Сценарий интегрированного урока по химии и экологии в 10 классе «Исследование качества воды»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Благоевская средняя общеобразовательная школа»

поселок Благоево

Удорский район

Республика Коми.

Сценарий интегрированного урока химии и экологии

в 10 классе

«Исследование качества воды»

Автор: учитель химии и экологии

Георгиева Татьяна Григорьевна

п.Благоево

2013г.

Тип урока - интегрированный урок химии и экологии общеметодологической направленности, урок-исследование.

УМК: содержание урока ориентировано на материал учебника «Химия 10 класс» авторы И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская, изд. Советская Кубань, 2006г.; «Общая экология» 10-11 класс под ред. Н.М.Черновой, изд. Дрофа, 1998г.

Цель урока - сформировать у учащихся единое, целое представление о состоянии водных ресурсов своего населенного пункта, как единицы субъекта федерации и страны в целом.

Задачи урока:

1. Используя методы научного познания определить сущность понятия загрязнение.

2. Сформировать исследовательские умения: анализ объектов с использованием физико-химических методов, устанавливать причинно-следственные связи между фактами, выдвигать гипотезы, обосновывать их и проверять достоверность;

3. Реализовывать потребности подростка в общении, способствовать развитию качеств сотрудничества, мотивации в изучении химии, экологии.

4. Продолжить формирование образных, практических и логических умений учащихся: проводить эксперимент (исследование), анализировать, рассуждать, объяснять понятия, преобразовывать и творчески реконструировать учебный материал; способности транслировать знания и умения из одной области научного познания в другую - из химии в экологию и наоборот.

5. Используются методы обучения - словесные, наглядные, практические, проблемно-поисковые, методы стимулирования и мотивации учебной деятельности, методы контроля и самоконтроля.

Структура урока:

1. Мотивация.

2. Введение в тему.

3. Погружение в тему, расширение знаний.

4. Постановка проблемы (выдвижение гипотезы).

5. Практическая деятельность (исследование).

6. Подведение итогов исследовательской деятельности (стадия первичной рефлексии).

7. Рефлексия.

Взаимоотношения учитель-ученик: сотрудничество.

Форма работы: групповая.

Ожидаемый результат:

1. Осознание значимости понятия качества воды и значения собственной деятельности по сохранению этого качества в рамках собственного населенного пункта и страны;

2. Формирование умений исследовательской деятельности;

3. Развитие коммуникативных умений - работа в сотрудничестве.

Оборудование и ТСО:

Мультимедийное сопровождение (компьютер, проектор (интерактивная доска), подключение к Интернету), презентация (см.приложение); набор химреактивов и лабораторного оборудования согласно инструкции по выполнению работы (см. приложение), раздаточный материал (см. приложение), пробы воды из трёх - четырех источников питьевой воды в населенном пункте.

Предварительная подготовка: одному из учащихся дается задание по анализу и информации об основных видах загрязнения вод в регионе (республике, области), наиболее загрязненных водных источниках, и подготовке аналитического сообщения на 3-4 минуты. Для презентации необходимо найти видеофрагменты о водных ресурсах области, региона и т.д.; фотографии рек, озер, источников воды близь лежащих к населенному пункту (в приложении презентация основана на анализе вод п.Благоево Удорского районе Республики Коми).

Ход урока.

В классе организована работа по группам - столы расставлены таким образом, чтобы сформировать такое количество групп, которое соответствует числу проб воды (оптимально 3-4 группы). У окон стоят столы для проведения химического анализа с соответствующими реактивами и лабораторным оборудованием. На столах раздаточный материал.

Начало урока.

Учитель: Добрый день ребята! У нас с вами сегодня не совсем обычный урок химии. У нас сегодня урок-исследование. Вы скажете - мы всегда на уроках химии что-то исследуем! Но сегодня вы выступаете не просто в роли исследователей, а исследователей-экологов. (Слайд1) Закройте, пожалуйста, глаза и представьте, что мы с вами сейчас на берегу нашей реки.

Притча: жила-была на свете прекрасная вода - красивая, прозрачная. Она умела петь свои звонкие песни. Вода была нужна всем. Ей радовались люди, животные, растения. Но никто не заботился о ней. Стала вода грязная и мутная. Обиделась она и ушла под землю. Тяжело пришлось всем без нее. Стали люди просить воду вернуться обратно на землю. Вернулась она, но не вся и не везде. Это было давно, но и сейчас вода может исчезнуть навсегда, если ее не беречь (учащиеся открывают глаза).

(Слайд 2) Посмотрите - знакомы ли вам эти места? (смотрят на фоторяд).

Предполагаемый ответ учащихся - Да, это фотографии наших рек (озер и т.д.).

Учитель: Как вы думаете, какова тема нашего урока?

Учащиеся в ходе обсуждения формулируют тему урока:

Исследование качества воды. (Слайд 3)

Учитель: какую цель мы поставим перед собой?

Учащиеся: исследовать качество воды в нашем поселке слайд 4.

Учитель: для достижения нашей цели мы будем работать по следующему плану:

1. Проанализируем состояние водных ресурсов нашей республики (области, региона).

2. Определим основные виды загрязнений воды.

3. Исследуем качество воды из источников нашего поселка.

Учитель: У вас на столах находится Карта уровня запасов водных ресурсов регионов России (см.приложение 1). Если представить, что Республика участвует в Олимпийских играх, то на какое место вы бы поставили её по запасам водных ресурсов?

Учащиеся в группах анализаруют карту, обсуждают и определяют место, озвучивая результаты.

Учитель: Давайте сверим ваши предположения со статистическими данными (Слайд 5 (видеофрагмент)).

Анализируем иформацию из видеофрагмента и собственные суждения о месте республики.

Открываем сайт Геопортал РК, интерактивная карта, Удорский район.

Учитель: теперь рассмотрите карту Удорского района, что вы скажете о водообеспеченности нашего района? (увеличиваем карту до рамок поселка) И нашего поселка?

Учащиеся отвечают, что наш район, как и поселок достаточно обеспечены водными ресурсами, так как здесь протекают крупные реки Мезень, Вашка, с огромным количеством притоков.

Учитель: Действительно, наша республика, как и район, и наш поселок, достаточно обеспечены водными ресурсами, но почему тогда в некоторых населенных пунктах наблюдаются проблемы с обеспечением питьевой водой?

Учащиеся: Вода загрязнена.

Учитель: А что значит, по вашему, понятие «загрязнение»?

Учащиеся выдвигают предположения: это наличие каких-то веществ, которые наносят вред человеку, его здоровью, окружающей среде.

Учитель: Да, ребята, вы правы (Слайд 6). А вот какие вещества являются загрязнителями вод в нашей республике нам сейчас расскажет ……(сообщение ученика).

Учитель: Исходя из информации, как вы думаете, почему именно эти реки (источники) наиболее загрязнены? (вернуться к интерактивной карте)

Учащиеся, проанализировав расположение загрязненных рек на карте республики, делают вывод, что эти реки (озера) протекают рядом с крупными промышленными и нефтедобывающими центрами и именно эти предприятия и являются основными источниками загрязнения. Крупные города сбрасывают сточные воды в реки, также увеличивая загрязнение.

Учитель: Для определения загрязнения учеными по результатам многолетних наблюдений были составлены Санитарно-гигиенические нормы по питьевой воде, в которых прописано максимальное содержание различных веществ, которое не нанесет вреда. При выполнении исследования вы будете опираться на эти нормы, которые есть у вас на столах (см. приложение 2)

Учитель: Вы конечно правы ребята. А что в таком случае, вы скажете о состоянии воды и её качестве в нашем поселке? Соответствует ли она нормам СанПиН 2.1.4.1074-01?

Учащиеся: Да, вода в нашем поселке, скорее чистая, чем грязная.

Учитель: Почему вы так решили? Давайте выдвинем гипотезу.

Учащиеся: Исходя из причин загрязнения, можно сказать - так как в нашем поселке нет крупных промышленных предприятий, то вода у нас должна быть чистой (Слайд 7).

Учитель: Для анализа качества воды мы возьмем три пробы (слайд 8). Пробы пронумерованы, чтобы вам было интереснее работать. Каждая из ваших групп получит только одну пробу. Работа будет проходить согласно инструкции - она на ваших столах (см.приложение 3), результаты нужно внести в бланк (см.приложение 4). Оценку качества вода по результатам исследования вы должны внести в сводную таблицу на доске (см. приложение 5). Для анализа вам потребуются вспомогательные материалы - таблицы качества, они также находятся на ваших столах (см.приложение 6). Не забывайте о правилах техники безопасности при работе с химическими реактивами и нагревательными приборами. Необходимые реактивы и оборудование находится на лабораторных столах. Время на выполнение работы и вывод результатов - 15 минут.

Учащиеся приступают к выполнению исследованию. Учитель следит за выполнение работы, консультирует ребят по ходу выполнения заданий.

Учитель: Итак, вы закончили практическую часть нашего исследования, и к какому заключению вы пришли?

Ученики оглашают результаты работы, вносят полученные данные в сводную таблицу на доске и делают общий вывод - вода в нашем поселке соответствует санитарно-гигиеническим нормам и отличия от бутилированной воды в ней не наблюдалось. Учитель сообщает ребятам, какие пробы были под номерами. (Слайд 7) - подтверждение гипотезы.

Учитель: Думаю, что мы все рады тому, что вода в наших источниках чистая. Но самое главное, и вы, надеюсь, со мной согласитесь, сохранить и в дальнейшем эту чистоту. Какие меры вы можете предложить для сохранения чистой воды в нашем поселке, а также республики и страны в целом?

Учащиеся в течение 1 минуты обсуждают в группах и оглашают свои предложения по сохранению чистой воды.

Учитель: Ваши предложения очень ценны и полны здравого смысла. Надеюсь, что в будущем, вы постараетесь воплотить эти предложения в жизнь. В заключение нашего урока-исследования я предлагаю вам составить синквейн о воде (слайд 9). На составление синквейна не более 2 минут.

Учащиеся оглашают получившиеся синквейны.

Учитель: Я благодарю вас за проделанную сегодня на уроке работу. Думаю, что полученные сегодня знания помогут вам в вашей жизни, и вы будете по прежнему беречь окружающий вас мир.

Домашнее задание: (записано на доске)

1. Предложите 3 способа очистки воды в различных условиях (дома, на природе).

2. Найдите 5 пословиц коми народа о воде.

Учитель: Спасибо. Урок окончен.

Список литературы.

1. Н.М.Чернова, учебник «Общая экология» 10-11 класс. Изд. Дрофа, 1998г.

2. И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская, учебник «Химия 10 класс». Изд. Советская Кубань, 2006г.

3. Геопортал РК

4. Г.М. Шпейзер, Л.А. Минеева, методическое пособие «Руководство по химическому анализу вод». Изд. ГОУ ВПО ИГУ, Иркутск - 2006 г

Приложение 1.

Карта уровня запасов водных ресурсов регионов России.

Приложение 2.

Санитарно-гигиенические нормы по питьевой воде СанПиН 2.1.4.1074-01.

Приложение 3.

Инструкция по анализу пробы воды

1. Цвет (окраска)

Диагностика цвета - один из показателей состояния водоёма. Для определения цветности воды нужны стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирают воду и на белом фоне определяют цвет воды (голубой, зелёный, серый, жёлтый, коричневый) - показатель определённого вида загрязнений. Отсутствие выраженной окраски говорит об отсутствии загрязнений (или их минимальном содержании).

2. Прозрачность (мутность)

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений.

Для определения прозрачности воды используют прозрачный мерный цилиндр с плоским дном. В него наливают воду на высоту столба 20 см, подкладывают под цилиндр шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв 0,5 мм. Затем сливают или отбирают пипеткой воду до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряют высоту столба оставшейся воды линейкой и выражают степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

3. Определение запаха воды

Характер и интенсивность запаха определяют органолептически при 20 Си 50-60°С. Интенсивность запаха выражают по пятибалльной шкале (см.табл.1).

Обычно характер запаха воды описывается следующими терминами: ароматический (огуречный, цветочный); болотный (кислый, тинистый); гнилостный (фекальный, сточный); древесный, землистый, плесневелый, рыбный, сероводородный, травянистый, неопределенный.

В колбу наливают 100 см³ пробы воды. Горлышко колбы закрывают часовым стеклом и подогревают на водяной бане до 50-60°С, перемешивая вращательными движениями. Сдвигая стекло в сторону, быстро определяют характер и интенсивность запаха по пятибалльной системе. Вторую пробу проверяют при 20°С.

4. Определение содержания водородных ионов (рН)

Приближенное значение рН определяют следующим образом. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, опускают в пробирку полоску индикаторной бумаги и сравнивают ее окраску со шкалой.

5. Определение карбонатной жесткости воды

В склянку наливают 10 мл анализируемой воды, добавляют 5-6 капель фенолфталеина. Если при этом окраска не появляется, то считается, что карбонат-ионы в пробе отсутствуют. В случае возникновения розовой окраски пробы титруют 0,05 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Концентрацию карбонат-ионов рассчитывают по формуле:

C_к=V(HCl)*300, с_к - концентрация карбонат-ионов, V(HCl) - объем соляной кислоты, израсходованной на титрование, мл.

Затем в той же пробе определяют концентрацию гидрокарбонат-ионов. К пробе добавить 1-2 капли метилового оранжевого. При этом проба приобретает желтую окраску. Титруют пробу раствором 0,05 н. соляной кислоты до перехода желтой окраски в розовую. Концентрацию гидрокарбонат-ионов рассчитывают по формуле:

, г-

с_ГК = V(НС1)*305, где с_ГК - концентрация гидрокарбонат-иона, мг/л; У(НС1) - объем

соляной кислоты, израсходованный на титрование, мл.

6. Определение хлоридов

Концентрация хлоридов в водоемах - источниках водоснабжения - допускается до 350 мг/л. В водах рек северной части России хлоридов содержится обычно немного, не более 10 мг/л, в южных районах - до десятков и сотен мг/л. Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Это показатель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема. Качественное определение хлоридов с приближенной качественной оценкой проводят следующим образом. В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10 %-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению (см. табл.2).

7. Определение ионов железа

К 10 мл исследуемой воды прибавляют 1-2 капли 24% НС1 и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора КNСS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице (см.табл.3).

8. Определение концентрации органических веществ в воде

Наливают в пробирки 10 мл пробы воды, добавляют несколько капель 30% соляной кислоты. Затем добавляют розовый раствор КМп0₄ к пробе по каплям. В присутствии органических веществ КМп0₄ будет обесцвечиваться. Можно считать, что органические вещества полностью окислены, если окраска сохраняется в течение одной минуты. Посчитав объем израсходованного раствора перманганата калия можно определить загрязненность пробы.

Все полученные данные внесите в бланк.

Оцените качество воды по пятибальной системе:

5 - вода полностью соответствует всем санитарным нормам.

4 - есть небольшие отклонения в физических показателях (цвет, запах, мутность).

3 - есть отклонения по одному из химических показателей.

2 - есть отклонения по 2 и более показателей.

1 - вода полностью не соответствует санитарно-гигиеническим нормам.

Приложение 4.

Приложение 5.

Сводная таблица.

Проба

Балл

Приложение 6.

Таблица 1. Оценка интенсивности запаха воды.

Интенсивность запаха

Характер проявления запаха

Оценка интенсивности запаха

в баллах

Нет

Запах не ощущается.

0

Очень слабая

Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании.

1

Слабая

Запах замечается потребителем, если обратить на это внимание.

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде.

3

Отчётливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья.

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению.

5

Таблица 2. Оценка содержания хлоридов.

Осадок или помутнение

Концентрация хлоридов, мг/л

Опалесценция или слабая муть

Сильная муть

Образуются хлопья, но осаждаются не сразу

Белый объёмистый осадок

1-10

10-50

50-100

более100

Таблица3. Примерное содержание ионов железа Ре³ в мг/л

Отсутствие окраски

менее 0,5

Едва заметное желтовато-розовое

от 0,05 до 0,1

Слабое желтовато-розовое

от 0,1 до 0,5

Желтовато-розовое

от 0,5 до 1,0

Желтовато-красное

от 1,0 до 2,5

Ярко-красное

более 2,5