Se aumenti la massa del pendolo, come cambierà. Compito B3. La nanotecnologia come scienza

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Obbiettivo:

Ottenere un nano-oggetto nel laboratorio scolastico e studiarne le proprietà.

Compiti:

Trova informazioni in varie fonti sulla nanotecnologia e sui suoi oggetti;

Raccogliere informazioni sugli usi di queste sostanze;

Ottieni ferromagneti nel laboratorio della scuola, esplora le loro proprietà;

Trarre conclusioni dalla ricerca.

1. Introduzione

Al momento, poche persone sanno cosa sia la nanotecnologia, sebbene il futuro sia dietro questa scienza. Più di 100 anni fa, il famoso fisico Max Planck aprì per la prima volta le porte al mondo degli atomi e delle particelle elementari e la sua teoria quantistica suggeriva che questa sfera fosse soggetta a nuove e sorprendenti leggi.

2.1 Cosa si nasconde sotto il prefisso "nano"

Negli ultimi anni, nei titoli di giornali e articoli di riviste, ci siamo sempre più imbattuti in parole che iniziano con il prefisso "nano". Alla radio e alla televisione, quasi quotidianamente veniamo informati sulle prospettive di sviluppo delle nanotecnologie e sui primi risultati ottenuti. Cosa significa la parola "nano"? Deriva dal latino nanus - "nano" e si riferisce letteralmente alla piccola dimensione delle particelle. Nel prefisso "nano" gli scienziati mettono un significato più preciso, ovvero una miliardesima parte. Ad esempio, un nanometro è un miliardesimo di metro o 0,0000000001 m (10 -9 m)

2.2 La nanotecnologia come scienza.

L'accresciuto interesse dei ricercatori per i nano-oggetti è causato dalla scoperta in essi di proprietà fisiche e chimiche insolite, che è associata alla manifestazione dei cosiddetti "effetti di dimensione quantistica". Questi effetti sono causati dal fatto che con una diminuzione delle dimensioni e una transizione da un corpo macroscopico alla scala di diverse centinaia o diverse migliaia di atomi, la densità degli stati nella zona esterna e nella banda di conduzione cambia drasticamente, il che si riflette nelle proprietà dovute al comportamento degli elettroni, principalmente magnetici ed elettrici. La densità “continua” degli stati che esisteva sulla macroscala è sostituita da livelli individuali, con distanze tra loro dipendenti dalla dimensione delle particelle. Su tale scala, il materiale cessa di dimostrare le proprietà fisiche inerenti al macrostato della materia o le esibisce in una forma alterata. A causa di questo comportamento dipendente dalle dimensioni delle proprietà fisiche e della non tipicità di queste proprietà rispetto alle proprietà degli atomi da un lato e dei corpi macroscopici dall'altro, le nanoparticelle sono isolate in una regione intermedia separata e sono spesso chiamati "atomi artificiali"

2.3 Storia dello sviluppo delle nanotecnologie

1905 Il fisico svizzero Albert Einstein ha pubblicato un articolo in cui ha dimostrato che la dimensione di una molecola di zucchero è di circa 1 nanometro.

1931 I fisici tedeschi Max Knoll ed Ernst Ruska hanno creato un microscopio elettronico, che per la prima volta ha permesso di studiare nano-oggetti.

1959 Il fisico americano Richard Feynman è stato il primo a pubblicare un articolo che valuta le prospettive della miniaturizzazione.

1968 Alfred Cho e John Arthur, dipendenti della divisione scientifica dell'azienda americana Bell, hanno sviluppato le basi teoriche della nanotecnologia nel trattamento delle superfici.

1974 Il fisico giapponese Norio Taniguchi ha coniato il termine "nanotecnologia" per riferirsi a meccanismi di dimensioni inferiori a un micron. La parola greca "nanos" significa grosso modo "vecchio".

1981 I fisici tedeschi Gerd Binnig e Heinrich Rohrer hanno creato un microscopio in grado di mostrare i singoli atomi.

1985 I fisici americani Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smaley hanno creato una tecnologia che consente di misurare accuratamente oggetti con un diametro di un nanometro.

1986 La nanotecnologia è diventata nota al grande pubblico. Il futurista americano Erk Drexler ha pubblicato un libro in cui prevedeva che la nanotecnologia avrebbe presto iniziato a svilupparsi rapidamente.

Nel 1959, il premio Nobel Richard Feynman nel suo discorso predisse che in futuro, avendo imparato a manipolare i singoli atomi, l'umanità sarebbe stata in grado di sintetizzare qualsiasi cosa. Nel 1981 apparve il primo strumento per manipolare gli atomi: un microscopio a tunnel, inventato dagli scienziati dell'IBM. Si è scoperto che con l'aiuto di questo microscopio è possibile non solo "vedere" i singoli atomi, ma anche sollevarli e spostarli. Ciò ha dimostrato la possibilità fondamentale di manipolare gli atomi, e quindi, di assemblare direttamente qualsiasi cosa da essi, come da mattoni, qualsiasi cosa: qualsiasi oggetto, qualsiasi sostanza.

La nanotecnologia è generalmente suddivisa in tre aree:

produzione di circuiti elettronici, i cui elementi sono costituiti da più atomi;

la creazione di nanomacchine, ovvero meccanismi e robot delle dimensioni di una molecola;

manipolazione diretta di atomi e molecole e assemblaggio di essi in qualsiasi cosa.

Nel 1992, parlando davanti a un comitato del Congresso degli Stati Uniti, il Dr. Eric Drexler dipinse un quadro del prossimo futuro, quando la nanotecnologia trasformerà il nostro mondo. La fame, le malattie, l'inquinamento ambientale e altri problemi urgenti che l'umanità deve affrontare saranno eliminati.

2.4 Applicazione.

Attualmente, i fluidi magnetici vengono studiati attivamente nei paesi sviluppati: Giappone, Francia, Gran Bretagna e Israele. I ferrofluidi vengono utilizzati per creare dispositivi di tenuta dei liquidi attorno agli assi rotanti nei dischi rigidi. Il ferrofluido viene utilizzato anche in molti tweeter per rimuovere il calore dalla bobina mobile.

Applicazioni correnti:

Protezione termica;

Protezione ottica (luce visibile e raggi UV);

Inchiostri per stampanti;

Supporti per la registrazione di informazioni.

Prospettiva 3-5 anni:

Trasferimento mirato di farmaci;

Terapia genetica;

Materiali nanocompositi per l'industria automobilistica;

Materiali nanocompositi leggeri e anticorrosivi;

Nanotecnologie per la produzione di prodotti alimentari, cosmetici e altri articoli per la casa.

Prospettiva a lungo termine:

Applicazione delle nanotecnologie nell'industria energetica e dei combustibili;

Nanotecnologia prodotti per la protezione dell'ambiente;

L'uso delle nanotecnologie per la fabbricazione di protesi e organi artificiali;

L'uso di nanoparticelle in sensori integrati su scala nanometrica;

La nanotecnologia nella ricerca spaziale;

Sintesi di nanomateriali in mezzi liquidi non acquosi;

L'uso di nanoparticelle per la pulizia e la disinfezione.

3. Parte pratica

3.1 Esperimento di laboratorio n. 1

Preparazione di nanoparticelle d'argento.

10 ml di acqua distillata sono stati versati in un matraccio conico, aggiungendo 1 ml di una soluzione 0,1 M di nitrato d'argento e una goccia di una soluzione all'1% di tannino (agisce come agente riducente). Riscaldare la soluzione fino a ebollizione e aggiungerla goccia a goccia mescolando una soluzione di carbonato di sodio all'1%. Si forma una soluzione di argento colloidale di colore giallo arancio.

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

3.2 Esperimento di laboratorio n. 2

Preparazione di nanoparticelle di blu di Prussia.

10 ml di acqua distillata sono stati versati in un pallone e ad esso sono stati aggiunti 3 ml di una soluzione all'1% di sale giallo del sangue e 1 ml di una soluzione al 5% di cloruro di ferro(III). Il precipitato blu isolato è stato filtrato. Parte di esso è stata trasferita in un becher con acqua distillata, ad esso è stato aggiunto 1 ml di una soluzione allo 0,5% di acido ossalico e la sospensione è stata agitata con una bacchetta di vetro fino a quando il precipitato non è stato completamente sciolto. Si forma un sol blu brillante contenente nanoparticelle di blu di Prussia.

3.3 Esperimento di laboratorio n. 3

Riceveremo FMF in laboratorio.

Hanno preso olio (girasole) e toner per una stampante laser (sostanza sotto forma di polvere). Mescolare entrambi gli ingredienti alla consistenza della panna acida.

Affinché l'effetto fosse massimo, la miscela risultante è stata riscaldata a bagnomaria per circa mezz'ora, senza dimenticare di mescolarla.

Lontano da ogni toner ha una forte magnetizzazione, ma solo a due componenti, contenente uno sviluppatore. Quindi è necessario scegliere la migliore qualità.

3.4 Interazione di un fluido magnetico con un campo magnetico.

Il fluido magnetico interagisce con il campo magnetico nel modo seguente: se porti il ​​magnete di lato, il fluido salirà sulla parete e potrà salire a piacimento dietro il magnete. Modificando la direzione del movimento del fluido magnetico, puoi creare un motivo sulla parete del vaso. Il movimento di un fluido magnetico in un campo magnetico può essere osservato anche su un vetrino. Il liquido magnetico versato in una capsula di Petri si è notevolmente gonfiato quando il magnete è stato sollevato, ma non era coperto di punte. Siamo riusciti a riprodurre solo con il fluido magnetico finito MF-01 (produttore - NPO Santon LLC). Per fare ciò, un sottile strato di fluido magnetico è stato versato in una capsula di Petri e vi è stato portato un magnete, quindi diversi magneti. Il liquido cambia forma, coprendosi di "spine" che ricordano le spine di un riccio.

3.5 Effetto Tyndall

Un po' di fluido magnetico è stato aggiunto all'acqua distillata e la soluzione è stata accuratamente miscelata. Un raggio di luce proveniente da un puntatore laser è stato fatto passare attraverso un vetro con acqua distillata e attraverso un vetro con la soluzione risultante. Il raggio laser attraversa l'acqua senza lasciare traccia e lascia un percorso luminoso nella soluzione del fluido magnetico. La base per l'aspetto del cono di Tyndall è la diffusione della luce da parte di particelle colloidali, in questo caso particelle di magnetite. Se la dimensione delle particelle è inferiore alla semilunghezza d'onda della luce incidente, si osserva la dispersione della luce per diffrazione. La luce si piega intorno alle particelle e si disperde sotto forma di onde, divergendo in tutte le direzioni. Nei sistemi colloidali, la dimensione delle particelle della fase dispersa è 10-9 - 10-7 m, cioè si trova nell'intervallo da nanometri a frazioni di micrometri. Questa regione supera le dimensioni di una tipica piccola molecola, ma è più piccola delle dimensioni di un oggetto visto in un microscopio ottico convenzionale.

3.6 Realizzazione di carta "magnetica".

Hanno preso pezzi di carta da filtro, li hanno imbevuti di liquido magnetico e li hanno asciugati. Le nanoparticelle della fase magnetica, dopo aver riempito i pori della carta, le hanno conferito proprietà magnetiche deboli: la carta è attratta direttamente dal magnete. Con l'aiuto di una calamita, siamo riusciti a estrarre una statuetta di carta “magnetica” da un vetro attraverso il vetro.

3.7 Studio del comportamento del fluido magnetico in etanolo

Una piccola quantità del fluido magnetico da noi ottenuto è stata aggiunta ad alcol etilico. Mescolato a fondo. È stata osservata la velocità di sedimentazione delle particelle di magnetite. Le particelle di magnetite si sono depositate in 2-3 minuti al di fuori del campo magnetico. La magnetite, depositata in etanolo, si comporta in modo interessante: si muove in modo compatto sotto forma di coagulo dopo il magnete, senza lasciare traccia sulla parete della provetta. Lasciato in questa posizione, lo mantiene a lungo fuori dal campo magnetico.

3.8 Esperimenti per rimuovere i contaminanti dall'olio motore dalla superficie dell'acqua

Nell'acqua è stato versato un po' di olio per macchine, quindi è stata aggiunta una piccola quantità di fluido magnetico. Dopo un'accurata miscelazione, la miscela è stata lasciata decantare. Il fluido magnetico si è disciolto nell'olio motore. Sotto l'azione di un campo magnetico, una pellicola di olio per macchine con un fluido magnetico disciolto in essa inizia a restringersi verso il magnete. La superficie dell'acqua si sta gradualmente schiarendo.

3.9 Confronto delle proprietà lubrificanti di olio per macchine e una miscela di olio per macchine e ferrofluido

L'olio per macchine e una miscela di olio per macchine con fluido magnetico sono stati posti nelle piastre di Petri. In ogni tazza è stato posizionato un magnete permanente.

Inclinando le tazze, abbiamo spostato i magneti e abbiamo osservato la velocità del loro movimento. In una tazza di ferrofluido, il magnete si muoveva un po' più facilmente e più velocemente che in una tazza di olio per macchine. Le singole nanoparticelle contenenti non più di 1000 atomi sono chiamate cluster. Le proprietà di tali particelle sono significativamente diverse dalle proprietà di un cristallo, che contiene un numero enorme di atomi. Ciò è spiegato dal ruolo speciale della superficie, perché le reazioni che coinvolgono i solidi non si verificano nel volume, ma sulla superficie.

4. Conclusione

Un fluido magnetico (fluido ferromagnetico, ferrofluido) è un sistema colloidale stabile costituito da particelle ferromagnetiche di dimensioni nanometriche sospese in un liquido vettore, che di solito è un solvente organico o acqua. Secondo le sue proprietà, il fluido ferromagnetico assomiglia al "metallo liquido": reagisce a un campo magnetico ed è ampiamente utilizzato in molti settori. Così, dopo aver studiato le proprietà del fluido ferromagnetico, siamo riusciti ad ottenere nano-oggetti nel laboratorio della scuola.

5. Riferimenti

Brook E. T., Fertman V. E. "Riccio" in un bicchiere. Materiali magnetici: dal solido al liquido. Minsk, Scuola superiore, 1983.

Shtansky DV, Levashov EA Film sottili nanostrutturati multicomponenti: problemi e soluzioni. Izv. università. Metallurgia non ferrosa n. 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.App

6. Foto da esperimenti

Compito B3. Nel laboratorio scolastico si studiano le oscillazioni di un pendolo a molla a vari valori della massa del pendolo. Se aumenti la massa del pendolo, come cambieranno 3 grandezze: il periodo delle sue oscillazioni, la loro frequenza, il periodo di variazione della sua energia potenziale? Per ogni posizione della prima colonna, selezionare la posizione desiderata della seconda e annotare i numeri selezionati nella tabella sotto le lettere corrispondenti. Periodo di oscillazione. uno). crescerà. Frequenza di oscillazione. 2). diminuirà. Periodo di potenziale cambiamento di energia. 3). Non cambierà. UN). B). V). A.B.V. Grandezze fisiche. Quantità fisiche. Il loro cambiamento. Il loro cambiamento.

Classe di fisica 10

"Lezione di elettrostatica" - La seta viene elettrizzata quando viene strofinata contro il vetro. Voltaggio. Unità di differenza di potenziale. Energia. modello strutturale. Potenza. Elettrostatica. Cosa sai dell'elettrificazione dei corpi. Attività comunicativa. Rapporto dell'analista. Segni di carica. Ricerca. Sezione di elettrodinamica. Attrito della carta sulle macchine da stampa. Il lavoro del dipartimento di teorici. Caratteristica energetica del campo elettrico. Domande a scelta.

"La legge di conservazione e trasformazione dell'energia" - Esempi di applicazione della legge di conservazione dell'energia. L'energia meccanica totale del corpo. L'energia non sorge e non scompare. Il corpo viene lanciato verticalmente verso l'alto. Una slitta di massa m viene tirata in salita a velocità costante. Obbiettivo. Esistono due tipi di energia meccanica. L'energia non può apparire nel corpo se non l'ha ricevuta. Esempi di applicazione della legge di conservazione dell'energia nel villaggio di Russkoe. L'affermazione sull'impossibilità di creare una "macchina a moto perpetuo".

"Motori termici, tipi di motori termici" - Raggiungere la massima efficienza. Motore a pistoni rotanti Wankel. Turbina ad espansione. Diagramma del bilancio termico dei moderni motori a combustione interna. Pistone GHIACCIO. Motori a pistoni Otto e Diesel. Motore a combustione interna a palette rotanti. Cosa è possibile e cosa impossibile nei motori termici. Motori moderni di espansione volumetrica incompleta. Motori a turbina a gas a piena espansione non volumetrica.

Grado "Energia Interna" 10 - Un sistema termodinamico è costituito da un gran numero di microparticelle. Un gas ideale è un modello semplificato di un gas reale. Pressione. Energia cinetica media di un atomo. Due definizioni di energia interna. Grafici di isoprocessi. Interpretazione molecolare-cinetica del concetto di energia interna. Energia. L'unità di misura dell'energia è il Joule. Ripetiamo. Cambiamento di energia interna. processo isotermico.

"Problemi di termodinamica" - Temperatura. Energia interna del gas. Espressione. efficienza dei motori termici. Gas ideale. Palloncino. Compito. grafico delle dipendenze efficienza. Compressione isotermica. Carburante diesel. Motore termico. Fondamenti di termodinamica. Gas. Equazione del bilancio termico. Formule di base. Conoscenza. La quantità di sostanza. Motore termico ideale. Vapore acqueo. Quantità di calore. Energia interna. Elio. Lavoro a gas.

"Fondamenti di ottica" - Fotocamera. Leggi sperimentali. Oggetto tra fuoco e specchio. Due dei tre raggi elencati. Zoom lineare. Affilatura. specchi sferici. Perpendicolare allo specchio. Lenti a contatto. Le lenti sono dette divergenti. Immagine del punto S nell'obiettivo. indici di rifrazione. Rette passanti per il centro ottico. Un raggio è incidente sullo specchio nel punto N. Specchio piatto. I valori. Introduzione. Leggi di riflessione.

Il programma di lavoro del corso di attività extracurriculari "Laboratorio di un giovane chimico" (8a elementare. 35 ore)

Risultati pianificati della padronanza del corso delle attività extracurriculari

Personale:

Formazione di una visione del mondo olistica corrispondente all'attuale livello di sviluppo della scienza e della pratica sociale;

Formazione di un atteggiamento responsabile nei confronti dell'apprendimento, disponibilità e capacità di autosviluppo e autoeducazione, costruzione consapevole di una traiettoria educativa individuale, tenendo conto degli interessi cognitivi sostenibili;

Formazione della competenza comunicativa nelle attività educative, didattiche, di ricerca e creative;

Formazione della cultura cognitiva e dell'informazione, capacità di lavoro autonomo con sussidi didattici, libri, strumenti a disposizione e mezzi tecnici dell'informatica;

Formazione dei fondamenti della coscienza ambientale e della necessità di un atteggiamento responsabile e attento alla propria salute e all'ambiente;

Sviluppo della prontezza a risolvere problemi creativi, capacità di trovare modi adeguati di comportamento e interazione con i partner durante attività educative ed extrascolastiche, capacità di valutare situazioni problematiche e prendere rapidamente decisioni responsabili in varie attività produttive.

Metasoggetto:

Padroneggiare le capacità di acquisizione indipendente di nuove conoscenze, organizzazione di attività educative, ricerca di mezzi per la sua attuazione;

La capacità di progettare modalità per raggiungere gli obiettivi sulla base di un'analisi indipendente delle condizioni e dei mezzi per raggiungerli, di identificare modi alternativi per raggiungere l'obiettivo e scegliere la via più efficace, di svolgere una riflessione cognitiva in relazione ad azioni per risolvere educative e problemi cognitivi;

La capacità di comprendere il problema, porre domande, avanzare un'ipotesi, definire concetti, classificare, strutturare materiale, condurre esperimenti, argomentare la propria posizione, formulare conclusioni e conclusioni;

La capacità di correlare le proprie azioni con i risultati pianificati, di controllare le proprie attività nel processo di raggiungimento del risultato, di determinare i metodi di azione nel quadro delle condizioni e dei requisiti proposti, di adattare le proprie azioni in base alla situazione in evoluzione;

Formazione e sviluppo delle competenze nell'uso degli strumenti e dei mezzi tecnici delle tecnologie dell'informazione (computer e software) come base strumentale per lo sviluppo di attività educative universali comunicative e cognitive;

La capacità di creare, applicare e trasformare segni e simboli, modelli e schemi per la risoluzione di problemi educativi e cognitivi;

La capacità di estrarre informazioni da varie fonti (compresi i media, CD didattici, risorse Internet), di utilizzare liberamente la letteratura di riferimento, anche su supporti elettronici, per rispettare le norme di selettività dell'informazione, etica;

Capacità in pratica di utilizzare le tecniche logiche di base, metodi di osservazione, modellizzazione, spiegazione, problem solving, previsione, ecc.;

Capacità di lavorare in gruppo - cooperare e interagire efficacemente sulla base del coordinamento di varie posizioni nello sviluppo di una soluzione comune in attività congiunte; ascoltare un partner, formulare e argomentare la propria opinione, difendere correttamente la propria posizione e coordinarla dalla posizione dei partner, anche in una situazione di conflitto di interessi; risolvere in modo produttivo i conflitti sulla base della presa in considerazione degli interessi e delle posizioni di tutti i suoi partecipanti, della ricerca e della valutazione di modi alternativi per risolvere i conflitti.

Materia:

Nel campo della conoscenza:

• dare definizioni dei concetti studiati;
• descrivere la dimostrazione e gli esperimenti chimici autocondotti;
• descrivere e distinguere le sostanze studiate utilizzate nella vita quotidiana;
• classificare gli oggetti ei fenomeni studiati;
• trarre conclusioni e inferenze dalle osservazioni;
• strutturare il materiale studiato e le informazioni chimiche ottenute da altre fonti;
• maneggiare in sicurezza le sostanze utilizzate nella vita di tutti i giorni.

Nella sfera valore - orientamento:

analizzare e valutare le conseguenze per l'ambiente delle attività umane domestiche e industriali associate all'uso di sostanze chimiche.

Nell'area del lavoro:

condurre un esperimento chimico.

Nel campo della sicurezza della vita:

attenersi alle regole per la manipolazione sicura delle sostanze e delle apparecchiature di laboratorio.

Introduzione. Fondamenti di manipolazione sicura delle sostanze (1 h).Obiettivi e obiettivi del corso.

Sezione 1. Nel laboratorio di trasformazioni sorprendenti (13 ore).

Lavoro pratico.1. Ottenere il sapone per saponificazione alcalina dei grassi. 2. Preparazione di soluzioni di una certa concentrazione. 3. Cristalli di sale in crescita.

Sezione 2. Nel laboratorio di un giovane ricercatore (11 ore).Esperimenti con oggetti naturali (acqua, suolo).

Lavoro pratico.4. Studio delle proprietà dell'acqua naturale. 5. Determinazione della durezza dell'acqua naturale per titolazione. 6. Analisi del suolo. 7. Analisi del manto nevoso.

Esperimenti con il cibo.

Lavoro pratico.8. Studio delle proprietà delle bevande gassate. 9. Studio della composizione qualitativa del gelato. 10. Lo studio delle proprietà del cioccolato. 11. Chip di ricerca. 12. Studio delle proprietà della gomma da masticare. 13. Determinazione della vitamina C nei succhi e nettari di frutta. 14. Studio delle proprietà del tè nero confezionato.

Sezione 3. Nel laboratorio creativo.

Riserva del tempo di studio - 4 ore

Sharonova Selena Mikhailovna

Insegnante di fisica

Regione di Samara

Togliatti

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"Laboratorio chimico e sua importanza nello sviluppo degli studenti nello studio del corso scolastico di chimica nel sistema delle attività extracurriculari"

Attualmente, l'istruzione moderna è in crisi. Gli insegnanti devono affrontare una situazione completamente nuova: l'esperienza della generazione precedente viene trasmessa alla successiva, ma non ne ha bisogno.

Le attività extracurriculari sono attività educative motivate, al di fuori del quadro dell'istruzione di base, svolte secondo programmi educativi che hanno obiettivi educativi specifici e risultati oggettivi, valutati che consentono allo studente di massimizzare i propri interessi nella cognizione e nella creatività.

Un laboratorio è una stanza speciale in cui si svolge qualsiasi ricerca. Ad esempio, in un laboratorio biologico si coltivano piante e microrganismi e si allevano animali. Nel laboratorio fisico si studiano la corrente elettrica, la luce, i fenomeni nei liquidi e nei gas; processi che si verificano con i solidi. Un laboratorio chimico è una grande stanza dove si trovano le apparecchiature chimiche: mobili speciali, elettrodomestici, utensili per lavorare con le sostanze. Qui studiano le proprietà e le trasformazioni delle sostanze.

Il laboratorio chimico consente agli studenti di formare un interesse profondo e sostenibileal mondo delle sostanze e delle trasformazioni chimiche, per acquisire le necessarie competenze pratiche. Il laboratorio di chimica permette al bambino di andare oltre la materia e di familiarizzare con ciò che non imparerà mai in classe. Sperimentalmente, i bambini imparano, padroneggiano nuovo materiale, imparano ad analizzare e valutare le loro azioni.

Quando si eseguono determinati lavori in laboratorio, si formano conoscenze pratiche e abilità in chimica che possono aiutare il bambino nella sua vita quotidiana. Si forma anche l'attività cognitiva, il desiderio di lavoro di ricerca nell'ambito del ciclo scientifico naturale e fornisce una preparazione preliminare alla formazione continua e una scelta consapevole della professione.

Gli esperimenti condotti nel laboratorio chimico educano e sviluppano non solo l'attività creativa, ma anche l'iniziativa e l'indipendenza degli studenti, formando abitudini domestiche positive, sane e rispettose dell'ambiente. L'educazione al lavoro viene svolta attraverso il lavoro con reagenti, attrezzature, nel processo di creazione di esperimenti e di elaborazione dei loro risultati. Studiando l'attrezzatura, vari semplici esperimenti, gli studenti entrano nel flusso del successo, dove aumentano la propria autostima e lo stato degli studenti agli occhi di coetanei, insegnanti e genitori.

Eseguendo lavori di laboratorio, esperimenti, ricerche, i bambini migliorano le loro abilità in un esperimento chimico e acquisiscono determinate abilità nelle attività di ricerca e progetto, padroneggiano i metodi per trovare le informazioni necessarie. Allo stesso tempo, non si sviluppa solo un interesse cognitivo per l'argomento della chimica, si sviluppano capacità creative, si forma un atteggiamento positivo nei confronti dell'apprendimento creando una situazione di sorpresa, divertimento, paradosso, si forma una visione del mondo scientifica.

Prima di eseguire qualsiasi lavoro sperimentale in un laboratorio chimico, è necessario presentare al bambino l'intero strumento, preferibilmente in versione gioco.

Facciamo conoscenza con i primi assistenti: dispositivi e utensili chimici. Ogni soggetto ha il suo dovere e le immagini di questi dispositivi possono essere trovate in qualsiasi libro di testo di chimica.

Una provetta è un lungo recipiente di vetro, simile a una provetta, sigillato a un'estremità. È fatto di vetro refrattario incolore e in esso puoi abbastanza forte
riscaldare un liquido o un solido, il gas può essere raccolto al suo interno. Ed è allungato in modo che sia conveniente tenerlo in mano, fissarlo in un treppiede o in un supporto. Gli esperimenti possono essere condotti in una provetta senza riscaldamento, versando o versando con cura le sostanze. È necessario avvisare di non far cadere la provetta: il vetro è fragile.

Morsetto o supporto per una piccola provetta o un recipiente. Puoi spremerli al suo interno con un lungo riscaldamento della sostanza per non bruciarti le dita.

Stai per le provette, o per loro. Può essere di metallo o di plastica e tu, ovviamente, l'hai visto se è successo in clinica di prelevare il sangue da un dito per l'analisi. Se il rack è di plastica, non metterci mai una provetta calda: rovinerai il fondo del rack e la provetta.

Lampada spirituale: un dispositivo speciale per bruciare alcol. Con il calore che dà la combustione dell'alcol, riscaldiamo le sostanze quando ne abbiamo bisogno. Accendiamo la lampada dello spirito solo con un fiammifero e la spegniamo coprendola con un cappuccio. Non puoi soffiare su una lampada spirituale in fiamme e portarla: è pericoloso. E quando si riscalda una provetta su una lampada ad alcool, non toccare lo stoppino con il fondo della provetta: la provetta potrebbe scoppiare. Il recipiente in cui viene versato l'alcol è ampio e stabile e ha pareti spesse. Questo è importante per garantire che il lavoro con la lampada spirituale sia sicuro.

Alcuni laboratori utilizzano bruciatori a gas per riscaldare le sostanze. Danno una fiamma più calda, ma richiedono un'attenta manipolazione - dopotutto il gas.
I flaconi sono recipienti di vetro, che ricordano in qualche modo la forma delle bottiglie. Possono immagazzinare temporaneamente sostanze, condurre esperimenti chimici, preparare soluzioni. boccette,
a seconda della forma, possono essere conici, rotondi, a fondo piatto e a fondo tondo. Nelle boccette a fondo tondo, le sostanze possono essere riscaldate per molto tempo senza rompere la boccetta.

I flaconi sono disponibili in una varietà di dimensioni: grande, media, piccola. I loro fori possono essere chiusi con un tappo di gomma o buccia. A volte ci sono dei segni sulla fiaschetta: tale
Il pallone è chiamato pallone graduato e viene utilizzato per misurare i liquidi. E alcuni flaconi hanno rami per rimuovere i gas risultanti. Su un tale processo puoi indossare
tubo di gomma e dirigere il gas nella posizione desiderata. I bicchieri chimici sono simili ai normali bicchieri e vengono solitamente utilizzati per preparare soluzioni o condurre esperimenti. Il bicchiere ha un beccuccio sulla parte superiore per facilitare il versamento del liquido. I bicchieri sono in vetro e porcellana, di diverse dimensioni. Gli imbuti sono familiari a tutti, si trovano anche in cucina. Un imbuto è utile quando devi versare del liquido in un recipiente con un collo stretto. Se metti una carta da filtro piegata nell'imbuto, puoi separare il liquido dalle particelle solide.

I tubi di uscita del gas sono in vetro e vengono inseriti nel tappo. Se chiudiamo un pallone o una provetta con un tale tappo, dove avviene la reazione e il gas viene rilasciato, il gas non volerà via nell'aria, ma passerà attraverso il tubo nel recipiente dove dirigeremo questo tubo. Questi tubi sono disponibili in diverse forme. A volte non ha una, ma diverse curve. Puoi piegare il tubo da solo. Per fare questo, è necessario riscaldare un tubo dritto per qualche tempo nella fiamma di una lampada ad alcool o di un bruciatore a gas da laboratorio (non in cucina!) Nel posto giusto. Quando il vetro diventa morbido per il calore, puoi piegare il tubo con un movimento molto lento e attento. Ma se ti sbrighi un po', si romperà. E fai attenzione a non toccare con le dita la parte calda del tubo, altrimenti ti brucerai. Per tagliare un pezzo da un tubo di vetro, devi fare un piccolo graffio nel posto giusto con una lima triangolare, quindi romperlo con cura in questo punto.
La tazza evaporante in porcellana si presenta come un piattino con beccuccio. Se versi una soluzione di una sostanza, ad esempio sale da cucina, e la riscaldi a lungo, presto tutto
l'acqua evaporerà e i cristalli di sale rimarranno nella tazza. In questo modo, una sostanza può essere isolata da una soluzione.

Un farmacista ha bisogno di mortaio e pestello. Possono essere usati per macinare un solido in una polvere fine come farina. Con una tale polvere, l'esperimento passa più velocemente che con grandi particelle della sostanza. E abbiamo anche bisogno di un treppiede da laboratorio, in cui possiamo riparare i dispositivi necessari per l'esperimento. Il treppiede ha un supporto stabile in ghisa, il supporto è avvitato. Sulla cremagliera è possibile rafforzare il morsetto, in cui è inserito e avvitato un piedino o un anello in acciaio. Puoi bloccare una provetta o un altro dispositivo nel piedino e mettere una lampada ad alcool o una fiaschetta su una griglia speciale sull'anello. Ci sono treppiedi di questo tipo a scuola sia nelle classi di chimica che di fisica, quindi probabilmente li conosci. Questo non è tutto ciò che si può trovare in un laboratorio chimico: ci sono così tanti strumenti e utensili diversi che è difficile elencarli. La cosa più interessante rimane: imparare a lavorare con questi dispositivi.

Un laboratorio chimico può non solo essere composto esclusivamente da speciali kit di chimica, ma anche a casa utilizzando elettrodomestici, puoi creare un mini laboratorio. In un tale laboratorio, puoi eseguire alcuni esperimenti ed esperimenti, usando le precauzioni di sicurezza: guanti, una vestaglia, un grembiule, una sciarpa o un berretto, occhiali.

Darò un piccolo elenco di esperimenti che qualsiasi bambino di età compresa tra 13 e 18 anni può eseguire, ma sotto la guida di un adulto, genitori, insegnante.

Cartine al tornasole del succo di cavolo rosso . . Per questo hai bisogno di cavolo rosso. Il succo di cavolo rosso, quando mescolato con varie sostanze, cambia colore da rosso (in un acido forte), a rosa, viola (questo è il suo colore naturale in un ambiente neutro), blu e infine verde (in un alcali forte). Nella foto, da sinistra a destra, i risultati della miscelazione del succo di cavolo rosso con: 1. succo di limone (liquido rosso); 2. nella seconda provetta, puro succo di cavolo rosso, ha un colore viola; 3. nel terzo tubo, il succo di cavolo viene mescolato con ammoniaca (ammoniaca) - si ottiene un liquido blu; 4. nella quarta provetta, il risultato della miscelazione del succo condetersivo in polvere - liquido verde.

Di seguito i valori di PH per alcuni liquidi:

1. Succo gastrico - 1,0-2,0 ph
2. Succo di limone - 2,0 ph
3. Aceto alimentare - 2,4 ph
4. Coca Cola - 3.0 ph
5. Succo di mela - 3,0 ph
6. Birra - 4,5 ph
7. Caffè - 5,0 ph
8. Shampoo - 5,5 ph
9. Tè - 5,5 ph
10. Saliva - 6.35-6.85 ph
11. Latte - 6,6-6,9 ph
12. Acqua pura - 7,0 ph
13. Sangue - 7.36-7.44 ph
14. Acqua di mare - 8,0 ph
15. Soluzione di bicarbonato di sodio - 8,5 ph
16. Sapone (grasso) per le mani - 9.0-10.00 ph
17. Ammoniaca - 11,5 ph
18. Candeggina (cloro) - 12,5 ph
19. Soda caustica o idrossido di sodio > 13 ph

pH

Colore

rosso

viola

Viola

blu

blu verde

verde giallo

Il succo di cavolo rosso può essere utilizzato per fare le cartine al tornasole. Per questo avrai bisogno di carta da filtro. Deve essere immerso nel succo di cavolo e lasciato asciugare. Tagliate poi a listarelle sottili. Le cartine al tornasole sono pronte!

Per ricordare il colore della tornasole nei vari ambienti, c'è una poesia:

Indicatore tornasole - rosso
L'acido indicherà chiaramente.
Indicatore tornasole - blu,
Lye è qui - non essere aperto,
Quando è l'ambiente neutro
È sempre viola.

Nota: non solo il cavolo rosso, ma anche molte altre piante contengono un pigmento vegetale sensibile al PH (antocianina). Ad esempio, barbabietole, more, ribes nero, mirtilli, mirtilli, ciliegie, uva scura, ecc. L'antocianina conferisce alle piante un colore blu scuro. I prodotti di questo colore sono considerati molto sani.

iodio blu

P dopo aver fatto questo esperimento, vedrai come il liquido trasparente diventa blu scuro in un istante. Per condurre l'esperimento, potrebbe essere necessario andare in farmacia per gli ingredienti necessari, ma ne vale la pena.

Avrai bisogno:

3 contenitori per liquidi- 1 compressa (1000 mg) di vitamina C (venduta in farmacia)- soluzione alcolica di iodio 5% (venduta in farmacia)- perossido di idrogeno 3% (venduto in farmacia)- amido- misurini- misuriniPiano di lavoro:1. Schiacciare accuratamente 1000 mg di vitamina C con un cucchiaio o un mortaio in una tazza, trasformando la compressa in polvere. Aggiungere 60 ml di acqua tiepida, mescolare accuratamente per almeno 30 secondi. Chiameremo condizionatamente la soluzione liquida risultante A.2. Ora versa 1 cucchiaino (5 ml) di Soluzione A in un altro contenitore e aggiungi anche: 60 ml di acqua tiepida e 5 ml di soluzione di alcol iodio. Si noti che lo iodio marrone diventerà incolore se reagito con la vitamina C. Chiameremo il liquido risultante Soluzione B. A proposito, non avremo più bisogno della Soluzione A, puoi metterla da parte.3. In una terza tazza, mescola 60 ml di acqua tiepida, mezzo cucchiaino (2,5 ml) di amido e un cucchiaio (15 ml) di acqua ossigenata. Questa sarà la soluzione C.4. Tutti i preparativi sono ora completati. Puoi chiamare il pubblico e organizzare uno spettacolo! Versare tutta la Soluzione B nella tazza contenente la Soluzione C. Versare il liquido risultante più volte da una tazza all'altra e viceversa. Un po' di pazienza e... dopo un po', il liquido passerà da incolore a blu scuro.Spiegazione dell'esperienza:L'essenza dell'esperienza può essere spiegata a un bambino in età prescolare in una lingua a lui accessibile come segue: lo iodio, reagendo con l'amido, lo rende blu. La vitamina C, invece, cerca di mantenere lo iodio incolore. Nella lotta tra amido e vitamina C, alla fine, vince l'amido e dopo un po' il liquido diventa blu scuro.serpenti del faraone

Parte preparatoria.
Metti una compressa di carburante secco (urotropina) sul supporto. Metti tre compresse di norsulfazolo su una compressa di combustibile secco. (Foto 1)
Parte principale.
Accendere il combustibile secco. Usa un'asta di metallo per correggere i "serpenti" voluminosi di luce nera lucida che strisciano fuori. Dopo la fine dell'esperimento, spegnere il fuoco chiudendo il combustibile secco con un coperchio di plastica. (Foto 2)
A causa dell'odore specifico, questo esperimento è meglio farlo in stanze spaziose e ben ventilate o all'aperto.
Spiegazione dell'esperienza.
I gas rilasciati durante la decomposizione del norsulfazolo "schiuma" i prodotti di reazione, di conseguenza, cresce un lungo "serpente" di carbone nero. I prodotti di decomposizione più probabili della sostanza organica del norsulfazolo sono - C, CO 2 , H 2 O, SO 2 (possibilmente S) e N 2 .
Combustione spontanea di un incendio

Parte preparatoria.
Mettere del permanganato di potassio cristallino KMnO in una tazza di porcellana 4 . Inumidire delicatamente i cristalli con 1 ml di acido solforico concentrato H utilizzando una pipetta lunga o un tubo di vetro. 2 SO 4 . Metti una tazza di porcellana su un vassoio di metallo e mascherala,

adagiando sopra e intorno i trucioli di legno, facendo attenzione che i trucioli non penetrino all'interno della tazza di porcellana. (Foto 1)
Parte principale.
All'insaputa del pubblico, inumidisci abbondantemente un batuffolo di cotone con l'alcol e spremi rapidamente alcune gocce di alcol su una tazza di porcellana. (Foto 2)
Togli immediatamente la mano in modo che il batuffolo di cotone con l'alcol in mano non prenda fuoco.
Il fuoco divampa brillantemente e si estingue rapidamente. (Foto 3)
Spiegazione dell'esperienza.
Quando l'acido solforico concentrato interagisce con il permanganato di potassio, si forma l'ossido di manganese (VII), l'agente ossidante più forte. Quando l'alcol viene a contatto con l'ossido di manganese (VII), si accende, quindi i trucioli di legno si accendono.

Bruciare sodio in acqua

Di parte preparatoria.
Tagliare con cura un pezzo di sodio delle dimensioni di un pisello e posizionarlo al centro della carta da filtro.
Versare l'acqua in una grande tazza di porcellana. (Foto 1)

Parte principale.

os Abbassare con cautela il filtro per il sodio nell'acqua. Ci ritiriamo a distanza di sicurezza (2 metri). Quando il sodio viene a contatto con l'acqua, inizia a sciogliersi, l'idrogeno rilasciato si accende rapidamente, quindi il sodio si accende e brucia con una bella fiamma gialla. (Foto 2)
V alla fine dell'esperimento di solito si verificano screpolature e schizzi, quindi è pericoloso trovarsi vicino a una tazza di porcellana.
Se alla soluzione risultante viene aggiunta una goccia di indicatore di fenolftaleina (Foto 3), la soluzione diventa cremisi brillante, indicando la formazione di un ambiente alcalino. (Foto 4)
Spiegazione dell'esperienza
Il sodio interagisce con l'acqua secondo l'equazione
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
Il filtro in carta non consente al sodio di "correre" sulla superficie dell'acqua, a causa del calore rilasciato, l'idrogeno si accende e quindi il sodio stesso si accende, formando perossido di sodio.
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Metti a fuoco con un fazzoletto

Di
parte preparatoria.
Versare un po' di fenolftaleina cristallina al centro di un fazzoletto bianco.
Versare una soluzione di bicarbonato di sodio (carbonato di sodio Na 2 CO 3 ). (Foto 1)
Parte principale.

Coprire accuratamente il bicchiere con un fazzoletto in modo che la fenolftaleina si riversi impercettibilmente nel bicchiere. (Foto 2) .Senza togliere il fazzoletto, prendi in mano il bicchiere e fai diversi movimenti circolari per amalgamare. (Foto 3) C prendi una sciarpa.
F il liquido nel bicchiere divenne cremisi. (Foto 4)

Spiegazione dell'esperienza.
Il carbonato di sodio, disciolto in acqua, subisce idrolisi, formando un ambiente alcalino.
Na 2 CO 3 + H 2 O \u003d NaHCO 3 + NaOH
La fenolftaleina in un mezzo alcalino diventa cremisi.

R reazione a specchio d'argento

Parte preparatoria.
Nella prima provetta prepariamo una soluzione di glucosio, per la quale sciogliamo un quarto di cucchiaino di glucosio in 5 ml di acqua distillata.
Nella seconda provetta, prepariamo una soluzione di ammoniaca di ossido d'argento: aggiungiamo accuratamente la soluzione di ammoniaca a 2 ml di soluzione di nitrato d'argento, osservando che il precipitato si è completamente sciolto nella soluzione di ammoniaca in eccesso. (Foto 1)
Parte principale
Versare entrambe le soluzioni in una provetta pulita. Più pulito è il tubo, migliore sarà il risultato!
Immergere la provetta in un bicchiere di acqua calda. Cerchiamo di mantenere il tubo in posizione verticale, non agitarlo. (Foto 2).
Dopo 2 minuti, sulle pareti della provetta si forma un bellissimo "specchio d'argento". (Foto 3)
Una provetta d'argento è un regalo meraviglioso per i giovani amanti della chimica.

(Foto 4)
Spiegazione dell'esperienza.
Il glucosio è un alcol aldeidico. Al gruppo aldeidico, può essere ossidato con una soluzione di ammoniaca di ossido d'argento, formando acido gluconico. L'argento si riduce e si deposita sulle pareti della provetta, formando uno "specchio d'argento".
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O \u003d Ag 2 O? + 2NH 4 NO 3
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2OH
La reazione per ottenere uno "specchio d'argento" è descritta dall'equazione:
2OH + C 6 H 12 O 6 \u003d 2Ag? + C 6 H 12 O 7 + 4NH 3 + H 2 O

Ottenere ossigeno dal perossido di idrogeno

Parte preparatoria.
Versare una soluzione di perossido di idrogeno al 3% in un matraccio conico. (Foto 1)
Parte principale.
Introduciamo un piccolo catalizzatore nel pallone: ​​ossido di manganese (IV). (Foto 2) L'ossigeno inizia immediatamente a essere rilasciato nel pallone.
w bruciamo una lunga scheggia e la estinguiamo in modo che la scheggia non bruci, ma solo cova sotto la cenere. (Foto 3)
Portiamo una scheggia fumante nella fiaschetta, si infiamma e brucia con una fiamma brillante.

(Foto 4)
Spiegazione dell'esperienza.
Il perossido di idrogeno, quando viene introdotto un catalizzatore (acceleratore di reazione), si decompone secondo l'equazione:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2
Quando viene introdotta una torcia fumante, il carbone brucia in ossigeno secondo l'equazione:

C + O 2 \u003d CO 2

NORME DI LAVORO IN LABORATORIO CHIMICO

Prima di iniziare gli esperimenti, è necessario preparare il posto di lavoro, gli utensili e le attrezzature necessari e leggere attentamente la descrizione dell'esperimento.

Gli esperimenti con i reagenti chimici presentano un ulteriore pericolo. Da varie sostanze possono rimanere macchie difficili da rimuovere e persino buchi sui vestiti. I reagenti possono causare ustioni cutanee; dovresti prenderti cura soprattutto dei tuoi occhi. Inoltre, quando si mescolano alcune sostanze completamente innocue, è possibile la formazione di composti tossici, che possono essere velenosi.

Un modo affidabile per evitare problemi imprevisti, reazioni indesiderate è seguire rigorosamente le istruzioni, la descrizione dell'esperienza.

Va ricordato che le sostanze non possono essere gustate e assunte con le mani. E devi conoscere l'odore delle sostanze con grande cura, dirigendo l'aria dalla nave con la sostanza al naso con un leggero movimento della mano.

Il liquido dal recipiente deve essere prelevato con una pipetta. Solidi - con un cucchiaio, una spatola o una provetta asciutta. Le sostanze non devono essere immagazzinate insieme agli alimenti. Inoltre, durante gli esperimenti non puoi mangiare.

Una provetta con una sostanza riscaldata non deve essere diretta con il collo verso di te o verso qualcuno che ti sta accanto. Non appoggiarsi sul liquido in fase di riscaldamento, poiché gli schizzi potrebbero entrare nel viso o negli occhi.

Dopo la fine dell'esperimento, è necessario pulire il posto di lavoro e lavare i piatti. Le sostanze rimaste dopo l'esperimento non devono essere scaricate nella fogna o gettate nel bidone della spazzatura.

I flaconi dei reagenti possono contenere etichette di avvertenza di sicurezza. Questi segnali avvertono che bisogna prestare particolare attenzione quando si maneggiano soluzioni di acidi e alcali (si tratta di sostanze caustiche e irritanti), sostanze infiammabili e tossiche.

NORME PER LE SOSTANZE RISCALDANTI

Il riscaldamento delle sostanze può essere effettuato utilizzando resistenze elettriche e una fiamma libera. Ma in ogni caso, devi seguire le regole di sicurezza.

Ricorda che la parte più calda della fiamma è la parte superiore. La sua temperatura è di circa 1200 C. Considera il dispositivo di una stufa ad alcool, con l'aiuto del quale è possibile riscaldare. La lampada dello spirito è composta da un serbatoio con alcol, un tubo con un disco, uno stoppino e un cappuccio.

Riso. 3. Il dispositivo della lampada spirituale

SOSTANZE RISCALDANTI IN PROVETTA

Il riscaldamento della provetta viene effettuato utilizzando un supporto per provette. Prima di riscaldare una sostanza in una provetta, è necessario riscaldare l'intera provetta. La provetta deve essere costantemente spostata nella fiamma di una lampada ad alcool. È impossibile far bollire il liquido in una provetta.

RISCALDAMENTO DEL LIQUIDO NEL FLACONE

I liquidi possono essere riscaldati non solo in provette, ma anche in flaconi. È vietato riscaldare fiasche di vetro a parete sottile su un fuoco aperto senza rete di amianto, il che consente di evitare il surriscaldamento locale del liquido riscaldato. Diamo un esempio di riscaldamento dell'acqua in un pallone conico a fondo piatto. Per fare ciò, installa il pallone su un anello con una rete di amianto, sotto il quale si trova una lampada a spirito. Il collo della fiaschetta è fissato nella gamba del treppiede. Un liquido riscaldato può essere bollito in una fiaschetta.

Riso. 4. Riscaldare il liquido nel pallone

Le tecnologie dell'informazione, compresi i moderni sistemi multimediali, possono essere utilizzate per supportare il processo di apprendimento attivo. Questi sono quelli che hanno attirato molta attenzione ultimamente. Un esempio di tali sistemi di apprendimento sono i laboratori virtuali in grado di simulare il comportamento di oggetti del mondo reale in un ambiente educativo informatico e aiutare gli studenti ad acquisire nuove conoscenze e abilità nello studio di discipline scientifiche e naturali come la chimica, la fisica e la biologia.

I principali vantaggi dell'utilizzo di laboratori virtuali sono:

Preparare gli studenti per un seminario di chimica in condizioni reali:

a) sviluppo delle competenze di base nel lavoro con le attrezzature;

b) formazione all'attuazione dei requisiti di sicurezza nelle condizioni di sicurezza di un laboratorio virtuale;

c) lo sviluppo dell'osservazione, la capacità di evidenziare la cosa principale, determinare gli scopi e gli obiettivi del lavoro, pianificare il corso dell'esperimento, trarre conclusioni;

d) lo sviluppo delle competenze per trovare la soluzione ottimale, la capacità di trasferire un problema reale a condizioni modello, e viceversa;

e) sviluppo delle capacità di registrazione dell'opera.

Condurre esperimenti non disponibili nel laboratorio di chimica della scuola.

Laboratorio a distanza e lavoro di laboratorio, compreso il lavoro con bambini con disabilità e l'interazione con scolari geograficamente remoti.

Velocità di lavoro, economia di reagenti.

Aumento della curiosità. Si noti che i modelli computerizzati del laboratorio chimico incoraggiano gli studenti a sperimentare e ottenere soddisfazione dalle proprie scoperte.

Allo stesso tempo, va notato che la progettazione e l'implementazione di un ambiente educativo informativo per l'apprendimento attivo è un compito complesso che richiede ingenti tempi e costi finanziari, incomparabili con i costi di creazione di un ipertesto educativo. Gli oppositori dei laboratori chimici virtuali esprimono fondati timori che uno scolaro, a causa della sua inesperienza, non riesca a distinguere il mondo virtuale da quello reale, cioè gli oggetti modello creati da un computer sostituiranno completamente gli oggetti del mondo reale circostante.

Per evitare il possibile effetto negativo dell'utilizzo di ambienti informatici modello nel processo di apprendimento, sono state individuate due direzioni principali. In primo luogo, quando si sviluppa una risorsa educativa, è necessario imporre restrizioni, introdurre commenti appropriati, ad esempio metterli in bocca agli agenti pedagogici. In secondo luogo, l'uso di un moderno computer nell'istruzione scolastica non sminuisce in alcun modo il ruolo guida dell'insegnante. Un insegnante che lavora in modo creativo comprende che le tecnologie informatiche consentono agli studenti di comprendere oggetti modello, le condizioni della loro esistenza, comprendere meglio il materiale studiato e, soprattutto, contribuire allo sviluppo mentale dello studente.

Quando si creano laboratori virtuali, è possibile utilizzare vari approcci. I laboratori virtuali sono suddivisi in base alle modalità di erogazione dei contenuti didattici. I prodotti software possono essere forniti su compact disc (CD-ROM) o inseriti in un sito Web su Internet, il che impone una serie di restrizioni sui prodotti multimediali. Ovviamente, per la consegna su Internet con i suoi stretti canali di informazione, la grafica bidimensionale è più adatta. Allo stesso tempo, le pubblicazioni elettroniche fornite su CD-ROM non hanno bisogno di risparmiare traffico e risorse, e quindi possono essere utilizzate grafica e animazione 3D. È importante capire che sono le risorse volumetriche - animazione 3D e video - a fornire la massima qualità e realismo delle informazioni visive. Secondo il metodo di visualizzazione, ci sono laboratori che utilizzano grafica e animazione bidimensionali e tridimensionali. Inoltre, i laboratori virtuali sono divisi in due categorie a seconda del modo in cui viene rappresentata la conoscenza del dominio. Si segnala che i laboratori virtuali, in cui la rappresentazione delle conoscenze sull'area disciplinare si basa su fatti individuali, sono limitati a un insieme di esperimenti preprogrammati. Questo approccio è utilizzato nello sviluppo dei più moderni laboratori virtuali. Un altro approccio consente agli studenti di condurre qualsiasi esperimento, non limitato a una serie di risultati pre-preparata. Il laboratorio virtuale è uno dei mezzi per intensificare il processo di insegnamento della chimica

In tutti i settori dell'istruzione, si cercano modi per intensificare e modernizzare rapidamente il sistema di formazione, migliorare la qualità dell'istruzione utilizzando la tecnologia informatica. Le possibilità della tecnologia informatica come strumento dell'attività umana e un mezzo di apprendimento fondamentalmente nuovo hanno portato all'emergere di nuovi metodi.Il principale vantaggio dell'approccio è che il desktop di un laboratorio virtuale è visivamente presentato come un completo, anche se limitato , forma organizzativa di apprendimento. immagine semplificata di un tavolo di un vero laboratorio: i recipienti chimici e altri dispositivi sono rappresentati in proporzioni e disposizioni reali (vengono utilizzati supporti e supporti), le sostanze hanno un colore corrispondente alla realtà e il corso delle reazioni chimiche può essere osservato visivamente. Pertanto, l'utente ha un'idea di lavorare in un vero laboratorio. Un buon esempio di tale laboratorio è il programma Crocodile Chemistry di Crocodile Clips Ltd, un'azienda specializzata nello sviluppo di laboratori informatici virtuali didattici. Parte della schermata degli strumenti chimici è mostrata in fig. uno.

Il principale svantaggio dell'approccio è la continuazione del suo principale vantaggio: il lavoro manuale con i dispositivi. Ciò implica:

1) l'impossibilità di ripetere più volte l'esperimento, modificando le condizioni dell'esperimento, senza ripetere manualmente molte operazioni identiche;

2) l'impossibilità di mantenere la sequenza delle operazioni, se non con l'ausilio di una descrizione verbale;

3) nessun diritto di sbagliare: se una provetta è stata accidentalmente ribaltata, il suo contenuto andrà irrimediabilmente perso; non c'è nulla da fare nei noti laboratori di chimica virtuale. Può sembrare che questo sia un vantaggio, l'utente impara a essere più attento con i dispositivi chimici e i reagenti. Tuttavia, ciò non influisce in alcun modo sulla capacità di gestire dispositivi reali, ma interferisce solo, poiché distrae dall'essenza del processo simulato al controllo di un programma per computer. Il "Virtual Chemistry Laboratory" comprende il "Molecule Constructor", progettato per costruire modelli tridimensionali di molecole di composti organici e inorganici. L'uso di modelli tridimensionali di molecole e atomi per illustrare i fenomeni chimici fornisce una comprensione di tutti e tre i livelli di rappresentazione della conoscenza chimica: micro, macro e simbolico (Dori Y. et al., 2001). La comprensione del comportamento delle sostanze e dell'essenza delle reazioni chimiche diventa più consapevole quando è possibile vedere i processi a livello molecolare. Sono state implementate le idee guida del paradigma della moderna didattica della chimica scolastica: struttura ® proprietà ® applicazione.

"Molecule Designer" consente di ottenere immagini a colori 3D dinamiche controllate di linee, sfere e aste e modelli in scala di molecole. Il "Designer of Molecules" fornisce la capacità di visualizzare orbitali atomici ed effetti elettronici, il che amplia notevolmente l'ambito dell'uso dei modelli molecolari nell'insegnamento della chimica.

Letteratura:

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2. Voskresensky PI "Tecnica del lavoro di laboratorio" ed. "Chimica" 1970

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4. Zhurin AA “Compiti ed esercizi di chimica: materiali didattici per gli studenti delle classi 8-9. – M.: School Press, 2004.

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8. Yakuba Yu.A. “Il rapporto tra teoria e pratica nel processo educativo” M. “Liceo”, 1998