Химический эксперимент как способ познания

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа «Земля родная»
г. Новый Уренгой
Методическая разработка занятия элективного учебного предмета для
учащихся 10-11 классов
по теме «Химический эксперимент как способ познания»
Подготовила: Кузнецова Светлана Леонтьевна
учитель химии МАОУ СОШ «Земля родная»
г. Новый Уренгой
2015
1
Химический эксперимент как метод познания
Цель занятия: сформировать представление о методах научного познания.
Задачи занятия:
1. Ознакомить с классификацией методов современного научного
исследования.
2. Рассмотреть методы эмпирического исследования, ознакомиться с
характеристикой химического эксперимента как основного метода познания
в химии.
3. Использование приемов научного познания в учебно-исследовательской
деятельности.
План занятия
1. Организационный момент.
2. Изучение нового материала (лекция)
3. Проведение учебного исследования с применением разнообразных
методов познания (групповая работа)
4. Итоги занятия, рефлексия.
Оборудование и реактивы
Чипсы.
Группа №1 - фарфоровая ступка с пестиком, пластмассовая ложка, пробирка
1 шт., стакан с водой, воронка, фильтр, спиртовой раствор йода, пипетка.
Группа №2 – фильтровальная бумага 3 шт., циркуль, линейка, калькулятор.
Группа №3 – фарфоровая ступка с пестиком, пластмассовая ложка, пробирка
1 шт., стакан с водой, воронка, фильтр, раствор нитрата серебра.
Группа №4 - упаковка чипсов.
Ход занятия
1. Организационный момент.
2. Изучение нового материала (лекция)
Здравствуйте! В соответствии с федеральным законом №273 "Об
образовании в Российской Федерации", который вступает в силу с 1 сентября
2013 года естественнонаучное образование должно быть направлено на
формирование представлений о целостной современной естественнонаучной
картине мира, окружающей среде как единой целостной системе, о
взаимосвязи человека, природы и общества, а также умений применять
естественнонаучные знания для объяснения окружающих явлений,
сохранению здоровья, обеспечения безопасности жизнедеятельности,
бережного отношения к природе, и выполнения роли грамотного
потребителя. В этой связи приоритетным становиться овладение
универсальными способами познания окружающей действительности.
Сегодня мы поговорим о познании. По словам поэта эпохи Возраждения
Франческа Петрарка "Я не знаю иного наслаждения, как познавать"
Скажите, что же такое познание?
Познание - вид деятельности, направленный на приобретение знаний.
Как осуществляется процесс познания?
2
Познание с помощью практических и теоретических действий
называется методом познания. «Метод» в переводе с греческого означает
«способ познания». Какую роль играет метод в познании?
Основная функция метода – внутренняя организация и регулирование
процесса познания. Метод - это система предписаний, принципов,
требований, которые должны ориентировать исследователя в решении
конкретной задачи, достижении определенного результата в той или иной
сфере деятельности. Метод дисциплинирует поиск, позволяет экономить
силы и время, двигаться к цели кратчайшим путем. Истинный метод служит
своеобразным компасом, по которому субъект познания прокладывает свой
путь, избегая ошибок.
Френсис Бэкон сравнивал метод со светильником, освещающим путнику
дорогу в темноте, и полагал, что нельзя рассчитывать на успех в изучении
какого-либо вопроса, идя ложным путем.
Важную роль метода для деятельности людей подчеркивали многие
крупные ученые. Так, выдающийся физиолог И. П. Павлов писал: “Метод
самая первая, основная вещь. От метода, от способа действия зависит вся
серьезность исследования. Все дело в хорошем методе. При хорошем методе
и не очень талантливый человек может сделать много. А при плохом методе
и гениальный человек будет работать впустую и не получит ценных, точных
данных”
Какие методы познания вам известны? Методов научного
исследования сегодня очень много, поэтому существуют следующие
классификации, хотя и относительно условные:
Методы познания
(по применимости в различных науках)
Общие
Частные
(относятся ко многим наукам)
(относятся к конкретным наукам)
Анализ
Математическая индукция
Синтез
Радиоизотопное излучение
Индукция
Химический эксперимент
Дедукция
Химический анализ
Обобщение
Органический анализ
Аналогия
Неорганический анализ
Сравнение
Качественный анализ
Эксперимент
Количественный анализ
Микрохимический анализ
Полумакрохимический анализ
Микрохимический анализ
Ультрамикрохимический анализ
Химический синтез
Рентгенография
Методы познания
(по активной деятельности)
3
теоретические
эмпирические
Описание
Наблюдение
Объяснение
Опыт
Обобщение
Измерение
Абстрагирование
Эксперимент
Сегодня я предлагаю поговорить об отличительных методах химической
науки – о методах эмпирического познания.
Основа эмпирического исследования в химии - опыт - это изучение
физических и химических свойств веществ и их превращений,
осуществляемое посредством наблюдений.
Что такое наблюдение?
Наблюдение - это преднамеренное, направленное восприятие, имеющее
целью выявление существующих свойств и отношений объекта познания.
Какие бывают виды наблюдений? Оно может быть непосредственным и
опосредованным приборами. Наблюдение приобретает научное значение,
когда оно позволяет отобразить объекты с наибольшей точностью и может
быть многократно повторено при варьировании условий.
Важной разновидностью опыта является эксперимент (от лат.
экспериментум - проба, опыт). Специальный метод химического познания химический эксперимент - активное практическое воздействие на
исследуемые вещества и другие объекты, изучаемые химией, это опыты,
связанные с изменениями.
Важнейшим экспериментальным методом является измерение. Что
называется измерением? позволяет получить количественное сравнение
величин одного и того же качества. Д.И. Менделеев, широко использовавший
в своих исследованиях измерения, неоднократно отмечал, что наука
начинается лишь тогда, когда есть точные измерения.
Разновидностями химического эксперимента является: реальный,
модельным и мысленный (виртуальный) эксперимент, количественный
эксперимент, качественный эксперимент, химический анализ и химический
синтез.
Выполнение эксперимента нуждается в определенной технике,
приборах, лабораторном оборудовании, реактивах, в обоснованной и четко
разработанной методике его выполнения, в строгом соблюдении техники
безопасности. В процессе выполнения опытов приобретаются не только
эмпирические знания, но и формируются экспериментальные умения:
обращение с веществами, их дозирование, сборка приборов, проведение
опытов, составление отчетов.
Полученные в ходе эмпирического познания данные подвергаются
логической обработке (анализ, сравнение, обобщение, абстрагированию,
объяснению). Результаты наблюдений фиксируются в описаниях (схемах,
таблицах, графиках).
Таким образом, эксперимент - деятельность, обладающая сложной
структурой. Теоретическая основа эксперимента - научные теории, гипотезы.
4
Математическая основа – приборы. Непосредственное осуществление
эксперимента - экспериментальное наблюдение, количественный и
качественный анализ результатов эксперимента, их теоретическое
обобщение,
сравнение,
описание.
Формирование
навыков
экспериментального исследования в химии является составляющей частью
формирования универсальных учебных действий.
Можно задать вопросом: где и как в жизни можно применять такие
сложные представления об экспериментальных методах химии? Ответ
достаточно прост. Вокруг нас природа веществ и мы являемся их
потребителями. Необходимо уметь оценивать качество потребляемых
продуктов, особенно тех, которые любят наши дети. Одним из популярных
снеков на сегодняшний день являются чипсы (ролик) и поэтому предлагаю
Вам теоретические знания об эмпирическом способе познания применить в
практической деятельности, проделать исследование "Изучение состава
чипсов химическими методами". Работу организуем в четырех группах,
инструкции по проведению опытов имеются на каждом столе, проводя
химический эксперимент, помните о правилах ТБ!
3. Проведение учебного исследования с применением разнообразных
методов познания (групповая работа)
Группа 1. Анализ чипсов на наличие крахмала
Цель: определить наличие крахмала в чипсах.
Оборудование и реактивы: фарфоровая ступка с пестиком, пластмассовая
ложка, пробирки 1 шт., стакан с водой, воронка, фильтр, спиртовой раствор
йода, пипетка.
Ход работы
Для определения наличия крахмала используются простую и доступную
качественную реакцию: взаимодействие со спиртовым раствором йода.
1. На сухой чипс нанесите 1-2 капли йодной настойки, отметьте цвет чипса.
2. Раскрошите чипс в фарфоровой ступке с помощью пестика, положите в
стаканчик с водой кусочки чипса, перемешайте. Отфильтруйте воду от
чипсов, налейте 2-3 мл раствора и добавьте 1-2 капли йодной настойки,
отметьте цвет раствора. Какие изменения наблюдаете?
3. Заполните таблицу.
Марка чипсов
Окрашивание сухого
чипса
Окрашивание
раствора
4. Запишите вывод по проделанной работе о наличие крахмала. Какой
метод исследования использовали в работе?
Вывод:
Группа 2. Анализ чипсов на наличие масла
Цель: определить наличие масла в чипсах.
Оборудование и реактивы: фильтровальная бумага, циркуль, линейка,
калькулятор.
5
Ход работы
Определение количества масла в чипсах основано на рассмотрении
масленого пятна на фильтровальной бумаге. Для каждого типа чипсов
проводите серию опытов из пяти экспериментов. Сравните количество масла
в различных марках чипсов, при условии, что чипсы имели приблизительно
одинаковые размеры.
1. Положите чипс на фильтровальную бумагу, согните фильтровальную
бумагу пополам и раздавите чипс, удалите кусочки чипса и посмотрите
бумагу на свет.
2. Количество масла можно оценить по площади жирного пятна на
фильтровальной бумаге. С помощь циркуля обведите окружность вокруг
жирного пятна, линейкой измерьте радиус и рассчитайте площадь круга
S = πr2, где π = 3,14. Для достоверности полученных результатов
проделайте опыт 3 раза.
3. Рассчитайте
среднюю
арифметическую
площадь
пятен
(Sср=(S1+S2+S3)/3), заполните таблицу.
Марка чипсов S1, см2 S2, см2 S3, см2 Sср, см2
4. Запишите вывод по проделанной работе а наличии масла в чипсах.
Какой метод исследования использовали в работе?
Вывод:
Группа 3. Анализ чипсов на наличие хлорида натрия (поваренной соли)
Цель: определить наличие хлорида натрия в чипсах.
Оборудование и реактивы: фарфоровая ступка с пестиком, пластмассовая
ложка, пробирка 1 шт., стакан с водой, воронка, фильтр, раствор нитрата
серебра.
Ход работы
Определение наличия хлорида натрия основано на качественной
реакции:
Ag++Cl-=AgCl↓
Белый осадок выпадает при концентрации хлорид-ионов более 100 мг/л,
помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид-ионов более
10 мг/л, опалесценция – более 1мг/л.
1. Раскрошите чипс в фарфоровой ступке с помощью пестика и положите в
кусочки чипса в стаканчик с водой, перемешайте.
2. Отфильтруйте воду от чипсов в пробирку.
3. К фильтрату добавьте 1 мл раствора нитрата серебра.
4. Данные эксперимента запишите в таблицу.
Марка чипсов
Окрашивание раствора
6
5. Попробуете чипс на вкус и сравните свои вкусовые ощущения с
данными эксперимента
6. Запишите вывод по проделанной работе о наличие соли в чипсах. Какой
метод исследования использовали?
Вывод:
Группа 4. Анализ информации на упаковочном материале
Цель: проанализировать состав чипсов по этикетке.
Ход работы:
1. Проанализируйте информацию на упаковочном материале и
запишите данные в таблицу.
Марка чипсов
Картофель
Картофельные полуфабрикаты
Растительное масло
Кукурузная мука
Рисовая мука
Пшеничный крахмал
Антислеживатель
Антиокислители
Регулятор кислотности
Сахар
Ароматические вещества
Усилитель вкуса
Эмульгатор
Дрожжи
Соль
……
Срок хранения (месяцев)
Производитель
7
2. Сделайте вывод по проделанной работе о составе чипсов. Какой
метод исследования использовали в работе?
Вывод:
После проведения эксперимента обсуждение результатов опытов и
методов, которые использовала каждая группа. Можно ли в домашних
условиях воспроизвести подобные эксперименты?
4. Рефлексия.
5. В завершении занятия, для развития критического мышления составим
синквейны по рассмотренной теме
Правила написания синквейна:
1 строка заключает в себе одно слово, обычно существительное или
местоимение, которое обозначает объект или предмет, о котором пойдет
речь.
2 строка – два слова, чаще всего прилагательные или причастия. Они дают
описание признаков и свойств выбранного в синквейне предмета или
объекта.
3 строка – образована тремя глаголами или деепричастиями, описывающими
характерные действия объекта.
4 строка – фраза из четырех слов, выражает личное отношение автора
синквейна к описываемому предмету или объекту.
5 строка – одно слово, характеризующее суть предмета или объекта.
Чипсы
Эксперимент
Крахмальные, соленые
Химический, познавательный
Крошиться, утоляет голод
Исследует, открывает, учит
Вредные, но вкусные
Позволяет познавать окружающий мир
Продукт питания
Метод
Надеюсь, что сегодняшнее исследование будет вам полезно и спасибо
за внимание.
Литература
Программы элективных курсов. Химия. 10-11 классы. Профильное
обучение. / авт.- сост. Г.А.Шипарева – М.: Дрофа, 2006.
Интересно знать!!!
Технология производства чипсов.
Чипсы изготавливают из картофеля. Для приготовления чипсов
картофель нагревают в воде до 80ºС, при этом из картофеля извлекаются
(экстрагируются) сахара и разрушаются ферменты (т.е. биологически
активные вещества). Затем картофель режут тонкими ломтиками и моют для
удаления крахмала с его поверхности. Ломтики картофеля жарят в
растительном масле и посыпают вкусовыми добавками, солью. Но некоторые
производители делаю чипсы из порошков, а не из натуральной картошки: из
сухого картофельного вещества изготавливаются пластинки, которые
обжариваются в растительном масле. Как различить?
8
Посмотрите на продукт, настоящую картошку или однородную массу
распознать легко. Порошковые чипсы витаминами не богаты. Их делают из
кукурузного крахмала, сухого картофельного пюре, пшеничной или соевой
муки. Увлажняют, смешивают, жарят в масле и солят. В такой закуске
обычно очень заметен посторонний привкус: либо муки, либо крахмала. С
виду искусственный чипс плотный и толстый. Поверхность чаще всего
рифленая, формы самые замысловатые: выгнутые парусом кругляшки,
звездочки, раковинки...
Запах чипса тоже важен. Искусственные добавки пахнут крепко. Слишком
явственный сырный дух указывает на то, что сыр в закуске - это либо
синтетика, либо производитель не пожалел усилителей вкуса и аромата.
Аромат бекона по происхождению ненатуральный практически всегда.
Другие признаки синтетики можно отыскать в надписях на упаковке: это, вопервых, ингредиенты, обозначенные цифрами с индексом Е, во-вторых,
большой срок хранения продукта.
Исторические сведения о возникновении чипсов.
Чипсы являются первыми по популярности разновидностью снеков.
Само слово «snack» перекочевало к нам с туманных берегов Темзы, где оно
подразумевает продукты для быстрого и легкого утоления голода, так
сказать, между делом. Наши соотечественники в деле закусывания на бегу
пока очень сильно отстают от среднего европейского и американского
жителя, с трудом съедая 1 кг легкой закуски за год. В то же время в
Восточной Европе один среднестатистический житель в год способен
осилить около 3 кг, а в Западной и за океаном вес съеденных одним
человеком снеков приближается к 10 кг. Все снеки можно классифицировать
следующим образом: острые и сладкие. В категорию острых попадают
чипсы, крекеры, орехи, соленый попкорн, закуски на основе мяса и рыбы.
Сладкими считаются те, в приготовлении которых использованы сладкие
приправы и шоколад.
Продукт можно считать снеком, если он соответствует четырем
соответствующим параметрам:
1. продукт полностью готов к употреблению и не требует
дополнительной пищевой обработки;
2. для хранения не требуется особых температурных условий;
3. наличие индивидуальной упаковки;
4. настоящий снек употребляется без столовых приборов.
Со дня изобретения картофельных чипсов прошло 150 лет. В наше время
хрустящие кусочки тонко порезанного картофеля - одна из самых
популярных закусок в мире. Историй их создания множество, различаются
дата, место действия и имена главных героев. Единственное, что остается
неизменным – случайность. Да, как и много других простых в своей
гениальности вещей, чипсы появились благодаря именно счастливому
стечению обстоятельств. Выглядело это примерно так… В 1853 году в
ресторане отеля «Мун Лайк Хауз», в одном из городков штата Нью-Йорк,
9
скромный посетитель заказал картофель фри. Повар, в этой версии легенды
индеец по имени Джордж Крам, заказ выполнил, но вместо благодарности и
довольной улыбки удовлетворенного клиента получил замечание – слишком
крупно был нарезан картофель. Расстроенный потомок ирокезов решил
исправить оплошность и, приговаривая что-то вроде: «Сейчас ты пальчики у
меня оближешь», нарезал ломтики толщиной с бумажный листок. После
обжарки блюдо невозможно было есть с помощью вилки, и привередливому
посетителю пришлось пользоваться пальцами, которые, завершив трапезу, он
и облизал.
Впервые массовое производство чипсов также было освоено на Западе.
Название образовано от английского «chips», что значит ломтик, кусочек.
«Хрустящий картофель» был известен и в Советском Союзе, правда, особой
массовости потребления он не обрел, так как найти его можно было далеко
не в каждом магазине. Зато были освоены несложные рецепты его домашнего
приготовления. Известно, что в блокадном Ленинграде подсоленными
«картофельными печениями» радовали детей.
Список литературы:
1. Программы элективных курсов. Химия. 10-11 классы. Профильное
обучение. / авт.- сост. Г.А.Шипарева – М.: Дрофа, 2006.
2. Аналитическая биохимия. 10-11 классы: элективный курс / авт. – сост.
В.А.Храмов. – Волгоград: Учитель, 2007.
3. Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод. Пособие /
авт. – сост. Е.В.Тяглова. – М.: Глобус, 2007.
4. Химия: проектная деятельность учащихся / авт. – сост. Н.В.Ширшина. –
Волгоград: Учитель, 2007.
5. В науку первые шаги: исследовательская деятельность школьников:
Учебно-методическое пособие / (авт. – сост. Е.В.Горланова,
В.Н.Дубоневич, М.Н.Татаринов). – Новосибирск – Новый Уренгой, 2005.
10