CC BY
82
ТГ
Региональный опыт работы
Использование цифровой лаборатории «Архимед» в исследовательских работах по химии
Цифровые лаборатории «Архимед» - современное оборудование для проведения различных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно проводить как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно повышает наглядность в ходе самой работы и при обработке результатов. В данной статье представлен опыт использования лаборатории на уроках химии.
Сегодня цифровые лаборатории «Архимед» используются в практике обучения физике, химии, биологии, экологии во многих школах России; учителями создан и опробован целый ряд методик применения КПК на уроках. Среди таких разработок есть весьма интересные, например, предполагающие комплексное использование на уроке физики лаборатории «Архимед» и программы «Живая физика»1. Материалы по применению цифровых лабораторий стали все чаще появляться в трудах образовательных конференций и конгрессов и в публикациях в прессе2 (причем размещенный в Интернете отчет о проведении семинара «Новые технологии в образовании»3 сопровождается видеоматериалами, демонстрирующими учебную работу с КПК). К сожалению, подавляющее число работ посвящено использованию ЦЛ «Архимед» физиками и биологами, хотя те же самые датчики можно использовать и при изучении химии.
В течение 2007/2008 учебного года в нашей гимназии был проведен ряд учебно-исследовательских работ с использованием ЦЛ «Архимед» и микроскопа Intel Play QX3. Это способствовало значительному росту интереса к предмету, так как учащиеся смогли работать сами, при этом получая не только знания по химии, но и опыт работы с интересной и современной техникой, компьютерными программами. Кроме того, у ребят появилась возможность заниматься исследовательской деятельностью, не ограниченной темой конкретного урока, и самим анализировать полученные данные. А главное - использование ЦЛ «Архимед» и микроскопа Intel Play QX3 позволило проводить длительные опыты, выходящие за рамки не только урока, но и учебного дня, что раньше было абсолютно невозможно.
Зюзькевич
Наталия Геннадиевна,
учитель химии ГОУ гимназии № 1636 «НИКА», г. Москва
Использование цифровой лаборатории «Архимед» в исследовательских работах по химии
Зюзькевич Наталия Геннадиевна
ТГ
Наиболее ценными датчиками цифровой лаборатории для химика, несомненно, являются рН-метр и термометр.
Датчик температуры DT029 служит для измерения температуры с погрешностью ±10 С (так что если решите измерить температуру своего тела - не пугайтесь). Это не позволяет использовать его для определения молярной массы вещества эбуллиоскопическим методом, так как температурная депрессия при этом оказывается меньше погрешности измерения. Однако мы надеемся в дальнейшем провести ряд термохимических исследований при помощи датчика температуры, в том числе построить диаграмму плавкости.
Еще одной трудностью при работе с датчиком является то, что его необходимо целиком помещать в вещество, температуру которого мы хотим измерить. Поэтому измерять температуру реакционной смеси в стандартном реакторе с рубашкой оказалось проще обычным термометром. Таким образом, для контроля постоянства температуры датчик оказался непригоден.
Зато рН-метр полностью оправдал возложенные на него надежды. С его помощью мы провели следующие исследования:
• построили кривые титрования различных кислот и оснований;
• определили буферную емкость воды различной жесткости;
• изучили гидролиз мочевины;
• исследовали изменение кислотности среды в процессе фотосинтеза, причем опыты проводили непрерывно в течение двух суток. Использование ЦЛ позволило наглядно продемонстрировать поглощение и выделение углекислого газа в световую и темновую фазы фотосинтеза;
• исследовали кинетику взаимодействия цинка с серной кислотой при очень низких концентрациях кислоты и при низких температурах. Это необходимо для прохождения реакции в кинетической области, но делает невозможным исследование кинетики реакции по объему выделяющегося водорода, так как реакция идет очень медленно (период полупревращения по кислоте - более суток). Здесь же оказался очень уместным цифровой микроскоп. С его помощью мы четко увидели выделение водорода на активных центрах, а не по всей поверхности цинковой пластины.
К сожалению, из инструкции по использованию датчика рН не очень ясно, какова погрешность при измерении рН в условиях, отличающихся от стандартных, и вообще, возможны ли эти измерения, например, при температуре кипения воды. В датчике используется мембранный электрод, возможно, не рассчитанный на подобные температуры.
Измерение рН следует проводить при постоянном перемешивании раствора. Наш кабинет химии оказался к этому не готов, так как магнитная мешалка была всего одна, а в комплект
Дунин С.М., Фёдорова Ю.В. Совместное использование программы «Живая физика» и цифровой лаборатории «Архимед» [Электронный ресурс]. URL: http:// www.9151394.ru/ projects/arhimed/ arhkonkurs_040315/ dunin/sovm_isp.htm; Дунин С.М., Фёдорова Ю.В. «Живая физика» плюс цифровая лаборатория «Архимед» (материалы Педагогического марафона - 2005) // Физика. Приложение к газете «Первое сентября». - 2005. - № 11.
2
Бондарев А.С., Дмитриева Н.В., Терехин М.Б. Цифровые лаборатории «Архимед» в обучении биологии. [Электронный ресурс]. URL: http://sputnik.mto.ru/ Docs_35/Kongress/6. html;
Додонов Е.Д. «Живой калейдоскоп» информационных технологий / Международный педагогический мастер-класс 2004. Цифровая школьная четверть. 2004. [Электронный ресурс]. URL: http://www. bgpu.ru/intel/Material/ mc_04/text/dodonov. htm; Закурдаева С.Ю. Цифровая лаборатория «Архимед». Исследовательская деятельность учащегося (материалы Педагогического марафона - 2004) // Физика. Приложение к газете «Первое сентября». - 2004. - № 22.
3 Новые технологии в образовании / Семинар в Центре информационных технологий и учебного оборудования. [Электронный ресурс]. URL: http:// pedsovet.edu.ru/nfpk_ web/start.htm.
ТГ
Региональный опыт работы
цифровой лаборатории мешалки почему-то не входят. Видимо, их надо покупать отдельно. Вообще, переход на цифровые методы исследования подразумевает наличие современного вспомогательного оборудования. К нему относятся и автоматические бюретки для титрования, которыми школы тоже не комплектуются. Согласитесь, как можно говорить о кривых титрования, если вы доливаете кислоту из капельницы?
Использование цифровой лаборатории не только открывает совершенно новые горизонты в изучении химии, но и требует от учителя современного взгляда на оснащение кабинета. Комплект ЦЛ «Архимед» позволяет использовать его одновременно всеми учащимися, а детям всегда интереснее делать что-то самим, чем смотреть на экране, как это делает учитель. щ
Фото 1. Контроль температуры в реакторе
Фото 2. Кривые титрования
Фото 4. Выделение водорода
Фото 3. Фотосинтез
