Организация самостоятельной работы учащихся в рамках пропедевтического курса естествознания
материал по естествознанию (9 класс) по теме

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия №75»                        

Московского района  города Казани

          Самостоятельная работа учащихся на уроках естествознания

Автор работы —                              

Сергеева Ирина Юрьевна,                              

учитель химии первой                                    

квалификационной    категории                    

                                                          Казань - 2012

Организация самостоятельной работы учащихся

в рамках пропедевтического курса естествознания

в среднем звене

        Пропедевтический курс естествознания для учащихся среднего звена включает первоначальные понятия, сведения о физических и химических явлениях и веществах на основе атомно-молекулярного учения. С учётом возрастных психологических особенностей учащихся курс насыщен действиями,  работой с различными объектами, предметами: он строится на основе простейших экспериментов и наблюдений. Особенность данной методики обучения по этому курсу состоит в отказе от заучивания строгих научных определений, формулировок, от пересказа текстов. Все сведения и представления учащиеся получают в ходе активной самостоятельной  деятельности (коллективной или индивидуальной).

        Все опыты учащиеся выполняют самостоятельно по описаниям в рисунках, что повышает долю самостоятельной работы; домашние работы носят творческий характер. Много внимания обращается на технику эксперимента,  учебное  оборудование. Правила безопасности изучаются постепенно.

        Для организации самостоятельного изучения веществ с различными физическими свойствами учащимся предлагаются вопросы для характеристики вещества:

В каком агрегатном состоянии (газовом, жидком или твёрдом) находится  вещество при данных условиях?

Какого цвета вещество? Имеет ли оно блеск?

Имеет ли вещество запах?

Проявляет ли вещество пластичность, хрупкость, эластичность?

Растворяется ли вещество в воде?

Каковы температура плавления и температура кипения вещества?

Какова плотность вещества?

        При ответе на вопросы 6 и 7 учащиеся могут пользоваться справочными данными.

        Формирование знаний о веществах и их свойствах продолжается в процессе самостоятельного выполнения заданий типа «О каком веществе идёт речь?»

Самое распространённое вещество на поверхности нашей планеты. Играет большую роль в формировании климата, погоды. Хороший растворитель. Требуется ежедневно человеку для нормальной жизнедеятельности.

Известно с древнейших времён. Оказалось первым металлом, который заменил камень в первобытных орудиях труда. Его сплав с оловом называется бронзой (любимый материал скульпторов всех времён). Используется в производстве электрических проводов.

Легко измельчается в порошок. Не растворяется в воде и не смачивается водой. Издавна используется при изготовлении косметических средств и при лечении кожных заболеваний. Дома его разыскать трудно, оно спряталось в головках спичек.

Для поддержания жизни человек должен получать 20-25 г этого вещества ежедневно. Оно необходимо для приготовления почти всех блюд. Говорят, что нужно съесть пуд его, чтобы хорошо узнать человека.

Какие из перечисленных признаков (свойств) относятся к  веществам 1 и 3: твёрдое, пластичное, бесцветное, не имеет запаха, хрупкое, жёлтого цвета, жидкое, прозрачное, газообразное, не проводит электрический ток, ковкое, с резким запахом, с металлическим блеском?

Изобразите цветом, фигурой или рисунком (в зависимости от возникших ассоциаций) вещества 2 и 4.

По каким признакам вещество 4 можно ошибочно принять за сахар? Назовите два признака, по которым их легко различить.

        Домашняя работа включает творческое задание: изучите и опишите свойства веществ, используемых в повседневной жизни.

        Первоначальные сведения о смесях и способах их разделения учащиеся также получают в процессе самостоятельного выполнения лабораторной работы по описаниям в рисунке. Им даётся задание: «На привале туристы рассыпали соль, и она смешалась с песком. Как поступить туристам?»

        Домашняя работа предполагает изображение всех действий в походе на альбомном листе при условии, что учащиеся — настоящие туристы.

        Для закрепления знаний о смесях учащимся предлагается такое задание: «Выберите способ разделения смеси»:

     1. Речного песка и сахара;

Подсолнечного масла и воды;

 3. Медных и железных опилок

     а) действием  магнита;

     б) выпариванием;

     в) отстаиванием;

     г) фильтрованием».

        Широко используются в пропедевтическом курсе и творческие задания, например на составление кроссвордов, при этом учащиеся не только расширяют свои знания, но и приобретают навыки самостоятельной работы с дополнительной литературой.

        Развитие представлений о веществах и их свойствах логически продолжается при изучении раздела «Основные классы неорганических веществ». Учащиеся должны иметь представление об индикаторах в растворах кислот и щелочей. Химические свойства представителей основных классов веществ изучаются только на первом уровне.

        Формируются соответствующие знания и умения учащихся на эмпирической основе (лабораторные опыты и экспериментальные домашние работы). При этом широко используются наглядные пособия (карточки с формулами веществ, красочные таблицы, рисунки с изображением результатов опытов).

        Для выполнения домашней экспериментальной работы учащимися выдаётся индикаторная бумага и блок заданий и информации, например по теме «Кислоты»:

1. Попробуйте капнуть соком лимона на лакмусовую бумагу. Каким становится её цвет? Лимон такой кислый потому, что в нём есть кислота - лимонная. Лимонная кислота представляет собой твёрдые бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, кислые на вкус. Содержится в плодах цитрусовых растений.

2. Аналогичный опыт с соком яблока показывает, что в яблоке тоже есть кислота — яблочная. Она содержится в яблоках, винограде, плодах рябины.

3. Конечно, вы знаете такое растение, как щавель. Убедитесь, что листья этого растения содержат кислоту. Для этого надо размять лист пальцами  и капнуть его сок на индикаторную бумагу. Каким становится её цвет? Кислота, которая содержится в листьях щавеля, называется щавелевой.

4. Обыкновенная белая свеча не покажется кислой на вкус, если её лизнуть языком, и всё же она состоит из кислоты — стеариновой. Если уронить каплю расплавленной свечи на индикаторную бумагу, то можно убедиться в кислотных свойствах свечи. Стеариновая кислота — твёрдая кислота. Зарисуйте опыт со свечой.

5. В том, что в лимонаде содержится кислота, вы можете убедиться, если опустите полоску индикаторной бумаги в стакан с лимонадом. Лимонад содержит угольную кислоту. Зарисуйте опыт с лимонадом.

6. Кислота в муравейнике! Если вы окажетесь летом в лесу, то наверняка найдёте там хоть один муравейник. Не забудьте захватить с собой лакмусовую бумагу, тогда вы сможете узнать ещё об одной кислоте. Не трогайте муравейник руками! Муравьи, защищая свой дом, больно кусаются. Вы можете осторожно с помощью палочки нажать индикаторной бумагой на хвою так, чтобы побеспокоить муравьёв. От муравьиных укусов бумага покроется  цветными точками. При укусе муравей  впрыскивает в ранку кислоту, которая и вызывает боль. Эта кислота так и называется — муравьиная.

        Изучение темы завершается проверочной работой.

        Ещё один пример - урок-исследование  по теме «Физические и химические явления». Этот урок проводится в самом начале учебного года. Разработанный в форме исследования с использованием проблемного и дифференцированного подходов, этот урок позволяет развивать познавательную активность и самостоятельность учащихся через выполнение лабораторных исследовательских заданий под руководством учителя. При проведении подобных уроков необходимо соотносить содержание изучаемого материала со сферой интересов учащихся, их возрастными особенностями, актуализировать их субъектный опыт, опорные знания.

        Урок начинается с актуализации опорных знаний и способов деятельности учащихся. Обсуждаются с учащимися физические свойства веществ. Они сами дают определение физическому явлению, при котором новые вещества не образуются, а изменяются некоторые свойства исходного. Характер учебно-познавательной деятельности учащихся в процессе этой работы — репродуктивный.

        Рассмотрев примеры физических явлений, совместно с учащимися формулируются цели урока, разрабатывается план урока:

Изучение признаков химических явлений.

Распознавание химических явлений по изученным признакам.

Проверка знаний о химических явлениях и их признаках.

        После этого идёт изучение, первичная проверка понимания и закрепление нового материала. В процессе фронтальной беседы ставится  исследовательская задача и выдвигается предложение по её решению с использованием демонстрационного эксперимента. Характер учебно-познавательной деятельности учащихся  -  частично-поисковый.

        Учащиеся должны  внимательно посмотреть демонстрационные опыты, записать наблюдения и на основании наблюдений сделать выводы о признаках химических явлений.  Для того, чтобы организовать и направлять деятельность учащихся, им предлагается текст описания опытов, в который учащиеся вставляют пропущенные слова.

Опыт 1. «Вулкан на столе»

        При поджигании сыпучего кристаллического вещества ________ цвета происходит выделение  _________ и _________. В результате образуется вещество __________ цвета.

Вывод. Признаки превращения_________. Значит, это _____________явление.

Опыт 2. «Растворение мела»

        К белому кристаллическому веществу добавили кислоту, при этом наблюдается бурное выделение ____________.

Вывод. Признак превращения — выделение ________.  Значит, это _______ явление.

Опыт 3. «Взаимодействие растворов».

        К раствору ________ цвета добавили _______раствор. Выпал ____________ цвета.

Вывод. Признак превращения — выпадение ________. Значит, это __________явление.

        Затем следует самостоятельная поисковая экспериментальная работа учащихся по определению химических превращений и их признаков (по группам).

Экспериментальные задания

Группа №1

        Уксус (раствор уксусной кислоты) и пищевую соду используют в хлебопечении для улучшения качества выпечки. При добавлении в тесто этих веществ изделия становятся пышными, хорошо пропекаются. Добавьте к пищевой соде раствор уксусной кислоты, определите признак, сопровождающий этот процесс. Запишите наблюдения. Какое это явление?

Группа №2

        Пятна от йодной настойки трудно удалить. Избавиться от них помогает раствор тиосульфата натрия. Капните этот раствор на пятно, нанесённое на ткань, запишите свои наблюдения. Определите признак процесса, сделайте вывод.

        Пока учащиеся проводят опыты, следим за соблюдением требований безопасности, помогает в случае затруднений, проверяет выполнение заданий посредством индивидуального опроса. По итогам демонстрационного и лабораторного экспериментов учащиеся дают определение понятию «химическое явление». Это явление, при котором образуются новые вещества.

        Затем учащиеся  получают подробные инструкции по выполнению домашнего задания.

Домашнее задание

Определите, какие из перечисленных явлений относятся к химическим, укажите признаки процессов:

а) образование пламени при горении;

б) образование льда в холодильнике;

в) природный процесс фотосинтеза;

г) окисление питательных веществ в организме.

Купол над читальным залом Британского музея, построенного в прошлом веке, держится … ржавчиной. Чугунные детали решёток купола скрепили смесью железных опилок и нашатыря. Опилки превратились в ржавчину, смесь раздалась и плотно заполнила щели между решётками и отверстиями в стене. Какое явление (физическое или химическое) лежит в основе этого способа, каков его признак? Можете ли вы предложить другие варианты применения этого явления?

        Этот этап урока характеризуется самоконтролем знаний учащихся. Они самостоятельно выполняют разноуровневые тестовые задания. Характер учебно-познавательной деятельности — репродуктивный. После выполнения заданий обязательно следует их обсуждение.

Итоговый контроль знаний

Выберите один из предложенных ответов.

Вариант 1

1. Из перечисленных ниже явлений к химическим относятся:

а) образование зелёного налёта на медных предметах;

б) превращение кусочка бесцветного стекла при сильном измельчении в белый порошок;

в) превращение воды в пар при сильном нагревании.

2. Люди издавна заметили, что слабое вино или пиво, простоявшие некоторое время открытыми, скисают. Микроорганизмы, попавшие в жидкость, быстро размножаются и окисляют спирт, превращая его в кислоту. Так и поныне получают пищевой уксус. Отнести это явление к химическим позволяет признак:

а) выпадение осадка;

б) выделение газа;

в) появление запаха;

г) изменение цвета;

д) выделение тепла и света.

3. Жук-бомбардир защищается от нападающих на него муравьёв самым дьявольским образом — обваривает их струёй жидкости температурой около 100 градусов. Жидкость, однако,  не наносит вреда самому жуку, так как из выброшенных из конца брюшка веществ оборонной жидкости лишь на воздухе образуется гремучий газ, который, взрываясь, выделяет много теплоты и водяной пар. В основе этого превращения:

а) химическое явление;

б) физическое явление;

в) физическое и химическое явления.

        Вариант 2

1. Из перечисленных ниже явлений к химическим относятся:

а) скисание молока;

б) приготовление пудры из сахара;

в) таяние снега весной.

2. «Твёрдым бензином», представляющим собой летучие горючие жидкости, заключённые в пластмассовые упаковки, как мёд в соты, охотно пользуются геологи, полярники,  альпинисты, охотники, туристы. Когда брикет поджигают спичкой, он горит ровным пламенем в любую погоду, давая в 15 раз больше теплоты, чем сухой спирт. Признак описанного явления:

а) выпадение осадка;

б) выделение газа;

в) появление запаха;

г) изменение цвета;

д) выделение тепла и света.

3. Высота Эйфелевой башни в Париже в солнечный день увеличивается по сравнению с дождливым днём на 12 см. В основе этого:

а) физическое явление;

б) химическое явление;

в) физическое и химическое явления.

        На последнем оценочно-рефлексивном этапе урока подводятся итоги, характеризуется работа учащихся на уроке.

        Урок по теме «Горение. Строение пламени» задуман тоже как урок-исследование с использованием проблемно-интегративного, эвристического и объяснительно-иллюстративного методов обучения.

        В качестве девиза на доске можно написать слова Аристотеля «Познание начинается с удивления». Этот урок построен так, чтобы обеспечить формирование познавательного интереса учащихся к новому курсу естествознания, продемонстрировать красоту процесса познания, создать положительное эмоциональное отношение к учёбе.

        Цели этого урока — направление через проблемно-интегративный подход поисковой деятельности учащихся на решение системы взаимосвязанных внутри - и межпредметных учебных проблем; формирование умения выдвигать гипотезу, проверять её,  устанавливать закономерности, искать новые факты, которые подтвердили бы правильность выдвинутой гипотезы; развитие эмоциональной сферы учащихся, познавательной активности, умения наблюдать окружающий мир и задумываться над его сутью и причинами изменений.

Этап первый. Актуализация знаний.

        В начале урока под тихую музыку учитель  зачитывает отрывок из поэмы Эсхила «Прикованный Прометей». Затем он предлагает учащимся исследовать «божественную искру», огонь, который, по преданиям, в далёкой древности принёс людям Прометей, узнать при этом много нового и интересного о, казалось бы, самых привычных явлениях.

        Сначала учащиеся решают экспериментальную задачу: на демонстрационном столе две колбы, заполненные кислородом и углекислым газом. Как распознать, в какой колбе находится кислород, а в какой — углекислый газ?

Этап второй. Исследование. Поисковая деятельность учащихся

    1. Исследование строения пламени

        На следующем этапе урока учитель предлагает ученикам  зажечь на столах свечу.

        Учитель. Перед вами пример экзотермической реакции — процесс горения свечи. Вы часто сталкиваетесь с пламенем в жизни.  Так что же это такое — пламя? Не правда ли, этот вопрос немного странный, как и вопрос «Что такое жизнь?» И всё же: что вы можете сказать о строении пламени?

Выслушав ответы  учащихся, учитель демонстрирует схему строения пламени.      Учащиеся делают выводы о существовании трёх зон пламени, видимых невооружённым глазом.

     Вопросы учащимся:

     Опишите цвет каждой зоны пламени.

     Чем могут отличаться три зоны пламени?

        Совместно с учителем учащиеся предполагают соотношение значений температуры в каждой зоне и затем экспериментально с помощью спичек выясняют это (спичка загорается быстрее в той зоне, температура которой выше).

        Вывод: температура внутренней части пламени наименьшая, внешней — наибольшая.

      2. Исследование состава пламени

      Вопросы учащимся:

      Что вы можете сказать о составе пламени?

      Одинаков ли состав каждой зоны?

        Затем учитель показывает опыты, позволяющие выяснить это экспериментально. Для исследования внутренней части пламени с помощью тигельных щипцов вносит один конец стеклянной трубки во внутреннюю часть пламени, а к другому концу подносит горящую лучину. Сначала из трубки выходит белое газообразное вещество, при поднесении горящей лучины оно загорается.

        Вопросы учащимся:

    Предположите, какое это вещество? (Газообразный парафин)

    Физическое или химическое явление наблюдается в данном случае?

        Для исследования средней части пламени учитель на несколько секунд вносит фарфоровую чашку во внешнюю часть пламени (белое дно чашки остаётся неизменным), и на секунду — в среднюю часть пламени. Дно чашки покрывается копотью.

        Вывод: средняя часть пламени содержит углерод, образовавшийся в результате химической реакции.

        Вопрос учащимся:

        Почему средняя часть пламени ярко светится? (Потому что частицы углерода сильно раскалены.)

        Учитель обращает внимание учащихся на то, что вещество, содержащееся в воздухе крупных городов в виде частиц копоти и сажи, и вещество, присутствовавшее в средней части пламени, придающее пламени красоту и жизнь, - одно и то же. Как же прекрасен этот процесс, при котором такое невзрачное вещество, как уголь, делается таким сияющим!

        Учитель ставит перед учащимися проблему: анализируя схему реакции горения парафина, можно предположить, что во внешней, третьей зоне пламени образуются углекислый газ и вода. Предложите способ доказательства этой гипотезы с помощью одного из представленных приборов (сосуды не имеют дна).

        Это задание на логическое мышление. Каждый прибор может быть использован, и задача учащихся выделить общее существенное свойство этих разных по форме и размерам предметов. Обсудив предложения, учитель проводит экспериментальное определение продуктов горения свечи.  На железную решётку с ножками устанавливает зажжённую свечу и накрывает её воронкой. Через некоторое время воронка запотевает в результате образования воды. Горящая лучина, поднесённая к верхнему отверстию воронки, гаснет, так как через него выходит другой продукт реакции — углекислый газ.

    Учащиеся делают вывод о составе третьей зоны пламени.

    Затем учитель зажигает спиртовку и задаёт вопросы:

    Что общего в строении пламени свечи и спиртовки? В чём различия?

    Почему средняя часть пламени спиртовки не видна? (Содержание углерода в спирте меньше, чем в парафине.)

        После этого демонстрирует горение скипидара. Учащиеся объясняют причину чадящего пламени скипидара. (Высокое содержание углерода, который не успевает полностью сгореть.)

        В заключение этой части урока учащиеся с помощью учителя формулируют  определение понятия «пламя».

 3. Характеристика процесса горения

        По учебнику учащиеся знакомятся с определением понятия «горение» (экзотермическая реакция, протекающая с достаточно большой скоростью).

        Учитель расчленяет определение на логические части и обсуждает каждую из них с учащимися.

        Вопросы:

        Можно ли экзотермическую реакцию окисления железа на воздухе назвать реакцией горения? Почему?  (Нет, так как она не протекает с достаточно большой скоростью.)

4. Сравнение процессов горения и дыхания

        Учитель. Знаете ли вы, что внутри нашего организма также происходит процесс, сходный с процессом горения свечи и совершенно необходимый для поддержания жизни?

        Учитель демонстрирует условия горения с помощью прибора Фарадея. Две широкие стеклянные трубки соединены вырезанным в доске жёлобом, скрытым от глаз учащихся. В одну из вертикальных трубок учитель ставит зажжённую свечу — она продолжает гореть, так как в результате конвекции продукты горения уносятся вверх по трубке, а свежие порции воздуха поступают через соседнюю трубку. Что будет со свечой, если закрыть рукой отверстие соседней трубки, через которую поступает кислород? Учитель делает это, в результате свеча гаснет.

        Таким образом, для горения свечи необходим кислород, образуется же при этом углекислый газ, вода и выделяется теплота. Учитель поясняет, что подобным же образом происходят в организме процессы окисления. Так же, как и для горения свечи, для них необходим кислород. Кислород поступает в организм при дыхании. Продукты этих процессов в организме — вода, углекислый газ. Кроме того, продуцируется энергия, необходимая для поддержания жизни. И тут можно прийти к любопытному выводу, что пища в организме играет роль топлива — ведь именно в ней содержатся химические элементы, в частности, углерод, при окислении которых и выделяется энергия. В качестве примера учитель показывает кусочек сахара. В его с состав, как и в состав парафина свечи, входят углерод, водород и кислород.

        Чтобы наглядно доказать наличие в сахаре углерода, учитель приливает к сахарной пудре несколько капель концентрированной серной кислоты. Сахар обугливается.

Этап третий. Рефлексия. Оценка деятельности класса

        Учитель подводит итоги урока, отмечая, что в ходе его учащиеся пытались овладеть самым главным в процессе познания — умением находить истину с помощью доказательств, то есть проводить исследование. Учитель обращает внимание учащихся на то,  что многие учёные прошлых веков опирались в своих научных изысканиях лишь на интуицию и в результате приходили к ошибочным заключениям.

        Затем учитель оценивает деятельность класса, объясняет домашнее задание, предлагает учащимся творческие задания, проблемные задачи и заканчивает урок словами великого английского учёного Майкла Фарадея,  исследовавшего явления, связанные с горением свечи: «...я могу только выразить вам своё пожелание, чтобы вы могли с честью выдержать сравнение со свечой, то есть могли бы быть светочем для окружающих, и чтобы во всех ваших действиях вы подражали красоте пламени, честно и производительно выполняя свой долг перед человечеством».

        Практическая реализация пропедевтического курса естествознания для учащихся среднего звена позволит в дальнейшем сэкономить программное время, психологически подготовить учащихся к изучению физики, химии, а самое главное — сформировать у них устойчивый познавательный интерес к естественнонаучным предметам и навыки к самостоятельной работе.

Используемая литература

Базелюк И.И. Об организации самостоятельной работы по изучению      нового материала. Химия в школе. 2002. №3.

Гончарук Н.П., Журбенко Н.Л., Никонова Г.А. Формирование навыков самостоятельной работы у студентов младших курсов // Актуальные проблемы непрерывного образования в современных  условиях: Тезисы докл. Региональной научно-методич. конф. - Казань, 1999.  

3.  Гедровиц Я. Естествознание в школе на пороге 21 века. Химия в школе.

     2000. № 6.