Кейс-технологии на уроках химии

Кейс-технологии на уроках химии:

Рассмотрим кейс-технологии как метод активного обучения химии. Формирование опыта самостоятельной творческой деятельности учащихся в настоящее время является одной из самых актуальных задач образования. В условиях глубокой информатизации образования возрастает необходимость создания условий для развития творчески активных учащихся, способных после школы адаптироваться и самореализоваться в обществе XXI века. Один из подходов к организации самостоятельной творческой деятельности – это применение в обучении новых педагогических технологий и материала, способствующего развитию мотивов обучения. И самыми эффективными, по моему мнению, как раз являются кейс-технологии.

Изначально кейс-технологии разрабатывались для обучения юристов и менеджеров, когда студенты активно обсуждали конкретную экономическую или юридическую ситуацию, что и служило основой для их дальнейшей профессиональной деятельности. На сегодняшний день данные технологии широко используются в средних школах. Название произошло от латинского термина «casus» — запутанный или необычный случай.

В кейс-технологии производится анализ реальной ситуации (каких-то вводных данных), описание которой одновременно отражает не только какую-либо практическую проблему, но и актуализирует определенный комплекс знаний, который необходимо усвоить при разрешении данной проблемы. Кейс-технологии – это не повторение за учителем, не пересказ параграфа или статьи, не ответ на вопрос преподавателя, это анализ конкретной ситуации, который заставляет поднять пласт полученных знаний и применить их на практике.

Выбор проблемы и путей её решения, который школьники осуществляют во время работы над кейсом, состоит из шести этапов, преследующих определённые цели. Этапы работы над кейсом и их цели расположены в таблице №1.

Таблица №1.

Этапы

Цели

Знакомство с конкретным случаем

Понять проблемную ситуацию и пути принятия решения

Поиск и анализ информации для принятия решения

Научиться добывать и оценивать информацию, необходимую для решения проблемы

Обсуждение возможностей альтернативных решений

Развивать альтернативное мышление

Резолюция – принятие решения в группах

Сопоставить и оценить предложенные варианты решения

Диспут – защита своих решений отдельными группами

Аргументированно защищать решения

Сопоставление итогов – сравнение решений, принятых в группах, с решением, принятым в действительности

Оценить взаимосвязь интересов, в которых находятся отдельные решения

Кейсы отличаются от задач, предлагаемых для решения на семинарских и практических занятиях, т.к. цели их использования в обучении различны. Задачи сопровождают материал, дающий школьникам возможность изучения и применения отдельных теорий, методов, принципов. Обучение с помощью кейсов помогает ученикам приобрести широкий набор разнообразных навыков. Задачи имеют одно решение и один путь, приводящий к этому решению. Кейсы имеют несколько решений и множество альтернативных путей, приводящих к нему. Рассмотрим кейсы на некоторые ситуации:

иллюстративные учебные ситуации – кейсы, цель которых на конкретном практическом примере обучить учащихся алгоритму принятия правильного решения в определённой ситуации;
учебные ситуации с формированием проблемы - кейсы, в которых описывается ситуация в конкретный период времени, выявляются и чётко формулируются проблемы; цель такого кейса – диагностирование ситуации и самостоятельное принятие решения по указанной проблеме;
учебные ситуации без формирования проблемы – кейсы, в которых описывается более сложная, чем в предыдущем варианте, ситуация, где проблема чётко не выявлена, а представлена в статистических данных, оценках общественного мнения, органов власти; цель такого кейса – самостоятельно выявить проблему, указать альтернативные пути её решения с анализом наличных ресурсов;
прикладные упражнения – кейсы, в которых описывается конкретная сложившаяся ситуация и ищется выход из неё; цель такого кейса – поиск путей решения проблемы.

Данные технологии не только помогают повысить интерес учащихся к изучаемому предмету, но и развивает у школьников такие качества, как социальная активность, коммуникабельность, умение слушать и грамотно излагать свои мысли. При использовании кейс-технологий у обучающихся происходит: развитие навыков анализа и критического мышления, соединение теории и практики, представление примеров принимаемых решений, демонстрация различных позиций и точек зрения, формирование навыков оценки альтернативных вариантов в условиях неопределенности.

Перед учителем стоит задача – научить обучающихся как индивидуально, так и в составе группы: анализировать информацию, сортировать ее для решения заданной задачи, выявлять ключевые проблемы, генерировать альтернативные пути решения и оценивать их, выбирать оптимальное решение и формировать программы действий и т.п. При этом обучающиеся: получают коммуникативные навыки, развивают презентационные умения, формируют интерактивные умения, позволяющие эффективно взаимодействовать и принимать коллективные решения, приобретают экспертные умения и навыки, учатся учиться, самостоятельно отыскивая необходимые знания для решения ситуационной проблемы, изменяют мотивацию к обучению.

К методам кейс-технологий, активизирующим учебный процесс, относятся:

метод ситуационного анализа (метод анализа конкретных ситуаций, ситуационные задачи и упражнения; кейс-стадии)
метод инцидента;
метод ситуационно-ролевых игр;
метод разбора деловой корреспонденции;
игровое проектирование;
метод дискуссии.

Приведу примеры использования метода кейс-технологий на уроках химии.

Урок по химии по теме: «Физические и химические явления» 8 класс.

Тип кейса: обучающий

Содержание кейса: «В одном из пособий для трудовой школы по химии (1927 год) было дано задание: «Проследите со всею внимательностью все явления, которые происходят в то время, когда «ставится» самовар. Запишите, какие из этих явлений вы отнесете к физическим и какие — к химическим, начиная от наливания в самовар воды и закладки углей, не забыв зажигания спички и явлений, происходящих при этом, и кончая заваркой чая, наливанием его в стакан и растворением сахара. Обратите внимание, во что превратится уголь, не получилось ли радужных полос на медной крышке самовара около кувшина (внутренней трубы самовара)». Дайте ответ и вы.

Разберите данную ситуацию, проведите ее анализ.
Какие явления называются физическими?
Какие явлениями называются химическими?
Составьте список последовательных действий при чаепитии.
Какие из перечисленных вами действий при чаепитии относятся к физическим, а какие – к химическим явлениям?

Информационный материал: «Всё, что нас окружает: и живая, и неживая природа, находится в постоянном движении и непрерывно изменяется: движутся планеты и звёзды, идут дожди, растут деревья. И человек, как известно из биологии, постоянно проходит какие-либо стадии развития. Перемалывание зёрен в муку, падение камня, кипение воды, молния, свечение лампочки, растворение сахара в чае, движение транспортных средств, молнии, радуги – это примеры физических явлений.

И с веществами (железо, вода, воздух, соль и др.) происходят разнообразные изменения, или явления. Вещество может быть кристаллизовано, расплавлено, измельчено, растворено и вновь выделено из раствора. При этом его состав останется тем же. Так, сахарный песок можно измельчить в порошок настолько мелкий, что от малейшего дуновения он будет подниматься в воздух, как пыль. Сахарные пылинки можно разглядеть лишь под микроскопом. Сахар можно разделить ещё на более мелкие части, растворив его в воде. Если же выпарить из раствора сахара воду, молекулы сахара снова соединяться друг с другом в кристаллы. Но и при растворении в воде, и при измельчении сахар остаётся сахаром.

В природе вода образует реки и моря, облака и ледники. При испарении вода переходит в пар. Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. При воздействии низких температур (ниже 0˚С) вода переходит в твёрдое состояние – превращается в лёд. Мельчайшая частичка воды – это молекула воды. Молекула воды является и мельчайшей частичкой пара или льда. Вода, лёд и пар не разные вещества, а одно и то же вещество (вода) в разных агрегатных состояниях. Подобно воде, и другие вещества можно переводить из одного агрегатного состояния в другое.

Характеризуя то или другое вещество как газ, жидкость или твёрдое вещество, имеют в виду состояние вещества в обычных условиях. Любой металл можно не только расплавить (перевести в жидкое состояние), но и превратить в газ. Но для этого необходимы очень высокие температуры. Во внешней оболочке Солнца металлы находятся в газообразном состоянии, потому что температура там составляет 6000˚С. А, например, углекислый газ путём охлаждения можно превратить в «сухой лёд».

Явления, при которых не происходит превращений одних веществ в другие, относят к физическим явлениям. Физические явления могут привести к изменению, например, агрегатного состояния или температуры, но состав веществ останется тем же.

Со всеми предметами, которые нас окружают, происходят различные изменения. Если нагреть медную пластину на воздухе, она потеряет свой блеск и покроется налётом черного цвета, который можно легко соскоблить. Повторяя этот процесс много раз, можно всю медь превратить в чёрный порошок, этот порошок называется оксид меди. Оксид меди – это новое вещество, которое обладает новыми свойствами. И при охлаждении чёрный порошок снова не станет медью.

Лента металла магния, если её поджечь, горит с ярким, ослепительным светом. Получается новое вещество – оксид магния. Возьмём стеклянную трубку и будем продувать воздух через раствор извести – известковую воду. Жидкость станет мутной, потому что в ней образуется белый порошок, похожий на мел. Постепенно этот порошок осядет на дно сосуда. Этот осадок является новым веществом, которое образовалось из растворённой в воде извести и углекислого газа.

Если нагреть сахар в пробирке, мы увидим, как он плавится и постепенно приобретает коричнево-бурый цвет с выделением едкого запаха. На стенках пробирке появятся капельки воды, несмотря на то, что сахар был совершенно сухим. В конце опыта сахар превратится в вещество чёрного цвета, безвкусное и нерастворимое в воде – это уголь.

При горении древесины происходит выделение воды и углекислого газа. Мы не можем этого видеть, но, если провести ряд экспериментов это станет очевидным. Если поднести горящую спичку к перевёрнутому стакану, на стенках стакана изнутри осядут капельки воды.

Что же общего в описанных явлениях? Во всех случаях из одних веществ получаются другие вещества. Все рассмотренные нами явления – это примеры химических явлений. Химическими явлениями называются такие явления, при которых из одних веществ образуются другие вещества. Химические явления называют химическими реакциями».

Урок по химии по теме: «ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОРОДА» 9 класс

Тип кейса: обучающий

Содержание кейса: «Та история простая… Джозеф Пристли, как-то раз окись ртути нагревая, обнаружил странный газ. Газ без цвета, без названья. Ярче в нем горит свеча. А не вреден для дыханья? (Не узнаешь у врача!) Новый газ из колбы вышел – никому он не знаком. Этим газом дышат мыши под стеклянным колпаком. Человек им тоже дышит. Джозеф Пристли быстро пишет: «Воздух делится на части». (Эта мысль весьма нова). Здесь у химика от счастья и от воздуха отчасти (от его важнейшей части) закружилась голова… Кошка греется на крыше. Солнца луч в окошко бьет. Джозеф Пристли с ним две мыши Открывают КИСЛОРОД».

Задания: Проанализируйте стихотворение и ответьте на вопросы.

Какой газ обнаружил Д. Пристли, нагревая оксид ртути?
Опишите его физические свойства.
Почему способ получения кислорода методом Д. Пристли в данное время потерял актуальность?
Назовите способы получения кислорода в настоящее время.
Назовите составные части воздуха.
Заполните таблицу.

Информационный материал: «Открытие кислорода. В конце XVIII в. английский ученый Д. Пристли занимался нагреванием разных веществ, собирая солнечные луч при помощи увеличительного стекла. Когда он накаливал таким образом оксид ртути (II) HgO — в приборе, изображенном на рисунке, выделилось много газа. Сначала Д. Пристли подумал, что это воздух. Но когда он опустил в сосуд с собранным газом горящую свечу, то увидел нечто необычное. «Меня поразило, - писал Д. Пристли, — больше, чем я мог выразить, что свеча в этом газе горела замечательно блестящим пламенем».

Д. Пристли поместил одну мышь в сосуд с обыкновенным воздухом, а другую в такой же сосуд с полученным им газом. Первая мышь быстро задохнулась, а вторая в это время еще чувствовала себя хорошо и оживленно двигалась. Д. Пристли и сам пробовал дышать полученным газом и нашел, что им дышится легко и приятно.

Характеристика элемента. Химический знак элемента — О, относительная атомная масса равна 16. Кислород — самый распространенный химический элемент на поверхности земного шара. В свободном состоянии (в виде простого вещества) содержится в воздухе, в связанном — в воде Н2О, а также входит в состав горных пород и минералов. На кислород приходится почти половина массы земной коры, гидросферы и атмосферы.

Характеристика простого вещества кислород. Кислород О2 — бесцветный газ, не имеет запаха и вкуса, мало растворим в воде. Немного тяжелее воздуха: (относительная плотность по воздуху вычисляется отношение молекулярной массы газа к молекулярной массе воздуха, которая равна 29. Для кислорода получаем: 32:29 = 1,1. Значит, он тяжелее воздуха в 1,1раз.). При давлении 101,3 кПа и температуре -1830 С кислород переходит в жидкое состояние. Жидкий кислород — подвижная жидкость голубого цвета.

Получение кислорода в лаборатории. Дж. Пристли получал этот газ из соединения, название которого — меркурий (II) оксид. Ученый использовал стеклянную линзу, с помощью которой фокусировал на веществе солнечный свет. При нагревании меркурий(II) оксид (порошок желтого цвета) превращается в ртуть и кислород. Ртуть выделяется в газообразном состоянии и конденсируется на стенках пробирки в виде серебристых капель. Кислород собирается над водой во второй пробирке. Соответствующее химическое уравнение: 2HgO = 2Hg + O2↑

Сейчас метод Пристли не используют, поскольку пары ртути токсичны. Кислород получают с помощью других реакций, подобных рассмотренной. Они, как правило, происходят при нагревании. Для получения кислорода в лаборатории используют: -калий перманганат KMnO4 (бытовое название марганцовка; вещество является распространенным дезинфицирующим средством) - калий хлорат KClO3 (тривиальное название — бертолетова соль, в честь французского химика конца XVIII — начала XIX в. К.-Л. Бертолле) Небольшое количество катализатора — оксида MnO2 — добавляют к хлорату калия для того, чтобы разложение соединения происходило с выделением кислорода.

Кислород может находиться в атмосфере (21% по объему), в земной коре (47% по массе), в живых организмах (65% по массе), в гидросфере (89% по массе). В целом 99,99% кислорода «связано» в виде соединений, 0,01% — свободное простое вещество-газ кислород. Кажется, это очень небольшое количество, но на самом деле на 0.01% приходится 1,5*1015 тонн! Весь свободный кислород образуется на планете благодаря зеленым растениям. «Связывание» кислорода происходит в результате дыхания (живая природа) и горения (неживая природа).

Заполните таблицу: «Характеристика кислорода».

Открытие кислорода
Характеристика кислорода как химического элемента
Характеристика кислорода как простого вещества
Получение кислорода
Содержание кислорода в воздухе

Урок по химии по теме: «Коррозия металлов» 9 класс

Тип кейса: обучающий

Содержание кейса: «В начале XX века из Нью-Йоркского порта вышли в открытый океан красавица-яхта. Её владелец, американский миллионер, не пожалел денег, чтобы удивить свет. Корпус был сделан из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклепками. Это было красиво-сверкающий серебристым блеском корабль, усеянный золотистыми головками заклепок! Однако через несколько дней обшивка корпуса начала расходиться, и яхта пошла быстро ко дну».

Задания.

Что же случилось с яхтой? Предложите свой способ спасения яхты.
Исследуйте свою квартиру, дом и установите, где использованы антикоррозионные покрытия. Постройте классификацию антикоррозионных покрытий на основании областей их применения.
Найдите дополнительную информацию о коррозии и способах борьбы с ней.
Отчет о проделанной работе предоставить в произвольной форме.

Информационный материал: «Коррозией металлов называется их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой.

Химической коррозией называется процесс разрушения металлов без электрического тока, происходящий в среде сухих газов или в жидкостях, не проводящих электрический ток. Химической коррозии подвергаются поверхности корпусных конструкций при соприкосновении с перевозимыми нефтепродуктами, солью, углем и другими минералами. Наибольшие коррозионные разрушения наблюдаются на танках, вмещающих светлые сорта нефтепродуктов — бензины, керосины и т. п., — от воздействия на металл корпуса сернистых соединений и различных кислотных остатков, входящих в их состав.

Электрохимической коррозией является процесс разрушения металла при соприкосновении его с жидкостями, проводящими электрический ток (электролитами). Это разрушение происходит на границе между металлом и жидкостью и вызвано электрохимической реакцией, возникающей между ними, аналогично явлению, протекающему в гальваническом элементе. Таким электролитом по своему химическому составу является морская вода. Металлический же корпус судна, представляющий собой неоднородный по структуре материал, образует большое количество микрогальванических пар, являющихся анодами, с участков которых металл, корродируя, переходит в раствор.

В судостроении наибольшие потери металлов от корродирования происходят вследствие электрохимической коррозии, влияние на которую оказывает состав морской воды (наличие в ней солей и содержание кислорода). Известно, что введение, например, в сталь легирующих элементов повышает ее антикоррозионную стойкость.

Рассматривая коррозионные разрушения корпуса, можно обнаружить следующую закономерность: наибольшему разрушению подвергается наружная обшивка корпуса в районах грузовой ватерлинии и действия гребных винтов, верхняя палуба у бортов, концевые поперечные переборки, палубы трюмов в районе льял, сварные швы и головки заклепок.

Методами борьбы с коррозией корпуса судна являются: выбор металла, обладающего наибольшей коррозионной стойкостью в определенных условиях эксплуатации судна; применение легированных сталей; нанесение на поверхность металла различных покрытий — гальванизация, металлизация и плакирование металлом (цинком, никелем, хромом и др.), лакокрасочные покрытия и установка электрохимической (катодной и протекторной) защиты, а также исключение контактов стальных конструкций с деталями из других сплавов, в первую очередь с цветными металлами.

Наиболее эффективным способом борьбы с коррозией судового корпуса является электрохимический способ, заключающийся в установке в районе предполагаемого коррозионного разрушения проекторов — металлических накладок из магниево-алюминиевого сплава или цинка, электрический потенциал которого ниже потенциала защищаемого металла. Этот способ основан на разнице электрических потенциалов металла (катода), подвергающегося коррозии, и протектора (анода).

Кроме коррозионного разрушения, на наружной обшивке в районе гребных винтов наблюдаются внешне схожие разрушения металла в виде скопления на поверхности углублений и язвочек. Такое разрушение называется эрозией металла. Эрозия металла происходит от механического воздействия на поверхность металла быстродвижущихся частиц жидкостей, песчинок твердых тел, взвесей, газовых пузырьков и т. п. Интенсивность эрозионного разрушения зависит от однородности структуры и твердости металла. Для увеличения эрозионной стойкости в металл корпуса вводят легирующие компоненты, повышающие его прочность и антикоррозионную стойкость, производят поверхностное упрочение, закалку и проводят другие мероприятия.

Коррозия приводит к большим объемам корпусных ремонтных работ. Обрастание корпуса и коррозия требуют периодических работ для уменьшения шероховатости наружной обшивки. Химическая коррозия (окисление) характерна для незащищенных надводных стальных конструкций. Более опасна электрохимическая коррозия, сущность которой состоит в следующем: при размещении в электролите двух элементов с разными электрическими потенциалами между ними начинает протекать электрический ток от элемента с более низким потенциалом (анода) к элементу с более высоким потенциалом (катоду). Процесс сопровождается разрушением анода. Морская вода является электролитом, стальная наружная обшивка корпуса — анодом, а ее окалина, разнородные шлаковые и газовые включения, бронзовые гребные винты, втулки дейдвудных подшипников и др. катодом. Наиболее интенсивно распространяется электрохимическая коррозия по наружной обшивке в районе переменной ватерлинии, у кормового подзора, в местах установки донной арматуры, в районе…»