Апробация методических разработок опытов с использованием цифровой лаборатории «Архимед» в урочной деятельности и на элективных курсах

Апробацию всех предлагаемых опытов мы проводили на базе МОУ Лицей информационных систем и технологий № 73 г. Пензы.

В ходе проведения нашей работы мы рассматривали возможности применения данной лаборатории в различных видах учебной деятельности: на уроках и на элективных курсах.

Апробацию возможностей этой лаборатории в процессе обучения мы проводили при изучении следующих тем:

· Растворение как физико-химический процесс. Растворимость. Типы растворов

· Тепловой эффект химической реакции

· Среда водных растворов. Водородный показатель.

· Реакции ионного обмена

· Окислительно-восстановительные реакции

· Гидролиз неорганических веществ

Бесспорно, каждый из этих опытов (1. Экзотермические реакции. Растворение гидроксида натрия и безводного сульфата меди в воде. 2. Эндотермические реакции. Понижение температуры раствора при растворении некоторых солей в воде: нитрата калия, нитрата аммония, тиосульфата натрия. 3. рН раствора при растворении гидроксида натрия в воде. 4. Реакции нейтрализации. Взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой.), предлагаемых разработчиками лаборатории, позволил нам отследить процессы изменения температуры или рН в динамике, с показом конкретных значений температуры и водородного показателя растворов. Однако, по нашему мнению и по мнению ряда компетентных авторов все они требуют неоправданных затрат времени на настройку и обеспечение наглядности для всего класса на уроке. Ведь есть другие и при этом более наглядные, с позиций органолептики, способы показа и изменения температуры: примерзание стакана с раствором нитрата аммония или хлорида натрия к фанерной доске; а для показа изменения рН: использование универсальной индикаторной бумаги или растворов индикаторов. Да – это старые, не использующие ИКТ методики, но они проверены временем и вызывают у современного учащегося больший интерес, нежели график на дисплее монитора.

Нами были отмечены и другие недостатки в разработках авторов лаборатории Архимед:

1. Непродуманный расход реагентов при проведении опытов

1. Непродуманные установки для проведения экспериментов

2. Несовместимость карманного компьютера на базе Palm OS® с настольным ПК по формату графических файлов, файловой системе.

5. Не синхронизированное сохранение данных: программа Imagi Probe 2.0 сохраняет данные произвольно, а не в папки, выбираемые экспериментатором

6. Неудобства при работе с температурным датчиком: согласно идее разработчиков цифровой лаборатории «Архимед» температурный датчик необходимо целиком помещать в вещество, температуру которого мы хотим измерить. При этом необходимо будет нарушить герметизацию сосуда, а это испортит весь эксперимент. Так что при проведении термодинамических процессов приходится ограничиваться показаниями температуры воздуха рядом с исследуемым сосудом.

В предлагаемых разработках мы постарались учесть, все эти недостатки и предложили методики, максимально приближающие школьника к достоверным результатам.

Наш эксперимент с использованием цифровой лаборатории «Архимед» показал, что заявленные авторами преимущества использования этой лаборатории: повышение уровня знаний по химии за счёт активной деятельности учащихся; способствует раскрытию творческого потенциала учащихся; способствуют решению и освоению межпредметных задач – реальны, но скорее во внеурочной деятельности. Например, на элективных курсах и при реализации исследовательских работ школьников.

С 2006 года в учебный план МОУ Лицей информационных систем и технологий № 73 г. Пензы введён элективный курс «Химия и медицина», а с 2007 года элективный курс «Химия и экология».

Сегодня нами разработаны ряд методик к занятиям на элективном курсе «Химия и медицина» с анализом лекарственных препаратов и лекарственных форм.

В практике элективного курса «Химия и экология» был апробирован эксперимент: «Влияние продуктов коррозии на развитие водных растений». Данный эксперимент может быть проведён и в урочное время в 9 классе при изучении темы «Металлы» на уроке «Общие понятия о коррозии металлов». Однако, методика опыта предусматривает достаточно длительное время для получения результата и в результате школьники видят динамику только в графике на слайде, не приняв участия в самом процессе исследования изменения рН.

В практике элективного курса «Химия и медицина» у учеников 10 класса был апробирован эксперимент, методическая разработка которого, предполагает использование возможностей цифровой лаборатории «Архимед». Данный эксперимент был проведён в рамках занятия «Здоровое питание» (Приложение 4).

Для первого занятия нами была составлена презентация «Цифровая лаборатория «Архимед» – новое поколение школьных естественно-научных лабораторий» (см. УМК к работе). Данная презентация содержала ознакомительную информацию о возможностях, устройстве, внешнем виде, комплекте датчиков, настройке работы, регистрации данных, предполагаемым результатам при работе с цифровой лабораторией «Архимед».

На этом же занятии нами было проведено анкетирование среди учащихся – слушателей элективного курса «Химия и медицина» (Приложение 7). Целью анкетирования было исследование готовности учеников к экспериментальной работе с оборудованием и цифровой лабораторией.

Анализ проведённого анкетирования показал, что

1) На вопрос «Знаете ли, Вы, что такое «водородный показатель?»

- «Да» – 0%

- «Нет» – 100%

2). На вопрос «Знакома ли Вам методика титрования?»

- «Да» – 10%

- «Нет» – 90%

3). На вопрос «Имеете ли, Вы, опыт работы с цифровыми лабораториями?»

- «Да» – 20%

- «Нет» – 80%.

4). На вопрос «Заинтересовала ли Вас работа с цифровой лабораторией «Архимед» после просмотра презентации?»

- «Да» – 90%

- «Нет» – 10%

В анкетировании принимало участие 15 человек – учащиеся, посещающие факультатив «Химия и медицина».

На следующем занятии нами была проведена работа по теме «Анализ качества пищевых продуктов». Конспект фрагмента занятия «Здоровое питание» по теме «Анализ качества пищевых продуктов» представлен в Приложении 6. Цель занятия: освоение методов анализа качества продуктов питания и сырья, с использованием возможностей цифровой лаборатории «Архимед». Тематическое содержание занятия предполагает рассмотрение методик титрования растворов и вытяжек из выбранных для анализа продуктов питания и сырья, а также теоретическое обоснование проходящих процессов. Все результаты собственных исследований учащиеся заносили в таблицы, с дальнейшим подсчётом кислотности исследуемых продуктов (молока, хлеба, творога, муки). По окончании проведения эксперимента и на основании получаемой теоретической информации (виды сырья, показатели, характеризующие качество продуктов), учащимся предлагается сделать выводы. Выводы должны содержать заключения о качестве исследуемых продуктов. Такая исследовательская работа не только знакомит учащихся с физико-химическими методами анализа, но и позволяет каждому учащемуся побыть в роли эксперта, что не маловажно для реализации целей и задач элективных курсов: создание условий для обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования.