Формирование универсальных учебных действий при изучении свойств воды
методическая разработка по химии по теме

Формирование

 универсальных учебных действий

 при изучении  свойств воды

Учителя химии высшей квалификационной категории      МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 1 р.п. Новые Бурасы Новобурасского района Саратовской области»

Задоровой Ольги Владимировы

Новые Бурасы

2014  год

Цель работы: раскрытие опыта проведения уроков, внеклассных мероприятий по формированию универсальных учебных действий при  изучении  темы  «Вода» в курсе химии.

Аннотация

В данной работе рассматриваются вопросы, обеспечивающие возможность формирования у учащихся умений самостоятельно осуществлять деятельность учения, ставить учебные цели, искать и использовать необходимые средства и способы достижения, контролировать и  оценивать процесс и результаты деятельности в процессе  изучения строения, состава и свойств воды, как уникального жизненно важного вещества.

Автор в работе решает проблему изучения химического соединения в курсе предметов естественно - научного цикла. В работе уделено внимание особенностям методики преподавания, проведению занятий, уровня знаний учащихся.

Рассматриваются межпредметные связи  химии, биологии, природоведения, естествознания, экологии, физики, географии  при изучении темы вода.

Автор дает практические рекомендации по подготовке и проведению учебных занятий и внеклассных мероприятий.

Работа иллюстрирована цитатами авторов учебной, научно-методической литературы, используемой учителем, имеются приложения – разработки уроков и внеклассных мероприятий, презентации, буклеты и т.д.

• Личностные
• Регулятивные, включая действия саморегуляции
• Познавательные, включая общеучебные и логические
• Знаково-символические
• Коммуникативные

Содержание.

1. Введение

Повседневно используя воду, мы так привыкли к ней и считаем ее настолько обыденным явлением, что слово «вода» стали употреблять как синоним неинтересного и давно известного. В действительности она удивительна и необыкновенна. Вода - это подлинное чудо природы. (6 стр. 3).

Работая много лет преподавателем химии, я убеждаюсь в том, что учащиеся действительно считают воду обычным веществом. Иногда после изучения химии в течение нескольких лет ученики не могут ответить на самые простые вопросы, касающиеся строения и свойств воды. Происходит это, скорее всего потому, что в работе педагогов  не соблюдается сохранение единства образовательного пространства, преемственности  ступеней  образовательной системы. Вместе с тем, известно, что формирование универсальных учебных действий, обеспечивающих решение задач общекультурного, ценностно - личностного, познавательного развития учащихся возможно только в рамках целостного образовательного процесса в ходе изучения системы учебных предметов и дисциплин, в  метапредметной деятельности, организации форм учебного сотрудничества и решения важных задач жизнедеятельности учащихся.

Некоторые учителя считают возможным исключить изучение темы «Вода» из курса химии восьмого класса в том случае, если вода изучается в курсе естествознания. С этим нельзя согласиться. Изучение свойств воды в курсе естествознания позволяет расширить и углубить знания о воде, рассмотреть их в курсе химии на более высоком уровне, сформировать познавательные, общеучебные, коммуникативные, регулятивные учебные действия.

2. Вода, ее характеристика и особенности проведения занятий по изучению ее свойств.

Вода - не только самая распространенная, но и самая важная в природе жидкость. Академик А. Е. Ферсман назвал воду «самым важным минералом на Земле, без которого нет жизни». Со времен алхимиков известно утверждение «Нежидкое не реагирует». По словам Леонардо да Винчи  “Воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле”                                                                  

Вода является «жизненным» растворителем, так как это вещество амфотерное. Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водном растворе. Академик И. В. Петрянов называет воду «самым необыкновенным веществом в мире». Действительно, «нет на Земле вещества, более важного для нас, чем обыкновенная вода, и в то же время не существует другого такого вещества, в свойствах которого было бы столько противоречий и аномалий, сколько в ее свойствах». (9 стр. 59)

Уникальные свойства воды изучаются в ряде предметов естественно - научного цикла в курсе средней школы.

 Впервые с темой «Вода» учащиеся встречаются в курсе «Природоведение» или «Естествознание». Говоря о распространенности воды в природе,  отмечается, что вода - это океаны, моря, озера, реки, что вода содержится в воздухе в виде пара, облаков, туч, вода есть и под землей.

Так, в учебнике «Природоведение» 5 класса  указывается, что «вода входит в состав крови, которая разносит по всему организму питательные вещества». А также подчеркивается, что «испаряясь с поверхности кожи, вода регулирует температуру тела». Указывается также значение воды для растений и животных.

Химия средней школы обращается к теме «Вода» с  седьмого по одиннадцатый класс. В 7 классе в теме «Химия и биология» рассматривается биологическая роль воды в живой клетке, в теме «Разделение смесей. Дистилляция» изучается вопрос - дистиллированная вода и области ее применения.

 В восьмом классе изучается тема «Типы химических реакций на примере свойств воды», рассматривается значение воды как растворителя, состав воды, химические свойства. Изучение тем «Электролитическая диссоциация», «Гидролиз солей» обязательно предполагает более подробное рассмотрение свойств и строения воды. В органической химии изучаются реакции гидратации и гидролиза органических соединений, понятие о водородной связи при изучении тем «Спирты», «Карбоновые кислоты», также можно объяснить, только опираясь на знание особенностей воды.

Большое внимание роли воды в живой системе - клетке уделяется в курсе «Общей биологии». Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой.

При изучении многих тем физической географии, таких как «Гидросфера», «Климат», «Факторы, определяющие особенности климата» и других расширяются знания учащихся о воде, а также используются их знания, полученные на уроках химии.

3. Формирование познавательных и общеучебных универсальных учебных действий при изучении  свойств воды

У учащихся может сложиться впечатление того, что они все знают о воде, и изучать им уже нечего. Предлагаю им ответить,  на следующие вопросы:

Почему лед не тонет?

Может ли вода гореть?

Почему у воды  самая большая теплоемкость?

Назовите вещества, которые одновременно могут находиться в трех агрегатных состояниях.

Рассмотрение проблемных вопросов позволяет формировать познавательные учебные действия: самостоятельно выделять  и формулировать  познавательные  цели, заставить работать осознанно, искать необходимую информацию,   наиболее эффективные способы решения задач.

Из курса природоведения учащиеся знают о распространенности воды в природе, приступая к изучению этого вещества на уроках химии, учащимся можно для самостоятельного изучения предложить вопрос: есть ли вода в Солнечной системе, в состав каких небесных тел входит вода. Используя дополнительные материалы, в том числе и Интернет-ресурсы, учащиеся говорят,  что молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве; она входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их спутников.

Изотопный состав воды  рассматривается в факультативном курсе химии. Предварительно можно задать вопросы – какие прилагательные используются для характеристики воды, учащиеся вспоминают – «живая», «мертвая», «тяжелая» вода. После этого сообщаю учащимся, что существует 9 устойчивых изотопных разновидностей воды:      

остальные 5 разновидностей присутствуют в ничтожных количествах.

 Первоначальные понятия о составе молекулы воды даются при изучении тем «Простые и сложные вещества», «Химические формулы». О некоторых свойствах воды, как растворителя учащимся сообщается при изучении темы «Чистые вещества и смеси», «Разделение смесей», «Дистилляция и перегонка»

Учащиеся узнают, что вода Н20 — это оксид водорода - простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом. Жидкость без цвета, вкуса и запаха.

Говоря о распространенности кислорода в природе, предлагаю учащимся ответить на вопрос: почему кислород занимает первое место, где  находится наибольшее количество кислорода, находящегося на Земле. Учащиеся делают предположение о том, наибольшее количество кислорода содержится в воде. Учащиеся знают из курса природоведения и географии, что вода занимает 3/4 поверхности Земли, именно поэтому кислород - самый распространенный элемент на Земле.

Алхимики, как известно, много сил потратили на поиски философского камня. Но это было не единственной целью их поисков, они настойчиво искали идеальный универсальный растворитель, в котором можно было бы растворять золу и камни, серу и соли, металлы и землю. Какие только едкие жидкости и смеси веществ не были испробованы. Вопрос для учащихся: - найден ли универсальный растворитель? Что это за вещество?  Учащиеся делают предположение. Что это – вода. При изучении темы «Вода - растворитель» подчеркиваю, что универсальным растворителем действительно оказалась вода. Она растворяет в заметных количествах различные газы, неограниченно смешивается со многими, растворяет большинство жидкостей и множество твердых веществ.

Первоначальное знакомство с химическими свойствами воды происходит  с помощью демонстрационных опытов, показа видео-опытов, в ходе проведения лабораторной работы. При этом происходит объяснение лишь некоторых свойств: взаимодействие с некоторыми металлами и оксидами. Однако, уже при первоначальном знакомстве следует обратить внимание на амфотерность молекулы воды (учащиеся уже знакомы с кислотами, их составом и знакомятся с основаниями). В соответствии с принципом  систематичности и последовательности, возвращаемся  к рассмотрению свойств воды несколько позже при изучении окислительно - восстановительных реакций, здесь следует объяснить учащимся, что вода может служить как окислителем, так и восстановителем в зависимости от реагентов.

Приступая к изучению темы «Водородная связь», предлагаю учащимся вспомнить - Как ведут себя все вещества при охлаждении? Вспоминаем о том, что вода при замерзании расширяется. Оказывается, что одной из причин этого явления является необычное строение воды. Далее подробно рассматривается строение молекулы воды, особенности водородной связи.

Изучение темы «Электролитическая диссоциация» можно проводить в форме исследований и невозможно без подробного рассмотрения строения молекулы воды. Начинать объяснение необходимо с демонстрации опытов. При проведении опытов можно использовать оборудование L – микро – датчики электропроводности. Проверяем способность проводить электрический ток веществ с различной химической связью в сухом виде и в растворенном. В ходе проведения опытов необходимо подвести учащихся к выводу о том, что соли, кислоты и щелочи способны пропускать электрический ток только в водных растворах, что связано с особым строением молекулы воды. Обращаю внимание учащихся на то, что в молекуле воды между атомами водорода и кислорода имеются ковалентные сильнополярные связи, что приводит к образованию диполя. Необходимо продемонстрировать и объяснить учащимся процессы, происходящие при растворении веществ. Показываем растворение серной кислоты и нитрата аммония в воде. Объясняем, что растворение - это физико-химический процесс, сопровождающийся превращением энергии.

При изучении темы «Вода» необходимо подчеркивать, что все ее уникальные свойства обусловлены особым строением молекулы воды.

4. Развитие коммуникативных учебных действий

Для развития коммуникативных учебных действий хорошие возможности дает изучение темы, связанной со свойствами воды  «Массовая доля растворенного вещества». Эти вопросы изучаются с использованием коллективных способов обучения (Приложение №_____)

Одним из важных вопросов является изучение значения воды в промышленности, сельском хозяйстве, в быту, а также охрана водоемов и очистка воды. Все эти вопросы предлагаю изучать в форме деловой игры, для проведения которой класс делится на научные и производственные отделы. Учащиеся получают инструктивную карточку, изучают вопросы использования, охраны и очистки воды, а затем проводится «производственное совещание», по итогам которого пишутся отчеты, доклады, презентации,  альбомы - рефераты каждого отдела. Подготовка и проведение урока - деловой игры вызывает у учащихся интерес к предмету, побуждает их работать с дополнительной литературой, учит кратко, но содержательно выступать перед аудиторией, способствует развитию культуры учащихся. При подготовке к данному уроку необходимо использовать данные о составе местных питьевых вод, для чего необходимо направить учащихся в ходе подготовки в районную санитарно-эпидемиологическую станцию, в местный экологический комитет.

5. Использование знаний о воде в развитии метапредметных  учебных действий  и формировании у учащихся единой картины мира.

Для формирования личностных учебных действий: сознательного отношения человека к миру, становления его нравственных качеств очень важными являются его знания об окружающем мире. «Не просто знания о природе, а глубокое проникновение в тайны природы, через которое раскрывается обаяние науки, возникает благоговение перед нею, - вот что имеет воспитательную силу, может помочь ученику полюбить идею и истину» (4 стр. 5)

У современных учеников, получающих достаточно большой объем информации, знания о законах и явлениях природы разрознены, не взаимосвязаны. Очень большое поле деятельности для развития метапредметных и межпредметных связей представляют собой знания о воде, ее строении, свойствах. Собранные материалы о воде позволяют учителям биологии, экологии, географии, физики, основ безопасности жизнедеятельности рассматривать многие вопросы, связанные с водой, водными растворами, особыми свойствами воды, на более высоком научном уровне. Так, например, при рассмотрении темы «Факторы, влияющие на климат» на уроках географии, учитель объясняет, что в местностях, богатых водой, температура поднимается и падает сравнительно медленно. Это связано с тем, что вода имеет очень большое значение теплоемкости и служит прекрасным регулятором климата. И вот почему температура в близкой к морю Прибалтике летом редко превышает +20○ С, но зато зимой редко опускается до -10о С . В лежащей на этой же широте Якутии колебания температуры во много раз больше, от +40 о С  летом до - 50° зимой. Знания о воде, полученные учащимися на уроках химии, позволяют гораздо легче  объяснить эту тему.

Учителя физики, объясняя такие физические понятия, как диффузия, диэлектрическая проницательность, теплоемкость, коэффициент поверхностного натяжения, осмос, используют  материалы о воде.

На уроках биологии, рассказывая о терморегуляции живых организмов, учитель сообщает о том, что вода обладает большой удельной теплотой парообразовании. При переходе воды из жидкого состояния в газообразное на разрушение водородных связей затрачивается больше энергии, чем на разрыв межмолекулярных связей, например, эфира или спирта. Благодаря испарению воды с поверхности организмов регулируется их температура. Даже в жару листья растений кажутся прохладными.

И, наконец, на уроках ОБЖ (говоря о способах тушения пожаров) учитель объясняет, что не во всех случаях можно использовать воду как средство тушения. Учащиеся, основываясь на химических свойствах воды, делают вывод, что при тушении, например, металлического склада вода будет взаимодействовать с раскаленным металлом с образованием водорода, что приведет к более сильному пожару.

Изучение строения и свойств воды позволяет сформировать у старшеклассников представление о целостной картине мира, диалектический взгляд на все происходящее, познакомить их с диалектическими законами природы.

Известно, что вода при замерзании, в отличие от большинства других жидкостей, увеличивается в объеме. Причиной этого является изменение количества водородных связей при переходе из жидкого состояния в твердое, которое приводит к качественным изменениям, что служит ярким подтверждением диалектического закона перехода количественных изменений  в качественные. Подтверждением закона единства и борьбы противоположностей могут служить сами молекулы воды, которые диссоциируют (хотя и очень слабо) на ионы водорода Н+ (ион гидроксония Н3О+), характерные для кислот, и гидроксид-ионы ОН -, характерные для оснований. Кислоты и основания совершенно противоположны по своим свойствам, но они представляют единое целое в молекуле воды.

Для изучения физических, химических, а также аномальных свойств воды используются различные  и приемы интерактивного    обучения:

1. Работа в парах, в малых группах;
2. Карусель;
3. Незаконченные  предложения, диктант с пропущенными словами;
4. Мозговой штурм;
5. Деловые игры;
6. Интерактивные компьютерные задания

(Приложения)

6. Формирование социальной и личностной компетентности на уроках и  в ходе подготовки и проведения внеклассных мероприятий о воде.

Учащиеся школы готовят научно – исследовательские работы, с которыми выступают на районной научно – практической конференции «Я и мир вокруг». Например, работа «Вода, которую мы пьем» - серьезное исследование водопроводной воды, которую используют жители рабочего поселка Новые Бурасы из разных источников. Проанализированы результаты исследований, которые проводили в течение трех лет сотрудники Роспотребнадзора на территории Новобурасского, Базарнокарабулакского и Балтайского районов. При подготовке этой работы ученики встречались с руководителями промышленных производств – «Новобурасский молочный завод», «Водоканал» и др. В ходе работы, выработаны рекомендации для населения по использованию водопроводной воды, сделаны выводы, главный  из которых -  нам  нельзя забывать, что ВОДА – одно из главных богатств человечества на Земле!

 Вода настолько уникальное и удивительное вещество, что изучение всех ее особенностей дает прекрасные возможности не только для обучения, но и для воспитания учащихся. На уроках, внеклассных мероприятиях, объясняя значение воды в жизни всего живого, воспитываем бережное отношение к природе, необходимость рационального использования природных ресурсов. Учитель должен довести до учащихся мысль о том, что загрязнение морей и океанов нефтью, сточными водами может повлиять на климат нашей планеты, приведет к изменению взаимодействия водоемов с атмосферой.

Изменение течения рек и морских течений, строительство каналов, плотин стали в наше время причиной необратимых изменений среды обитания людей и животных.

В  школе проводятся недели химии и биологии. Каждый класс получает творческие задания. Кружковцы под руководством учителя химии делают сообщения об особых свойствах воды с демонстрацией занимательных опытов. В течение этой предметной недели собирается много интересного и увлекательного материала о воде: поговорок, загадок, стихов. Финалом недели является бал, посвященный Королеве - Воде. На бал приглашается королевская свита, но присутствуют здесь и ее враги - загрязнители водоемов. Во время бала проводится интеллектуальный аукцион, предметом продажи на котором служит стакан воды. Гости Королевы Воды называют все ее достоинства или произносят поэтические строки. Победителем становится тот, кто последним говорит слова в честь воды.

Ученик 9 класса Воротников Дмитрий написал о воде такие стихи:

Слушай, оглянись вокруг

Убедишься ты не вдруг,

Что вода – наш лучший друг.

И тебе не хватит глаз,

Чтоб объять его тотчас

Весь наш шарик голубой,

Так как он покрыт водой

Да и сами мы, друзья,

Водой залиты по края.

Везде, куда ни кинь свой взгляд,

Молекулы воды глядят.

В море есть и в океане,

В озере, реке и в ванне,

Под землей и на горе

Лед лежит, вода везде.

Дождь и снег, туман и пар –

Все это будто божий дар.

А сейчас же человек

В свой уж слишком бурный век

Не бережет воды богатства,

Подводное загадил царство.

Нужно нам быстрей понять,

Что не нужно долго ждать

Ведь человек живет не зря,

А без воды он и три дня

Ни проживет, ни поплывет

По водной глади он вперед.

Сказал Аксаков, что вода –

«Краса природы»,- и всегда

Ее нам нужно уважать,

Беречь, любить и охранять.

Нам всем ведь очень повезло,

Что есть в природе Н2О

В ходе вечера демонстрируются фрагменты фильмов о воде, в которых рассказывается о том, что Вода наделялась душой во многих культурах мира. Открытие современными учеными четвертого, информационного, состояния воды, стало доказательством ее памяти.

Вода способна воспринимать, сохранять и передавать информацию, даже такую тонкую, как человеческая мысль, эмоция, слово.

Японскому ученому Эмото Масару удалось сфотографировать эмоции воды. О своих удивительных открытиях в этой области рассказывают ученые из России, Казахстана, Израиля, США, Англии, Австрии, Японии, Китая, Тибета.

Сейчас человечество находится на пороге совершенно иного понимания законов мироздания, открывающего новые перспективы: возможность программирования воды, лечение водой сложнейших заболеваний, управление погодой.

Демонстрируются уникальные фотографии Эмото Масару, зачитывается Послание Воды:

«Излучайте позитивные эмоции, любите, благодарите и уважайте себя. Только тогда исходящая от вас энергия сможет окутать нашу планету волнами любви, призванной хранить и лелеять жизни, дарованные нам …... В этом и заключается послание воды…»

В последнее время начата работа по изучению темы «Вода и нанотехнологии», но в этом вопросе нам вместе с учениками еще предстоит разобраться, но уже понятно, что это очень интересно, увлекательно, а может быть для кого – то из учеников станет предметом  будущей профессиональной деятельности.

Таким образом, это необыкновенное вещество - вода дает возможность для воспитания чувства прекрасного, чувства ответственности каждого за сохранение жизни на Земле.

7. Заключение.

Об уникальных свойствах воды написано большое количество литературы, как научно-популярной, так и специальной, ориентироваться в которой трудно даже специалистам, да и иметь все у себя не может позволить себе учитель. Мною создана картотека, обобщающая все сведения о воде, также разработан цикл лекций, накоплено большое количество компьютерных презентаций: «Вода минеральная», «Вода серебряная», «Вода морская» и другие.  Пополняется также этот материал работами учащихся: рассказы - сказки о воде, рефераты, доклады, буклеты, собраны поговорки и крылатые выражения. Учащиеся проводят исследования свойств воды, принимают участие в районной научно – практической конференции, добиваются хороших результатов, становятся призерами.

Можно сделать выводы о том, что изучение тем  о строении и свойствах  воды, можно и необходимо использовать для формирования универсальных учебных действий учащихся,  для повышения эффективности знаний школьников о законах и явлениях природы, умения обобщать и систематизировать их. Использование сведений о воде, полученных на уроках химии, позволяют исключить дублирование при изучении ее свойств в предметах естественно - научного цикла, экономить учебное время, повышать эффективность занятий. Все вышеизложенное становится возможным, так как свойства воды универсальны. Это позволяет проводить совместные мероприятия учителям разных предметов. Каждый «предметник», выполняя свои задачи, участвуя во внеклассном мероприятии, работает для выполнения общей цели - формирование личностных учебных действий – осознания целостной научной картины мира, единства происхождения живого и неживого, позволяет  постепенно выстраивать собственное целостное мировоззрение.

Подводя итог всему вышеизложенному, можно дать следующие практические рекомендации для специалистов различного профиля, работа которых связана с изучением воды:

1. Использовать изучение темы «Вода» формирования у учащихся универсальных учебных действий;
2. Для воссоздания целостной картины мира использовать сведения о воде при изучении предметов естественно-научного цикла;
3. Использовать все возможности школьного курса химии, других предметов для углубленного изучения воды, ее свойств и значения;
4. В работе по воспитанию бережного отношения к природе, родному краю, экологического и нравственного воспитания использовать возможности разных предметов, объединять усилия учителей, в качестве объекта изучения использовать воду;
5. Проводить бинарные уроки по изучению свойств воды, ее роли в жизни человека, природы, органического и неорганического мира;
6. Включать в программу курсов повышения квалификации ГОУ ДПО «СарИПКиПРО»  для учителей химии, биологии, экологии, физики, географии лекции о воде, ее особых уникальных свойствах.

Список литературы:

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии. М. «Просвещение», 1995 г.
2. Аликберова Л.Ю., Рукк Н.С.  Полезная химия: задачи и истории. М. Дрофа – 2008
3. Аликберова Л.Ю., Степин Б.Д. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. М. Дрофа – 2008
4. Андерсен Г.Х. «Капля воды»
5. Белянин В. С., Романова Е. Н. Жизнь, молекула воды и золотая пропорция // Наука и жизнь, 2004, № 10. Естествознание. Под ред. Суравегиной И.Т.  М. «Просвещение», 2000 г.
6. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. М. «Просвещение», 1986 г.
7. Маленков Г.Г. Структура и динамика жидкой воды. Журнал структурной химии, 2006г., т.47, приложение, с.5-35.
8.  Масару Эмото. Послания воды (тайные коды кристаллов льда). - М.: София, 2005г.
9. Николаев Л.А. Химия жизни. М , «Просвещение», 1986 г.
10. Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество. М., «Педагогика», 1987 г.
11. Энциклопедический словарь юного химика. Коллектив авторов. М., «Педагогика», 1882 г.