Урок химии в 7 классе по теме «Введение в кристаллографию»
Тема урока:
«Введение в кристаллографию»
Урок химии в 7классе (УМК О.С. Габриеляна)
Пояснительная записка
Предлагаемая разработка урока направлена на формирование ключевых образовательных компетенций. Решение данной проблемы осуществляется на основе реализации методов и приемов, развивающие у обучающихся:
активность (диалог с учителем),
самостоятельность
креативность
ответственность,
а также внедрения современных образовательных технологий:
исследовательских,
проблемного обучения,
информационно-коммуникационных
Использование отрывков из художественных произведений создает моти-вационную основу урока, привлекает внимание учащихся к изучаемой теме. В ходе выявления экспериментальных трудностей при выполнении домашней практической работы согласно описанной в учебнике инструкции учащиеся рассказывают о найденных ими в литературных и научных источниках способах достижения результата выращивания кристаллов солей, а также собственных находках. Проблемную ситуацию на уроке создает вопрос о возможности выращивания кристаллов из растворов не только поваренной соли и медного купороса, но и растворов других солей. Решение проблемы осуществляется в ходе эксперимента – практической работы, где ученики рефлексируют собственный процесс работы. На данном уроке ценится не знание «пройденного» учебного материала, а спонтанно осуществляемого мышления, свободного мыслительного дела-действия, осуществляемого индивидуально и всеми вместе, с равной ответственностью – и учениками, и учителем.
Использование документ-камеры, веб-камеры, микроскопа, интерактивной доски на данном уроке позволяет обучащимся в яркой и интересной форме воспринимать, промысливать, сравнивать и обобщать материал, прослеживать происхождение важнейших понятий, которые определяют данную предметную область знания.
Цель урока: углубить знания школьников о процессе кристаллизации; познакомить с многообразием кристаллов природного и искусственного происхождения
Задачи урока:
Дать целостное представление о химии, как о науке, в которой лежат принципы понимания законов природы и ее структурной организации;
Обсудить результаты домашней практической работы «Выращивание кристаллов»;
Познакомить обучащихся со строением и ростом кристаллов;
Вырастить микро- и макрокристаллы различной формы и цвета;
Дать представление о том, что кристаллы промежуточное звено между живой и неживой материей.
Методы обучения:
беседа, использование иллюстраций, ТСО, ИКТ, исследование, химический эксперимент.
Тип урока: комбинированный
Вид урока: практическая работа исследовательского типа
Образовательная технология: проблемно-диалогическое обучение
Образовательный продукт урока: полученные кристаллы
Оборудование: интерактивная доска, проектор, документ-камера, микроскоп, веб-камера.
Реактивы и посуда: предметные стекла, держатель, спиртовка, раствор хлорида магния, раствора хлорида аммония, концентрированного раствора аммиака, гидрофосфата натрия; раствор хлорида кальция, раствор серной кислоты
Литература:
1. Мельникова Е.Л. Проблемный урок, или Как открывать знания с учениками. Пособие для учителя. М.: АПК и ПРО, 2002;
2. Банн Ч. Кристаллы. Их роль в природе и науке. М., «Мир», 1970
3. Китайгородский А.И. Порядок и беспорядок в мире атомов. М., «Наука», 1977
4. Шаскольская М.Л. Очерки о свойствах кристаллов. М., «Наука», 1978
5. Шаскольская М.Л. Кристаллы. М., «Наука», 1978
6. Харгиттаи И., Харгиттаи М. Симметрия глазами химика. М., «Мир», 1989
План урока
Орг. момент
Актуализация знаний
Сообщение темы, целей и задач урока
Анализ домашней практической работы
Создание проблемной ситуации
Поиск решений (практическая работа)
Выводы
Заключение. Рефлексивно-оценочный этап.
Ход урока:
Орг. момент
Актуализация знаний
Ум заключается не только в знании,
но и в умении прилагать знания на деле
Аристотель.
Учитель: ребята, каким способом вы можете получать знания о чем-то?
Ученики: (чтение книг, просмотр телепередач, источники Интернета, наблюдение, от других людей, эксперимент)
Учитель: ребята, а все ли методы познания нам доступны?
Ученики: (не все, например, могут быть ограничения по возрасту, отсутствие источников познания, отсутствие базы знаний и др.)
Учитель: Химия - это наука, в основе которой лежат принципы понимания законов природы и ее структурной организации. Если обратиться к воззрениям древнейших ученых - философов, мы увидим, что в основе их теории мироздания лежит мир стихий - первооснов Вселенной
Например, в представлениях древнейших милетциев Фалеса и Анаксимандра: вода есть первоначало всего мира, она есть Беспредельное, т.е. хаос, откуда все исходит, превращаясь в Космос, т.е. четко организованную структуру
Учитель: ребята, как вы думаете, взгляды ученых на строение Вселенной связаны с химической наукой?
Ученики: (да, например, Вселенная, имеющая определенную структуру, образовалась из хаотично движущихся частиц газопылевого облака.)
Учитель: На прошлом уроке мы познакомились с новым методом выделения и очистки твёрдых веществ, о котором К. Паустовский в повести «Золотая роза» писал: «Есть очень насыщенные минеральные источники. Стоит положить в такой источник ветку или гвоздь, что угодно, как через короткое время они образуют множество белых кристаллов и превращаются в подлинные произведения искусства».
Скажите, о чем сегодня на уроке пойдет речь?
Ученики: (о кристаллах)
Учитель: правильно, о кристаллах и процессе кристаллизации
Сообщение темы, целей и задач урока
Учитель: Что такое кристаллы? Какими свойствами они обладают?
Кристаллы (от греч. первоначально — лёд, в дальнейшем — горный хрусталь, кристалл), твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников. Эта форма — следствие упорядоченного расположения в кристаллах атомов, образующих кристаллическую решетку. Кристаллы — равновесное состояние твёрдых тел. Кристаллы обладают той или иной симметрией атомной структуры. Кристалл, выросший в неравновесных условиях и не имеющий правильной огранки или потерявший её в результате той или иной обработки, сохраняет основной признак кристаллического состояния — решётчатую атомную структуру и все определяемые ею свойства.
Кристалл чудодейственен своими свойствами, он выполняет самые разные функции. Эти свойства заложены в его строении.
Учитель: Изучать кристаллы начали еще в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естественную форму правильных многогранников. Исследования продолжаются до настоящего времени. В 2004 году было сделано открытие уникального вещества – графена, за которое в октябре 2010 году присуждена Нобелевская премия. Об этом открытии у нас есть небольшое сообщение.
Ученик: (сообщение об открытии графена) – приложение 1
(слайд 9)
Анализ домашней практической работы
Учитель: Дома вы выполняли практическую работу по выращиванию кристаллов, какой способ для этого вы использовали?
Ученики: (способ постепенного охлаждения раствора)
Учитель: Что удивило вас, при выполнении данного эксперимента?
Ученики: (нет одинаковых кристаллов)
Учитель: Какие трудности возникли при проведении эксперимента?
Ученики: (не у всех получился описанный результат)
Учитель: Предлагаю рассказать о проведённом эксперименте и поделиться его результатами.
(Учащиеся через веб-камеру на интерактивную доску демонстрируют выращенные кристаллы, рассказывают о том, какую соль они использовали для проведения работы, сколько дней выращивали кристалл, какова его форма, цвет, прозрачен он или нет, сколько весит кристалл и каковы его размеры: высота, ширина, толщина. Обсуждают ход эксперимента, использованное в домашних условиях оборудование. Говорят о возникших трудностях и своих экспериментальных находках, которые они использовали, чтобы вырастить кристалл наибольших размеров).
Исходя из ваших сообщений, можно сделать вывод, что у большинства не получилось вырастить кристалл с первого раза, приходилось повторять эксперимент неоднократно и отходить от описания, предложенного в инструкции, используя свои экспериментальные приёмы.
Все представленные кристаллы разнообразны и по форме и по размерам.
Скажите, а вы видели процесс роста кристалла?
Ученики: (нет)
Учитель: предлагаю посмотреть небольшой видеофрагмент
Вначале образуется зародыш кристалла из атомов или молекул растворяемого вещества, затем зародыш начинает расти. Зарождение кристалла облегчается при наличии в растворе или расплаве мельчайших инородных тел — пылинок и других загрязнений. Очевидно, в данном случае зародыши кристаллов образуются не путем объединения при случайных столкновениях атомов или молекул, а в результате осаждения атомов на твердых инородных телах, пылинках, практически всегда присутствующих в расплаве или газе. Фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа, подтвердили реальность спирального механизма роста кристаллов.
Создание проблемной ситуации
Учитель: Скажите, вы работали дома с растворами поваренной соли и медного купороса , а из растворов других солей можно вырастить кристаллы?
Ученики: (наверное, можно).
Учитель: А как это доказать?
Ученики: (Провести эксперимент).
Учитель: правильно
Поиск решений (практическая работа) – 15 минут
Учитель: перед вами инструкции с заданием, одна группа выращивает микрокристаллы хлорида магния, другая – хлорида кальция - приложение 2
VII. Выводы
Учитель: Давайте посмотрим на результаты вашей работы через микроскоп, подключенный через документ-камеру и проецирующий изображение на интерактивную доску. Вы выращивали кристаллы образованные ионной кристаллической решеткой из водных растворов солей.
Что вы можете сказать о полученных результатах.
Ученики: (мы проводили работу параллельно, но у нас получились разные результаты).
Учитель: Как вы считаете почему? От чего это может зависеть?
Ученики: (наверное, результат эксперимента зависит :
От растворов и их концентрации,
От времени,
От условий )
Учитель: а теперь давайте посмотрим как растут макрокристаллы ( просмотр видеофрагмента)
VIII. Заключение. Рефлексивно-оценочный этап.
Учитель Мы живем на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы ходим по кристаллам. Строим из кристаллов, едим и лечимся ими, т.к. таблетки, приготовленные фармацевтами - это тоже спрессованные кристаллы, и их усвоение зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики.
Роговица глаза, миелиновая оболочка нервов, белки, и вирусы - это все кристаллы.
Кристалл чудодейственен своими свойствами. Долгий путь поисков и открытий, от изучения внешней формы кристаллов в глубь, в тонкости их атомного строения еще не завершен. Наука, которая занимается изучением кристаллов, называется кристаллографией. У ее истоков стоит М. Ломоносов.
Кристаллизация – очень распространенный в химии процесс, редко какое производство без него обходится. Кристаллы выращивают не ради красоты. Они находят широкое применение в технике.
Сегодня мы сделали первый шаг в удивительный мир построения кристаллов.
Но, созидая и творя, мы никогда не должны забывать о древнейшей, хорошо известной на Востоке этико-метафизической концепции о том, что:
«Все вещи рождаются, существуют и, в конце концов, погибают, а погибая, обращаются по требованию справедливости в то, из чего они все произошли...»
Учитель: В заключении мне хочется поблагодарить вас за работу (выставление оценок).
Домашнее задание: Напишите эссе:
Представьте, что кристалл – это человек. Как он может выглядеть, о чем «думать», к чему «стремиться»?
Приложение 1
Важнейшим событием для отечественной науки стало присуждение Нобелевской премии по физике нашим соотечественникам Андрею Гейму и Константину Новосёлову за открытие в 2004 году и изучение графена. За последние шесть лет, ученые открыли, что данное вещество обладает поразительными свойствами. Данный материал кардинально изменит наши жизни в двадцать первом веке. Это не только самый тонкий материал, но он также примерно в 200 раз прочней стали и проводит электричество при комнатной температуре лучше, чем любой другой материал известный человечеству. Потенциальные области применения, включают замену углеродных волокон в композитных материалах, с целью создания более легковесных самолетов и спутников; замена кремния в транзисторах; внедрение в пластмассу, с целью придания ей электропроводности; датчики на основе графена могут обнаруживать опасные молекулы; использование графеновой пудры в электрических аккумуляторах, с целью увеличения их эффективности; оптоэлектроника; более крепкий, прочный и легкий пластик; герметичные пластиковые контейнеры, которые позволят неделями хранить в нем еду, и она будет оставаться свежей; прозрачное токопроводящее покрытие для солнечных панелей и для мониторов; более крепкие ветряные двигатели; более устойчивые к механическому воздействию медицинские имплантаты; лучшее спортивное снаряжение; улучшение проводимости материалов; высокомощные высокочастотные электронные устройства; искусственные мембраны для разделения двух жидкостей в резервуаре; Таким образом, графен предоставляет неограниченные возможности практически во всех областях индустрии и производства.
Приложение 2
Инструкция для получения микрокристаллов из хлорида магния
На предметное стекло поместите 1 каплю раствора хлорида магния.
К ней прибавьте 1 каплю раствора хлорида аммония и затем 1 каплю концентрированного раствора аммиака (ОСТОРОЖНО!).
После этого внесите в полученный раствор кристаллик гидрофосфата натрия.
Возьмите предметное стекло держателем и слегка подогрейте над пламенем спиртовки, не доводя жидкость до кипения.
После охлаждения поместите стекло под микроскоп. Рассмотрите призматические кристаллы образовавшегося вещества состава NH4MgPO4 х 6H2O
Инструкция для получения микрокристаллов из хлорида кальция
-
Каплю раствора хлорида кальция поместите на предметное стекло, прибавьте 1 каплю разбавленной серной кислоты.
Слегка упарьте, но не досуха. Для этого держите предметное стекло с помощью держателя высоко над пламенем.
После охлаждения рассмотрите под микроскопом игольчатые кристаллы гипса СаSО4 х 2Н2О.
