Kui suurendate pendli massi, kuidas see muutub. Ülesanne B3. Nanotehnoloogia kui teadus

Töö tekst on paigutatud ilma kujutiste ja valemiteta.
Töö täisversioon on PDF-vormingus saadaval vahekaardil "Tööfailid".

Eesmärk:

Nanoobjekti saamine kooli laboris ja selle omaduste uurimine.

Ülesanded:

Leia erinevatest allikatest teavet nanotehnoloogia ja selle objektide kohta;

Koguda teavet nende ainete kasutamise kohta;

Hankige kooli laboris ferromagneteid, uurige nende omadusi;

Tehke uuringust järeldused.

1. Sissejuhatus

Praegu teavad vähesed, mis on nanotehnoloogia, kuigi selle teaduse taga on tulevik. Rohkem kui 100 aastat tagasi avas esimest korda ukse aatomite ja elementaarosakeste maailma kuulus füüsik Max Planck, kelle kvantteooria pakkus, et see sfäär allub uutele hämmastavatele seaduspärasustele.

2.1 Mis on peidetud eesliite "nano" all

Viimastel aastatel oleme ajalehtede ja ajakirjade artiklite pealkirjades üha enam kohanud sõnu, mis algavad eesliitega "nano". Raadios ja televisioonis teavitatakse meid peaaegu iga päev nanotehnoloogia arengu väljavaadetest ja esimestest saadud tulemustest. Mida tähendab sõna "nano"? See pärineb ladina keelest nanus - "kääbus" ja sõna otseses mõttes viitab osakeste väiksusele. Eesliitele "nano" panevad teadlased täpsema tähenduse, nimelt ühe miljardiosa. Näiteks üks nanomeeter on üks miljardik meetrist ehk 0,0000000001m (10–9 m)

2.2 Nanotehnoloogia kui teadus.

Teadlaste suurenenud huvi nanoobjektide vastu on põhjustatud neis ebatavaliste füüsikaliste ja keemiliste omaduste avastamisest, mida seostatakse nn "kvantsuuruse efektide" avaldumisega. Need mõjud on tingitud asjaolust, et suuruse vähenemise ja üleminekuga makroskoopiliselt kehalt mitmesaja või mitme tuhande aatomi skaalale muutub olekute tihedus välistsoonis ja juhtivusribas dramaatiliselt, mis kajastub. elektronide käitumisest tingitud omadustes, eelkõige magnetilistes ja elektrilistes. Makroskaalal eksisteerinud "pidev" olekute tihedus asendatakse üksikute tasemetega, kusjuures nendevahelised kaugused sõltuvad osakeste suurusest. Sellises mastaabis materjal lakkab näitamast aine makroseisundile omaseid füüsikalisi omadusi või avaldab neid muudetud kujul. Tänu sellisele suurusest sõltuvale füüsikaliste omaduste käitumisele ja nende omaduste ebatüüpilisusele, võrreldes ühelt poolt aatomite ja teiselt poolt makroskoopiliste kehade omadustega, eraldatakse nanoosakesed eraldi vahepealsesse piirkonda. nimetatakse sageli "tehislikeks aatomiteks"

2.3 Nanotehnoloogia arengu ajalugu

1905 Šveitsi füüsik Albert Einstein avaldas artikli, milles ta tõestas, et suhkrumolekuli suurus on ligikaudu 1 nanomeeter.

1931. aasta Saksa füüsikud Max Knoll ja Ernst Ruska lõid elektronmikroskoobi, mis võimaldas esmakordselt uurida nanoobjekte.

1959. aastal Ameerika füüsik Richard Feynman avaldas esimesena artikli, milles hinnati miniaturiseerimise väljavaateid.

1968. aastal Ameerika ettevõtte Bell teadusdivisjoni töötajad Alfred Cho ja John Arthur töötasid välja pinnatöötluse nanotehnoloogia teoreetilised alused.

1974. aastal Jaapani füüsik Norio Taniguchi võttis kasutusele termini "nanotehnoloogia", mis viitab mehhanismidele, mille suurus on väiksem kui üks mikron. Kreeka sõna "nanos" tähendab umbkaudu "vana mees".

1981. aastal Saksa füüsikud Gerd Binnig ja Heinrich Rohrer lõid mikroskoobi, mis suudab näidata üksikuid aatomeid.

1985. aastal Ameerika füüsikud Robert Curl, Harold Kroto ja Richard Smaley lõid tehnoloogia, mis võimaldab täpselt mõõta ühe nanomeetrise läbimõõduga objekte.

1986 Nanotehnoloogia on saanud laiemale avalikkusele tuntuks. Ameerika futurist Erk Drexler avaldas raamatu, milles ennustas, et nanotehnoloogia hakkab peagi kiiresti arenema.

1959. aastal ennustas Nobeli preemia laureaat Richard Feynman oma kõnes, et tulevikus, olles õppinud üksikute aatomitega manipuleerima, suudab inimkond sünteesida kõike. 1981. aastal ilmus esimene tööriist aatomitega manipuleerimiseks - tunnelmikroskoop, mille leiutasid IBMi teadlased. Selgus, et selle mikroskoobi abil on võimalik üksikuid aatomeid mitte ainult "näha", vaid ka neid tõsta ja liigutada. See näitas fundamentaalset võimalust aatomitega manipuleerida ja seega otsekui tellistest midagi kokku panna, ükskõik mida: mis tahes objekti, mis tahes ainet.

Nanotehnoloogia jaguneb tavaliselt kolme valdkonda:

elektroonikalülituste tootmine, mille elemendid koosnevad mitmest aatomist;

nanomasinate ehk molekuli suuruste mehhanismide ja robotite loomine;

aatomite ja molekulidega otsene manipuleerimine ning nende kokkupanek millekski.

1992. aastal USA Kongressi komitee ees esinedes maalis dr Eric Drexler pildi lähitulevikust, mil nanotehnoloogia muudab meie maailma. Nälg, haigused, keskkonnareostus ja muud inimkonna ees seisvad pakilised probleemid likvideeritakse.

2.4 Rakendus.

Praegu uuritakse magnetvedelikke aktiivselt arenenud riikides: Jaapanis, Prantsusmaal, Suurbritannias ja Iisraelis. Ferrovedelikke kasutatakse kõvaketaste pöörlevate telgede ümber vedelate tihendusseadmete loomiseks. Ferrofluidi kasutatakse ka paljudes tweeterites soojuse eemaldamiseks häälemähist.

Praegused rakendused:

Soojuskaitse;

Optiline kaitse (nähtav valgus ja UV-kiirgus);

Printerite tint;

Meedium teabe salvestamiseks.

3-5-aastane perspektiiv:

Uimastite sihipärane üleandmine;

Geeniteraapia;

Nanokomposiitmaterjalid autotööstusele;

Kerged ja korrosioonivastased nanokomposiitmaterjalid;

Nanotehnoloogia toiduainete, kosmeetika ja muude majapidamistarvete tootmiseks.

Pikaajaline perspektiiv:

Nanotehnoloogia rakendamine energeetika- ja kütusetööstuses;

Nanotehnoloogia keskkonnakaitsetooted;

Nanotehnoloogia kasutamine proteeside ja tehisorganite valmistamiseks;

Nanoosakeste kasutamine integreeritud nanoskaala andurites;

Nanotehnoloogia kosmoseuuringutes;

Nanomaterjalide süntees vedelas mittevesikeskkonnas;

Nanoosakeste kasutamine puhastamiseks ja desinfitseerimiseks.

3. Praktiline osa

3.1 Laboratoorsed katsed nr 1

Hõbeda nanoosakeste valmistamine.

10 ml destilleeritud vett valati koonilisse kolbi, lisades 1 ml 0,1 M hõbenitraadi lahust ja üks tilk 1% tanniini lahust (see toimib redutseerijana). Kuumutage lahus keemiseni ja lisati sellele tilkhaaval segades 1% naatriumkarbonaadi lahust. Moodustub oranžikaskollase värvusega kolloidhõbeda lahus.

Reaktsioonivõrrand: FeCl 3 +K 4 Fe(CN) 6 K 3 Fe(CN) 6 +KCl.

3.2 Laboratoorsed katsed nr 2

Preisi siniste nanoosakeste valmistamine.

Kolbi valati 10 ml destilleeritud vett ja sellele lisati 3 ml kollase veresoola 1% lahust ja 1 ml 5% raud(III)kloriidi lahust. Eraldatud sinine sade filtriti välja. Osa sellest kanti destilleeritud veega keeduklaasi, sellele lisati 1 ml 0,5% oblikhappe lahust ja suspensiooni segati klaaspulgaga, kuni sade oli täielikult lahustunud. Tekib eresinine sool, mis sisaldab Preisi siniseid nanoosakesi.

3.3 Laboratoorsed katsed nr 3

FMF-i saame kätte laboris.

Nad võtsid õli (päevalill), aga ka laserprinteri toonerit (pulbri kujul). Sega mõlemad koostisosad hapukoore konsistentsini.

Maksimaalse efekti saavutamiseks kuumutati saadud segu veevannis umbes pool tundi, unustamata seejuures segamist.

Kaugeltki mitte igal tooneril pole tugevat magnetiseeritust, vaid ainult kahekomponendilisel – ilmutit sisaldaval. Seetõttu peate valima parima kvaliteedi.

3.4 Magnetvedeliku ja magnetvälja vastasmõju.

Magnetvedelik interakteerub magnetväljaga järgmiselt: kui viia magnet küljele, ronib vedelik mööda seina ja võib magneti taha tõusta nii kõrgele kui soovite. Magnetvedeliku liikumissuunda muutes saate anuma seinale mustri luua. Magnetvedeliku liikumist magnetväljas saab jälgida ka slaidil. Petri tassile valatud magnetvedelik paisus magneti ülestõstmisel märgatavalt, kuid ei olnud naeltega kaetud. Meil õnnestus reprodutseerida ainult valmis magnetvedelikuga MF-01 (tootja - NPO Santon LLC). Selleks valati Petri tassile õhuke magnetvedeliku kiht ja sinna toodi üks magnet, seejärel mitu magnetit. Vedelik muudab oma kuju, kattub siili ogasid meenutavate "okkadega".

3.5 Tyndalli efekt

Destilleeritud veele lisati veidi magnetilist vedelikku ja lahus segati põhjalikult. Laserosuti valguskiir juhiti läbi destilleeritud veega klaasi ja saadud lahusega läbi klaasi. Laserkiir läbib vee jälgi jätmata ja jätab magnetvedeliku lahusesse helendava tee. Tyndalli koonuse väljanägemise aluseks on valguse hajumine kolloidosakeste, antud juhul magnetiidiosakeste poolt. Kui osakeste suurus on väiksem kui langeva valguse poollainepikkus, siis täheldatakse valguse difraktsioonilist hajumist. Valgus paindub ümber osakeste ja hajub lainetena, lahknedes igas suunas. Kolloidsüsteemides on hajutatud faasi osakeste suurus 10-9 - 10-7 m, s.o. ulatub nanomeetritest kuni mikromeetrite osadeni. See piirkond ületab tüüpilise väikese molekuli, kuid on väiksem kui tavalises optilises mikroskoobis vaadeldava objekti suurus.

3.6 "Magnetilise" paberi valmistamine

Nad võtsid filterpaberi tükid, leotasid neid magnetvedelikus ja kuivatasid. Magnetfaasi nanoosakesed, täitnud paberi poorid, andsid sellele nõrgad magnetilised omadused – paber tõmbab magneti poole otse. Magneti abil õnnestus klaasist läbi klaasi välja tõmmata “magnetilisest” paberist kujuke.

3.7 Magnetvedeliku käitumise uurimine etanoolis

Väike kogus meie poolt saadud magnetvedelikku lisati etüülalkoholile. Segatakse põhjalikult. Täheldati magnetiidiosakeste settimise kiirust. Magnetiidiosakesed settisid väljaspool magnetvälja 2-3 minutiga. Etanoolis settinud magnetiit käitub huvitavalt – liigub kompaktselt trombi kujul pärast magnetit, jätmata katseklaasi seinale jälgi. Sellesse asendisse jättes hoiab see seda pikka aega väljaspool magnetvälja.

3.8 Katsed mootoriõli saasteainete eemaldamiseks veepinnalt

Vette valati veidi masinaõli, seejärel lisati väike kogus magnetvedelikku. Pärast põhjalikku segamist lasti segul settida. Magnetvedelik on mootoriõlis lahustunud. Magnetvälja toimel hakkab masinaõli kile, milles on lahustunud magnetvedelik, magneti suunas kahanema. Veepind tasapisi selgineb.

3.9 Masinaõli ning masinaõli ja ferrofluidi segu määrdeomaduste võrdlus

Petri tassidesse pandi masinaõli ja masinaõli segu magnetvedelikuga. Igasse tassi pandi püsimagnet.

Tasse kallutades liigutasime magneteid ja jälgisime nende liikumise kiirust. Tassis ferrofluidis liikus magnet mõnevõrra kergemini ja kiiremini kui tassis mootoriõlis. Üksikuid nanoosakesi, mis ei sisalda rohkem kui 1000 aatomit, nimetatakse klastriteks. Selliste osakeste omadused erinevad oluliselt tohutul hulgal aatomeid sisaldava kristalli omadustest. Seda seletatakse pinna erilise rolliga, sest tahkete ainete reaktsioonid ei toimu mitte mahus, vaid pinnal.

4. Järeldus

Magnetvedelik (ferromagnetiline vedelik, ferrofluid) on stabiilne kolloidne süsteem, mis koosneb nanomeetri suurustest ferromagnetilistest osakestest, mis on suspendeeritud kandevedelikus, milleks on tavaliselt orgaaniline lahusti või vesi. Oma omaduste järgi meenutab ferromagnetiline vedelik "vedelat metalli" - see reageerib magnetväljale ja seda kasutatakse laialdaselt paljudes tööstusharudes. Seega, olles uurinud ferromagnetilise vedeliku omadusi, õnnestus meil koolilaboris saada nanoobjekte.

5. Viited

Brook E. T., Fertman V. E. "Siil" klaasis. Magnetmaterjalid: tahkest kuni vedelani. Minsk, kõrgkool, 1983.

Shtansky DV, Levashov EA Mitmekomponendilised nanostruktureeritud õhukesed kiled: probleemid ja lahendused. Izv. ülikoolid. Värviline metallurgia nr 3, 52 (2001).

http://teslacoil.ru/himiya/ferroflyuid/

http://khd2.narod.ru/technol/magliq.htm.

http://nanoarea.ru/index.php/dispersia-pokritia/140-obzor-primenenii

http://dic.academic.ru

http://magneticliquid.narod.ru/applications/011.htm

http://khd2.narod.ru/technol/magliq.htm

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ferrofluid_Magnet_under_glass_edit.jpg?uselang=ru

6.Rakendus

6. Fotod katsetest

Ülesanne B3. Koolilaboris uuritakse vedrupendli võnkumisi pendli massi erinevatel väärtustel. Kui suurendada pendli massi, siis kuidas muutub 3 suurust: selle võnkeperiood, sagedus, potentsiaalse energia muutumise periood? Esimese veeru iga positsiooni jaoks valige teise soovitud positsioon ja kirjutage valitud numbrid tabelisse vastavate tähtede alla. Võnkeperiood. üks). suureneb. Võnkesagedus. 2). väheneb. Potentsiaalse energia muutumise periood. 3). Ei muutu. A). B). V). A. B. V. Füüsikalised suurused. Füüsikalised kogused. Nende muutumine. Nende muutumine.

Füüsika klass 10

"Elektrostaatikatund" – siid elektriseerub vastu klaasi hõõrudes. Pinge. Potentsiaalse erinevuse ühik. Energia. struktuurne mudel. Võimsus. Elektrostaatika. Mida sa tead kehade elektrifitseerimisest. Kommunikatiivne tegevus. Analüütiku aruanne. Laengumärgid. Uurimine. Elektrodünaamika osa. Paberi hõõrdumine trükipressidel. Teoreetikute osakonna töö. Elektrivälja energiaomadused. Valiku küsimused.

"Energia jäävuse ja muundamise seadus" – näiteid energia jäävuse seaduse rakendamisest. Kogu keha mehaaniline energia. Energia ei teki ega kao. Keha visatakse vertikaalselt ülespoole. M-massiga kelku tõmmatakse ühtlase kiirusega ülesmäge. Sihtmärk. On kahte tüüpi mehaanilist energiat. Energia ei saa kehasse ilmuda, kui ta pole seda vastu võtnud. Näited energia jäävuse seaduse rakendamisest Russkoe külas. Väide "igiliikuri" loomise võimatuse kohta.

"Soojusmasinad, soojusmasinate tüübid" - Maksimaalse efektiivsuse saavutamine. Wankeli pöörlev kolbmootor. Laiendusturbiin. Kaasaegsete sisepõlemismootorite soojusbilansi diagramm. Kolb ICE. Kolbmootorid Otto ja Diisel. Pöörleva labaga sisepõlemismootor. Mis on soojusmootorites võimalik ja võimatu. Kaasaegsed mittetäieliku mahupaisumisega mootorid. Täieliku mittemahulise paisumisega gaasiturbiinmootorid.

"Siseenergia" klass 10 – termodünaamiline süsteem koosneb suurest hulgast mikroosakestest. Ideaalne gaas on reaalse gaasi lihtsustatud mudel. Surve. Ühe aatomi keskmine kineetiline energia. Kaks siseenergia definitsiooni. Isoprotsesside graafikud. Siseenergia mõiste molekulaarkineetiline tõlgendus. Energia. Energia mõõtühik on džaul. Kordame. Muutus sisemises energias. isotermiline protsess.

"Probleemid termodünaamikas" – temperatuur. Gaasi siseenergia. Väljendus. soojusmasinate efektiivsus. Ideaalne gaas. Õhupall. Ülesanne. sõltuvuse graafik. tõhusust. Isotermiline kokkusurumine. Diislikütus. Soojusmootor. Termodünaamika alused. Gaas. Soojusbilansi võrrand. Põhivalemid. Teadmised. Aine kogus. Ideaalne soojusmootor. Veeaur. Soojuse kogus. Sisemine energia. Heelium. Gaasitööd.

"Optika alused" - kaamera. Eksperimentaalsed seadused. Objekt fookuse ja peegli vahel. Kaks kolmest loetletud talast. Lineaarne suum. Teritamine. sfäärilised peeglid. Peegliga risti. Objektiivid. Objektiivi nimetatakse lahknevateks. Pilt punktist S objektiivis. murdumisnäitajad. Optilist keskpunkti läbivad sirged jooned. Kiir langeb peeglile punktis N. Lame peegel. Väärtused. Sissejuhatus. Peegelduse seadused.

Klassivälise tegevuse kursuse "Noore keemiku labor" tööprogramm (8. kl. 35 tundi)

Koolivälise tegevuse kursuse valdamise planeeritud tulemused

Isiklik:

Teaduse ja sotsiaalse praktika praegusele arengutasemele vastava tervikliku maailmapildi kujundamine;

Vastutustundliku suhtumise kujundamine õppimisse, valmisolek ja võime enesearenguks ja -harimiseks, individuaalse haridustrajektoori teadlik ülesehitamine, arvestades jätkusuutlikke kognitiivseid huve;

Kommunikatiivse pädevuse kujundamine kasvatus-, õppe-, teadus- ja loometegevuses;

Kognitiivse ja infokultuuri kujundamine, iseseisva töö oskused õppevahendite, raamatute, olemasolevate vahendite ja infotehnoloogia tehniliste vahenditega;

Keskkonnateadlikkuse aluste kujundamine ja vajadus vastutustundliku, hoolika suhtumise järele oma tervisesse ja keskkonda;

Loominguliste probleemide lahendamise valmiduse arendamine, oskus leida adekvaatseid käitumisviise ja suhtlemist partneritega õppe- ja õppetööväliste tegevuste käigus, oskus hinnata probleemsituatsioone ja teha kiiresti vastutustundlikke otsuseid erinevates produktiivsetes tegevustes.

Metasubjekt:

Uute teadmiste iseseisva omandamise oskuste omandamine, õppetegevuse korraldamine, selle elluviimise vahendite otsimine;

Oskus kavandada eesmärkide saavutamise viise, tuginedes nende saavutamise tingimuste ja vahendite sõltumatule analüüsile, leida alternatiivseid viise eesmärgi saavutamiseks ja valida kõige tõhusam viis, viia läbi kognitiivset refleksiooni seoses tegevustega, mille eesmärk on lahendada haridus- ja kognitiivsed probleemid;

Oskus probleemist aru saada, küsimusi püstitada, hüpoteese püstitada, mõisteid määratleda, liigitada, materjali struktureerida, katseid läbi viia, oma seisukohti argumenteerida, järeldusi ja järeldusi sõnastada;

Oskus seostada oma tegevust kavandatud tulemustega, kontrollida oma tegevust tulemuse saavutamise protsessis, määrata tegevusmeetodid kavandatud tingimuste ja nõuete raames, kohandada oma tegevust vastavalt muutuvale olukorrale;

Infotehnoloogia vahendite ja tehniliste vahendite (arvutid ja tarkvara) kui kommunikatiivse ja tunnetusliku universaalse õppetegevuse arendamise instrumentaalse baasi kasutamise pädevuse kujunemine ja arendamine;

Oskus luua, rakendada ja teisendada märke ja sümboleid, mudeleid ja skeeme hariduslike ja kognitiivsete probleemide lahendamiseks;

Võimalus hankida teavet erinevatest allikatest (sh meedia, õppe-CD-d, Interneti-avarusted), kasutada vabalt teatmekirjandust, sh elektroonilisel meedial, järgida teabe selektiivsuse, eetika norme;

Oskus praktikas kasutada põhilisi loogikavõtteid, vaatlus-, modelleerimis-, selgitamis-, probleemide lahendamise, prognoosimise jm meetodeid;

Oskus töötada grupis - erinevate seisukohtade kooskõlastamisele tuginedes teha tulemuslikku koostööd ja suhelda ühise lahenduse väljatöötamisel ühistegevuses; kuulata partnerit, sõnastada ja argumenteerida oma arvamust, õigesti kaitsta oma seisukohta ja kooskõlastada seda partnerite positsioonilt, sh huvide konflikti olukorras; konflikte tulemuslikult lahendada, võttes arvesse kõigi osalejate huve ja seisukohti, otsides ja hindades alternatiivseid viise konfliktide lahendamiseks.

Teema:

Teadmiste vallas:

• anda uuritavate mõistete definitsioonid;
• kirjeldada demonstratsioon- ja isetehtud keemilisi katseid;
• kirjeldada ja eristada igapäevaelus kasutatavaid uuritavaid aineid;
• klassifitseerida uuritud objekte ja nähtusi;
• teha vaatlustest järeldusi ja järeldusi;
• struktureerida uuritavat materjali ja muudest allikatest saadud keemilist teavet;
• ohutult käsitseda igapäevaelus kasutatavaid aineid.

Väärtusorientatsiooni sfääris:

analüüsida ja hinnata kemikaalide kasutamisega seotud majapidamis- ja tööstusliku inimtegevuse tagajärgi keskkonnale.

Tööpiirkonnas:

viia läbi keemiline eksperiment.

Eluohutuse valdkonnas:

järgima ainete ja laboriseadmete ohutu käitlemise eeskirju.

Sissejuhatus. Ainete ohutu käitlemise alused (1 h).Kursuse eesmärgid ja eesmärgid.

1. jagu. Hämmastavate muutuste laboris (13 tundi).

Praktiline töö.1. Seebi saamine rasvade aluselise seebistamise teel. 2. Teatud kontsentratsiooniga lahuste valmistamine. 3. Soolakristallide kasvatamine.

2. jagu. Noorteadlase laboris (11 tundi).Katsed loodusobjektidega (vesi, pinnas).

Praktiline töö.4. Loodusliku vee omaduste uurimine. 5. Loodusliku vee kareduse määramine tiitrimise teel. 6. Mullaanalüüs. 7. Lumikatte analüüs.

Katsed toiduga.

Praktiline töö.8. Gaseeritud jookide omaduste uurimine. 9. Jäätise kvalitatiivse koostise uurimine. 10. Šokolaadi omaduste uurimine. 11. Uurimiskiibid. 12. Närimiskummi omaduste uurimine. 13. C-vitamiini määramine puuviljamahlades ja nektarites. 14. Pakendatud musta tee omaduste uurimine.

3. jagu. Loomingulises laboris.

Õppeaja reserv - 4 tundi

Sharonova Selena Mihhailovna

Füüsika õpetaja

Samara piirkond

Toljatti

Seotud artikkel

"Keemialabor ja selle tähtsus õpilaste arengus keemia koolikursuse õppes õppekavavälise tegevuse süsteemis"

Praegu on kaasaegne haridus kriisis. Õpetajad seisavad silmitsi täiesti uue olukorraga - eelmise põlvkonna kogemus antakse edasi järgmisele, kuid tal pole seda vaja.

Õppekavaväline tegevus on väljaspool põhihariduse raamistikku toimuv motiveeritud õppetegevus, mis viiakse läbi vastavalt haridusprogrammidele, millel on konkreetsed kasvatuslikud eesmärgid ja objektiivsed, hinnatud tulemused, mis võimaldavad õpilasel maksimeerida oma tunnetus- ja loovushuvi.

Laboratoorium on spetsiaalne ruum, kus tehakse mis tahes uuringuid. Näiteks bioloogilises laboris kasvatatakse taimi ja mikroorganisme ning peetakse loomi. Füüsikalises laboris uuritakse elektrivoolu, valgust, nähtusi vedelikes ja gaasides; protsessid, mis toimuvad tahkete ainetega. Keemialabor on suur ruum, kus asuvad keemiaseadmed: spetsiaalne mööbel, seadmed, riistad ainetega töötamiseks. Siin uurivad nad ainete omadusi ja muundumisi.

Keemialabor võimaldab õpilastel tekitada sügavat ja jätkusuutlikku huviainete ja keemiliste muundumiste maailma, omandada vajalikke praktilisi oskusi. Keemialabor võimaldab lapsel minna ainest kaugemale ja tutvuda sellega, mida ta klassiruumis kunagi ei õpi. Eksperimentaalselt õpivad lapsed, omandavad uut materjali, õpivad analüüsima ja hindama oma tegevust.

Laboris teatud tööde tegemisel kujunevad praktilised teadmised ja oskused keemias, mis võivad last tema igapäevaelus aidata. Kujuneb ka tunnetuslik tegevus, soov teadustööks loodusteadusliku tsükli raames ning annab eelneva ettevalmistuse täiendõppeks ja teadlikuks erialavalikuks.

Keemialaboris läbiviidud katsed kasvatavad ja arendavad mitte ainult õpilaste loomingulist tegevust, vaid ka initsiatiivi ja iseseisvust, kujundades samas positiivseid, tervislikke, keskkonnasõbralikke majapidamisharjumusi. Tööõpetus toimub reaktiivide, seadmetega töötamise, katsete seadistamise ja nende tulemuste töötlemise käigus. Õppides seadmeid, erinevaid lihtsaid katseid, sisenevad õpilased edu voolu, kus nad tõstavad enda enesehinnangut ja õpilaste staatust kaaslaste, õpetajate ja vanemate silmis.

Laboratoorseid töid, katseid, uuringuid tehes täiustavad lapsed oma oskusi keemilises eksperimendis ning omandavad teatud oskused uurimis- ja projektitegevuses, valdavad vajaliku teabe leidmise meetodeid. Samal ajal ei arene mitte ainult kognitiivne huvi keemia aine vastu, arenevad loomingulised võimed, positiivne suhtumine õppimisse, luues üllatus-, lõbustus-, paradoksiolukorra, kujuneb teaduslik maailmavaade.

Enne keemialaboris eksperimentaalse töö tegemist on vaja tutvustada lapsele kogu instrumenti, eelistatavalt mänguversioonis.

Tutvume esimeste abiliste - keemiaseadmete ja -riistadega. Igal õppeainel on oma kohustus ja nende seadmete pilte võib leida igast keemiaõpikust.

Katseklaas on pikk, ühest otsast suletud klaasanum, mis on sarnane toruga. See on valmistatud värvitust tulekindlast klaasist ja selles saate üsna tugevalt
soojendage vedelikku või tahket ainet, sellesse saab koguda gaasi. Ja see on tehtud pikk, et seda oleks mugav käes hoida, statiivi või hoidikusse kinnitada. Katseid saab läbi viia katseklaasis ilma kuumutamiseta, ettevaatlikult aineid valades või valades. On vaja hoiatada, et te ei tohiks katseklaasi maha kukkuda: klaas on habras.

Klamber või hoidik väikese katseklaasi või anuma jaoks. Saate need sellesse pigistada aine pika kuumutamisega, et mitte sõrmi kõrvetada.

Seiske katseklaaside jaoks või seiske nende jaoks. See võib olla metallist või plastikust ja te muidugi nägite seda, kui juhtus kliinikus analüüsimiseks sõrmest verd võtma. Kui hammas on plastikust, ärge kunagi pange sellesse kuuma katseklaasi: rikute riiuli põhja ja katseklaasi.

Piirituslamp - spetsiaalne seade alkoholi põletamiseks. Soojaga, mida alkoholi põletamine annab, soojendame aineid siis, kui seda vajame. Piirituslambi süütame ainult tikuga ja kustutame korgiga kattes. Te ei saa põleva piirituslampi peale puhuda ja seda kanda – see on ohtlik. Ja piirituslambil katseklaasi soojendades ei tohi tahti katsuti põhjaga puudutada – katseklaas võib lõhkeda. Anum, kuhu alkohol valatakse, on lai ja stabiilne ning paksude seintega. See on oluline, et piirituslambiga töötamine oleks ohutu.

Mõned laborid kasutavad ainete soojendamiseks gaasipõleteid. Need annavad kuumema leegi, kuid nõuavad hoolikat käitlemist – gaas ju.
Kolvid on klaasanumad, mis meenutavad kuju poolest mõnevõrra pudeleid. Nad saavad ajutiselt aineid säilitada, teha keemilisi katseid, valmistada lahuseid. kolvid,
olenevalt kujust võivad need olla koonilised, ümmargused, lamedapõhjalised ja ümarapõhjalised. Ümara põhjaga kolbides saab aineid kuumutada väga kaua, ilma et kolb praguneks.

Kolvid on erineva suurusega: suured, keskmised, väikesed. Nende augud saab sulgeda kummist või kooritud korgiga. Vahel on kolbi peal märgid: selline
Kolbi nimetatakse mõõtekolbiks ja seda kasutatakse vedelike mõõtmiseks. Ja mõnel kolvil on tekkivate gaaside eemaldamiseks oksad. Sellisel protsessil saate kanda
kummitoru ja suunake gaas soovitud kohta. Keemilised keeduklaasid sarnanevad tavaliste keeduklaasidega ja neid kasutatakse tavaliselt lahuste valmistamiseks või katsete läbiviimiseks. Klaasil on peal tila, et oleks lihtsam vedelikku valada. Klaasid on klaasist ja portselanist, erineva suurusega. Lehtrid on kõigile tuttavad, neid leidub ka köögis. Lehter on kasulik, kui peate valama vedelikku kitsa kaelaga anumasse. Kui paned lehtrisse volditud filterpaberi, saad vedeliku tahketest osakestest eraldada.

Gaasi väljalasketorud on valmistatud klaasist ja sisestatakse korgi sisse. Kui sulgeme sellise korgiga kolbi või katseklaasi, kus toimub reaktsioon ja gaas eraldub, siis gaas ei lenda õhku ära, vaid läheb läbi toru anumasse, kuhu me selle toru suuname. Need torud on erineva kujuga. Mõnikord pole sellel mitte üks, vaid mitu kurvi. Saate toru ise painutada. Selleks tuleb sirget toru mõnda aega kuumutada piirituslambi või labori gaasipõleti leegis (mitte köögis!) Õiges kohas. Kui klaas muutub kuumusest pehmeks, saad toru väga aeglase ja ettevaatliku liigutusega painutada. Aga kui natuke kiirustad, läheb katki. Ja olge ettevaatlik, et te ei puudutaks sõrmedega toru kuuma osa, muidu põletate end ära. Klaastorust tüki ära lõikamiseks tuleb kolmnurkviiliga õigesse kohta teha väike kriimustus ja see siis selles kohas ettevaatlikult murda.
Portselanist aurustustops näeb välja nagu tilaga alustass. Kui valate sinna mingi aine lahuse, näiteks lauasoola, ja kuumutate seda pikka aega, siis varsti
vesi aurustub ja soolakristallid jäävad tassi. Sel viisil saab aine lahusest eraldada.

Keemik vajab uhmrit ja nuia. Nendega saab jahvatada tahke aine peeneks jahutaoliseks pulbriks. Sellise pulbriga möödub katse kiiremini kui aine suurte osakeste puhul. Ja vaja on ka laboratoorset statiivi, millesse saame seadmed kinnitada vastavalt katseks vajalikule. Statiivil on stabiilne malmist alus, alus on selle sisse keeratud. Riiulil saate tugevdada klambrit, millesse sisestatakse ja kruvitakse terasest jalg või rõngas. Jala sisse saab kinnitada katseklaasi või muu seadme ning rõngale asetada piirituslambi või spetsiaalsel restil oleva kolbi. Sellised statiivid on koolis nii keemia- kui ka füüsikaklassides, nii et ilmselt olete nendega tuttavad. See pole veel kõik, mida keemialaborist leida võib: erinevaid instrumente ja riistu on nii palju, et neid on raske loetleda. Kõige huvitavam on alles – õppida nende seadmetega töötama.

Keemialaborit ei saa teha mitte ainult puhtalt spetsiaalsetest keemiakomplektidest, vaid ka kodus, kasutades kodumasinaid, saate teha minilabori. Sellises laboris saate teha mõningaid katseid ja katseid, kasutades ettevaatusabinõusid: kindad, hommikumantel, põll, sall või müts, kaitseprillid.

Toon väikese nimekirja katsetest, mida saab teha iga 13-18-aastane laps, kuid täiskasvanu, lapsevanema, õpetaja juhendamisel.

Punase kapsa mahla lakmuspaberid . . Selleks vajate punast kapsast. Punase kapsa mahl muudab erinevate ainetega segamisel oma värvi punasest (tugevas happes), roosaks, lillaks (see on neutraalses keskkonnas loomulik värv), siniseks ja lõpuks roheliseks (tugevas leelises). Pildil vasakult paremale punase kapsa mahla segamise tulemused: 1. sidrunimahl (punane vedelik); 2. teises katseklaasis puhas punase kapsa mahl, sellel on lilla värvus; 3. kolmandas torus segatakse kapsamahl ammoniaagiga (ammoniaagiga) - saadakse sinine vedelik; 4. neljandas katseklaasis mahla segamise tulemuspesupulber - roheline vedelik.

Allpool on mõnede vedelike PH väärtused:

1. Maomahl - 1,0-2,0 ph
2. Sidrunimahl - 2,0 ph
3. Toiduäädikas - 2,4 ph
4. Coca Cola – 3,0 ph
5. Õunamahl - 3,0 ph
6. Õlu - 4,5 ph
7. Kohv - 5,0 ph
8. Šampoon - 5,5 ph
9. Tee - 5,5 ph
10. Sülg - 6,35-6,85 ph
11. Piim - 6,6-6,9 ph
12. Puhas vesi - 7,0 ph
13. Veri - 7,36-7,44ph
14. Merevesi - 8,0 ph
15. Söögisooda lahus - 8,5 ph
16. Seep (rasvane) kätele - 9,0-10,00 ph
17. Ammoniaak - 11,5 ph
18. Pleegitusaine (kloor) - 12,5 ph
19. Seebikivi või naatriumhüdroksiid > 13 ph

pH

Värv

Punane

lilla

violetne

sinine

sinine Roheline

rohekaskollane

Punase kapsa mahlast saab teha lakmuspabereid. Selleks vajate filterpaberit. Seda tuleb leotada kapsamahlas ja lasta kuivada. Seejärel lõika õhukesteks ribadeks. Lakmuspaberid on valmis!

Lakmuse värvi meeldejätmiseks erinevates keskkondades on luuletus:

Lakmusindikaator - punane
Hape näitab selgelt.
Lakmusindikaator - sinine,
Leelis on siin - ära ole avatud,
Millal on neutraalne keskkond
See on alati lilla.

Märkus: mitte ainult punane kapsas, vaid ka paljud teised taimed sisaldavad PH-tundlikku taimset pigmenti (antotsüaniini). Näiteks peet, murakad, mustad sõstrad, mustikad, mustikad, kirsid, tumedad viinamarjad jne Antotsüaniin annab taimedele tumesinise värvi. Seda värvi tooteid peetakse väga tervislikeks.

sinine jood

P pärast selle katse tegemist näete, kuidas läbipaistev vedelik muutub hetkega tumesiniseks. Katse läbiviimiseks peate võib-olla minema apteeki vajalike koostisosade otsimiseks, kuid imeline ümberkujundamine on seda väärt.

Sa vajad:

3 vedelikumahutit- 1 tablett (1000 mg) C-vitamiini (müüakse apteegis)- 5% joodi alkoholilahus (müüakse apteegis)- vesinikperoksiid 3% (müüakse apteegis)- tärklis- mõõtelusikad- mõõtetopsidTööplaan:1. Purusta lusika või uhmriga 1000 mg C-vitamiini põhjalikult tassis, muutes tableti pulbriks. Lisage 60 ml sooja vett, segage hoolikalt vähemalt 30 sekundit. Saadud vedelikku nimetame tinglikult lahenduseks A.2. Nüüd valage 1 tl (5 ml) lahust A teise anumasse ja lisage ka: 60 ml sooja vett ja 5 ml joodi alkoholilahust. Pange tähele, et pruun jood muutub C-vitamiiniga reageerimisel värvituks. Saadud vedelikku nimetame lahenduseks B. Muide, me ei vaja enam lahendust A, võite selle kõrvale panna.3. Kolmandas tassis segage 60 ml sooja vett, pool teelusikatäit (2,5 ml) tärklist ja üks supilusikatäis (15 ml) vesinikperoksiidi. See on lahendus C.4. Kõik ettevalmistused on nüüd lõpetatud. Saate publikule helistada ja etendust teha! Valage kogu lahus B tassi, mis sisaldab lahust C. Valage saadud vedelik mitu korda ühest tassist teise ja tagasi. Natuke kannatust ja ... mõne aja pärast muutub vedelik värvitust tumesiniseks.Kogemuse selgitus:Kogemuse olemuse selgitamine koolieelikule talle kättesaadavas keeles võib olla järgmine: jood, reageerides tärklisega, muudab selle siniseks. C-vitamiin seevastu püüab hoida joodi värvitu. Tärklise ja C-vitamiini võitluses võidab lõpuks tärklis ja vedelik muutub mõne aja pärast tumesiniseks.vaarao maod

Ettevalmistav osa.
Asetage alusele kuiva kütuse (urotropiini) tablett. Pange kolm tabletti norsulfasooli kuiva kütuse tabletile. (Foto 1)
Põhiosa.
Kuiv kütus süüdata. Kasutage metallvarda, et korrigeerida välja roomavaid läikivaid musti heledaid mahulisi "madusid". Pärast katse lõppu kustutage tulekahju, sulgedes kuiva kütuse plastkaanega. (Foto 2)
Spetsiifilise lõhna tõttu on seda katset kõige parem teha avarates, hästi ventileeritavates ruumides või õues.
Kogemuse selgitus.
Norsulfasooli lagunemisel eralduvad gaasid "vahutavad" reaktsiooniprodukte, mille tulemusena kasvab pikk mustsöe "madu". Kõige tõenäolisemad norsulfasooli orgaanilise aine lagunemissaadused on C, CO 2, H 2 O, SO 2 (võimalik, et S) ja N 2 .
Tulekahju iseeneslik süttimine

Ettevalmistav osa.
Asetage portselanist tassi veidi kristalset kaaliumpermanganaadi KMnO 4 . Niisutage kristalle pika pipeti või klaastoru abil õrnalt 1 ml kontsentreeritud väävelhappega H. 2 SO 4 . Asetage portselanist tass metallalusele ja maskeerige see,

puidulaastude ladumine peale ja ümber, jälgides, et laastud ei satuks portselantopsi sisse. (Foto 1)
Põhiosa.
Publikule märkamatult niisutage vatitükk ohtralt alkoholiga ja pigistage portselantopsi kohale kiiresti paar tilka alkoholi. (Foto 2)
Eemaldage kohe käsi, et käes olev alkoholiga vatt tuld ei võtaks.
Tuli süttib eredalt ja põleb kiiresti ära. (Foto 3)
Kogemuse selgitus.
Kui kontsentreeritud väävelhape interakteerub kaaliumpermanganaadiga, moodustub mangaan(VII) oksiid, tugevaim oksüdeerija. Kui alkohol puutub kokku mangaan (VII) oksiidiga, siis see süttib, seejärel süttib puiduhake.

Naatriumi põletamine vees

Kõrval ettevalmistav osa.
Lõika ettevaatlikult ära hernesuurune naatriumtükk ja aseta see filterpaberi keskele.
Valage vesi suurde portselanist tassi. (Foto 1)

Põhiosa.

os Laske naatriumfilter ettevaatlikult vette. Taandume ohutusse kaugusesse (2 meetrit). Naatriumi kokkupuutel veega hakkab see sulama, eralduv vesinik süttib kiiresti, seejärel süttib naatrium ja põleb kauni kollase leegiga. (Foto 2)
V katse lõpus tekivad tavaliselt lõhenemised ja pritsmed, mistõttu on portselantopsi läheduses viibimine ohtlik.
Kui saadud lahusele lisada tilk fenoolftaleiiniindikaatorit (foto 3), muutub lahus heledaks karmiinpunaseks, mis näitab leeliselise keskkonna teket. (Foto 4)
Kogemuse selgitus
Naatrium interakteerub veega vastavalt võrrandile
2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2
Paberfilter ei lase naatriumil "joosta" vee pinnal, eralduva soojuse tõttu süttib vesinik ja seejärel süttib naatrium ise, moodustades naatriumperoksiidi.
2H2 + O2 \u003d 2H2O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Keskenduge taskurätikuga

Kõrval
ettevalmistav osa.
Valage veidi kristalset fenoolftaleiini valge taskurätiku keskele.
Valage pesusooda lahus (naatriumkarbonaat Na 2 CO 3). (Foto 1)
Põhiosa.

Kata klaas ettevaatlikult taskurätikuga, et fenoolftaleiin märkamatult klaasi valguks. (Foto 2) .Taskurätikut eemaldamata võtke klaas pihku ja tehke segamiseks mitu ringikujulist liigutust. (Foto 3)C võta sall.
F vedelik klaasis muutus karmiinpunaseks. (Foto 4)

Kogemuse selgitus.
Vees lahustunud naatriumkarbonaat hüdrolüüsib, moodustades aluselise keskkonna.
Na 2 CO 3 + H 2 O \u003d NaHCO 3 + NaOH
Fenoolftaleiin leeliselises keskkonnas muutub karmiinpunaseks.

R hõbepeegli reaktsioon

Ettevalmistav osa.
Esimeses katseklaasis valmistame glükoosilahuse, mille jaoks lahustame veerand teelusikatäit glükoosi 5 ml destilleeritud vees.
Teises katseklaasis valmistame hõbeoksiidi ammoniaagilahuse: lisage ettevaatlikult ammoniaagilahus 2 ml hõbenitraadi lahusele, jälgides, et sade oleks täielikult lahustunud ammoniaagi liigses lahuses. (Foto 1)
Põhiosa
Valage mõlemad lahused puhtasse katseklaasi. Mida puhtam toru, seda parem tulemus!
Kastke katseklaas klaasi kuuma veega. Püüame hoida toru püsti, mitte raputada. (Foto 2).
2 minuti pärast moodustub katseklaasi seintele ilus “hõbedane peegel”. (Foto 3)
Hõbedane katseklaas on suurepärane kingitus noortele keemiasõpradele.

(Foto 4)
Kogemuse selgitus.
Glükoos on aldehüüdalkohol. Aldehüüdrühmas saab seda oksüdeerida hõbeoksiidi ammoniaagilahusega, moodustades glükoonhappe. Hõbe redutseerub ja settib katseklaasi seintele, moodustades "hõbedapeegli".
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O \u003d Ag 2 O? + 2NH4NO3
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2OH
"Hõbepeegli" saamise reaktsiooni kirjeldatakse võrrandiga:
2OH + C6H12O6 \u003d 2Ag? + C6H12O7 + 4NH3 + H2O

Hapniku saamine vesinikperoksiidist

Ettevalmistav osa.
Valage 3% vesinikperoksiidi lahus koonilisse kolbi. (Foto 1)
Põhiosa.
Sisestame kolbi veidi katalüsaatorit - mangaanoksiidi (IV). (Foto 2) Kolvis hakkab kohe hapnikku eralduma.
Z põletame pika killu ja kustutame selle, et kild ei põleks, vaid ainult haiseks. (Foto 3)
Toome kolbi hõõguva killu, see süttib ja põleb ereda leegiga.

(Foto 4)
Kogemuse selgitus.
Katalüsaatori (reaktsioonikiirendi) sisestamisel laguneb vesinikperoksiid vastavalt võrrandile:
2H 2O 2 \u003d 2H 2O + O 2
Kui süüdatakse hõõguv tõrvik, põleb kivisüsi hapnikus vastavalt võrrandile:

C + O 2 \u003d CO 2

TÖÖREEGLID KEEMIALABORIS

Enne katsete alustamist tuleb ette valmistada töökoht, vajalikud riistad ja seadmed ning lugeda hoolikalt läbi katse kirjeldus.

Eksperimendid keemiliste reaktiividega kujutavad endast täiendavat ohtu. Erinevatest ainetest võivad riietele jääda raskesti eemaldatavad plekid ja isegi augud. Reaktiivid võivad põhjustada nahapõletust; eriti tuleks hoolitseda oma silmade eest. Lisaks on mõne täiesti kahjutu aine segamisel võimalik toksiliste ühendite teke, mis võivad olla mürgised.

Usaldusväärne viis ootamatute hädade, soovimatute reaktsioonide vältimiseks on rangelt järgida juhiseid, kogemuse kirjeldust.

Tuleb meeles pidada, et aineid ei saa maitsta ja käsitsi võtta. Ja ainete lõhnaga tuleb tutvuda väga ettevaatlikult, juhtides kerge käeliigutusega õhku ainega anumast ninna.

Anumast vedelik tuleb võtta pipetiga. Tahked ained - lusika, spaatli või kuiva katseklaasiga. Aineid ei tohi hoida koos toiduainetega. Samuti ei saa katsete ajal süüa.

Kuumutatud ainega katseklaasi ei tohi suunata kaelaga enda poole ega kellegi poole, kes su kõrval seisab. Ärge kummarduge kuumutatava vedeliku kohale, kuna pritsmed võivad sattuda näkku või silmadesse.

Pärast katse lõppu on vaja töökoht puhastada ja nõud pesta. Pärast katset järelejäänud aineid ei tohi lasta kanalisatsiooni ega visata prügikasti.

Reaktiivipudelid võivad sisaldada ohutussilte. Need märgid hoiatavad, et eriti ettevaatlik tuleb olla hapete ja leeliste (need on söövitavad ja ärritavad ained), tuleohtlike ja mürgiste ainete lahustega.

KÜTTEAINETE EESKIRJAD

Ainete kuumutamist saab läbi viia elektrikeriste ja lahtise leegiga. Kuid igal juhul peate järgima ohutuseeskirju.

Pidage meeles, et leegi kõige kuumem osa on ülemine osa. Selle temperatuur on umbes 1200 C. Mõelge piiritusepliidi seadmele, mille abil saab soojendada. Piirituslamp koosneb piiritusega reservuaarist, kettaga torust, tahtist ja korgist.

Riis. 3. Piirituslambi seade

KÜTTEAINED KATSEVERIS

Katseklaasi kuumutamine toimub katseklaasi hoidiku abil. Enne aine kuumutamist katseklaasis on vaja soojendada kogu katseklaasi. Katseklaasi tuleb pidevalt liigutada piirituslambi leegis. Katseklaasis on vedelikku võimatu keeta.

VEDELIKKU KUJENDAMINE KOLVIS

Vedelikke saab kuumutada mitte ainult katseklaasides, vaid ka kolbides. Keelatud on õhukeseseinaliste klaaskolbe kuumutamine lahtisel tulel ilma asbestvõrguta, mis võimaldab vältida kuumutatud vedeliku lokaalset ülekuumenemist. Toome näite vee soojendamisest koonilises lamedapõhjalises kolvis. Selleks paigaldage kolb asbestvõrguga rõngale, mille all asub piirituslamp. Kolvi kael on fikseeritud statiivi jalga. Kuumutatud vedelikku saab keeta kolvis.

Riis. 4. Kolvis oleva vedeliku kuumutamine

Aktiivõppe protsessi toetamiseks saab kasutada infotehnoloogiaid, sealhulgas kaasaegseid multimeediasüsteeme. Just need on viimasel ajal palju tähelepanu äratanud. Selliste õppesüsteemide näideteks on virtuaalsed laborid, mis suudavad simuleerida reaalmaailma objektide käitumist arvutiõppekeskkonnas ning aidata õpilastel omandada uusi teadmisi ja oskusi teadus- ja loodusteaduste, näiteks keemia, füüsika ja bioloogia uurimisel.

Virtuaalsete laborite kasutamise peamised eelised on järgmised:

Õpilaste ettevalmistamine keemia töötoaks reaalsetes tingimustes:

a) seadmetega töötamise põhioskuste arendamine;

b) ohutusnõuete rakendamise koolitus virtuaallabori ohututes tingimustes;

c) vaatluse arendamine, oskus tuua esile põhiline, määrata töö eesmärgid ja eesmärgid, planeerida katse kulgu, teha järeldusi;

d) optimaalse lahenduse leidmise oskuste arendamine, reaalse probleemi ülekandmise oskus mudeltingimustesse ja vastupidi;

e) töö registreerimise oskuste arendamine.

Katsete läbiviimine pole kooli keemialaboris saadaval.

Kaugtöökoda ja laboritööd, sealhulgas töö puuetega lastega ja suhtlemine geograafiliselt kaugel asuvate kooliõpilastega.

Töökiirus, reaktiivide säästlikkus.

Suurenenud uudishimu. Märgitakse, et keemialabori arvutimudelid julgustavad õpilasi katsetama ja oma avastustest rahuldust pakkuma.

Samas tuleb märkida, et aktiivõppe infoharidusliku keskkonna kujundamine ja juurutamine on keeruline ülesanne, mis nõuab suuri aja- ja rahalisi kulutusi, mis on võrreldamatud haridusliku hüperteksti loomise kuludega. Virtuaalsete keemialaborite vastased väljendavad põhjendatud kartust, et koolilaps ei suuda oma kogenematuse tõttu virtuaalset maailma tegelikust eristada, s.t. arvutiga loodud mudelobjektid asendavad täielikult ümbritseva reaalse maailma objektid.

Et vältida näidisarvutikeskkondade kasutamise võimalikku negatiivset mõju õppeprotsessis, on välja toodud kaks põhisuunda. Esiteks on haridusressursi arendamisel vaja kehtestada piiranguid, lisada asjakohaseid kommentaare, näiteks panna need pedagoogiliste agentide suhu. Teiseks ei vähenda kaasaegse arvuti kasutamine koolihariduses kuidagi õpetaja juhtivat rolli. Loovalt töötav õpetaja mõistab, et arvutitehnoloogiad võimaldavad õpilastel mõista mudelobjekte, nende olemasolu tingimusi, mõista paremini õpitavat materjali ja mis kõige tähtsam, aidata kaasa õpilase vaimsele arengule.

Virtuaalsete laborite loomisel saab kasutada erinevaid lähenemisi. Virtuaallaborid jagunevad õppesisu edastamise viiside järgi. Tarkvaratooteid saab tarnida CD-plaatidel (CD-ROM) või paigutada Interneti-veebisaidile, mis seab multimeediumitoodetele mitmeid piiranguid. Ilmselgelt sobib kitsaste infokanalitega Interneti kaudu edastamiseks paremini kahemõõtmeline graafika. Samal ajal ei pea CD-ROM-il tarnitavad elektroonilised väljaanded liiklust ja ressursse säästma ning seetõttu saab kasutada 3D-graafikat ja animatsiooni. Oluline on mõista, et just mahulised ressursid – kolmemõõtmeline animatsioon ja video – pakuvad visuaalse teabe kõrgeimat kvaliteeti ja realistlikkust. Visualiseerimismeetodi järgi on laboreid, mis kasutavad kahemõõtmelist, kolmemõõtmelist graafikat ja animatsiooni. Lisaks jagunevad virtuaallaborid kahte kategooriasse olenevalt sellest, kuidas on esindatud ainevaldkonna teadmised. Viidatakse, et virtuaallaborid, milles ainevaldkonna teadmiste esitus põhineb üksikutel faktidel, on piiratud eelprogrammeeritud katsete komplektiga. Seda lähenemist kasutatakse enamiku kaasaegsete virtuaallaborite väljatöötamisel. Teine lähenemisviis võimaldab õpilastel läbi viia mis tahes katseid, mitte ainult eelnevalt ettevalmistatud tulemuste komplektiga. Virtuaallabor on üks vahendeid keemia õpetamise protsessi intensiivistamiseks

Kõigis haridusvaldkondades otsitakse võimalusi koolitussüsteemi intensiivistamiseks ja kiireks kaasajastamiseks, hariduse kvaliteedi tõstmiseks arvutitehnoloogia abil. Arvutitehnoloogia kui inimtegevuse vahendi ja põhimõtteliselt uudse õppevahendi võimalused on toonud kaasa uute meetodite tekkimise.Lähenemise peamiseks eeliseks on see, et virtuaallabori töölaud on visuaalselt esitletud tervikliku, kuigi piiratud kujul. , õppe organisatsiooniline vorm. reaalse labori tabeli lihtsustatud pilt: keemianõud ja muud seadmed on kujutatud reaalsetes proportsioonides ja paigutuses (kasutatakse aluseid ja hoidikuid), ained on tegelikkusele vastava värviga ning keemiliste reaktsioonide kulgu saab visuaalselt jälgida. Nii saab kasutaja aimu tõelises laboris töötamisest. Hea näide sellisest laborist on Crocodile Clips Ltd., harivate virtuaalarvutilaborite arendamisele spetsialiseerunud firma Crocodile Chemistry programm. Osa keemiainstrumentide ekraanipildist on näidatud joonisel fig. üks.

Lähenemise peamiseks puuduseks on selle peamise eelise jätk - käsitsi töö seadmetega. See tähendab:

1) katse mitmekordse kordamise võimatus, katse tingimusi muutes, ilma paljusid identseid toiminguid käsitsi kordamata;

2) toimingute järjestuse hoidmise võimatus, välja arvatud sõnalise kirjelduse abil;

3) eksimise õigus puudub: kui katseklaas läks kogemata ümber, läheb selle sisu pöördumatult kaotsi, teadaolevates virtuaalsetes keemialaborites seda tagasi võtta ei saa. Võib tunduda, et see on eelis, kasutaja õpib keemiliste seadmete ja reaktiividega ettevaatlikum olema. See aga ei mõjuta kuidagi reaalsete seadmete käsitsemise võimet, vaid ainult segab, kuna hajutab simuleeritud protsessi olemusest arvutiprogrammi juhtimiseni. "Virtuaalne keemialabor" sisaldab "molekulikonstruktorit", mis on loodud orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite molekulide kolmemõõtmeliste mudelite koostamiseks. Molekulide ja aatomite kolmemõõtmeliste mudelite kasutamine keemiliste nähtuste illustreerimiseks annab arusaamise kõigist kolmest keemiateadmiste esitustasandist: mikro-, makro- ja sümboolsest (Dori Y. et al., 2001). Ainete käitumise ja keemiliste reaktsioonide olemuse mõistmine muutub teadlikumaks, kui on võimalik näha protsesse molekulaarsel tasandil. Teostatud on kaasaegse kooli keemiaõpetuse paradigma juhtivad ideed: struktuur ® omadused ® rakendus.

"Molecule Designer" võimaldab teil saada kontrollitud dünaamilisi 3D-värvipilte molekulide joon-, palli- ja pulgakujulistest mudelitest. "Molekulide kujundaja" annab võimaluse visualiseerida aatomiorbitaale ja elektroonilisi efekte, mis laiendab oluliselt molekulaarmudelite kasutusala keemia õpetamisel.

Kirjandus:

1. Batõšev S. Ya. “Kutsepedagoogika”, M. 2003

2. Voskresensky P.I. "Laboritööde tehnika" toim. "Keemia" 1970

3. Gurvich Ya.A. "Keemiline analüüs" M. "Kõrgkool" 1989. a

4. Žurin A.A. “Keemia ülesanded ja harjutused: didaktilised materjalid 8.-9.klassi õpilastele. – M.: Kooliajakirjandus, 2004.

5. Konovalov V.N. “Ohutus töö ajal keemias” M. “Valgustus” 1987. a.

6. Chitaeva O.B. “Õppeasutuse töö korraldamine erialase koolituse sisu uuendamiseks” M. “Polygraph-S”, 2003

7. Entsüklopeedia lastele. Köide 17. Keemia / Peatükk. toimetanud V.A. Volodin, juhtiv. teaduslik toim. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

8. Yakuba Yu.A. “Teooria ja praktika suhe haridusprotsessis” M. “Keskkool”, 1998