Кейс-технология как условие продуктивного обучения химии в условиях реализации ФГОС

Кейс-технология как условие продуктивного обучения

химии в условиях реализации ФГОС

2. Метод проигрывания ролей.

В  виде инсценировки создается правдивая ситуация, которая затем оценивается. При «разыгрывании ситуаций в ролях» участники исполняют роль самостоятельно определяя стратегию поведения, сценарий, планируемый результат. Например (Мазилкина Н.В. http://www.edu.cap.ru): На уроке химии в 9 классе по теме «Металлы. Биологическая роль металлов в организме человека». Учитель выступает в роли главного редактора газеты, а учащиеся – корреспондентов. Редактор на планерке зачитывает письмо, поступившее в редакцию газеты «Диета».

Уважаемая редакция газеты «Диета»!

С экранов телевизора мы видим рекламу таких лекарственных препаратов, как витамины «Гексавит», «Комплевит», «Кальций – Д3- Никомед форте», содержащих кальций, железо, медь, цинк и другие микроэлементы. Нельзя ли более подробно рассказать на страницах  вашей  газеты, какую роль выполняют эти компоненты, как можно пополнить нехватку этих металлов продуктами питания и что происходит в организме, если этих металлов в избытке?

Кейс № 1. Какое место занимают металлы в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева?  (Учащиеся класса разделены на группы, согласно диагностики личности школьника, работают с электронной периодической системой Д.И.Менделеева, используют источники информации: http://www.college.ru/chemistry/modules.php?name=main_menu&op=show_page&page=ptable.inc электронная таблица Д.И.Менделеева,

http://n-t.ru/tp/in/rnt02.htm Химические элементы в книге Гиннеса).

Кейс №2.  Какими физическими свойствами обладают металлы?. (На слайде презентации перечислены  физические свойства металлов. Учащиеся, выбрав физическое свойство металла, используя различные дополнительные источники информации, в течение 6 - 8 минут подбирают информацию и  выполняют лабораторную работу по этому свойству, а  выводы оформляют  в виде слайда презентации (3-5 минут).

Рекомендуемые сайты Интернета:

http://www.astronet.ru/db/msg/1180155 Популярная библиотека химических элементов;

http://www.smed.ru/guides/223/#article Столица-Медикл; http://www physicon; http://www chim/ssau; http://www mendeleev.org.ua/31htm.

Кейс № 3. В таблице Д.И.Менделеева трудно найти химический элемент – металл, который не был бы связан с нашей жизнью. Какова их роль в организме человека?

Выбрав металл из своей группы, составьте сообщение о нем по плану: (6 – 8 мин)

  Содержание в организме;

  Источник поступления металла в организм;

  Биологическая роль металла;

  Реакция на избыток или недостаток металла в организме.

Рекомендуемые сайты Интернета:http://hemi.wallst.ru/ Химия. Образовательный сайт для школьников; http://www.medtehno.ru/top/usefull_information/badiur/Роль микроэлементов и биологически-активных добавок к пище; http://www.goodhealth.ru/minerals Свойства макро - и микроэлементов.

(Свои отчеты учащиеся оформляют в виде презентации)

3. Метод «Групповая дискуссия».

• Обычно дискуссией руководит модератор. Общие правила коммуникации при групповой дискуссии выражаются в следующих требованиях к участникам группы: избегай общих фраз; ориентируйся на цель (задачу); умей слушать; будь активен в беседе; будь краток; осуществляй конструктивную критику.

В учебных ситуациях преподаватель может задавать вопросы:

«- Что в ситуации является главным? - Какие проблемы, изложенные в ситуации, Вам удалось выделить и какая из них приоритетная? - Что Вы лично думаете об этом? - Можете ли Вы привести аналогичный пример из практики? - Что является здесь управленческой компетентностью? - Затронуты ли в ситуации другие аспекты — например этические, психологические? - Как бы Вы это оценили? - Каковы могут быть последствия принятых решений? - Кого это затронет, на ком отразится? - Не пропустили ли Вы важную для правильного решения информацию? - С чьих позиций Вы это предлагаете?»

Например: урок в 8 классе по теме «Вода, свойства, значение» проводится в виде дискуссии по группам. Каждой группе выдается кейс, в котором обозначен вопрос для обсуждения, а также даны источники информации. В течении 5-7 минут группа работает над своим вопросом. Затем спикер доводит до остальных групп информацию и отвечает на вопросы оппонентов (члены группы дополняют ответы на вопросы, возникшие у других групп). Дискуссией руководит модератор (учитель).

В кружево будто одеты Деревья, кусты, провода. И кажется сказкою это, А в сущности – только …….

Кейс №1 «Химические свойства воды. Распадаются ли в воде на ионы ее собственные молекулы?  Может ли вода гореть?  Кто и когда впервые осуществил синтез воды?»

Кейс №2 «Физические свойства воды.  В каких агрегатных состояния встречается вода в природе?Может ли вода течь вверх? Почему бутылка с водой, поставленная в морозилку раздувается?».

Источники: Марк Колтун «Мир химии»; фото: Масару Эмото (Masaru Emoto); презентация;  http://avenue.h10.ru

Кейс №3 «Каковы основные источники загрязнения воды? Какие методы очистки воды? Почему в природе нет чистой воды?». Источники: Марк Колтун «Мир химии»; А.Д.Дмитриев «Экология Чувашской Республики»; Е.А.Криксунов «Экология»;фотографии; презентация; диск «Химия, биология, экология»; видеосюжеты: «Нефтяная пленка», «Качество бензина», «Соревнования по прыжкам в воду»; фрагмент фильма по книге Алистера Маклина «Ночь без конца»; классическая музыка Г.Ф.Гендель «Музыка воды – Анданте».

Кейс №4 «Роль воды в жизни человека. В каком органе человека содержится наибольшее количество воды, и в каком – наименьшее?».

4. Игровое проектирование

Цель метода — процесс создания или совершенствования объектов.

Для работы по этой технологии участников занятия можно разбить на группы, каждая из которых будет разрабатывать свой проект. Игровое проектирование может включать проекты разного типа: исследовательский, поисковый, творческий, прогностический, аналитический.

Пример урок «Спирты».

 Виктор – химик, он  находится в лесу, С собой у него небольшой кейс, в котором химическое оборудование, реактивы - серная кислота и другие неорганические вещества. Но, его замучили насекомые, слетевшиеся на остатки яблочно пюре. Избавится от них невозможно, а находится в лесу Виктору придется еще неделю.

Кейс №1.  «Этилацетат».  Этилацетат (Ethyl acetate, E1504) — бесцветная летучая жидкость с приятным фруктовым запахом. Этиловый эфир уксусной кислоты. Химическая формула СН₃-СОО-СH₂-СH₃. В пищевой промышленности применяется как компонент фруктовых эссенций.

Производится этилацетат путем воздействия этилового спирта-сырца на уксусную кислоту – этот процесс называют этерификацией. Соединение применяется для растворения смол, масел, жиров и некоторых сложных эфиров целлюлозы.

Этилацетат широко используется как растворитель, из-за низкой стоимости и малой токсичности, а также приемлемого запаха. В частности, как растворитель нитратов целлюлозы, ацетилцеллюлозы, жиров, восков, для чистки печатных плат, в смеси со спиртом — растворитель в производстве искусственной кожи. Один из самых популярных ядов, применяемых в энтомологических морилках для умерщвления насекомых. Применяется как компонент фруктовых эссенций. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E1504, запрещен для применения в качестве пищевой добавки или для производства продуктов питания на территории Российской Федерации.

Кейс №2 Спирты - производные углеводородов, в молекулах которых есть одна или несколько гидроксильных групп OH.  Все спирты делятся на одноатомные и многоатомные

Одноатомные спирты - спирты, у которых имеется одна гидроксильная группа.

Бывают первичные, вторичные и третичные спирты:

- у первичных спиртов гидроксильная группа находится у первого атома углерода, у вторичных - у второго, и т.д.

Свойства спиртов, которые являются изомерными, во многом похожи, но в некоторых реакциях они ведут себя по-разному. Сравнивая относительную молекулярную массу спиртов (Mr) c относительными атомными массами углевордородов, можно заметить, что спирты имеют более высокую температуру кипения. Это объясняется наличием водородной связи между атомом H в группе ОН одной молекулы и атомом O в группе ОН другой молекулы. При расторении спирта в воде образуются водородные связи между молекулами спирта и воды. Этим объясняется уменьшение объёма раствора (он всегда будет меньше, чем сумма объёмов воды и спирта по отдельности). Наиболее ярким представителем химических соединений этого класса является этиловый спирт. Его химическая формула C₂H₅-OH. Концентрированный этиловый спирт (он же - винный спирт или этанол) получают из разбавленных его растворов путём перегонки; действует опьяняюще, а в больших доза - это сильный яд, который разрушает живые ткани печени и клетки мозга. При этом нужно отметить, что этиловый спирт полезен в качестве растворителя, консерванта, средства понижающего температуру замерзания какого-либо преперата. Ещё один не менее известный представитель этого класса - метиловый спирт (его ещё называют - древесный или метанол). В отличии от этанола метанол смертельно опасен даже в самых малых дозах! Сначало он вызывает слепоту, затем просто "убивает"!

Многоатомные спирты - спирты, имеющие несколько гидроксильных групп OH. Двухатомными спиртами называются спирты, содержащие две гидроксильные группы (группа ОН); спирты содержащие три гидроксильны группы - трёхатомные спирты. В их молекулах две или три гидроксильные группы никогда не оказываются присоединёнными к одному и тому же атому углерода. Двухатомные спирты ещё называют гликолями, так как они обладают сладким вкусом, - это характерно для всех многоатомных спиртов Многоатомные спирты с небольшим числом атомов углерода - это вязкие жидкости, высшие спирты - твёрдые вещества. Многоатомные спирты можно получать теми же синтетическими методами, что и предельные многоатомные спирты.

Получение спиртов

1. Получение этилового спирта (или винный спирт) путём брожения углеводов: C₂H₁₂O₆ => C₂H₅-OH + CO₂

Суть брожения заключается в том, что один из простейшщих сахаров - глюкоза, получаемый в технике из крахмала или целлюлозы, под влиянием дрожжевых грибков распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Установлено, что процесс брожения вызывают не сами микроорганизмы, а выделяемые ими вещества - зимазы. Для получекния этилового спирта обычно используют растительное сырьё, богатое крахмалом: клубни картофеля, хлебные зёрна, зёрна риса, или из  древесины и т.д.

2. Гидратация этилена в присутствии серной или фосфорной кислоты CH₂=CH₂ + НOH => C₂H₅-OH

3. При реакции галогеналканов со щёлочью: 4. При реакции окисления алкенов  Гидро́лизный спи́рт — этанол, получаемый дрожжевым брожением сахароподобных веществ, полученных гидролизом целлюлозы, содержащейся в отходах лесной промышленности.

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при кислотном гидролизе целлюлозы:

(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6

1854 год — Пелуз и Арну во Франции разработали метод получения винного спирта из древесины путём её гидролиза концентрированной серной кислотой при комнатной температуре. Этот способ был положен в основу технологии на гидролизной установке, построенной в Париже в 1855 г. В том же году в Брюсселе Мелсеном была разработана технология получения глюкозы и этанола гидролизом измельчённой древесины 2—5%-ной H2SO4 при 100—170 °C.

Кейс №3. Свойства спиртов

1) Горение: Как и большинство органических веществ спирты горят с образованием углекислого газа и воды: C₂H₅-OH + 3O₂ -->2CO₂ + 3H₂O При их горении выделяется много теплоты, которую часто используют в лабораториях (лабораторные горелки). Низшие спирты горят почти бесцветным пламенем, а у высших спиртов пламя имеет желтоватый цвет из-за неполного сгорания углерода.

2) Реакция со щелочными металлами C₂H₅-OH + 2Na --> 2C₂H₅-ONa + H₂ При этой реакции выделяется водород и образуется алкоголят натрия. Алкоголяты похожи на соли очень слабой кислоты, а также они легко гидролизуются. Алкоголяты крайне неустойчивы и при действии воды - разлагаются на спирт и щелочь. Отсюда следует вывод, что одноатомные спирты не реагируют со щелочами!

3) Реакция с галогеноводородом C₂H₅-OH + HBr --> CH₃-CH₂-Br + H₂O В этой реакции образуется галогеноалкан (бромэтан и вода). Такая химическая реакция спиртов обусловлена не только атомом водорода в гидроксильной группе, но и всей гидроксильной группой! Но эта реакция обратима: для её протекания нужно использовать водоотнимающее средство, например серную кислоту.

4) Внутримолекулярная дегидратация (в присутствии катализатора H₂SO₄) В этой реакции при действии концентрированной серной кислоты и при нагревании происходит дегидратация спиртов. В процессе реакции образуется непредельный углеводород и вода. Отщепление атома водорода от спирта может происходить в его же молекуле (то есть происходит перераспределение атомов в молекуле). Эта реакция является межмолекулярной реакцией дегидратации. Например, так: В процессе реакции происходит образование простого эфира и воды.

5) реакция с карбоновыми кислотами: Если добавить к спирту карбоновую кислоту, например уксусную, то произойдёт образование простого эфира. Но сложные эфиры менее устойчивы, чем простые эфиры. Если реакция образования простого эфира почти необратима, то образование сложного эфира - обратимый процесс. Сложные эфиры легко подвергаются гидролизу, распадаясь на спирт и карбоновую кислоту.

6) Окисление спиртов. Кислородом воздуха при обычной температуре спирты не окисляются, но при нагревании в присутствии катализаторов идёт окисление. Примером может служить оксид меди (CuO), марганцовка (KMnO₄), хромовая смесь. При действии окислителей получаются различные продукты и зависят от строения исходного спирта. Так, первичные спирты превращаются в альдегиды (реакция А), вторичные - в кетоны (реакция Б), а третичные спирты устойчивы к действию окислителей. - a) для первичных спиртов  

5. Разбор деловой корреспонденции.

Метод основан на работе с документами и бумагами, относящимися к той или иной организации, ситуации, проблеме. Обучаемые оказываются перед необходимостью поиска дополнительной информации, следовательно, вынуждены задавать вопросы, преимущественно «восходящие – вопросы на развитие», т.е. для получения новой дополнительной информации. Обычно такого типа вопросы начинаются со слов: Что? где? когда? почему? как? зачем?

Цель метода – совместными усилиями группы учащихся проанализировать возникающую ситуацию, разработать практическое решение, окончание процесса – оценка предложенных алгоритмов, выбор лучшего из них в контексте поставленной проблемы.

Пример. Урок химии 11 класс «Химия и производство»  Письмо в проектный институт: «Хозяин нашего завода поручил нам организовать производство метанола, мы никогда его не выпускали и не знаем, как нам это сделать. Помогите получить метанол промышленным способом!». Кейс №1 «задание логистам»: Какое сырье необходимо  для производства метанола, как  использовать конечный продукт. (Можно воспользоваться интернет ресурсами) «Кейс №2. «Задание экономистам»: проанализировать затраты на производство метанола.

1. синтетический способ из монооксида углерода и водорода при температуре 300—400 °C и давления 300—500 атм в присутствии катализатора — смеси оксидов цинка, хрома и др. Сырьем для синтеза метанола служит синтез-газ (CO + H₂), обогащенный водородом: : CO + 2 H₂ → CH₃OH       Из 100м³ водорода получается 250 кг спирта.
2. Щелочной гидролиз галогеналканов: CH₃Cl + NaOH CH₃OH + NaCl. Из 50 кг хлорметана получается 20кг метанола
3. Окисление метана под действием катализаторов СН₄+О₂= 2CH₃OH  Из 100 кг метана можно получить 200 кг метанола

Примечание: эффективность реакции оценивается по массовой доле выхода продукта.

Кейс №3. «Задание технологам»: Проанализировав способы получения аммиака и  серной кислоты предложить технологическую схему получения метанола из СО и Н₂. Источники -технологические схемы и описание производств серной кислоты и аммиака.  Кейс №4. «Задание экологам». Проанализировать возможности угрозы окружающей среде при производстве метанола, предложить методы предотвращения этого. Как наиболее эффективно использовать природные ресурсы и энергию в этом производстве. (Можно воспользоваться интернет ресурсами).

Список используемой литературы

1. Барнс Л.Б., Кристенсен Р.К., Хансен Э.Дж. Преподавание и метод конкретных ситуаций: учебник, ситуации и дополнительная литература. – М.: Гардарики, 2000. – 502 стр.
2. Бринкенкохофф Р.О. Метод успешного случая. Быстрый способ узнать, что работает, а что нет. М.: Hippo, 2005.-224 стр.
3. Михайлова Е.А. Кейс и кейс – метод: процесс написания кейса// Маркетинг. 1999. №5.С.113-120; №6.С.117-12
4. Каширина И.В., Зинченко Е.С. Кейс-технология, как способ организации самостоятельной работы студентов СУЗОВ (http://www.stvcc.ru)
5. Мазилкина Н.В. Кейс технологии (http://www.edu.cap.ru)
6. Википедия  wikipedia.org                                                                                   
7. Академик http://dic.academic.ru Научная библиотека