Методическая разработка учебного занятия по химии, 8 класс «Олимпийский огонь – символ, дарованный Прометеем и новаторства современных технологий» (игра-путешествие)

Методическая разработка внеклассного занятия

Тема: «Олимпийский огонь – символ, дарованный Прометеем и новаторства современных технологий», (игра – путешествие, пракатико – ориентированное учебное занятие) 8 класс
Учитель химии,
Дубская Наталья Александровна
Цели:
Образовательные
1.Расширить и обобщить знание учащихся о процессах горения веществ и значение этого явления в практической жизни человека;
2.Экспериментально изучить явления, происходящие при горении свечи.
Исследовать строение пламени. Познакомиться основными правилами техники безопасности при работе с огнем.
Развивающие
Продолжить развивать:
-понимание смысла физических законов и явлений объектом которых является свеча;
-умения проводить наблюдения при выполнении эксперимента, обнаруживать зависимости между физическими величинами, объяснять полученные результаты теоретически и делать выводы;
-умения применять теоретические знания на практике при решении задач;
умение пользоваться Microsoft Power Point, Excel, Publisher для оформления результатов,
-грамотно и аргументировано защищать результаты своего исследования, работать в команде над одной общей задачей;
развитие творческого мышления на основе формирования умений устанавливать факты, отыскивать и формулировать доказательства проведенного эксперимента.
Воспитательные:
- Продолжить формирование научного мировоззрения, при изучении явлей, при горении свечи;
-Воспитывать чувство ответственности при работе в группе, умение организовать время при работе в группе;
- Воспитывать чувства гражданского патриотизма и гордости за развитие отечественной науки.

Данное учебное занятие направлено на формирование следующих компетенций:

Личностные :
-сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей (проведение группы экспериментов соответствующих данной группе,
-выдвижение гипотез по результатам эксперимента, их теоретическое обоснование);
- убежденность в возможности познания природы (изучение физических каленей объектом которых, является свеча);
-самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;
формирование ценностных отношений друг к другу при работе в группе, к учителю, к результатам обучения.

Метапредметные:
-овладение навыками организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности (рефлексия), умениями предвидеть возможные результаты своих действий;
-понимание различий между исходными фактами и результатами эксперимента, овладение универсальными способами деятельности для объяснения известных фактов ;

Предметные:
-понимать и знать явления, происходящие при горении, строение пламени, условия реакции горения, правила техники безопасности при работе с огнем;
-умения использовать полученные знания, умения и навыки в повседневной жизни.

Методы:
Проблемный, исследовательский, эвристический

Обеспечение занятия:
Таблицы, лабораторное оборудование, реактивы, инструкции по выполнению практической работы, презентации, дидактические карточки, таблицы.

Учащиеся заранее были разделены на четыре группы. Каждой группе были выданы темы проектов, задания. Каждая группа подготовила выступления по своим исследовательским проектам, презентации и мини – плакаты.

1 этап
Оринтировачно - мотивационный
Учитель:
Он может родиться, окрепнуть и вырасти. Или зачахнуть и умереть. Он может быть трепетным и ласковым или коварным, жадным и яростным. Он набрасывается, пожирает, проглатывает. С ним борются - он отступает побежденный. Он может принести спасение или обернуться ужасной трагедией.
(звучит музыкальная композиция «Баллада о свечах»)
? Какой образ возник перед вами, Что и какое явление описывают эти слова?
Ответ: Огонь, явление - горение
Учитель:
Тема учебного занятия: «Олимпийский огонь – символ, дарованный Прометеем и новаторства современных технологий». Учебное занятие будет проводиться в форме игры – путешествие. Во время путешествия посетим следующие станции:
1 станция «Историческая»
2 станция « Исследовательская»
3 станция «Олимпийская»
4 станция «Безопасности»
? По названиям станций, сформулируйте основные цели данного урока?
( учащиеся формулируют основные цели урока)

2 этап Операционно – исполнительский (содежательный)

1 станция « Историческая»
Выступлене учеников с проектами по теме:
«Огонь в истории человечества»
1-й ученик
Достаточно примеров. Они лишь должны напомнить, какую роль играет этот дар природы в нашей жизни. Наш язык (вспомним, кстати, и о языках пламени) наделил его чертами живого существа и, наоборот, внешность человека, его эмоции и поведение часто связываются со свойствами огня, пламени, горения. Можно представить, как изумлялись первобытные люди, наблюдая со страхом и недоверием случайное возникновение огня, его изменчивость, напоминающую необычное живое существо и его бесследное исчезновение. Недаром почти у всех народов мира в первобытном обществе существовал культ огня. Его почитали, ему поклонялись. Его похищали и тщательно хранили - ведь добывать огонь научились много позже, чем его приручили.
Одно из величайших событий в истории человечества - открытие способа добывать огонь по археологическим данным произошло около ста тысяч лет назад, в эпоху среднего палеолита. Применение же природного огня, случайно возникшего от молний или вулканической лавы, для защиты от холода и хищных зверей началось, конечно, гораздо раньше.
2-й ученик
По мере развития человеческого общества значение процессов горения все возрастало. От применения огня для чисто бытовых целей (приготовление пищи, обогревание жилища) человек перешел к использованию его в качестве источника получения механической работы в различного рода тепловых двигателях, прежде всего в паровых машинах. Стремление улучшить качество паровых машин дало толчок к возникновению науки о тепле - термодинамике. Правильное понимание основных законов, лежащих в основе процесса горения, способствовало в свою очередь дальнейшему росту энерговооруженности человеческого общества. Несмотря на то, что в последние; десятилетия был открыт и стал служить человеку новый вид энергии - ядерная энергия, роль химических источников энергии - угля, газа, нефти - не уменьшилась. В наше время химическая энергия применяется во всех отраслях народного хозяйства - от индивидуальных газовых плит до двигателей космических кораблей.
Хотя тепловая энергия и является самым первым видом энергии, которым научился пользоваться человек, наука о горении зародилась совсем недавно. Только в XVIII веке Ломоносов и Лавуазье отвергли ошибочный взгляд алхимиков, утверждавших, что вещества, способные гореть, содержат особое "вещество огня" - флогистон. В 1773 г. Лавуазье пришел к правильному пониманию горения как процесса соединения вещества с кислородом воздуха. Систематические же исследования процессов горения были начаты лишь в конце прошлого века, когда катастрофические взрывы в шахтах побудили ученых ряда стран заняться тщательным изучением режимов распространения пламени. Из-за слабого развития смежных областей науки (кинетики химических реакций, гидродинамики, теории процессов переноса) результаты этого периода развития учения о горении носят качественный характер и не связаны с процессами, происходящими на молекулярном уровне.
3-й ученик
К середине нашего столетия появились новые стимулы к развитию науки о горении, связанные с требованиями ракетной техники. В последние десятилетия было выполнено много теоретических и экспериментальных работ, опирающихся на новейшие достижения механики жидкости и газа и кинетики химических реакций. Сегодня уже нарисована четкая и логичная схема многообразных явлений горения, на основе которой инженеры могут целенаправленно влиять, например, на скорость распространения пламени и предсказывать, как будет вести себя то или иное топливо в конкретных условиях горения.
Фарадей в своей "Истории свечи" говорит: "Явления, наблюдающиеся при горении свечи, таковы, что нет ни одного закона природы, который при этом не был бы так или иначе затронут". Хотя прошло уже более ста лет, и наука шагнула далеко вперед, эти слова остаются в силе.
4-й ученик
Поскольку основу процесса горения составляет химическое превращение - разложение одних молекул вещества и образование других, при его изучении нужно знать законы протекания химических реакций, их механизм, скорость и т. д. Этими вопросами заснимается наука, называемая химической кинетикой.
В свою очередь химическая кинетика является одним из разделов химической физики - науки, пограничной между химией и новыми разделами физики, возникшими в начале XX века (квантовая механика, электронная теория атомов и молекул). Химическая физика занимается изучением химических проблем с помощью теоретических и экспериментальных физических методов. Таким образом, процесс горения, как и любое другое химическое превращение, может быть по-настоящему понят лишь на основе изучения строения атомов н молекул и реакций между ними. Квантовая теория строения атомов и молекул возникла лишь в XX веке, поэтому и химическая кинетика в частности, и теория быстропротекающих химических реакций при горении получают настоящее обоснование только в наши дни.
Химические реакции, идущие с большим выделением тепла, почти всегда вызывают возникновение различного рода физических явлений. В процессе горения происходит перенос тепла реагирующих веществ и продуктов горения из одного места в другое. В связи с этим исследование процессов горения возможно только при правильном учете не только химических, но и физических закономерностей. При этом те и другие процессы взаимозависимы - скорость химических реакций определяется процессами теплопередачи и диффузии вещества, и наоборот, температура, давление вещества и скорость его перемещения зависят от интенсивности химических реакций.
Конечно, со времен Фарадея открыто много нового, в частности, новый вид превращения вещества - ядерные реакции. Хотя в обычном горении ядра атомов не изменяются и, казалось бы, эти явления природы не имеют отношения к горению, следует все-таки отметить, что в настоящее время можно говорить о возможности и существования горения на ядерном уровне. К нему, конечно, следует отнести процесс энерговыделения на Солнце и других звездах. Решение проблемы управляемого термоядерного синтеза, к которой приложено много усилий со стороны ученых высокоразвитых стран, сводится в конечном счете к созданию условий, при которых ядерный очаг станет самоподдерживающимся (высокие плотности вещества и сверхвысокие температуры - десятки миллионов градусов), и к возможности регулировать скорость горения на желаемом уровне. Однако это предмет особого разговора. Мы будем рассматривать только химическое горение.
5-й ученик
« Огонь в стихах поэтов»

Афанасий Фет
У камина

Тускнеют угли. В полумраке
Прозрачный вьётся огонёк.
Так плещет на багряном маке
Крылом лазурный мотылёк.

Александр Блок
***
Ты у камина, склонив седины,
Слушаешь сказки в стихах.
Мы за тобою – незримые сны –
Чертим узор на стенах.

Владимир Набоков
У камина

Ночь. И с тонким чешуйчатым шумом
зацветающие угольки
расправляют в камине угрюмом
огневые свои лепестки.

6-й ученик «Огонь в репродукциях художников». Звучит музыкальная композиция на стихи:

Свечи

Осенней ночью за окном
Туман поссорился с дождем,
И беспробудный вечер,
И беспробудный вечер.
О чем-то дальнем, неземном,
О чем-то близком и родном,
Сгорая, плачут свечи,
Сгорая, плачут свечи.
О чем-то дальнем, неземном,
О чем-то близком и родном,
Сгорая, плачут свечи.

(Приложение1: Презентации с материалами значение огня в жизни человека)

2 станция «Исследовательская»

? Учитель: Какие реакции называются реакциями окисления?
Ответы учеников: ученики говорят определение реакций окисления.
? Учитель: Какие виды окисления вы снаете вы знаете?
Ответы учеников: Быстрое окисление, медленное окисление. Ученики говорят определение и приводят примеры химических реакций
Далее учитель организует практическую работу:«Наблюдение за горящей свечой».

Проводит инструктаж по т.б. при работе с открытым пламенем:
А) зажигать свечу спичкой
Б) работу проводить на подставке
В) нагревание трубки и предметного стекла проводить с помощью тигельных щипцов.
Г) выполнять работу строго по инструкции учебника.
Знакомит с ходом практической работы: «Наблюдение за горящей свечой». Ученикам выдаются инструкции по выполнению практической работы.
Выполнение работы:
Опыт 1. Физические явления при горении свечи. Вопрос: Какие явления называются физическими?
Опыт 2. Обнаружение продуктов горения в пламени. Вопрос: Какие явления называются
химическими?
Опыт 3. Влияние воздуха на горение свечи. В каком случае свеча горит дольше? Почему?
Опыт проводит учитель из-за недостатка оборудования. Как изменилась яркость пламени?
Ученики оформляют результаты работы в виде таблицы.

По итогам выполнения эксперимента ученики отвечают на поставленные вопросы.

Выступление учащихся с проектами .
1-й ученик
Тема: «Виды горения»
Различают несколько видов горения: Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов. Возгорание – возникновения горения от источника зажигания. Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовозгорание – горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания. Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Взрыв – чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.
2-й ученик « Влияние различных условий на горение веществ»





Пламя постоянный спутник энергичного горения обычных горючих веществ. Характеристикой пламени могут служить его paзмеры, изменение формы в зависимости от количества горючего вещества и большая или меньшая способность свечения.






Горелка Бунзена
Коптящее или светящееся пламя может быть превращено в несветящееся путем подмешивания воздуха в горючий пар или газ перед сжиганием. Ближайшим примером может служить горелка Бунзена. В бунзеновской горелке горючий газ поступает через форсунку у дна трубки горелки, воздух всасывается через отверстие благодаря быстрому движению поступающего через форсунку газа. Этого количества воздуха недостаточно для полного горения газа, но его достаточно для образования в соединении с газом горючей смеси, сгорающей вверху горелки. Пламя состоит из внутреннего конуса голубовато-зеленого цвета, окруженного тонкой чуть светящейся оболочкой. Внутренний конус состоит из частично окислившихся газов. Стремительный поток газа всасывает воздух в пламя, и в наружной оболочке происходит полное сгорание.
3-й ученик

Беспламенное горение В отличие от обычного горения, когда наблюдаются зоны окислительного пламени и восстановительного пламени, возможно создание условий для беспламенного горения. Примером может служить каталитическое окисление органических веществ на поверхности подходящего катализатора, например, окисление этанола на платиновой черни.



А как вы думаете, будет ли в условиях невесомости гореть обычная свеча?
Эксперименты проводились на космической станции «Мир» в 1996 году. Оказалось, что свеча в невесомости гореть может. В одном эксперименте свеча горела 45 минут. Однако в невесомости свеча горит иначе, чем на Земле. Поскольку конвекционные потоки отсутствуют, пламя свечи имеет не вытянутую, как в земных условиях, а сферическую форму. В отсутствии конвекции пламя охлаждается слабее, поэтому его температура выше, чем на Земле; стеарин свечи сильно разогревается и выделяет водород, который горит голубым пламенем.
4-й ученик


Температура пламени
Температура пламени неодинакова для различных горючих газов и паров; неодинакова также и температура различных частей пламени; область полного сгорания имеет и наиболее высокую температуру.
При сжигании некоторого количества горючего вещества выделяется определенное количество теплоты. Если известно строение вещества, можно рассчитать состав и объем получившихся продуктов горения. Зная удельную теплоту этих продуктов, можно высчитать максимальную температуру, достижимую в пламени. Следует помнить, что, если вещество горит в воздухе, на каждый объем кислорода, вступающего в реакцию, приходится 4 объема инертного азота и, поскольку азот присутствует в пламени, он нагревается выделяемой при реакции теплотой, и таким образом температура пламени будет равна температуре продуктов горения плюс азот.
Все данные должны конечно выражаться в единицах одной и той же системы мер. При употреблении британской системы вес должен быть выражен в фунтах, а температура в градусах Фаренгейта.
Удельная теплота вещества меняется с температурой, так что определить приблизительно температуру возможно; точное же ее определение невозможно.
На практике точный расчет температуры невозможен, так как в продолжение горения имеется непрерывная потеря теплоты. Эта теплота рассеивается различными путями. Часть уходит в виде лучистой теплоты и света и других форм энергии; часть теряется путем конвекции, в результате движения горячих газов пламени, вступающих в контакт с более холодной окружающей атмосферой; наконец, часть теплоты теряется, вследствие проводимости окружающей среды, в воздухе. Направленный вверх стремительный поток горячих газов пламени поглощает большее количество воздуха, чем потребно для горения, эта «разбавка» также действует охлаждающе. Наибольшие потери теплоты происходят в результате излучения, и, если пренебречь теплом, теряемым вследствие конвекции и теплопроводимости, то получим температуру несколько ниже теоретического максимума.
Повысить температуру пламени, увеличивая количество горючих газов в данный момент, мы не можем, так как при таком увеличении количества горючих газов расходуется и кислород, и таким образом продукты горения будут образовываться в большем количестве.
При тесном смешении определенного количества воздуха, потребного для горения с горючим газом, мы получим наиболее благоприятные условия для получения максимальной температуры пламени. Это достигается путем применения горелки. Если мы попытаемся пропустить полностью потребное количество воздуха через отверстия бунзеновской горелки, то получится «обратный выхлоп» пламени, так как скорость распространения пламени вниз, через взрывчатую смесь, превысит скорость, с которой смесь движется по трубке горелки и выходит в верхнем конце ее. Придав смеси большую скорость посредством дутья или выпуская перед смешиванием воздух из резервуара под большим давлением, мы преодолеем это затруднение и получим довольно правильную подачу смеси в горелку. Вторичное всасывание воздуха будет весьма незначительным, а потому пламя не будет разбавляться избытком воздуха, как это обычно бывает при всасывании воздуха поверхностью пламени. При замене воздуха кислородом полученная температура повысится настолько, что накалит и инертный азот

Пиложение №2 (Презентации по темам: «Виды горения» и «Виды пламени»)

3 станция «Олимпийская»
1-й ученик:
Церемония зажжения Олимпийского огня.
Одно из главных событий на любой Олимпиаде, собирающее у экранов телевизоров миллионы зрителей, – это церемония зажжения Олимпийского огня. Это неотъемлемый символ летних и зимних Игр, который непрерывно горит от начала до их окончания. Продержаться так долго и выдержать путешествие по всей планете, под воду и даже в космос Олимпийскому огню помогают современные технологии.
Традиция зажигать Олимпийский огонь берет свое начало еще с Древней Греции и напоминала людям о том, как титан Прометей добыл огонь и подарил его людям. Первый факел зажгли на состязаниях 1936 года в. Но позже Олимпийский огонь переквалифицировали, и пробег с пламенем в руках стал «эстафетой мира». Кстати, при этом передается не факел, а сам огонь. Считать, что для зажжения огня используется один и тот же инвентарь, будет грубой ошибкой. Каждый факелоносец имеет свой номерной индивидуальный факел.
2-й ученик:
Какое горючее используется в факеле сочинской Олимпиады?
Факел сочинской олимпиады горит за счет газа пропан, при сгорании которого не выделяется вредных веществ. Этот горючий газ также позволяет избавиться от копоти.
В рукоятке факела находится резервуар, в который закачивается газ. Из резервуара к вершине олимпийского символа ведет тонкая трубка, на конце которой установлен специальный клапан. Газ через клапан выходит небольшими порциями, смешивается с воздухом и превращается в горючую смесь. Газа в резервуаре в среднем хватает минут на 15 непрерывного горения, после чего факел необходимо «заправить» газом заново.
Кстати, газ использовался для эстафет Олимпийского огня не всегда. Часто инженеры брали в качестве горючего материала совершенно неожиданные вещества, например, оливковое масло. Самым травмоопасным факелом считается факел 1956 года. Конструкторы использовали в качестве горючего вещества смесь магния и алюминия. В процессе эстафеты оказалось, что это горючее сгорает не полностью, частички раскаленного металла разлетались вокруг факелоносца.

3-й ученик

Устройство и форма олимпийского факела











Длина факела сочинской Олимпиады составляет 72 сантиметра, а вес всего 1,8 килограммов, ширина в самом широком места у чаши (горелки) около 14,5 см, толщина факела 5,4 см. Его центр тяжести рассчитан таким образом, чтобы при беге факелоносцу во время эстафеты олимпийского огня было максимально комфортно и удобно для этого же в факеле есть функция подогрева рукоятки.
Вес и центр тяжести рассчитаны и подобраны для максимального удобства

Факел сделан в виде пера Жар-птицы. Образ, знакомый всем с детства, навевает воспоминания о русских народных сказках. Корпус факела выполнен методом литья из алюминиевого сплава. Цвет светло-серебристый «металлик», фактура мелкодисперсная матовая.
 Серебряный  это зима, снег и лед, цвет был одним из самых распространенных среди факелов предыдущих Игр.
Красный является русским традиционным цветом, это огонь, любовь, страсть.
Небесно-голубой символизирует силу духа паралимпийцев, которые преодолевают трудности и преграды, неведомые другим людям..
4-й ученик

Главная идея дизайна грация и легкость. Но при этом языки пламени должны быть заметны и пропорциональны размерам факела. Сам огонь должен быть виден издалека. Опыт прошлых лет показал, что на солнце огонь прозрачен и плохо виден. Поэтому мы решили его сделать ярко-красным с желтыми языками пламени и высотой 300–400 мм.
  В его основе лежит уникальная система двойного горения, по принципу «русской матрешки». Внутри факела горит огонь, от которого загорается огонь внешний. Если внешний вдруг потухнет от порыва ветра или дождя, то он тут же загорится снова от внутреннего пламени.

Испытания проводили в лаборатории Красноярского машиностроительного завода. Там можно сымитировать любые погодные условия: дождь, снег, ураган. Мы даже проигрывали такой вариант, когда факелоносец вдруг спотыкался и ронял его в снег. Факел выдержал
Сочинский факел 2014 гола прошел одно из самых трудных испытаний за историю этой традиции. Этот огонь передавали 14 тысяч человек – на большинстве других Олимпиад было как минимум в два раза меньше. На это ему потребовалось 123 дня. За это время он прошел свыше 65 тыс. км. Наш огонь не должен не погас, преодолев огромное расстояние от Камчатки до Сочи и выдержать разные климатические условия. Кроме того, он опуститься на дно Байкала и поднялся на Эльбрус, где разряженный воздух и температура опускается ниже минус 40. Огонь преодолел все испытания благодаря совершенству современных отечественных технологий.
(Приложение №3: Презентации по теме: «Олимпийский факел 2014 года»)

4 станция «Безопасности»
Учитель совместно с учениками повторяет правила пожарной безопасности в школе и дома. ( Приложение №4: презентации по пожарной безопасности)

Учитель поизносит заключительные слова: Каждый видит отражения себя в огне, только по-своему, по-разному. Только нужно гореть, чтобы светить, а не чтобы сжигать!!!

3 этап Рефлексивно – оценочных этап
? Учитель: Все ли цели учебного занятия выполнены?

Задание: составьте синквейн по теме пройденного занятия, ученикам выдается
инструктивная карточка №2:
Правила составления синквейнов
Слово «синквейн» пришло к нам из французского языка и переводится как «пять». Следовательно, синквейн – это стихотворение, состоящее из пяти строк.
Правила составления синквейна:

1 строка – одно слово, обычно существительное, отражающее главную идею;
2 строка – два слова, прилагательные, описывающие основную мысль;
3 строка – три слова, глаголы, описывающие действия в рамках темы;
4 строка - фраза из нескольких слов, выражающая отношение к теме;
5 строка – одно слово (ассоциация, синоним к теме, обычно существительное, допускается описательный оборот, эмоциональное отношение к теме).

Способность резюмировать информацию, излагать сложные идеи, чувства и представления в нескольких словах важное умение. Оно требует вдумчивой рефлексии, основанной на богатом понятийном запасе. Синквейн - это стихотворение, которое требует синтеза информации и материала в кратких выражениях, что позволяет описывать или рефлектировать по какому-либо поводу.
Синквейны являются быстрым и мощным инструментом для рефлектирования, синтеза и обобщения понятий и информации. Важно делать эти упражнения систематически, целенаправленно и с ясными педагогическими целями.