Тема: «Вода – важнейший природный ресурс. Чистые вещества и смеси. Методы очистки воды»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 18 г. ЛИПЕЦКА

Номинация:

«Лучшая методическая разработка занятия в рамках реализации дополнительной общеобразовательной (общеразвивающей) программы»

Интегрированное занятие по географии и химии

Тема: «Вода – важнейший природный ресурс. Чистые вещества и смеси. Методы очистки воды»

Педагог дополнительного образования (география):

Борисова Валерия Васильевна

Педагог дополнительного образования (химия):

Иванова Анастасия Николаевна

Липецк, 2025 г.

Аннотация

Интегрированное занятие – практикум по географии и химии позволяет обобщить и углубить знания детей по предметам естественно-научной области, отразить тесную взаимосвязь химии и географии при изучении окружающего мира.

Данное занятие было представлено для учителей географии и химии на одном из заседаний городских профессиональных сообществ (ГПС), с целью трансляции и обобщения педагогического опыта на городском и региональных уровнях в школьном технопарке «Кванториум».

Занятие носит практический характер и проводится в рамках реализации программы дополнительного образования «Экспериментальная химия» по предмету «Химия» с использованием цифрового оборудования на базе школьного технопарка «Кванториум».

Выбор темы занятия обусловлен тем, что науки география и химия тесным образом связаны при изучении процессов и явления, протекающих в окружающем нас мире. Знания в области географии позволяют оценить влияние тех или иных факторов, на состояние окружающей среды, а химические методы исследования помогают в исследовании состава почв, атмосферы и природных вод, в том числе предлагая эффективные методы их очистки.

Цели:

1)обучающие

- познакомить детей с различными сферами применения воды;

- посредством межпредметных связей расширить представления учащихся о значении воды в жизни человека, природы, планеты;

- сформировать понятия о чистых веществах и смесях;

-изучить методы очистки воды и применить их на практике.

2)развивающие

- развивать умение анализировать полученную информацию;

- развивать умение работать с оборудованием и веществами;

- развивать умение производить сравнение данных и делать выводы.

3) воспитательные

- привлечь внимание детей к проблеме рационального использования воды, различным экологическим проблемам.

Оборудование (география): компьютер, мультимедийный проектор, экран, видеоролики: «Земля - вид из космоса. Полёт МКС», «Голубое богатство планеты», «Вода в технологических процессах», раздаточный материал: «Распределение пресной воды в природе».

Оборудование (химия): компьютер с подключенным датчиком оптической плотности, три образца растворов - вода и мел, вода и зеленка, водопроводная вода, дистиллированная вода, фильтровальная бумага, воронка, спиртовка, раствор сульфата алюминия (коагулянт), активированный уголь (адсорбент).

Цифровые образовательные ресурсы: разработанная для урока: мультимедийная презентация «Вода - важный природный ресурс. Методы очистки воды»

Ход занятия

1.Организационный этап.

Вступительное слово учителя.

Педагог (география): Здравствуйте, уважаемые гости! Здравствуйте, ребята! Сегодня у нас необычное занятие. Я предлагаю вам начать его с «полёта в космическом пространстве».

Просмотр видео «Земля – вид из космоса»

Так наша Земля выглядит из космоса. Когда космонавты смотрят из космоса на Землю, она им кажется светящимся шаром голубого цвета. Как вы думаете, почему?

Предполагаемые ответы детей: Большую часть нашей планеты занимает вода. ¾ поверхности Земли (71%) покрыты морями, океанами, ледниками.

2. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

Педагог (география): Эпиграфом к уроку мы выбрали слова французского писателя Антуана де Сент-Экзюпери: «Вода… Ты не имеешь ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать – тобой наслаждаешься, не ведая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь».

Всё ли верно в этом высказывании? Как вы считаете вода всегда не имеет вкуса, цвета и запаха?

Предполагаемые ответы: пресная чистая вода обладает такими свойствами, но она является прекрасным растворителем и может быть частью другого вещества. Поэтому не всегда соответствует приведённому выше высказыванию.

Педагог (география): Вы согласны с мнением автора, что вода не просто необходима для жизни, она и есть сама жизнь?

Предполагаемые ответы: Вода является частью всего живого на Земле. Без неё не мыслима жизнь и деятельность человека.

Педагог: Как вы думаете, чему будет посвящено наше занятие?

Предполагаемые ответы: мы будем говорить о воде, о её значении и роли в жизни людей.

Педагог:    Сегодня у нас интегрированное занятие по географии и химии, посвященное воде. Тема «Вода-важнейший природный ресурс. Чистые вещества и смеси. Методы очистки воды»

Ребята, какова цель нашего занятия?

Предполагаемые ответы: определить значение воды в жизни человека, природы, планеты. Познакомиться с различными сферами применения воды.

Получить представление о чистых веществах и смесях, а также изучить методы очистки воды.

Педагог:    Запишите цель в логический опорный конспект (Приложение 3)

3. Актуализация знаний

Понятие водные ресурсы. Распределение водных ресурсов на Земле.

Педагог (география): Вода - одно из начал существования всего живого на Земле. Она занимает особое положение среди природных богатств Земли. Вода- важнейший природный ресурс.

Работа со справочным материалом (Приложение 2)

Задание:

Педагог (геогафия): Используя справочный материал, дайте определение понятию «Водные ресурсы»

Ответы детей выводятся на экран.

Дети: Водные ресурсы — это природные воды, которые используются человеком в настоящее время и могут быть использованы в обозримой перспективе.  

Педагог (география): Назовите виды водных ресурсов.

Дети:

поверхностные и подземные воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов; 

почвенная влага; 

вода (льды) горных и полярных ледников; 

водяные пары атмосферы. 

Работа с диаграммой

Педагог (география): Как распределяется вода на Земле?

Дети: подавляющее большинство воды содержится в водах Мирового океана.

Педагог (география): Обратите внимание на 4 % пресной воды.

Изучите справочный материал. Каким образом распределены пресные воды по планете?

Ответы детей:

Работа со справочным материалом.

«Распределение пресной воды в природе»

Педагог : Внесите информацию в логический опорный конспект.

Пространственное размещение водных ресурсов на территории России.

Работа с картой

Педагог (география): Россия располагает огромными водными ресурсами. По этому виду ресурсов она уступает лишь Бразилии. По обеспеченности на душу населения наша страна находится на 28 месте в мире.

Давайте поработаем с картой. Надо назвать и показать самые крупные реки и озёра на территории России.

Дети показывают крупнейшие реки и озёра России.

Педагог (география): Мы совершили путешествие по карте. А теперь предлагаю посмотреть видеоролик «Голубое богатство России».

Задание: Во время просмотра видео в логическом опорном конспекте отмечайте особенности крупных водных объектов. (Приложение 3)

Сделайте вывод о пространственном размещении водных ресурсов нашей страны.

Просмотр видеоролика «Голубое богатство России»

Вывод (делают дети): Наблюдается диспропорция в размещении водных ресурсов. На европейской части Российской Федерации, которая освоена больше всего (примерно 80 % населения страны), находится всего 10-15 % от всех водных ресурсов. Все крупнейшие водные объекты расположены в Азиатской части.

Сферы использования водных ресурсов

Педагог (география): Природные ресурсы- это те компоненты природы, которые человек использует в своей хозяйственной деятельности.

Вся практическая деятельность человека с самой глубокой древности связана с использованием воды и водных растворов.

Работа с использованием ресурсов сайта

https://test-quick.apkpro.ru/auth/login

Педагог (георгафия): пройдите по ссылке и ответьте на вопрос «В каких областях деятельности человека применяется вода?»

Облако слов выводится на экран

 Предполагаемые ответы.

Сферы использования водных ресурсов включают:

Промышленность

Сельское хозяйство

Бытовые нужды

Судоходство 

Рыболовство

Лесосплав 

Туризм (рекреация) 

Выработка электроэнергии 

Педагог (георгафия): внесите в ЛОК информацию о том где используется вода.

Вода в технологических процессах.

Педагог (география): Вода играет важную роль во многих технологических процессах благодаря своим уникальным свойствам, таким как растворяющая способность, теплоёмкость и электропроводность.

Она является важным фактором размещения некоторых производств.

4. Применение знаний и умений в новой ситуации

Практическая часть. Закрепление материала.

Педагог (география): Перейдём от теории к практике.

Перед вами находится раздаточный материал с текстами, в которых даётся описание различных производств. Ознакомьтесь с ними и сделайте вывод, для каких отраслей хозяйства вода является важным фактором размещения.

Дети изучают тексты (Приложение 2).

Предполагаемые ответы: целлюлозо- бумажное производство, предприятия химии органического синтеза, цветная металлургия (производство алюминия)

Просмотр видеофрагмента «Вода в промышленном производстве»

Педагог (география): Посмотрите видео. Определите какие ещё отрасли являются крупными потребителями воды. Внесите информацию в ЛОК.

Примеры технологических процессов, в которых используется вода (из видеофрагмента):

Гидроэнергетика.

Вода используется для генерации электроэнергии на гидроэлектростанциях. Поток воды вращает турбины, которые приводят в движение генераторы, производящие электроэнергию.

Производство бумаги.

В процессе производства бумаги вода используется для размола древесины, формирования бумажной массы и последующего прессования и сушки бумажного полотна. На выработку одной тонны бумаги расходуется от 100 до 200 м3 воды.

Химическая промышленность.

Вода является важным реагентом и растворителем во многих химических реакциях. Она участвует в синтезе органических соединений, производстве удобрений, лекарств и других продуктов.

Особенно водоёмким является производство полимерных материалов: пластмасс, волокон, каучука.

При производстве синтетического каучука расходуется 1600 м3 воды, а капронового волокна – 2500м3.

Металлургия.

Расход воды в чёрной металлургии составляет 15% от общего потребления всеми отраслями промышленности России.

При выплавке металлов вода используется для охлаждения печей, обработки шлаков и очистки газов. Также она необходима для гидродобычи полезных ископаемых.

Текстильная промышленность.

Вода применяется для стирки тканей, окрашивания, отбеливания и других процессов обработки текстиля. Она служит основным средством для удаления загрязнителей и красителей. Самое большое количество воды используется для производства шерстяных тканей- 300- 330 м3/т продукции.

Фармацевтическая промышленность.

Вода используется в качестве растворителя для приготовления лекарственных препаратов, а также для их стерилизации и очистки оборудования.

Пищевая промышленность.

Вода необходима для мытья сырья, приготовления пищи, консервирования продуктов и поддержания гигиенических стандартов на предприятиях.

Экологические технологии.

Вода активно используется в очистных сооружениях для фильтрации сточных вод, удаления загрязняющих веществ и восстановления качества водных ресурсов.

Педагог (география): Одна из причин дефицита воды- загрязнение воды. Вспомним события произошедшие 15 декабря 2024 года в Анапе. Что произошло?

Предполагаемые ответы:

Разлив нефтепродукта в Чёрном море, в результате аварии танкеров. Экологическая катастрофа.

Педагог (география): А теперь я передаю слово педагогу дополнительного образования по химии. Анастасия Николаевна познакомит нас с методами очистки воды.

Педагог (химия): Выше было сказано, что вода это ценный природный ресурс, но еще большую ценность представляет чистая вода, моя часть работы будет посвящена методам очистки воды от посторонних примесей.

Посмотрите на экран, на нем приведен простейший эксперимент, в два стакана с водой поместили куриное яйцо, в первом случае оно всплыло, а во втором опустилось на дно.

Как вы думаете, в чем причина такого эффекта?

Предполагаемые ответы: из-за разных свойств растворов.

Педагог (химия): Совершенно верно, причина кроется в том, что дистиллированная вода это чистое вещество, а морская вода представляет смесь (раствор солей). Плотность морской воды выше и она выталкивает яйцо на поверхность.

Обратите внимание на график, здесь приведены данные зависимости температуры кипения морской воды и дистиллированной от времени кипячения. Синим цветом кривая для дистиллированной воды, а красным для морской воды.

Какой вывод можно сделать?

Предполагаемые ответы: при кипячении на протяжении времени температура кипения морской воды возрастает, так как при испарении растворителя из смеси, т.е. воды увеличивается концентрация растворенных веществ, а для дистиллированной воды показатель не изменяется, так как это вещество чистое.

Работа с таблицей сравнения (приложение 1)

Педагог (химия): проведем сравнительную характеристику свойств чистого вещества и смесей.

На ваших столах находятся раздаточные листы, заполним таблицу сравнения чистых веществ и смесей.

На основе информации о свойствах чистых веществ и смесей, сформируем определение данных понятий, впишите в раздаточные листы, под таблицей.

Педагог (химия): на экране приведены примеры веществ, давайте разделим их на чистые и смести, впишите названия веществ в качестве примеров к определениям.

Предполагаемые ответы:

Чистые вещества: соль, гелий, золото, кислород. Смеси: воздух, молоко, чугун, нефть, соки.

Педагог (химия):. мы сегодня остановимся на жидких смесях, так как в качестве растворителя зачастую выступает вода, а наша задача произвести очистку воды, а именно фильтрование, адсорбция, коагуляция.

Практическая часть

Педагог (химия): проверять эффективность того или иного метода очистки будем с помощью цифровой лаборатории и датчика оптической плотности, его работа основана на прохождении света через раствор, чем он мутнее тем выше показатели.

Приступим к практической работе. Вспомним правила техники безопасности.

Оптическая плотность дистиллированной воды как эталонного образца измерена и уже внесена в таблицу, конечно, таких показателей при очистке растворов мы не добьемся, но будем стремиться.

Педагог (химия): перейдем к первому эксперименту, очистка воды от примесей твердых частиц мела с помощью фильтрования.

Сначала определим оптическую плотность исходного раствора, с помощью пипетки нальем в кювету образец раствора, закроем крышкой и поместим в датчик, нажмем кнопку «пуск», запишем данные в таблицу. Произведем фильтрование раствора с помощью бумажного фильтра, повторим измерение.

Какой можно сделать вывод?

Педагог (химия): второй эксперимент, это очистка воды от примесей зеленки с помощью процесса адсорбции.

Адсорбентом выступает активированный уголь, как вы думаете, почему? Такое свойство активированного угля было использовано ученым химиком Николаем Дмитриевичем Зелинским при создании первого эффективного противогаза.

Поместим в кювету несколько капель исходного образца, замерим показатели, внесем в раствор по 5 таблеток активированного угля. Что наблюдаете? Профильтруем раствор с помощью ваты, измерим показатели очищенного раствора.

Сделаем вывод.

Педагог (химия): третий метод очистки – коагуляция.

Он характерен для однородных смесей, таковой является водопроводная вода, невооруженным взглядом примеси в ней обнаружить невозможно, а тем не менее они присутствуют. Выявить их нам поможет химическое вещество-коагулянт (Сульфат алюминия), он имеет высокую растворимость и низкую способность гидролизоваться, образуются хлопьевидные частички гидроксида алюминия, которые захватывают с собой побочные примеси.

Педагог (химия): измерим данные исходного раствора, прильем коагулянт, поместим раствор в пробирку и будем нагревать. Что наблюдаем? Профильтруем раствор, замерим показатели.

Какой вывод сделаем?

Какой метод очистки воды наиболее эффективен?

Сделайте вывод, о проделанной работе и запишите в раздаточный лист.

Педагог (химия): Ребята, вы молодцы, очень хорошо сегодня работали, активно отвечали на вопросы, грамотно выполняли практическую работу и вы совершенно правы, не существует универсального метода очистки воды, каждый метод хорош по своему. Важно беречь воду от загрязнений, так как это важнейший природный ресурс, но и не стоит забывать, что растворы это неотъемлемая часть нашей жизни, без них и не было бы ее самой!

5. Рефлексия (подведение итогов занятия)

Педагог (география): Давайте подведём итог.

Перед вами находится таблица. В первой колонке отметьте, то что вы уже знали и сегодня только освежили в памяти информацию. Что узнали нового запишите во вторую колонку. А в третьей отметим то о чём более подробно хотели бы узнать.

Сегодня мы с вами говорили о важности воды для окружающей среды и развития общества. И я думаю, вы многое поняли насколько важна вода.

Приложение 1

Раздаточный лист по химии «Чистые вещества и смеси»

Сравнительная характеристика смеси и чистого вещества

Запишите определения:

Чистое вещество-

Смесь-

Порядок выполнения работы

1. Подключить датчик оптической плотности к компьютеру. Запустить программу.

2. Налить в кювету с помощью пипетки образец раствора воды с мелом, опустить кювету в датчик, зафиксировать данные, внести в таблицу.

3. Произвести фильтрование, измерение, внести данные в таблицу.

Произвести такие же действия для двух остальных растворов.

Вывод:

Приложение 2

Справочный материал по географии

Тема: «Вода-важнейший природный ресурс. Чистые вещества и смеси. Методы очистки воды»

Водные ресурсы — это природные воды, которые используются человеком в настоящее время и могут быть использованы в обозримой перспективе.  

К водным ресурсам относятся:

поверхностные и подземные воды рек, озёр, каналов, водохранилищ, морей и океанов; 

почвенная влага; 

вода (льды) горных и полярных ледников; 

водяные пары атмосферы. 

Распределение пресной воды в природе.

Практическая часть.

АО «Котласский ЦБК» (юг Архангельской области, город Коряжма) – крупнейшее в России предприятие по комплексной безотходной химической переработке древесины. Котласский ЦБК вырабатывает более миллиона тонн целлюлозы разных видов, сотни тысяч тонн печатной и технической бумаги, картона, древесно-волокнистые плиты и другие виды продукции.

В 2005 г. газета «Время новостей» сообщила о том, что в инвестиционный фонд России поступила первая заявка на финансирование инфраструктуры для реализации проекта развития Нижнего Приангарья. Проект включал в себя достройку Богучанской ГЭС и строительство рядом с ней алюминиевого завода, а также возведение на берегу Ангары целлюлозно-бумажного комбината.

Строящиеся в Богучанском районе алюминиевый завод и ЦБК будут обеспечены сырьём для производимой продукции. Какие общие особенности производства металлического алюминия и целлюлозы обусловили их размещение в Нижнем Приангарье? Укажите две особенности.

Новомосковская акционерная компания «Азот» является одним из крупнейших химических предприятий России: здесь производится каждая девятая тонна отечественных аммиака и азотных удобрений. В настоящее время завод полностью модернизирован, что позволяет ему быть высокоэффективным предприятием.

Производство азотных удобрений является сырьеёмким. Укажите особенность ЭГП г. Новомосковска, благодаря которой завод азотных удобрений обеспечивается сырьём.

Приложение 3

Логический опорный конспект по географии

​​​​​​​ Фотоотчет о проведенном мероприятии 11.02.2025 г.