Использование цифровых лабораторий как один из способов мотивации на уроках

химии

Смирнова Н.А, магистрант 2-го года обучения естественно- географического

факультета

Научный руководитель – Кафиятуллина А.Г.,

доцент, кандидат химических наук.

Ключевые слова: Цифровая (компьютерная) лаборатория (ЦЛ), программно-аппаратный

комплекс, датчиковая система; контекстные задачи.

Работа посвящена изучению использования цифровых лабораторий на уроках химии. В

ходе выполнения работы были рассмотрены цифровые лаборатории Releon Lite и ЛЦИ-

16(32).

Введение.

Современный урок невозможен без использования информационных

технологий. Их применение в обучении – одна из наиболее важных

и устойчивых тенденций развития мирового образовательного процесса.

При изучении химии информационные технологии становятся эффективным

вспомогательным средством, которое помогает повышать качество знаний обучающихся и

качество самих уроков.

Преимущества цифровой лаборатории:

● наглядное представление результатов эксперимента в виде графиков, диаграмм и

таблиц;

● компьютерная обработка результатов эксперимента, данных измерений;

● сопоставление данных, полученных в ходе различных экспериментов; возможность

многократного повторения эксперимента;

● наблюдение за динамикой исследуемого явления; доступность изучения быстро

протекающих процессов;

● сокращение времени эксперимента; быстрота получения результата;

● возрастание познавательного интереса учащихся.

Цифровая (компьютерная) лаборатория (ЦЛ), программно-аппаратный комплекс,

датчиковая система — комплект учебного оборудования, включающий измерительный

блок, интерфейс которого позволяет обеспечивать связь с персональным компьютером, и

набор датчиков, регистрирующих значения различных физических величин. Набор

датчиков в цифровых измерительных лабораториях Releon Lite и ЛЦИ-16(32) однотипен и

включает в себя: датчик температуры, предназначен для измерения температуры в водных

растворах и в газовых средах; датчик рН -

используется для измерения водородного показателя водных растворов в различных

исследованиях объектов окружающей среды; датчик электропроводности предназначен

для измерения удельной электропроводности жидкостей, в том числе и водных растворов

веществ, применяется при изучении теории электролитической диссоциации,

характеристик водных растворов; Датчик оптической плотности (колориметр), который

можно использовать при изучении тем «Растворы», «Скорость химических реакций»,

определении концентрации окрашенных ионов или соединений. Цифровая лаборатория

Releon Lite содержит датчики определения хлорид, нитрат-ионов. Методика проведения

измерений аналогична: подключить зонд к датчику, с помощью usb-кабеля подключаем

датчик к компьютеру (ноутбуку, запускаем программное обеспечение, выбираем датчик и

нажимаем запуск или старт.

Использование цифровых лабораторий возможно не только при выполнении

практических работ, но и при демонстрационных показах химических опытов на уроке.

Однозначно, применение современного оборудования мотивирует учащихся на изучение

предмета! Теоретическая часть предмета «химия» довольно сложна для начального

познания предмета, а использование цифровых лабораторий при проведении химического

опыта позволяют учащимся доступно воспринимать теорию с практикой. Использовать

оборудованием можно и нужно с первых уроков химии! При изучении строении пламени

можно воспользоваться датчиком температуры

для определить температуру в разных его

зонах при использовании различных источников тепла. Целесообразно использовать

данный датчик при выполнении следующих химических опытов: «Выделение и

поглощение тепла – признак химической реакции»; «Изучение зависимости

растворимости вещества от температуры»; «Тепловой эффект реакции гидроксида натрия

с углекислым газом»; «Изучение влияния различных факторов на скорость реакции». Не

менее популярно применение датчика определителя рН: «Определение рН растворов

кислот и щелочей»; «Реакция нейтрализации»; «Реакции ионного обмена. Взаимодействие

гидроксида бария с серной кислотой»; «Окислительно-восстановительные реакции.

Изучение реакции взаимодействия сульфита натрия с пероксидом водорода», и, конечно

же -

«Изучение влияния различных факторов на скорость реакции». Использование

датчика электропроводности востребовано на демонстрационных опытах: «Электролиты и

неэлектролиты»; «Сильные и слабые электролиты»;» Зависимость электропроводности

растворов сильных электролитов от концентрации ионов». Применение цифровых

лабораторий при выполнении практических работ «Определение кислотности почвы»,

«Определение хлорид -ионов в питьевой воде», «Определение нитрат -ионов в

питательных растворах» позволяют учащимся наглядно представлять реальную

наглядность происходящих действий.

От наглядности необходимо перейти к теоретической базе предмета, а это подразумевает

решение задач с применением: знаний о химических свойствах веществ, необходимых

формул. Один из вариантов является решение контекстных задач по химии, поскольку в

них демонстрируется роль химических знаний в жизнедеятельности человека и общества.

В таких заданиях усилены художественный, смысловой, личностно значимый,

эмоциональный, практический компоненты. Контекстные задачи оценивают способность

к применению знаний. Одна из целей – мотивировать и поддержать учащегося в

познавательной деятельности. А использование цифровых лабораторий при решении

таких заданий усиливают вероятность и мотивации, и поддержке познавательной

деятельности!

Приведем два примера использования контекстных задач на уроках химии:

«Неизвестная соль» (8 класс).

Французский химик К.Л. Бертолле, изучая действие хлора на гидроксид калия в водном

растворе, получил соль, названную в последствии его именем. Как показал химический

анализ, в составе этой соли оказался калий, хлор и кислород.

Вопросы и задания:

1.

Как называется эта соль? Дайте ей историческое и систематическое название.

2.

Где применяется эта соль?

3.

Установите формулу соли, полученной Бертолле, если массовая доля калия –

31,8%, хлора – 29,0%.

4.

Запишите формулы хлора и гидроксида калия.

5.

Составьте уравнение реакции получения этой соли, если известно, что кроме

указанной соли образуется хлорид калия КCl и вода Н

2

О. [1].

Решение данной задачи основывается на теоретических знаниях, которые ребенок

извлекает из учебника, и, если, информации недостаточно – использует дополнительные

источники. Необходимо закрепить навыки составления химических реакций –

использование химического языка, знание закона сохранения массы веществ актуальны.

При ответе на второй вопрос – применение – ученик получает информацию по

использовании данной соли в повседневной жизни (изготовление взрывчатых веществ,

спичек), математические расчеты при ответе на 3 вопрос – метапредметная составляющая

контекстной задачи. Использование датчиков цифровой лаборатории позволят

определить рН, электропроводность данной соли.

«Кислотные дожди» (9 класс)

Кислую реакцию дождевой воды впервые обнаружили в Англии в 1852 году, но

настоящей проблемой кислотные дожди стали в XX веке. Они губят

сельскохозяйственные растения, леса и водоемы. А причиной всему – растворение

сернистого газа и других промышленных выбросов в дождевых каплях с последующим

окислением.

Для предотвращения пагубного действия растворов кислот на все живое можно провести

реакцию нейтрализации.

Задания:

1.

Составьте уравнение реакции сернистого газа с водой.

2.

Составьте две возможные химические реакции сернистой кислоты с гидроксидом

натрия. [1].

Решение данной контекстной задачи - целое исследование! При наличии образцов

дождевой воды необходимо исследовать рН. Измеряем рН и сернистой кислоты, которую

будем использовать для химических опытов! Бесспорно, конечные растворы так же

определим на кислотность! При недостатке щелочи кислая среда так и останется!

Результаты при измерении кислотности растворов с помощью датчиков рН цифровых

лабораторий получаем очень быстро и точно!

Выводы.

Бесспорно, применение цифровых лабораторий способствуют повышению мотивацию

учащихся на уроках химии. Химия – это эксперимент, а если есть современное цифровое

оборудование, которое позволяет провести эксперимент быстро, точно – то актуальность

их использовании очевидна. Только осуществляя химический эксперимент можно

проверить достоверность прогнозов, сделанных на основании теории. Ведь в процессе

экспериментальной работы учащиеся приобретают опыт познания реальности,

являющийся важным этапом формирования у них убеждений, которые, в свою очередь,

составляют основу научного мировоззрения. Искать ответы на вопросы контекстных

задач позволяют учащимся не только достигать предметных результатов обучения, но и

способствуют актуализировать мотив «интересно». Цифровые лаборатории позволяют

удовлетворять любопытство учащихся.

Литература:

1.

Ахметов, М.А. 100 контекстных задач по химии [Текст] : учебно-методическое

пособие. В 2 ч. Ч.1 / М.А. Ахметов. – Ульяновск : Центр ОСИ, 2015. – 68. – (Серия

«Реализация ФГОС ООО»).

2.

Ахметов, М.А. 100 контекстных задач по химии [Текст] : учебно-методическое

пособие. В 2 ч. Ч.2 / М.А. Ахметов. – Ульяновск : Центр ОСИ, 2015. – 48. – (Серия

«Реализация ФГОС ООО»).

3.

Беспалов П.И., Дорофеев М.В. Реализация образовательных программ

естественнонаучной и технологической направленностей по химии с

использованием оборудования «Точки роста»: методическое пособие - Москва,

2021