Мастер-класс «Определение рН растворов бытовой химии» с использованием цифровых лабораторий по химии Relab

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Клюквинская средняя общеобразовательная школа»

Курского района Курской области

МАСТЕР – КЛАСС

«Определение рН растворов бытовой химии»

с использованием цифровых лабораторий по химии Relab

п. Сахаровка 2022

Цель мастер-класса: демонстрация методов и приемов работы c цифровой лабораторией Relab при выполнении исследований на уроках и внеурочной деятельности по химии в условиях реализации ФГОС.

Задачи:

• познакомить с программой обработки экспериментальных данных Relab

• познакомить с результатами использования лаборатории на уроках химии;

• провести практикум по использованию модульной системы;

Особенности проведения мастер-класса:

• вовлечение участников мастер-класса в активную экспериментальную деятельность;

• организация группового взаимодействия и обсуждение результатов эксперимента;

• рефлексия в процессе мастер-класса.

Структура мастер-класса:

1. Подготовительно-организационный.

Федеральный Государственный образовательный стандарт основного общего и среднего общего образования в одном из пунктов, касающихся результатов освоения основной образовательной программы по физике, химии, биологии, предполагает приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения природных явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов. Цифровая лаборатория Relab является одной из современных систем, способных обеспечить достижение учащимися указанных в стандарте результатов. Новейшее оборудование позволяет проводить эксперименты, которые без него в школе выполнить было невозможно. Учащиеся активно включаются в исследовательскую деятельность, самостоятельно решая поставленную задачу. Это способствует формированию познавательного интереса, логического мышления, творческой самостоятельности, более ранней профессиональной ориентации учащихся, позволяет устанавливать причинно-следственные связи, тренирует навыки учащихся по выполнению инструкций, описывающих реальные экспериментальные действия. Интеграция предметов (физика, химия, биология) способствует целостному восприятию проблемы с точки зрения естественных наук.

Задачи для участников мастер-класса:

• изучить методы и приемы работы с модульной системой экспериментов с использованием цифровой лаборатории Relab

• выполнить эксперимент с использованием датчика pH;

• предложить варианты использования данной лаборатории в рамках своего предмета.

1. Основная часть.

Цифровые лаборатории – это инновационное учебное оборудование для проведения большого количества демонстраций, исследований, опытов и лабораторных работ. Использование компьютера  в сочетании с цифровыми лабораториями  расширяет и обогащает образовательную деятельность, углубляя его практическую направленность. Наилучшие результаты достигаются при выполнении учебных экспериментов, в исследовательской и проектной деятельности. Цифровые лаборатории позволяют проводить учебные эксперименты не только в классе, но и на природе, что особенно актуально для исследований по естественным наукам. При этом результаты измерений могут быть обработаны и проанализированы непосредственно во время проведения работы без подключения к  компьютеру или сохранены в памяти для проведения дальнейшей обработки и исследований на компьютере. На современном этапе учебные занятия проходят с применением ИКТ. Школьные кабинеты оснащаются компьютерной техникой. Начинается настоящее господство Интернета и информационных технологий. Мы вторгаемся в виртуальное пространство все глубже и глубже. Изучая естественные науки, педагоги ставят перед учениками демонстрационные опыты в виртуальных лабораториях, а учащиеся выполняют лабораторные и практические работы на экранах компьютеров, используя виртуальные приборы, инструменты и материалы. 

Эксперимент является неотъемлемой частью познания природы, изучение ее законов. Такие науки как физика, химия, биология не могут изучаться только теоретически, им обязательно нужна практическая подоплека. Эксперимент позволяет учащимся самим убедиться в справедливости существующих законов природы, а также в верности выдвинутой научной гипотезы или, наоборот, в ее ошибочности. 
Для того чтобы повысить эффективность эксперимента, необходимо использовать современные приборы, ведь именно они регистрируют данные, которые и являются основой вычислений. К таким современным приборам относятся всевозможные датчики, призванные различные виды физических величин, в том числе звук, свет, силу, давление и другие, перевести в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются через специальное устройство, называемое регистратором, на компьютер, где программным образом обрабатываются и могут быть представлены нам в самой разнообразной форме, как в виде стилизованных аналоговых или цифровых приборов, так и в виде графиков. Последние имеют гораздо большую наглядность при изучении происходящих процессов и избавляют исследователей от рутинной работы по снятию показаний и заполнения таблиц. Тем более что в ходе измерений данные в таблицу вносятся автоматически, и экспериментаторам остается только обработать полученные результаты. Вот к таким современным средствам измерения и относится цифровая лаборатория по химии Relab. Цифровые лаборатории — это новое поколение школьных естественнонаучных лабораторий. Они предоставляют возможность:

• сократить время, которое затрачивается на подготовку и проведение фронтального или демонстрационного эксперимента;

• повысить наглядность эксперимента и визуализацию его результатов, расширить список экспериментов;

• проводить измерения в полевых условиях; 

• модернизировать уже привычные эксперименты.

Выполнение практической части заданий по определению pH средств бытовой химии (мыло, гель для душа, порошок, шампунь)

Краткая характеристика показателя pH и его значение

Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН7), по сравнению с ионами ОН^-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н⁺ (рН

Уровень pH кожного покрова отражают барьерные функции кожи, являются показателями ее защитной функции.

Кислую реакцию поверхности кожи формируют в основном молочная и уксусные кислоты. В большинстве научных источников приводится значение pH кожи 5,4 - 5,9.

При использовании средств для умывания или мытья молочная и уксусная кислоты, определяющие величину рН кожи, полностью расщепляются и быстро удаляются с ее поверхности. Это сдвигает pH в нейтральную сторону к показателю 7.

Практическая часть (выполняется в группах)

I группа.

Описание эксперимента

Определение рН в различных растворах средств бытовой химии. Для измерения в работе используется датчик рН.

При проведении данного эксперимента необходимо после каждой пробы промывать датчик в дистиллированной воде и фиксировать результаты эксперимента в таблицу 1.1:

Таблица 1.1

Сравнительная таблица pH бытовой химии

Оборудование: персональный компьютер c установленным ПО Relab; модуль сопряжения USB-200; измерительный модуль рН;

4 мерных стакана с растворами средств; 3 стакана с дистиллированной водой.

II группа.

Определение рН в различных растворах средств личной гигиены. Для измерения в работе используется датчик рН.

При проведении данного эксперимента необходимо после каждой пробы промывать датчик в дистиллированной воде и фиксировать результаты эксперимента в таблицу 1.2:

Таблица 1.2

Сравнительная таблица pH бытовой химии

Оборудование: персональный компьютер c установленным ПО Relab ; модуль сопряжения USB-200; измерительный модуль рН;

3 мерных стакана с растворами средств; 3 стакана с дистиллированной водой.

1. Рефлексия по индивидуальным картам в течение мастер-класса.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Лист рефлексии. «Лестница компетентности».

На начальном этапе участники мастер-класса указывают на листе рефлексии уровень своей компетентности по данной теме. После выполнения практической части и обсуждения вновь возвращаются к листам рефлексии и отмечают свое перемещение по «лестнице компетентности».

1. Подведение итогов.

На занятиях по химии в старшей школе можно рекомендовать проведение таких исследований как «Измерение калорийности пищи», «Зависимость скорости реакций от температуры», «Изучение эндотермических реакций», «Влияние примесей на температуру замерзания» и др. Учащимся, которые только приступили к изучению, или еще будут изучать предмет, работы «Изучение пламени», «Проводимость раствора соли» и прочих повысят интерес учеников к изучению химии.

После окончания мастер-класса участникам предлагается метод «Неоконченного предложения»:

1. Наиболее интересным для меня было….

2. Наиболее ценным считаю….

3. Я самостоятельно….

4. У меня получилось….

5. Я затрудняюсь….

6. Необходимо сделать …

Инструктивная карточка

к практической работе

по определению рН растворов бытовой химии

Описание эксперимента

Определение рН в различных растворах средств бытовой химии. Для измерения в работе используется датчик рН.

Запустите приложение на своем смартфоне: в адресную строку введите app.relab.pro, перейдите по ссылке.

Включите на смартфоне Bluetooth и местоположение. Включите мультидатчик и подключите его к смартфону.

Приготовьте растворы выданных вам образцов для анализа. Для этого растворите выданный образец в 20 мл дистиллированной воды.

Выберите на смартфоне операцию «Сбор данных», выберите датчик рН. Нажмите «запись».

По очереди опускайте датчик в полученные растворы.

При проведении данного эксперимента необходимо после каждой пробы промывать датчик в дистиллированной воде

Сравнительная таблица pH бытовой химии

Оборудование: персональный компьютер c установленным ПО Relab; модуль сопряжения USB-200; измерительный модуль рН;

4 мерных стакана с растворами средств; 2 стакана с дистиллированной водой.

Инструктивная карточка

к практической работе

по определению рН растворов бытовой химии

Описание эксперимента

Определение рН в различных растворах средств бытовой химии. Для измерения в работе используется датчик рН.

Запустите приложение на своем смартфоне: в адресную строку введите app.relab.pro, перейдите по ссылке.

Включите на смартфоне Bluetooth и местоположение. Включите мультидатчик и подключите его к смартфону.

Приготовьте растворы выданных вам образцов для анализа. Для этого растворите выданный образец в 20 мл дистиллированной воды.

Выберите на смартфоне операцию «Сбор данных», выберите датчик рН. Нажмите «запись».

По очереди опускайте датчик в полученные растворы.

При проведении данного эксперимента необходимо после каждой пробы промывать датчик в дистиллированной воде

Сравнительная таблица pH бытовой химии

Оборудование: персональный компьютер c установленным ПО Relab ; модуль сопряжения USB-200; измерительный модуль рН;

4 мерных стакана с растворами средств; 2 стакана с дистиллированной водой.