Образовательная программа дополнительного образования детей (стр. 3 )

Второй год обучения

Раздел 1. Вводное занятие.

Содержание программы второго года обучения. Техника безопасности. Правила поведения в лаборатории.

Практическая часть. Техника безопасности в работе с химическими реактивами, электроприборами и нагревательными приборами.

Раздел 2. Методика проведения эксперимента.

Тема 2.1. Лабораторное оборудование и материалы.

Новые приборы и методы работы. Водяная баня, магнитная мешалка, микроразмельчитель, аналитические и торсионные весы.

Практическая часть. Особенности работы в химической лаборатории в соответствии с программой второго года обучения. Работа с водяной баней, магнитной мешалкой, микроразмельчителем, аналитическими и торсионными весами.

Тема 2.2. Постановка химического эксперимента.

Выбор экспериментальной задачи и выдвижение гипотезы. Зависимость постановки эксперимента от поставленной задачи.

Практическая часть. Перегонка с прямым холодильником. Перегонка с обратным холодильником.

Тема 2.3. Вещества и их получение.

Сборка прибора для эксперимента.

Практическая часть. Перегонка с паром. Получение эфирных масел из природных веществ путем отгонки. Запись хода эксперимента, очистка полученного вещества. Сухая перегонка.

Тема 2.4. Демонстрационный эксперимент.

Его преимущества и недостатки. Эстетика химического эксперимента.

Практическая часть. Постановка демонстрационного химического эксперимента по выбранной обучающимися теме с формулировкой целей, задач, методики и выводов.

Раздел 3. Выделение чистого вещества.

Тема 3.1. Чистота вещества.

Понятие о чистоте вещества. Проба, анализ на чистоту.

Практическая часть. Работа с полученными веществами. Перевод в раствор. Нейтрализация, концентрирование, эстракция, центрифугирование.

Тема 3.2. Проба на чистоту.

Марки чистоты химических веществ. Способы очистки веществ. Способы разделения веществ.

Практическая часть. Хроматография. Разделение смесей хроматографией и адсорбцией.

Раздел 4. Основные методы аналитической химии.

Тема 4.1. Цели и задачи аналитической химии.

История развития аналитической химии. Разоблачение подделок: от фальшивых монет до искусственного мёда.

Практическая часть. Микрохимический анализ. Неразрушающий анализ. Фазовый анализ.

Тема 4.2. Аналитическая химия в криминалистике, геологии, биологии.

История – анализ в криминалистике. Анализ на мышьяк по Маршу. Аналитические методы определения белков и углеводов. Использование нейтронно-активационного анализа, хроматографии. Качественный анализ веществ.

Практическая часть. Снятие отпечатков пальцев. Проведение качественного анализа смеси солей.

Раздел 5. Химические методы определения чистоты и количества вещества.

Тема 5.1. Количественный анализ. Титрование.

Установление элементного и молекулярного состава исследуемого объекта.

Практическая часть. Кислотно-основное и окислительно- восстановительное титрование.

Тема 5.2. Гравиметрический анализ.

Общее представление. Прокаливание и обугливание. Измерение массы продуктов реакции. Операция взвешивания на аналитических весах.

Практическая часть. Приготовление пробы. Определение содержания оксида магния и обугливание органического материала.

Раздел 6. Геохимия. Минералы, полезные ископаемые.

Тема 6.1. Распространенность химических элементов в атмосфере, гидросфере, литосфере и космосе. Миграция элементов.

Миграция элементов. Теория .

Практическая часть. Просмотр учебного видеофильма.

Тема 6.2. Состав полезных ископаемых. Природные месторождения.

Понятие о полезных ископаемых. Понятие о природных месторождениях.

Практическая часть. Изучение коллекций минералов, синтетических органических веществ, нефти и её производных. Анализ состава минерала. Экскурсия в Политехнический, Минералогический или Геологический музей.

Раздел 7. Работа с химической литературой.

Тема 7.1. Поиск материалов в химической литературе, международные системы единиц и номенклатуры.

Номенклатура. Определение вещества по названию. Системные единицы в химии.

Практическая часть. Графики и таблицы в химии.

Тема 7.2. Энциклопедия, справочник или Интернет. Чем популярная литература отличается от научной?

Дискуссия об альтернативных источниках информации.

Практическая работа. Работа с различной справочной литературой, энциклопедиями, учебниками. Запись результатов эксперимента.

Раздел 8. Современные исследования в химии.

Тема 8.1. Многообразие задач. Строение атома. Изотопы. Ядерные реакции.

Понятие о строении атомов и изотопах. Ядерные реакции.

Практическая часть. Просмотр учебного видеофильма.

Тема 8.2. Строение вещества. Комплексные соединения.

Цветные реакции. Степень окисления и валентность.

Практическая часть. Все оттенки цвета – реакции комплексных соединений.

Тема 8.3. Нефтехимия.

Перегонка нефтепродуктов: дизельное топливо, бензин, керосин.

Практическая часть. Подбор научных статей по теме.

Тема 8.4. Применение современных химических методов в экологии и пищевой промышленности.

Представление о различных подходах в применении современных химических методов в экологии и пищевой промышленности.

Практическая часть. Анализ почв и воды.

Раздел 9. Химия в подарок младшему брату.

Дискуссия на тему «Нужно ли для развлекательных опытов и фокусов знание химии?»

Практическая часть. Развлекательные опыты и химические фокусы: Делаем ёлочную игрушку, волшебные огни, горящая надпись, узоры на стекле, волшебные чернила, мыльные пузыри.

Раздел 10. Химия в природе.

Тема 10.1. Жизнь и энергия. Фотосинтез.

Понятие о жизни и энергии. Понятие о фотосинтезе.

Практическая часть. Сад в банке. Изучаем процесс дыхания. Свойства перекиси водорода.

Тема 10.2. Экологические проблемы современности.

Роль химии в решении сырьевой, продовольственной, энергетической и экологической проблем. Круговороты азота, кислорода и углерода в природе.

Практическая часть. Подбор материала к занятию.

Раздел 11. Физическая химия. Краткий обзор.

Тема 11.1. Общее представление о кинетике. Равновесие в химических реакциях.

Понятие о кинетике. Представление о равновесии в химических реакциях.

Практическая часть. Поддержание равновесного состояния при проведении химических реакций. Зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ.

Тема 11.2. Термодинамические потенциалы.

Первые исследования. Устарел ли закон Вант-Гоффа?

Практическая часть. Просмотр учебного видеофильма.

Тема 11.3. Катализаторы и ингибиторы. Ферменты.

Понятие о катализаторах. Понятие об ингибиторах. Понятие о ферментах.

Практическая часть. Каталитические органические и неорганические процессы.

Тема 11.4. Энтальпия и энтропия.

Энергия Гиббса. Механизм протекания химического процесса.

Практическая часть. Проведение многостадийных реакций синтеза хлорида цинка 3-мя способами, гексахлоромолибдата калия – 2-мя способами.

Раздел 12. Химия и производство.

Тема 12.1. Промышленный синтез аммиака (Синтез Габера), серного ангидрида и метанола.

Понятие о промышленном синтезе. Основные принципы.

Практическая часть. Просмотр видеофильма.

Тема 12.2. Химия и сельское хозяйство: производство удобрений. Коллекция удобрений.

Роль химии в сельском хозяйстве. Понятие об удобрениях.

Практическая часть. Изучение коллекции удобрений. Синтез сульфатов и фосфатов.

Тема 12.3. Пищевая промышленность. Анализ качества пищевых продуктов.

Роль химии в пищевой промышленности. Критерии качества пищевых продуктов.

Практическая часть. Анализ пищевых продуктов (кислотность молочных продуктов. влажность масла и т. д,).

Тема 12.4. Косметические и лекарственные средства. Витамины.

Понятие о косметических средствах. Понятие о лекарственных средствах. Понятие о витаминах.

Практическая часть. Анализ продукта на витамин С.

Тема 12.5. Производство полимеров. Каучуки и волокна.

История открытия. Анализ и синтез полимеров. Загрязнение окружающей среды.

Практическая часть. Разложение каучука. Изучение коллекции волокон. Определение искусственных, растительных и волокон животного происхождения. Изготовление ацетатноцеллюлозного волокна.

Раздел 13. Итоговая конференция.

Тема 13.1. Подготовка докладов.

Обобщение пройденного материала. Выбор темы для индивидуальной исследовательской работы. Учимся искать литературу. Интернет или учебник? Цели и задачи работы.

Практическая часть. Поиск необходимых сведений в литературных источниках и в Интернете. Подготовка демонстрационных опытов, подготовка текстов и демонстрационных плакатов. Подготовка фотографий и презентаций.

Тема 13.2. Проведение конференции.

Участие в конференции «ПОИСК», обсуждение результатов. Чтение докладов, демонстрация опытов и презентаций.

Раздел 14. Итоговое занятие.

Обсуждение итогов обучения по всей программе. Получение удостоверений и свидетельств об освоении программы согласно Положению об аттестации обучающихся в МГДД(Ю)Т.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Особенности методического обеспечения программы

Программа реализуется на базе химической лаборатории. Формы занятий определяются тем, что программа имеет преимущественно естественнонаучную направленность с элементами художественно-эстетической направленности.

Занятия проходят в виде лекций, бесед, лабораторных занятий, практикумов, а также в форме викторин, конкурсов, праздников. Во время занятий дети получают теоретические знания, которые затем подкрепляют практической работой. Педагог осуществляет необходимую поддержку и контроль во время всего занятия. Завершение каждой темы сопровождается чтением сообщений, подготовленных обучающимися, демонстрацией опытов.

Опыты, являющиеся общеизвестными или тривиальными, только упоминаются в учебно-тематическом плане и легко могут быть заменены другими в зависимости от обеспечения лаборатории реактивами или инвентарём.

Особое внимание во время проведения занятий уделяется строгому соблюдению правил работы и техники безопасности в химической лаборатории. Каждое занятие, особенно в начале года, содержит развлекательный и игровой элементы (опыт, интересные задачи или занимательные рассказы про химиков и их открытия).

В течение первого года обучения достаточно часто проводятся конкурсы и викторины. Таким образом обеспечивается увлекательность подачи материала, содержание которого носит опережающий по отношению к основным школьным дисциплинам характер. Кроме того, на некоторых занятиях обучающиеся выполняют занимательные опыты, которые они самостоятельно нашли в книгах или Интернете. Такая методика обеспечивает доступность восприятия достаточно сложных тем и вопросов.

В течение второго года обучения у подростков формируется представление о работе химиков, о тех задачах, которые стоят перед специалистами в этой области и которые им придётся решать, если они в дальнейшем свяжут с химией свою судьбу. Это позволяет осуществлять предпрофессиональную ориентацию для детей, имеющих, образно говоря, «химическую голову» и «химические руки». Одновременно воспитывается простая химическая грамотность у тех, кто не собирается специализироваться в данной области. Это направление деятельности в условиях нарастающей в обществе «химофобии», падения уровня химического образования в стране и, как следствие, растущей химической неграмотности населения, является одной из важнейших задач дополнительного образования детей.

В последнее время в связи с падением интереса к естественнонаучным дисциплинам на занятиях больше времени уделяется вопросам физики, биологии, экологии. К концу года обучающимся предлагается попробовать свои силы в выполнении проектно-исследовательской работы и подготовить доклад. Всё это способствует формированию творческой, образованной, активной личности.

При реализации программы используются следующие методы:

Ø  объяснительно-иллюстративный (обязательная теоретическая часть, работа с иллюстративными материалами, составление практических заданий);

Ø  проблемный (проблемное изложение материала при изучении вопросов экологии, научной этики, при анализе перспективных направлений развития науки);

Ø  практический (обязательные практические работы на каждом занятии);

Ø  деятельностный (введение индивидуальных заданий и самостоятельной работы с литературой, участие обучающихся в конференциях и экскурсиях).

Обеспечение программы методической продукцией

В качестве дидактических материалов используются наглядные пособия: таблица растворимости и периодическая таблица ; коллекции полезных ископаемых, почв, нефти, шкала твёрдости и т. п.

В качестве методических материалов применяются различные публикации по химии (см. Список литературы), а также авторские разработки по химии:

– «Конкурс лаборанта»;

– «Юный лаборант»;

– «Юный исследователь»;

– «Углеводороды: что, где, когда»;

– «Викторина по неорганической химии»;

– «Химия на досуге» и др.

Химия – наука экспериментальная, поэтому демонстрация химического эксперимента и выполнение лабораторных работ должны укреплять этот интерес. Но иногда к оформлению этих работ учитель предъявляет столь строгие формальные требования, что школьники выполняют их тоже формально.

В последнее время идея представить химию в увлекательной форме, вызвать интерес к этой науке, подать её наглядно волнует многих преподавателей в различных странах. Решать эту задачу в современных условиях могут и должны педагоги дополнительного образования. Известно огромное количество забавных историй (химики, несмотря ни на что, продолжают шутить!) и интеллектуальных развлечений, игр и конкурсов, делающих привлекательными основные понятия химии. Поэтому в образовательных программах по химии должно быть как можно больше подобных увлекательных форм подачи материала.

Готовясь к проведению такого мероприятия, в первую очередь, необходимо понять, насколько массовым оно будет, примут ли в нём участие ребята из химического кружка или все желающие. В зависимости от этого в основу можно положить сценарий любой общеизвестной интеллектуальной телеигры: «Как стать миллионером?», «Своя игра». Каждая из этих игр имеет свои особенности, достоинства и недостатки. Безусловным лидером среди этих игр в России является «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?». Число участников может не ограничиваться шестью, в игре может принимать участие даже несколько команд. Вопросы могут быть специализированы (обучающиеся будут способны заранее подготовиться) или касаться самого широкого круга тем.

В качестве примера можно рассмотреть успешно проводимую среди участников 15-ти лет викторину «Углеводороды» по органической химии. Эта тема изучается в течение первого полугодия 10-го класса средней школы, поэтому она хорошо знакома обучающимся. Вопросы традиционны для игры «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?» и включают: «чёрный ящик», экспериментальный вопрос, блиц-игру и шуточные вопросы на сообразительность.

Интеллектуальная игра – это не только соревнование в знаниях и интересное времяпрепровождение, но и один из эффективных способов расширения кругозора детей. Характер интеллектуальной игры необходимо выбирать исходя из возможностей организаторов и участников мероприятия. Необходимо помнить, что рекомендации по проведению интеллектуальных игр не могут быть универсальными.

Есть игры (по типу «Как стать миллионером»), в которых ведущий задаёт индивидуальные вопросы одному из участников, причём по мере возрастания уровня сложности вопросов повышается роль аудитории, которая с интересом следит за игрой и может подсказывать играющему.

Другой сценарий такой игры – по типу «Умники и умницы». Здесь участники могут быть заранее оповещены о теме вопросов, иметь возможность подготовиться и блеснуть эрудицией. В свою очередь, педагог может выбрать тему, которая ему особенно интересна или же полезна для его подопечных. Именно поэтому вопросы для такой игры педагог будет подбирать сам, в соответствии с выбранным курсом и программой, уровнем участников. Гораздо сложнее подбор вопросов к викторине, имеющей массовый, например, командный характер. Простые вопросы можно не разбирать: достаточно, чтобы они соответствовали уровню учебника и выявляли хорошее знание основных химических определений и понятий, а также физических и самых простых химических свойств веществ, изучаемых в самом начале курса химии.

В конкурсах рефератов и научно-практических работ обычно участвуют школьники, уже сделавшие свой выбор на химии, увлекающиеся химией, читающие дополнительную литературу. Чаще всего это учащиеся химических, биологических, экологических классов на базе соответствующих гимназий и лицеев. В этих классах в большинстве случаев преподают сильные педагоги, химики по образованию, часто приглашённые из высшей школы, не представляющие образовательный процесс без химического практикума. Напротив, в классах, не имеющих естественнонаучную специализацию, образовательный процесс не сопровождается даже обязательными, предусмотренными любым курсом химии лабораторными работами. Зачастую кабинеты химии просто не имеют необходимого оборудования.

В этих условиях задачей учреждения дополнительного образования детей становится обеспечение возможности для самого широкого круга обучающихся освоить простейшие навыки химического эксперимента, т. к. именно эксперимент («опыты», как говорят дети) всегда вызывает интерес у самого разного возраста. Поэтому автором разработано и предлагается несколько конкурсов, основанных на эксперименте и охватывающих самый широкий круг желающих. Мы назвали их «Юный лаборант» и «Юный исследователь».

Конкурс «Юный лаборант»

Конкурс «Юный лаборант» обычно проводится в рамках экологической научно-практической конференции сектора ландшафтоведения ДНТТМ. Следует отметить, что условия проведения таких конкурсов на базе учреждения дополнительного образования детей резко отличаются от условий проведения их в школе.

В школе учитель никогда не запишет в число участников конкурса детей, плохо успевающих по химии, а с допущенными к конкурсу обязательно проведёт предварительный инструктаж. Учащиеся заранее знают, какой эксперимент будут выполнять, т. е. в этом случае теряется момент неожиданности, «открытия», экспромта, лежащий в основе формирования истинного интереса ребёнка. В системе дополнительного образования у детей самого разного уровня развития и успеваемости есть гораздо больше возможностей «попробовать», проявить себя, даже не в очень успешной для них области, например, в химии. А такой конкурс как «Юный лаборант» может не только удивить, заинтересовать, но и показать ребёнку столь сложный, а иногда и нелюбимый предмет с совершенно новой стороны.

К конкурсу предъявлялись следующие требования:

– продолжительность не более часа;

– красивый или интересный результат (ребёнок должен видеть результат своей работы и продемонстрировать его окружающим);

– простота выполнения эксперимента и хорошая воспроизводимость результата;

– легкодоступная пониманию техника безопасности;

– формирование представления о необходимости соблюдения правил техники безопасности не только в химической лаборатории, но и в повседневной жизни;

– в ходе работы обучающемуся необходимо создать такие условия при сборке простейшего химического прибора, чтобы он мог почувствовать себя лаборантом.

Дополнительной сложностью в проведении таких конкурсов является невозможность предсказать заранее, сколько ребят захотят принять в нём участие. Идеальный состав группы для выполнения эксперимента такого типа – 2 человека, но при необходимости количество ребят в группе можно увеличить.

Отдельно необходимо сказать об опытах, которые условно можно назвать пробирочными, т. е. они легче в выполнении, а результат более эффектен.

К таким опытам можно отнести реакцию серебряного зеркала (качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра), реакцию получения «золотого дождя» (получение иодида свинца с последующей кристаллизацией) и т. п. Здесь сами названия говорят за себя. Эти работы можно предлагать и школьникам младших классов, ещё не изучающим химию в школе. Правила техники безопасности здесь касаются лишь работы с вредными и опасными веществами, актуальность которых понятна ребёнку любого возраста.

Конкурс «Юный исследователь»

Такой конкурс можно проводить среди обучающихся учебных групп в учреждении дополнительного образования детей. Поскольку они уже имеют представления о методах и приёмах химии, а также об основных правилах техники безопасности, постольку время на инструктаж можно сократить, уделив больше времени на постановку простейшей исследовательской задачи.

Какую же работу лучше предложить на конкурсе юных исследователей?

В литературе описано огромное количество опытов, связанных с изменением окраски индикаторов в растворе в зависимости от его кислотности (величины показателя рН). Безусловно, работы такого типа требуют аккуратности, внимания, а также углубляют знания о химической природе веществ. Однако эта работа носит ярко выраженный исследовательский характер. Выполняя различные варианты работ с индикаторами, ребёнок ищет ответ на вопрос: «Что будет, если…», т. е. ставит простейшую исследовательскую задачу.

Руководствуясь опытом, можно сказать, что у ребят младшего возраста (9-13 лет) интерес вызывает приготовление собственных вытяжек из различного растительного материала (сок ягод и овощей, спиртовые экстракты из цветов роз, фиалок и других цветов). При объяснении природы кислот и оснований для этой группы обучающихся нет необходимости углубляться в вопросы химического строения молекул веществ, а достаточно остановиться на истории вопроса.

Ребята 14-16 лет уже имеют достаточно чёткое представление о природе кислот и оснований, поэтому задание требует усложнения. Так, предварительно объяснив основы титрования, можно предложить группе участников конкурса оттитровать образцы молока различного приготовления – пастеризованного, стерилизованного и т. д. Явно завышенная кислотность молока длительного хранения производит впечатление даже на заядлых скептиков.

Необходимо сказать и о незаслуженно забытом в современных программах химическом анализе продуктов питания. Мёд, молоко, масло, крахмал и даже мыло – все эти продукты известны с детства, поэтому работа с ними вызывает живой интерес, а также даёт наглядное представление о пользе химии. Все работы такого типа являются исследовательскими.

Кадровое обеспечение: педагог дополнительного образования (количество педагогов зависит от количества учебных групп, занимающихся по программе), лаборант-помощник педагога.

Материальное обеспечение реализации программы

Занятия проходят в группе в химической лаборатории, располагающей всем необходимым оборудованием.

Осуществление учебного процесса требует наличия укомплектованного оборудования двух типов – лабораторного оборудования и технических средств обучения.

К первому типу относятся:

– лабораторное помещение, оборудованное тягой, столами для выполнения практических работ, раковиной;

– стандартный набор химических реактивов (кислоты, щёлочи, оксиды, соли);

– измерительные приборы;

– стеклянная и фарфоровая посуда;

– металлические штативы;

– нагревательные приборы;

– центрифуга;

– магнитная мешалка;

– весы;

– микроскоп.

Ко второму типу относятся:

– компьютер с принтером, цифровой фотоаппарат, а также маркеры, фломастеры, блокноты для записей и т. д.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Литература для обучающихся

Бухарин живой природы. – М.: Росмен, 2002. – 57 с.

Аккумулятор знаний по химии. – М.: Мир, 1977. – 293 с.

Книга для чтения по неорганической химии / Сост. . 2-е изд. – М.: Просвещение, 1984. – 301 с.

Н. Любознательным о химии. – М.: Химия, 1985. – 219 с.

Леенсон химия. – М.: Росмен, 2000. – 101 с.

Буйтам П. Химия в криминалистике. – М.: Мир, 1990. – 300 с.

Ольгин без взрывов. 3-е изд. – M.: Химия, 1993. – 138 с.

Пигучина химию на примерах из повседневной жизни. – М.: Аркти, 2000. – 133 с.

, Аликберова задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2003. – 351 с.

Химия (энциклопедический словарь школьника). – М.: Олма пресс, 2000. – 559 с.

Литература для педагога

Ахметов и неорганическая химия. – М.: Высш. школа, 1987. – 630 с.

, Менделеева . Новейший справочник. – М.: Махаон, 2006. – 367 с.

Браунт Лемей в центре наук. В 2-х ч. – М.: Мир, 1983. – 520 с.

, Ефимов , понятия и термины в химии. 2-е изд. – М.: Просвещение, 1977. – 224 с.

В. К проблеме исследований в науке и в образовании // Развитие исследовательской деятельности учащихся: Методический сборник. – М.: Народное образование, 2001. – С. 33-37.

В. Учебно-исследовательская деятельность школьников как модель педагогической технологии // Народное образование. – 1999. – № 10. – С. 152-158.

Органикум для студентов / Пер. с нем. – М.: Мир, 1973. – 208 с.

, , Дорофеев олимпиады в Москве. – М.: МИПКРО, 2003. – 326 с.

Популярная библиотека химических элементов. В 2 кн. 2-е изд. – М.: Наука, 1977. – Кн. 1. – 566 с.; Кн. 2. – 572 с.

Рэмсден современной химии. – Л.: Химия, 1989. – 784 с.

Литература для родителей

, Менделеева . Новейший справочник. – М.: Махаон, 2006. – 367 с.

Браунт Лемей в центре наук. В 2-х ч. – М.: Мир, 1983. – 520 с.

В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни. – М.: Аркти, 2000. – 133 с.

, Аликберова задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2003. – 351 с.

Химия (энциклопедический словарь школьника). – М.: Олма пресс, 2000. – 559 с.

К содержанию

[1] © , 2010 © , редактирование, 2010

[2] В. К проблеме исследований в науке и в образовании // Развитие исследовательской деятельности учащихся: Метод. сборник. М.: Народное образование, 2001. С. 33-37.

[3] Оржековский курса химии в средней (полной) школе. 8-9 классы. М.: Просвещение, 1990.