Проблемы использования цифровых лабораторий на уроках химии и пути их преодоления Зимина А.И., учитель химии ГБОУ СОШ 1287, САО

Комплект лаборатории «Архимед» Компьютер Nova 5000 Комплект датчиков: - освещенности, - влажности, - pH (водородный показатель), - температуры, - содержания кислорода Программное обеспечение 2

Преимущества ЦЛ автоматизированный сбор и компьютерная обработка результатов эксперимента; наглядное представление результатов эксперимента; сопоставление данных различных экспериментов; возможность многократного повторения эксперимента; наблюдение за динамикой исследуемого явления; доступность изучения быстро протекающих процессов; сокращение времени эксперимента; организация сотворчества учащихся; возрастание познавательного интереса учащихся 3

Причины, ограничивающие применение ЦЛ на уроках жесткие временные рамки урока; недостаток методической литературы, ориентированной на российскую школу; отсутствие количественного химического эксперимента в базовых учебных программах; превалирование иллюстрирующего химического эксперимента, недостаточное внимание проблемному, поисковому и исследовательскому эксперименту на уроках недостаточная оснащенность кабинетов химии; использование понятий, содержание которых выходит за рамки Государственного образовательного стандарта 4 4

Проблемы применения ЦЛ переключение внимания школьников с изучаемого явления на взаимодействие с измерительными приборами; подмена учебных целей: вместо изучения явления регистрация данных; снижение эффективности самостоятельной работы школьника; «эффект черного ящика»; угасание «эффекта новизны» 5 5

1. Жесткие временные рамки урока Практические рекомендации: 1.Необходимое оборудование, реактивы следует подготовить и проверить заранее 2.Необходимо избегать «глобальных» исследований, занимающих много времени 3.Инструкции учителя должны соответствовать поставленной цели. 4.Жесткое требование соблюдения порядка во время работы и уборка рабочего места. 6

Использование ЦЛ не ограничивает, а экономит время Использование нескольких датчиков. Визуализация данных повышает наглядность эксперимента, представляет процесс в динамике 7 Рис. 1 Графики зависимости температуры от времени испарения

2. Отсутствие количественного химического эксперимента в базовых учебных программах Количественный эксперимент: позволяет по-новому интерпретировать результаты эксперимента; формирует осознанный подход к описанию свойств веществ, выявлению закономерностей, обобщению 8 Рис. 2. Зависимость электропроводности растворов от числа добавленных капель 1М растворов: 1 AlCl 3 ; 2 CaCl 2 ; 3 NaCl Преимущество: фиксация малых изменений, неочевидных в традиционном эксперименте

3. Недостаточное внимание проблемному, поисковому и исследовательскому эксперименту на уроках 9 Появляются новые возможности создания проблемных ситуаций с использованием количественного эксперимента Рис. 3. Графики зависимости температуры от времени испарения: 1 бутанол-1; 2 вода; 3 пропанол-1; 4 этанол.

Методические условия использования ЦЛ доминирование дидактической цели; целесообразность применения ЦЛ; проблемность обучения; осознанность выполняемых действий и приобретаемых знаний; кратковременность эксперимента; вариативность применения ЦЛ 10

Доминирование дидактической цели Химический эксперимент является центральным событием урока, а ЦЛ это лишь средство обучения 11

Целесообразность применения ЦЛ 12 Использование ЦЛ на уроках химии эффективно лишь в случае объективной необходимости, когда достижение поставленной педагогической задачи невозможно другими средствами 12

Проблемность обучения Испарение вещества Разложение вещества Горение вещества

Проблемность обучения ЛО «Определения зависимости электропроводности растворов сильных электролитов от концентрации» 14 Рис.4. Зависимость электропроводности растворов от числа добавленных капель 1М растворов: 1 AlCl 3 ; 2 CaCl 2 ; 3 NaCl Цели: формирование умений составлять уравнения электролитической диссоциации.

Осознанность выполняемых действий и приобретаемых знаний Инструкция должна побуждать к осмыслению и переосмыслению Необходимо поэтапное формирование знаний о сущности работы приборов 15 Проблемы: переключения внимания с изучаемого явления на взаимодействие с прибором; эффект «черного ящика»

Кратковременность эксперимента 16

Вариативность применения ЦЛ Необходимо : планировать разнообразные эксперименты по содержанию и формам применения ЦЛ; расширять спектр используемых датчиков; полнее реализовывать межпредметные связи; апробировать различные варианты использования ЦЛ; ставить вариативные экспериментальные задачи 17

Спасибо за внимание!

Урок в 8 классе «Изучение строения пламени» 19

Подготовительный этап (5 мин.) I этап организационные моменты II этап актуализация знаний Что общего в этих процессах? Охарактеризуйте процесс горения. Почему различные вещества горят неодинаково? Почему в одних случаях видно пламя (магний, сера, метан), а в других случаях пламя отсутствует, вещество только накаляется (уголь)? Почему пламя у одних веществ бесцветное (водород), а у других яркое, светящееся (фосфор, сера)? 20

III этап урока целеполагание (5 мин) Опыт 1. Изучение строения пламени свечи и спиртовки Будет ли пламя спиртовок иметь такое же строение, как и пламя свечи? Проблемный вопрос Строение пламени будет таким же, как и пламя свечи, потому что в его основе лежит один и тот же процесс горения Гипотеза 1 Строение пламени будет различным, т.к. оно возникает в результате горения различных веществ. Гипотеза 2 21

III этап урока целеполагание (5 мин) Опыт 1. Изучение строения пламени свечи и спиртовки Чем отличаются три части пламени? Какие процессы происходят в этих зонах? Почему пламя спиртовки, заправленной этанолом, светится меньше, чем той, что заправлена изопропиловым спиртом? Почему пламя свечи наиболее яркое? 22

IV этап урока изучение нового материала (15 мин) Опыт 2. Изучение нижней части пламени Опыт 3. Изучение средней части пламени 23

IV этап урока изучение нового материала (15 мин) Опыт 5. Установление разницы температур в различных частях пламени Какая зона пламени самая горячая? Возможно лучина не обуглилась, а закоптилась? Как измерить температуру? 24

V этап урока cовершенствование знаний Опыт 6. Количественное определение температуры в разных частях пламени с помощью термопары Испарение вещества Разложение вещества Горение вещества

VI этап урока рефлексия (10 мин) Результаты анализа ответов на теоретические задания и вопросы, связанные с осмыслением результатов эксперимента 26