Статья «Формирование естественнонаучной грамотности на уроках химии»

« Формирование естественнонаучной грамотности в рамках предмета «химия »

учитель химии МБОУ СОШ №60 г Воронежа Трубникова Екатерина Владимировна

С первого сентября 2022 года в школах России вводят новые ФГОС. Какие же изменения и новшества произойдут в преподавании предметов естественнонаучного цикла? Во ФГОС третьего поколения по-новому сформулированы предметные результаты, требования к образовательным результатам разбили по годам обучения, расширили содержание воспитательной деятельности, ввели понятие « функциональная грамотность» Важнейшим требованием к уровню подготовки выпускников школы является способность использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни. В дальнейшем подобные навыки будут способствовать активному участию выпускника школы в жизни общества, помогут ему приобретать новые знания. Поэтому формирование естественнонаучной грамотности является одной из актуальных задач школьного образования.По результатам исследования PISA в 2015 году был создан проект систематического мониторинга формирования ЕНГ, как одного из важнейших видов функциональной грамотности.

В исследованиях PISA «грамотность» подразумевает набор определенных компетентностей. Компетентность – способность применять полученные в школе знания и умения в реальных жизненных ситуациях.

Естественнонаучная грамотность – способность:

• использовать естественнонаучные знания,

• выявлять проблемы,

• делать обоснованные выводы.

Инструментарий PISA: не типичные учебные задачи, характерные для российской школы. Задания форматаPISA близки к реальным проблемным ситуациям, связанны с разнообразными аспектами окружающей жизни и требующие для своего решения не только знания основных учебных предметов, но и сформированности обще учебных, а также интеллектуальных умений. Задания имеют межпредметную основу.

Проблемы, выявленные у российских учащихся по результатам исследования PISA, это способность:

• осуществлять поиск информации по ключевым словам;

• анализировать процессы проведения исследований;

• составлять прогнозы на основе имеющихся данных;

• выявлять и интерпретировать научные факты и данные исследований;

• интерпретировать графическую информацию;

• проводить оценочные расчеты и прикидки.

Методический инструментарий, формирующий ЕНГ должен содержать компетентностные задания, экспериментальные работы исследовательского типа, анализ первичных научных данных и др.

Задания, формирующие ЕНГ, должны содержать:

• текстовую информацию, информацию в виде таблиц, диаграмм, графиков, рисунков, схем;

• материал из разных предметных областей;

• мотивацию обучающихся на определение способа действий, постановки и решения проблемы;

• требования по привлечению дополнительной информации или наоборот «лишние данные»;

• должны быть комплексными и структурированными.

Формирование функциональной грамотности согласуются с требованиями к образовательным результатам ФГОС.

Естественнонаучная грамотность включает три основных компетенции, которые можно формировать или оценивать с помощью специальных учебных заданий.

I группа заданий «НАУЧНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ»

№1. В 50-е годы двадцатого века, когда еще не появились стиральные порошки на основе синтетических моющих средств, многие женщины кипятили белое белье в растворе силикатного клея, поэтому не спешите выбрасывать пузырьки с засохшим силикатным клеем, его можно размочить и использовать для стирки и кипячения сильно загрязненного белого белья. Как можно с научной точки зрения, объяснить моющие свойства силикатного клея?

Предполагаемый ответ: Силикатный клей представляет собой соль силикат натрия, эта соль содержит катион сильного основания и анион слабой кислоты, поэтому она подвергается гидролизу по аниону. Раствор будет иметь щелочную среду. Образующаяся в результате гидролиза щелочь эмульгирует и частично омыляет жиры. Действие силикатного клея аналогично действию соды и мыла.

№2. При разливе нефти в воде она поднимается на поверхность водоема и растекается по ней тонкой, плотной масляной пленкой. Нефтяное пятно может увеличиваться в размерах и передвигаться. Последствия для экологии могут быть катастрофичными, поэтому при разливе нефти по воде ее необходимо как можно скорее собрать. Самыми безопасными для экологии являются механические способы сбора. Для локализации разлива используются боновые заграждения (рис 1) Боны размещаются по периметру нефтяного пятна на поверхности воды и удерживаются на плаву с помощью якорей (рис.2)

Рисунок 1

Рисунок 2

Сбор нефти осуществляется насосами, которые снабжаются специальными насадками, позволяющими собирать нефть с поверхности воды, и гибкими плавучими рукавами для ее отвода

№3. Пятно от смолы или садового вара с одежды иногда удается вывести очень простым способом: надо прогладить вещь горячим утюгом, положив с обеих сторон запятнанного участка плотную ткань или фильтровальную бумагу, которую надо постоянно менять. Какие процессы при этом происходят. К каким явлениям они относятся – физическим или химическим .

Предполагаемый ответ: При нагревании сначала происходит плавление смолы или вара, а затем их адсорбция фильтровальной бумагой. Она эти процесса относятся к физическим явлениям

II группа заданий «ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАУЧНЫХ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫВОДОВ»

№1. Олифы получают из растительных масел путем их частичной полимеризации. Поскольку все растительные масла содержат триглицериды непредельных карбоновых кислот:

• олеиновой C₈H₁₇ CH=CH( CH₂)₇COOH

• линолевой CH₃(CH₂)₃(CH₂CH=CH)₂(CH₂)₇COOH

• линоленовой C₂H₅(CH=CHCH₂)₃(CH₂)₆COOH

теоретически олифу можно получать из любого масла. Однако, чаще всего для этой цели применяют льняное и конопляное масла, так как именно из них получаются самые лучшие олифы. Объясните это на основе, предложенной в таблице информации о составе различных растительных масел.

Таблица. Состав различных растительных масел

Предполагаемый ответ: В льняном и конопляном масле содержится большее , по сравнение с предложенными маслами, линоленовой кислоты, которая имеет в молекулах три двойные связи. После частичной полимеризации в процессе получения олиф в их молекулах сохраняется достаточно много двойных связей. Поэтому олифы на основе именно этих масел образуют особенно прочные пленки

№2. Прочитайте отрывок из произведения А. Конан Дойля «Собака Баскервилей»

«...Да! Это была собака, огромная, черная, как смоль. Но такой собаки еще никто из нас, смертных, не видывал. Из ее отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку мерцал переливающийся огонь. Ни в чьем воспаленном мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана... Страшный пес, величиной с молодую львицу. Его огромная пасть все еще светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте.

— Фосфор, — сказал я».

Автор допустил существенные химические ошибки. Назовите их.

Предполагаемый ответ А. Конан-Дойл в своем произведении не учел химических свойств фосфора. Если фосфор светится в темноте, следовательно, это белый фосфор, т.к. красный фосфор не светится вообще. Белый фосфор светится зеленоватым, а не голубоватым пламенем. Белый фосфор имеет неприятный запах. Далее, белый фосфор очень ядовит, и использовать его столь необычным способом несколько раз, нельзя. Лизнув белый фосфор, собака бы сразу умерла: смертельная доза белого фосфора - 1 миллиграмм на 1 килограмм живого веса. Кроме того, белый фосфор на воздухе легко окисляется, при этом образуется оксид фосфора (V). Как только процесс окисления закончится, собака перестанет светиться. Оксид фосфора (V) является гигроскопичным веществом, значит, интенсивно притягивает воду. В отрывке говорится о сильном тумане, следовательно, образовавшийся оксид фосфора (V) должен превратиться в фосфорную кислоту. Трудно представить себе, что собака, обмазанная ядовитым веществом и кислотой, может быть жива. Белый фосфор ядовит, вызывает тяжелые химические ожоги кожи и способен самовоспламеняться. Вряд ли собака могла длительное время без тяжелых последствий для здоровья и без риска для жизни переносить контакт с этим опасным веществом.

№3. Оцените с научной точки зрения, являются ли данные высказывания истинными или ложными. Аргументируйте свой ответ.

1. Электролиты - это вещества, которые проводят электрический ток.

2. У веществ с ковалентной полярной связью характер связи меняется

3. Разрушение кристаллической решетки вещества в растворе происходит под действием диполей воды

4. В водном растворе электролит существует исключительно в виде гидратированных ионов

Предполагаемый ответ:

1) Неверно. Электролиты проводят электрический ток только в расплавах или растворах. Сами они ток проводить не будут.

2) Верно. У веществ с КПС под действием диполей воды происходит ионизация, связь становится ионной

3) Верно. Между полярными молекулами воды (диполями) и ионами электролита возникают силы притяжения, в результате которого связь между ионами в кристаллах ослабевает, гидратированные ионы переходят в раствор.

4). Неверно. В растворах происходит и обратный диссоциации процесс- ассоциация. Поэтому наряду с ионами есть и молекулы. Сильные электролиты существуют преимущественно в виде ионов, а слабые - в виде молекул

III группа заданий «ПОНИМАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

№1.Две хозяйки готовились к стирке. Первая подогрела воду до 60⁰ С и замочила в ней белье Вторая нагрела воду до кипения, прокипятила ее в течение 5 минут, а затем охладила до 60⁰ С и только после этого начала стирку. У кого белье отстиралось лучше? С помощью какого простого опыта это можно доказать и как объяснить.

Предполагаемый ответ: Мыло и другие моющие средства намного эффективнее действуют в мягкой воде. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов. При нагреве воды до 60 ⁰ С эти процессы не происходят, поэтому вода остается жесткой. Так что белье отстирается лучше у той хозяйки, которая прокипятила воду. Это легко доказать с помощью опыта: можно взять подогретую до 60⁰ С воду и воду той же температуры, но прокипяченную. Опустить туда по кусочку мыла. В прокипяченной воде мыло растворится почти без осадка, а в сырой будет осадок в виде бело-серых хлопьев. Это произойдет потому, что мыло вступит в реакцию с солями кальция и магния , которые присутствуют в воде. Следует помнить, что кипячение устраняет только временную (карбонатную) жесткость, а постоянную нет. Постоянную жесткость, которая обусловлена наличием сульфатов и хлоридов кальция и магния, можно устранить, например, добавлением соды, тогда все ионы магния и кальция уйдут в карбонатный осадок и вода станет мягкой.

№2. Для нерастворимых оснований характерны два общих свойства: они растворяются в растворах сильных кислот и разлагаются при нагревании (в отличие от щелочей) на соответствующий оксид и воду. Подтвердить существование этих свойств можно с помощью лабораторных опытов. Последовательность опытов представлена на рисунке.

Рассмотрите рисунок и постарайтесь описать порядок действий при выполнении лабораторного эксперимента. Выполните опыты: получение гидроксида меди (II) Сu(ОН)₂, разложение его при нагревании и взаимодействие Сu(ОН)₂ с раствором H₂SO₄.Составьте уравнения проведённых реакций и укажите признаки реакций

По результатам своих исследований сделайте вывод о свойствах нерастворимых оснований.

Список литературы

1.Презентация Н.В. Звонаревой « Формирование ЕНГ средствами предмета «Химия»

2 Статья Е. Симоновой «Формирование естественнонаучной грамотности на уроках химии»на прортале «Знанио», ссылка https://znanio.ru/media/formirovanie_estestvennonauchnoj_gramotnosti_na_urokah_himii-5247

3 Открытый банк заданий по формированию ЕНГ

https://fipi.ru/otkrytyy-bank-zadaniy-dlya-otsenki-yestestvennonauchnoy-gramotnosti

4. Г.В. Пичугина Ситуационные задания по химии 8-11 классы.- М. : ВАКО, 2014

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/482638-statja-formirovanie-estestvennonauchnoj-gramo