

II. Дидактически статус на експеримента в урока е описан по опити в таблица 1:

Таблица 1 

Опит	Описание на опита	Необходими пособия и материали	Извод
Опит 1  Изследване разтворимостта на натриевата основа, NaOH / основни хидроксиди	В трите надписани чаши се съдържат еднакви количeство LiOH, NaOH и KOH. Към всяка една от чашите налейте 50 ml вода. Разбъркайте много добре получената смес със стъклена пръчка. Направете извод, а наблюдавания резултат опишете в работния лист.	3 бр. бехерови чаши от 150 ml с еднакво колич. хидроксиди, 3 бр. стъклени пръчки 1 бр. бехерова чаша от 150 ml с вода.	Хидроксидите са с различна разтворимост. В групата с нарастване на атомния номер Z (от горе на долу) разтворимостта на хидроксидите им нараства.
Опит 2 Доказване на основните свойства на NaOH.	С помощта на стъклена пръчка вземете капка от разтвора на натриевана основа и я поставете последователно върху хартийка лакмус, универсален индикатор и фенолфталеин. Наблюдавайте промяната в цвета на всеки индикатор и я обяснете. Изразете процеса с уравнение.	Стъклена пръчка, хартийка лакмус, хартийка универсален индикатор, хартийка фенолфталеин, бехерова чаша с разтвор на NaOH.	NaOH има основен химичен характер, който се дължи на ОН– йони. Оцветява лакмуса и универсалния индикатор в синьо, а фенолфталеина в малиново-червено.
Опит 3 Неутрализация на NaOH с HCl	Налейте в две епруветки по 2ml съответно от разтвора на натрие вата основа, NaOH и на солната киселина, HCl. Капнете 1-2капки лакмус/унивелсален индикатор/ във всяка от тях. Наблюдавайте промяната в цвета на разтворите и я обяснете. С помощта на гутатор поставете няколко капки солна киселина в разтвора на NaOH докато настъпи неутрализация. Какво наблюдавате? Изразете протеклата реакция с хим. уравнение. В други две епруветки налейте с пипета по 2 ml съответно от разтвора на натриевата основа, NaOH и на солната киселина, HCl. Към епруветката на NaOH капнете 2-3 капки разтвор на фенолфталеин. Какво наблюдавате? Към този разтвор поставете с пипета няколко капки HCl. Какво наблюдавате?	Статив с епруветки, пи-пети, гутатори, водни разтвори на натриева основа, NaOH и на сол-ната киселина, HCl, виолетов течен лакмус, унивелсален индикатор и фенолфталеин.	Оцветеният в мали-новочервено разтвор на натриева oснова се обезцветява от солната киселина. Протича процесът неутрализация.

 

III. Методика за провеждане

1. Актуализация на знанията

Опорните знания са за металите от алкалната група и техните основни оксиди. Ето защо с цел учени-ците да си припомнят изучените им свойства, са предвидени три игри като първи слайдове в презента-цията. Първата и втората игра са за изброяване на веществата, с които могат да взаимодействат мета-лите, както и за изразяване с уравнения тези взаимодействия. Третата игра представя със схема и с хи-мични уравнения общите химични свойства на основните оксиди, като се дописват химични уравне-ния, правилен избор на продуктите и коефициентите за изравняване. Вярната формула, която ученикът избира, се придвижва срещу стрелката в уравнението, а при грешен избор формулата на веществото се оцветява в червено. При необходимост от изравняване, може да се избере правилният коефициент, който също се премества с мишката на определеното за това място. В края на играта бързо и лесно може да да се направи извод за степента на овладяване на изучения материал и уменията им върху химична  символика и химични уравнения.

Знаейки всичко това се поставя генетичната връзка за алкален метал  → основен оксид → основен хидроксид = основа, която се записва на дъската. По този начин се актуализират свойствата на получе-ната натриева основа и се насочва вниманието на учениците към останалите основни хидроксиди на алкалните метали. Поставя се основният проблем за часа: има ли подобие между свойствата на LiOH, KOH, NaOH, RbOH и CsOH. Изгражда се хипотеза, която се доказва в хода на урока с помощта на опи-ти и фактологичен материал.

2. Ход на урока

След записване на темата на урока вниманието на учениците се насочва към работните им места, къде-то имат проби от LiOH, NaOH, KOH, както и снимков материал на слайд от презентацията. Въвежда се наименованието на веществото в практиката – сода каустик и се характеризира нейното приложение. Търси се връзка между състав → строеж → физични свойства → употреба и значение. Припомнят се правилата за работа, както и първа помощ при попадане на основа върху кожата. В хода на урока е не-обходимо учителят да осъществява непрестанен контрол, да дава указания за правилно използване на приборите и безопасна работа с химикалите. В тази част от плана експерименталната работа е свърза-на с изследване на разтворимостта на хидроксидите LiOH_, NaOH и KOH във вода (опит 1).

Във втората част, химични свойства на сода каустик, основния й характер се доказва с опит 2 и опит 3.

При изразяване дисоциацията на NaOH с помощта на компютърните възможности се показва разкъсва-нето на връзка в кристалната решетка под действие на молекулите H₂O. С компютърна анимация един кристал от веществото се поставя в епруветка с вода. При това, след процеса дисоциация, се получа-ват свободно движещи се в разтвора натриеви и хидроксидни йони, които могат да се представят раз-лично оцветени, движещи се в епруветката топкови модели. При изразяване на процесът с уравнение отново анимация позволява да се направи връзка с формулата  NaOH_.

В опит 2 (отнасяне към индикатори) с помощта на химичният експеримент учениците са доказали ха-рактерното оцветяване на индикаторите – лакмус, универсален индикатор и фенолфталеин. Прави се извод за рН на средата и се записва в работния лист. За по-нагледна представа презентацията съдържа два слайда, на които това отново е анимирано. Същите действия се извършват и с епруветката съдър-жаща калиеви положителни и хидроксидни отрицателни йони. Епруветката във виолетов лакмус се оц-ветява в синьо, т.е. може да се направи извод отново за основна среда. Третата епруветка с виолетово оцветяване, съдържаща лакмус, не се променя.Тя се използва за сравняване. Следващият слайд на пре-зентацията съдържа същите анимационни движения за индикатор фенолфталеин, като епруветката се оцветява в малиновочервено. След дискусия с учениците те правят извода, че общите хидроксидни йо-ни за двата водни разтвора на основите са причина за промяната в цвета на съответните индикатори.

Опит 3 е отнасяне на сода каустик към киселини, по-конкретно солна киселина. След провеждане на опита вниманието на учениците се насочва към презентацията на дъската. На този слайд има нарисува-ни три епруветки. В едната, оцветена в малиновочервено, са йоните на натриевата основа, в другата безцветна епруветка се съдържат йоните на солната киселина, а третата е празна, в която ще се извър-шва опита. Оцветеният разтвор на натриевата основа се прелива в празната епруветка. При добавяне на солната киселина малиновочервеният й цвят се обезцветява, водородните и хидроксидните йони се свързват в молекули вода, а в разтвора остават свободни натриеви и хлоридни йони. Всички тези дви-жения са нагледни, достатъчно бавни, за да могат учениците да ги проследят. Уравнението се показва на дъската. Съставянето на формулите на продуктите и изравняването му отново е с помощта на ком-пютърните възможности.

В края на часа, след един много интензивно протекъл урок се отговаря на поставения в началото на ча-са проблемен въпрос. Изводите от проведените опити се записват в работния лист и се обобщават по-пълвайки схемата за общите свойства на основните хидроксиди. Работните места се подреждат, почи-стват и обикновено с нежелание учениците напускат.

Учениците учат по-добре, когато различните източници на информация са итгегрирани, а не самосто-ятелно обособени.