Использование цифровой лаборатории для школьников модель 22SQR78OR РОБИКЛАБ при изучении химии и биологии

Автор: Калабина Наталия Николаевна

Организация: МБОУ УДСОШ №1

Населенный пункт: Ростовская область, р.п. Усть-Донецкий

Автор: Пронина Ирина Евгеньевна

Организация: МБОУ УДСОШ №1

Населенный пункт: Ростовская область, р.п. Усть-Донецкий

В рамках национального проекта «Образование» в МБОУ УДСОШ №1 с 2021 года функционирует центр образования естественно-научной и технологической направленностей «Точки роста».

В кабинете химии имеется цифровая лаборатория для школьников модель 22SQR78OR РОБИКЛАБ.

Современные экспериментальные исследования по химии сегодня уже трудно представить без использования не только аналоговых, но и цифровых измерительных приборов. В Федеральном Государственном Образовательном Стандарте (ФГОС) прописано, что одним из универсальных учебных действий, приобретаемых учащимися, должно стать умение «проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов».

Эксперимент является источником знаний и критерием их истинности в науке. Концепция современного образования подразумевает, что в учебном эксперименте ведущую роль должен занять самостоятельный исследовательский ученический эксперимент.

 

Цели и задачи:

- реализация основных общеобразовательных программ по химии, в том числе в рамках внеурочной деятельности обучающихся;

- подкрепление теоретического материала наглядными демонстрациями в урочной и внеурочной деятельности;

- использование химического эксперимента, как метода познания веществ, явлений;

- формирование УУД участников образовательного процесса: самостоятельно определять цель эксперимента, наблюдать, объяснять и презентовать результаты эксперимента;

- развитие познавательной активности участников образовательного процесса;

- повышение мотивация изучения естественно-научных дисциплин и как следствие рост качества образования.

 

Нормативные документы:

- ФГОС ООО (п. 36.1) В кабинетах естественно-научного цикла должны быть комплекты специального лабораторного оборудования)

- Рекомендуемый примерный перечень оборудования, расходных материалов, средств обучения и воспитания для создания и обеспечения функционирования центров образования естественнонаучной и технологической направленностей «Точка роста» в образовательных организациях, расположенных в сельской местности и малых городах (приложение 5 к МР из письма Минпросвещения от 01.11.2021 № ТВ-1913/02).

- Перечень средств обучения и воспитания, утвержденный приказом Минпросвещения от 23.08.2021 № 590 (комплектуются новые школы).

- Методические рекомендации по созданию и функционированию в общеобразовательных организациях, расположенных в сельской местности и малых городах, центров образования естественно-научной и технологической направленностей («Точка роста») (утверждены распоряжением Министерства просвещения Российской Федерации от 12 января 2021 г. № Р-6). — URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_ LAW_374694/ (дата обращения: 10.03.2021)

 

Комплектация цифровой лаборатории для школьников модель 22SQR78OR РОБИКЛАБ

1. Устройства измерения и обработки данных — мультидатчик.

• Цифровой датчик рН,
• Цифровой датчик температуры (-20...110С),
• Цифровой датчик температуры термопарный (0-1000С),
• Цифровой датчик электропроводности

2. Персональный компьютер (ноутбук)

3. Набор лабораторной оснастки

 

Цифровой датчик высокой температуры

Позволяет с высокой точностью измерять температуру природных вод и воздушной среды. Диапазон измерения от -100 до 900 ⁰С

 

Цифровой датчик химический (платиновый)

Диапазон измерения от -10 до 140 ⁰С

 

Цифровой датчик электропроводности

Позволяет можно удельную электрическую проводимость различных водных растворов. Диапазон измерения, мксм,см от 0 до 20000

 

Цифровой датчик рН

Позволяет измерить водородный показатель (кислотность) среды. Используется в жидких средах при проведении демонстрационных экспериментов и исследовательских работ учащихся. Диапазон измерения: от 0 до14 ед рН.

 

Цифровой датчик оптической плотности 525 нм предназначен для измерения оптической плотности растворов на соответствующей длине волны.

 

Данные экспериментов возможно отображать различными способами

• в вербальном: описывать эксперимент, создавать словесную модель эксперимента, фиксировать внимание на измеряемых величинах, терминологии;

• в табличном: заполнять таблицы данных, лежащих в основе построения графиков ;

• в графическом: строить графики по табличным данным, что даёт возможность перехода к выдвижению гипотез о характере зависимости между величинами;

 

Лабораторные работы и исследования — 8 класс.

Тепловые эффекты химических реакций

Цель: знакомство с понятием Тепловой эффект химической реакции, развитие навыки работы с оборудованием и реактивами, обучение анализировать результаты с использованием современных технологий.

Работа с датчиком температуры.

Провели исследование реакции между

- гидроксидом натрия и соляной кислотой:

в химический стакан налили 25 мл дистиллированной воды, добавили универсальный индикатор, опустили 10 гр гидроксида натрия, перемешали до растворения, опустили датчик температуры, и постепенно прилили концентрированную соляную кислоту. Наблюдения вели в программе мониторинга. Сделали вывод о тепловом эффекте (+ Q).

- порошками роданида аммония и кристаллогидрата гидроксида бария в отношении 1:2: после смешивания веществ через 1-2 минуты наблюдаем за изменением графика температур. Сделали вывод о тепловом эффекте (- Q)

- аммиачной селитрой и водой:

на дно стакана насыпать селитры, опустить термометр, чтоб он слегка касался селитры, приливаем воду 25-35 мл, перевешиваем и следим за изменением температуры и графике на мониторе. Сделали вывод о тепловом эффекте (- Q)

 

Лабораторные работы и исследования 9 класс.

Среды растворов.

Цель: знакомство с понятием среда раствора и рН, развитие навыков работы с оборудованием и реактивами, обучение анализировать результаты с использованием современных технологий.

Работа с датчиком рН.

Подготовить растворы для исследования.

Сначала исследовать растворы универсальной индикаторной бумагой, сравнивая изменения оттенка бумаги с эталонной шкалой.

Подключить датчик к компьютеру, извлечь электрод из раствора для хранения, промыть в дистиллированной воде. Поочередно опускаем электрод в растворы, фиксируем показания, нажимаем кнопку ПУСК — на экране монитора появляется графические показатели. Через минуту останавливаем, смотрим усредненные результаты. Обязательно тщательно промываем электрод в дистиллированной воде после каждого исследования. Исследования можно проводить с помощью индикаторной бумаги.

Подобная методика использована для проведения реакции нейтрализации.

 

Лабораторные работы и исследования 9 класс.

Растворы электролитов.

Цель: исследование электропроводности растворов, развитие навыков работы с оборудованием и реактивами, обучение анализировать результаты с использованием современных технологий.

Работа с датчиками электропроводности и температуры.

Провели исследование электропроводности дистиллированной воды, раствора хлорида натрия (поваренной соли) и хлорида калия, ее изменений при насыщении растворов солью и их разбавлении, при нагревании. В процессе растворения соли наблюдалось скачкообразное изменение электропроводности. Проанализировали полученные результаты.

 

Лабораторные работы и исследования 10 класс.

Исследование рН среды шампуней, мыла, стиральных порошков.

Цель работы: измерение pH - растворов популярных образцов стиральных порошков, шампуней и мыла и сравнение с информацией на упаковке

Немного теории: узнали, что pH – измеряет концентрацию ионов водорода в растворе и выражает кислотность раствора.

Кислотно-щелочной баланс здоровой кожи составляет в среднем 5,5 по шкале pH, кожа имеет закисленную среду. По данным различных исследований, кожа в разных частях тела имеет различающийся кислотно-щелочной баланс. В среднем, значение pH колеблется между 4,0 и 5,9 за исключением младенцев и пожилых людей старше 80, чья кожа более «щелочная. У женщин более «кислая» кожа, чем у мужчин.

Регулярное умывание щелочным мылом с pH значением от 8 до 10 в итоге приводит к пересушиванию и раздражению кожных покровов, а в дальнейшем к таким кожным заболеванием, как экзема и псориаз.

Слишком кислотные средства могут нанести коже такой же вред, как и щелочные. Они также нарушают pH баланс, ослабляя естественный кожный барьер и открывая доступ различным бактериальным инфекциям и загрязнителями.

Диапазон уровеня pH стиральных порошков — 7,5—11,5.

Уровень pH играет важную роль при создании и использовании моющих средств.

Экспериментальная часть.

Исследования проводили с помощью индикаторной бумаги и рН датчика.

Приготовили 1% растворы стиральных порошков.

В стиральных порошках универсальная индикаторная бумага показала щелочную среду. Для стиральных порошков – рН равен интервалу в пределах 11.

Далее для более точного определения рН раствора использовали цифровой датчик рН, который подключается к компьютеру. Данные, получаемые в ходе эксперимента, отображаются на мониторе компьютера в виде зависимости водородного показателя от времени. Для каждого образца сполоснули датчик pH дистиллированной водой и положили его в пробирку.

Запустили программу на компьютере, на экране появляется график зависимости рН от времени и результат водородного показателя.

Самый низкий рН выявили у порошка «Ариель» (10,2), самый большой у порошка «Тайд» -11,5. «Бимакс» 10,3 — слабощелочная, «Персил» - 10,5 сильнощелочная.

Порошки с таким показателем вполне подходят для стирки льняных и хлопчатобумажных материалов, так как щелочная среда не действует на растительные волокна разрушающе.

При исследовании pH мыла приготовили раствор - 2,5 %.

При исследовании шампуней готовили 4% раствор.

Исследовали сначала универсальной индикаторной бумагой:

рН шампуней изменялся в интервале от 6 до7

рН мыла – в пределах от 9 до10

Далее для более точного определения рН раствора использовали датчик рН, который подключается к компьютеру. Данные, получаемые в ходе эксперимента, отображаются на мониторе компьютера в виде зависимости водородного показателя от времени. Для каждого образца сполоснули датчик pH дистиллированной водой и положили его в пробирку. Запустили программу на компьютере, на экране появляется график зависимости рН от времени и результат водородного показателя. Все данные занесли в таблицу.

«Pantene Pro-V» - 6,7 — среда нейтральная

«Schauma» - 6,4 - среда нейтральная

«Чистая линия» - 6,2 среда слабокислая

Жидкое мыло — 7,4 среда нейтральная

«Нивея» - 10,1 среда слабощелочная

Детское — 10,3 среда слабощелочная

На основании полученных данных были сделаны выводы о рН моющих средств и даны рекомендации по их использованию:

- для шампуней — нейтральная среда;

- для стиральных порошков — от 10, 2 до 11,5 — щелочная среда.

-для мыла в зависимости от кожи( нормальная — мыло с любой реакцией, раздражительная — нейтральная среда, сухая — нейтральная среда с увлажняющим компонентом, жирная — щелочное).

 

Лабораторные работы и исследования 5 класс.

Исследование рН среды почвы в ходе работы на Проектом по биологии в 5 классе «Наша школьная клумба» (внеурочная деятельность).

Наиболее простейший метод анализа кислотности почв– определение рН почвенной вытяжки. По степени кислотности почвы делятся на разные типы:

- Очень сильно кислые - Менее 4

- Сильно кислые 4,1―4,5

- Средне кислые 4,6―5,0

- Слабо кислые 5,1―5,5

- Близкие к нейтральным 5,6―6,0

- Нейтральные Более 6

Растения проявляют различную чувствительность к кислой и щелочной среде. Депрессия ростовых процессов наблюдается при рН ниже 5 и выше 8. Оптимальное значение рН для выращивания цветкоых растений – 5,5, - 6,5 Повышенная кислотность или щелочность почвы нарушает физиологическое равновесие в почвенном растворе, ухудшает питание растений. Повышение концентрации ионов водорода снижает поступление в растения калия, кальция, магния, фосфора.

Практическая часть

Цель работы: изменение рН почвы, сравнение полученных результатов с рекомендованными показателями рН для различных цветковых растений.

Используемый датчик: датчик рН.

Дополнительное оборудование: мерная колба – 250 мл; цилиндр мерный – 100 мл.

Материалы и реактивы: раствор хлорида калия – 1М.

Техника безопасности: соблюдать правила работы с электрическими приборами.

Инструкция по выполнению: Образец почвы в воздушно-сухом состоянии измельчают (при необходимости просеивают через сито). Взвешивают пробу почвы массой 30 г и помещают в коническую колбу. С помощью мерного цилиндра отмеряют 75 мл 1М раствора хлорида калия и приливают в колбу. Почву с раствором перемешивают в течение 1 минуты. В полученную суспензию опускают датчик рН и через минуту записывают значение рН. Полученные данные заносят в таблицу и определяют тип почвы.

Выводы:

Проведено исследование верхнего слоя почвы и водной вытяжке из нее. На основании полученных результатов (рН нейтральная 6,5-7,5) определен перечень цветковых растений для высаживания на школьной клумбе: пион, тюльпан, ромашка, герань, астра, хризантемы, петунии.

 

 

Основные преимущества использования цифровой

лаборатории для школьников модель 22SQR78OR РОБИКЛАБ

- Наглядность проводимого эксперимента.

- Представление результатов в виде графиков, таблиц или диаграмм

- Широкий спектр датчиков позволяет учащимся знакомиться с параметрами химического эксперимента не только на качественном, но и на количественном уровне.

- Хранение и компьютерная обработка результатов эксперимента

- Возможность многократного повторения эксперимента, а также сопоставление данных, полученных в ходе различных экспериментов

- Наблюдение за динамикой исследуемого явления

 

Возможные недостатки цифровой лаборатории для школьников

модель 22SQR78OR РОБИКЛАБ

- Переключение внимания обучающегося с изучаемого явления на взаимодействие с измерительным прибором.

- Сложность установления причинно-следственных связей между наблюдаемым явлением и набором данных, представленных на экране монитора компьютера.

- Снижается роль самостоятельной работы обучающегося, осмысления полученной информации во время эксперимента, т.к. все расчеты и построение графиков проводит регистратор данных

 

Заключение

Цифровая лаборатория позволяет поднять на новый уровень химический эксперимент в процессе урочной и внеурочной деятельности, получить достоверную информацию о протекании тех или иных химических процессах, о свойствах веществ;

Использование цифровой лаборатории позволит качественно изменить процесс обучения химии, приблизить химический эксперимент к реальному пути поиска научного знания.

Полученные экспериментальные данные позволят учащимся самостоятельно делать выводы, обобщать результаты, выявлять закономерности, что однозначно будет способствовать повышению мотивации обучения школьников.

1. file1.pptx.. 3,4 МБ

Опубликовано: 31.03.2024