В форме игры с реализацией межпредметных связей
Пильникова Наталья Николаевна, МОУ СОШ № 147 г. Челябинск
Цель урока: обобщить знания учащихся об изученных металлах: натрии, кальции, алюминии и железе.
Образовательные задачи:
- Обобщить знания учащихся о свойствах и биологической роли изученных металлов, их нахождении в природе, получении и применении.
- На конкретных примерах продемонстрировать связь химии с другими науками.
Развивающие задачи:
- Продолжить развитие обще-учебных умений и навыков при работе с учебником и дополнительной литературой.
- Продолжить развитие ораторских умений и креативности.
- Развитие познавательного интереса, используя нестандартную форму урока и включая в содержание урока элементы новизны знаний.
Воспитательные задачи:
- Продолжить воспитание коммуникативной культуры.
- Продолжить воспитание толерантного отношения к людям.
- Продолжить воспитание целеустремлённости и инициативности.
Урок проходит в форме игры под названием «Самый важный металл».
Цель игры: определить, какой металл, из представленных на обсуждение, достоин звания «Самый важный металл».
На обсуждение выносятся четыре металла: натрий, кальций, алюминий и железо. Учащиеся заранее собирают информацию из разных источников об этих металлах; выделяют достоинства и недостатки каждого металла (Приложение 1). Распределяют роли: за достоинства конкретного металла отвечает один человек – он считается представителем данного металла; информация о недостатках разных металлов распределяется между тремя учащимися, играющими роль геолога, инженера и биолога.
Начинает речь представитель рассматриваемого металла. С ним в диалог вступают «геолог», «биолог» и «инженер», высказывая критические замечания по определённым характеристикам данного металла. Причём диалог должен связываться корректными выражениями, например «Позвольте с вами не согласиться», «Ваши доводы весомы, и всё же…» и др.
Согласно озвучиваемой информации, с помощью проектора на экране демонстрируются иллюстрации: внешний вид обсуждаемого металла, биологические объекты, в которых он встречается, вещества и материалы, получаемые из этого металла. К созданию презентации привлекаются учащиеся этого же класса. На уроке они следят за своевременным переключением слайдов.
Роль ведущего отводится учителю.
Основная часть учащихся класса на уроке играет роль присяжных заседателей, наделённых правом голоса. По окончании дискуссии между представителем конкретного металла и тремя «специалистами» – «геологом», «инженером» и «биологом» – присяжные заседатели могут задавать вопросы участникам игры (по существу дела).
Несмотря на подготовленные заранее тезисы о достоинствах и недостатках того или иного металла (Приложение 1), исход игры во многом зависит от эрудированности его участников, их умения корректно отстоять собственную точку зрения, аргументировано ответить на вопросы одноклассников.
У каждого «присяжного заседателя» на парте лежит 4 цветных жетона. Предварительно каждому металлу отводится определённый цвет. По окончании обсуждения всех металлов начинается голосование. При этом каждый «присяжный заседатель» поднимает только один жетон определённого цвета, в зависимости от того, доводы в пользу какого металла, на его взгляд, оказались сильнее. После подсчёта жетонов счётной комиссией учитель объявляет, какой металл, по мнению большинства учащихся, заслуживает звания «Самый важный».
Приложение 1
Характеристики металлов
| Ме-талл | Достоинства | Недостатки |
| Натрий | Натрий – самый распространённый в природе щелочной металл, один из самых распространённых в природе элементов. Натрий входит в состав гранитов, базальтов, полевых шпатов, множества минералов, содержится в морской воде. | Геолог: Натрий в природе в чистом виде вообще не встречается! Чтобы получить чистый натрий нужно затратить большое количество электроэнергии. В чём же достоинство этого металла? |
| Ионы натрия играют значительную роль в минеральном обмене живых организмов. Натрий является основным внеклеточным ионом. Катионы натрия распределены по всему организму, они содержатся главным образом во внеклеточных жидкостях. | Биолог: В большей степени необходим живым организмам калий. Это именно калий при участии натрия регулирует водный баланс в клетках. | |
| Ионы натрия содержатся в плазме крови, лимфе, спинномозговой жидкости, мозге, лёгких, почках, желчи, коже, пищеварительных соках, а также в любой межтканевой жидкости, в том числе в тканях растений. Ионы натрия участвуют в поддержании осмотического давления, в поддержании кислотно-основного равновесия и в проведении нервных импульсов. | Биолог: Избыток ионов натрия в клетках коры головного мозга вызывает угнетение деятельности ЦНС, выражаемую в виде депрессивного состояния. | |
| Натрий входит в состав многих лекарственных препаратов. Так, многие антибиотики используются в медицинской практике, главным образом, в виде натриевых солей. | Биолог: Что касается антибиотиков, то вреда от них ничуть не меньше, чем пользы: они уничтожают естественную микрофлору организма, вызывая дисбактериозы и аллергию. | |
| Наиболее известным соединением натрия является обычная поваренная соль – хлорид натрия.
Хлорид натрия – необходимая и незаменимая приправа к пище. В далеком прошлом соль приравнивалась по цене к золоту. |
Биолог: Всем известно, что если потреблять много соли, со временем возникнет «отложение солей». К тому же избыточное потребление соли ведёт к избыточному потреблению жидкости, что сказывается на внешнем виде человека: появляется отёчность, повышается артериальное давление, тут и до инсульта недалеко. | |
| Соединения натрия были известны и находили своё применение ещё в древности. Например, гидрокарбонат натрия NaHCO3 (пищевая сода), применяется, главным образом, как источник диоксида углерода при выпечке хлеба, изготовлении кондитерских изделий, производстве газированных напитков и искусственных минеральных вод, как компонент огнетушащих составов и лекарственное отхаркивающее средство. | Биолог: Многие соединения натрия токсичны. Взять хотя бы натриевую селитру, которая способна вызвать сильнейшее отравление всего организма человека. | |
| Металлический натрий также находит широкое применение в промышленности. Жидкий натрий служит теплоносителем в атомных реакторах. Металлическим натрием восстанавливают из соединений такие металлы, как цирконий, тантал, титан. Натрий в качестве катализатора, используется в производстве синтетического каучука. Вот какой важный металл – натрий! | Инженер: Однако натрий сложно хранить, ведь он очень активный металл. Необходимо беречь его от воды и контакта с воздухом. Для этого чистый натрий хранят под слоем керосина в герметично закрытых ёмкостях. Сомнительные качества для металла, претендующего на звание «Самого важного»! | |
| Кальций | Кальций – одни из самых важных элементов неживой природы. Он составляет около 3% массы земной коры и входит в состав сотен минералов и горных пород. Так, фосфат кальция – основной компонент фосфоритов и апатитов. Мрамор, а также мел, которым пишут в школе, разновидность другой соли – карбоната кальция.
Трудно назвать строительный материал, в котором не было бы кальция. Кальций есть в составе стекла, цемента и бетона. |
Биолог: У людей, занятых на производстве цемента, возникает силикоз – заболевание лёгких, при которых альвеолы забиваются цементной пылью.
Есть люди, у которых возникает аллергия даже на мел! |
| Широкое применение имеет и сульфат кальция. В виде кристаллогидратов – гипса и алебастра – он используется в медицине, строительстве, скульптуре. | Геолог: В свободном виде кальций в земной коре не встречается. Этим всё сказано! Считаю, что такой металл не может претендовать на звание «самого важного»
Инженер: К тому же скульптуры из гипса недолговечны: они хрупки и легко разъедаются «кислотными дождями». |
|
| Значительна роль кальция в живой природе. Кальций принимает активное участие в построении костного скелета и в обмене веществ. Ионы кальция в крови способствуют регулированию работы сердца, они являются возбудителями сердечной деятельности. Ионы кальция присутствуют во всех тканях и жидкостях организма. Кальций необходим для нормальной работы клеточных мембран и мышц, участвует в процессах свёртывания крови. При недостатке кальция руки теряют способность удерживать предметы, мышцы начинают судорожно сокращаться. Медицина широко использует соединения кальция как лекарства при рахите, воспалительных и аллергических заболеваниях. | Биолог: Кальциевые соли могут откладываться в разных органах. С этим связано образование «камней», а также глаукомы, катаракты, и других изменений в кровеносных сосудах. | |
| Кальций входит в состав многих драгоценных и полудрагоценных камней. Например, прекраснейшее творение природы – жемчуг – содержит карбонат кальция. Жемчуг воспевали в своих произведениях поэты. Трудно найти металл, чьи соединения были бы более популярны у ценителей мировой художественной культуры. | Инженер: красота жемчуга очень недолговечна. Даже в хороших условиях он со временем тускнеет и теряет свою красоту. А уж если жемчуг остался в горящей квартире, от него практически ничего не останется! Соединения кальция так же прихотливы, как и сам кальций – активный металл. Поэтому считаю сомнительным назвать кальций самым важным металлом. | |
| Алюминий | Алюминий – самый распространённый в природе металл. Алюминия в земной коре вдвое больше, чем железа. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Оксид алюминия в сочетании с другими оксидами составляет основную массу земной коры. | Биолог: В связи с проблемой «кислотных дождей» в земной коре стал образовываться катион алюминия, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. |
| Алюминий – лёгкий металл, он почти в три раза легче стали. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество, поэтому электрические провода из алюминия вытесняют медные. К тому же стоимость алюминия значительно ниже меди. А самое главное – алюминий не подвергается коррозии. | Инженер: Да, алюминий покрыт прочной оксидной плёнкой, которая, кстати, обладает высоким сопротивлением и почти не проводит электрический ток. Кроме того, алюминий хрупкий, и при нескольких сгибаниях ломается. Вследствие этого для применения алюминиевых проводов и кабелей существует ряд ограничений, запрещающих подключение таким проводом ряда электроустановок, к примеру, машин и механизмов с подвижными частями или вибрирующим корпусом. Провод, изготовленный из алюминия, в сравнении с медным проводом обладает меньшей способностью выдерживать длительные токовые нагрузки, что приходится компенсировать увеличением сечения провода. | |
| Из соединений алюминия самым важным является оксид, который является основой очень твёрдого минерала корунда. Кристаллы корунда, окрашенные примесями в синий цвет, называют сапфирами, а в красный цвет – рубинами. Среди минералов рубин занимает второе место после алмаза по твёрдости. Кроме сапфиров и рубинов, алюминий содержат с другие драгоценные и полудрагоценные камни: аквамарин, лазурит, лунный камень, бирюза. | Геолог: Известно ли вам, что рубин, бирюза и некоторые другие камни, содержащие соединения алюминия, выцветают и меняют окраску под воздействием яркого солнечного света и нагревания. Бирюза окисляется и теряет блеск от частого ношения и контакта с обнаженной кожей, она же негативно реагирует на многие косметические средства, например, на духи. |
|
| Широко применяется алюминий как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве – лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость. | Инженер: Основной недостаток алюминия как конструкционного материала – малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с медью и магнием. | |
| Да, сплавы на основе алюминия находят широкое применение. Одним из самым применяемых сплавов алюминия является дюралюминий. Этот лёгкий сплав превосходит алюминий по прочности, имеет хорошие механические свойства, применяется в машиностроении и самолётостроении. Недаром алюминий называют «крылатым металлом». | Инженер: Наш век – век больших скоростей. Обшивка сверхзвуковых самолётов должна выдерживать большие нагрузки, а дюралюминию это не под силу. На смену ему приходят сплавы на основе титана. Так что «крылатость» алюминия уходит в прошлое. | |
| Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал. | Инженер: Единственным достоинством алюминиевых зеркал можно назвать их малую стоимость – физико-механические характеристики этих изделий оставляют желать лучшего. Серебряное же покрытие не боится влаги, дает идеальное отражение без искажений и отличается повышенной долговечностью. | |
| С каждым годом находят для алюминия новые дела. Из сплавов алюминия изготавливают алюминиевую фольгу и кухонную посуду, тару для безалкогольных и слабоалкогольных напитков. Таким образом, по разнообразию применения в различных отраслях народного хозяйства алюминий – самый важный металл. | Биолог: сверкающие упаковки чипсов, конфет, банки из-под газированных напитков – распространённый компонент бытового мусора. Помимо загрязнения окружающей среды алюминиевая тара опасна тем, что возможен переход алюминия из посуды в состав напитков. А катион алюминия является чужеродным для живых организмов. По некоторым биологическим исследованиям поступление алюминия в организм человека было сочтено фактором в развитии болезни Альцгеймера. Так что мы ставим под сомнение целесообразность присвоения алюминию звания «Самый важный металл». | |
| Железо | Использовать железные изделия человек начал ещё в начале I тысячелетия до н.э. На смену бронзовому веку пришёл железный. Ежегодно на нашу землю падает больше тысячи метеоритов, часть их – железные. Самородное железо на Земле – редкость. Оно образовывалось в уникальных геологических условиях, там, где расплавленные потоки лавы, богатой оксидами железа на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. Железные самородки использовали наши предки для изготовления различных орудий.
В древности железо ценилось очень высоко. В начале нашей эры железо стоило в 10 раз дороже золота. |
Геолог: Железо – основной металл всех войн. Автоматы, пушки, любые снаряды изготавливают из сплавов железа. Взять хотя бы данные последнего столетия. За первую мировую войну (1914 - 1918 гг.), включая и подготовку к ней, было израсходовано не менее 200 млн. т стали, за вторую мировую войну - почти 800 млн. т стали.
Разве такую «профессию» металла можно считать достоинством? |
| Железо легко обрабатывать: резать, ковать, прокатывать, штамповать. Ему можно придать большую прочность и твёрдость методами термического (закалка) и механического (прокатка) воздействия. Железо обладает хорошими магнитными свойствами, хорошо сваривается. 90% всех используемых человеком металлов и сплавов на сегодняшний день – это сплавы на основе железа. | Инженер: Железо легко подвергается коррозии. 10% сплавов железа ежегодно безвозвратно теряется вследствие коррозии. А ведь есть металлы, которые не окисляются даже во влажном воздухе. Так что железо – не такой уж «удобный» металл. | |
| Железные сплавы – чугун и сталь – не только основа развития техники, но и важнейший материал искусства. Так, из чугуна отлит узор «кружев чугунных» Санкт-Петербурга, ограды его мостов и решётка Летнего сада. Великолепные произведения искусства из чугуна созданы мастерами Каслинского чугунолитейного завода. | Инженер: Чугун очень хрупок. Сейчас известно более 2000 сплавов, многие из которых превосходят чугун по прочности и износостойкости. | |
| По запасам в земной коре железо занимает четвёртое место среди всех элементов, после кислорода, кремния и алюминия. Намного больше железа в ядре планеты, которое, согласно предположениям учёных, состоит из никеля и железа. | Геолог: Но это железо недоступно и вряд ли станет доступным в обозримом будущем. Поэтому важнейшим источником железа остаются залегающие на поверхности Земли или на небольших глубинах железные руды, преимущественно в виде оксидов железа. Но через 100 лет цивилизации может угрожать «железный голод», так как бурное развитие металлургии приводит к устойчивому истощению месторождений железных руд. К тому же только четыре страны обеспечены собственной железной рудой: это наша страна, Бразилия, Канада и Австралия. | |
| Роль железа в жизнедеятельности живых организмов очень велика. Оно входит в состав гемоглобина крови, который осуществляет перенос кислорода от органов дыхания к другим органам и биологическим тканям. Окраску крови придают именно соединения железа. При недостатке железа человек бледнеет. Поэтому соединения железа издавна применятся для лечения малокровия, при истощении, упадке сил. По своей значимости и применимости железо по праву можно назвать самым важным металлом. | Биолог: Однако при лечении железодефицитной анемии возникает масса побочных эффектов, начиная от разрушения зубов и заканчивая запорами, поэтому, применяя препараты железа, нужно быть очень осторожным и не превышать рекомендуемую врачом дозировку – очень коварен такой металл. Мы не считаем возможным назвать железо «самым важным металлом». |
