Методические особенности изучения темы "Гидросфера" в курсе дисциплин естественно-научного цикла

ОС-1

ОС – 2. Данная схема построена на бытовых примерах, она состоит из двух частей: первая — это превращение воды в пар и наоборот, вторая — это превращение воды в лед и обратно в воду (ОС-2). Водопроводную воду набирают в чайник и доводят до кипения. На чайник устанавливают вверх дном банку (лу

чше трехлитровую). В банке горячий пар охлаждается и конденсируется на стенках в виде капель воды, которые стекают обратно в чайник. Такой «круговорот воды» может продолжаться до тех пор, пока температура воды будет соответствовать температуре кипения.

Замерзание — процесс, обратный закипанию. В кастрюлю набирают воду и выносят ее зимой на улицу или помещают в морозильную камеру холодильника при температуре ниже О °С. Прежде чем перейти в твердое состояние, вода пройдет следующие стадии: охлаждение, затвердевание и, наконец, замерзание. Затем кастрюлю помещают в теплое помещение, где температура выше О °С или нагревают. Постепенно лед начнет плавиться и переходить в жидкую форму — воду. Эти примеры демонстрируют обратимость превращений одного агрегатного состояния в другое.

ОС - 2. Условные обозначения: 1 - нагревание;2 - кипение; 3 - охлаждение; 4 - конденсация; 5 - затвердевание: 6 - замерзание; 7 - плавление

ОС – 3. Схему очистки воды условно делят на семь стадий, на каждой из которой происходит очистка воды от определенного вида загрязнения, кроме седьмой стадии (ОС-3).

Стадия I. Схематично отображает соотношение соленой 1 и пресной 2,3,4 воды на Земле. Кружком отмечено количество пресной воды

ОС-3. Условные обозначения: 1 - соленые воды океанов, морей, озер, соленые подземные воды; 2 - воды ледников Антарктиды, арктических островов и горных районов; 3 - подземные пресные воды; 4 - пресные поверхностные воды; 5 - решетка; б - отстойник; 7 - суспензия; 8 - химические элементы, содержащиеся в воде (от Н до Bi); 9 - болезнетворные бактерии; 10 - осадок; 11 - коагулянт А12(SО4)3; 12 — песок SiO2; 13 - хлор Сl или озон О3; 14 - водохранилище; 15 - кран

Ее нужно беречь, так как ее сравнительно мало! Проходя через решетку 5, вода подвергается первичной очистке (освобождается от крупных механических загрязнителей), затем она попадает в отстойник 6.

Стадия II. Под действием силы тяжести часть взвешенных частиц оседает на дно, образуя осадок 10, но вода полностью еще не очищена и содержит биологические загрязнители — это болезнетворные бактерии 9, и мельчайшие механические загрязнители — суспензию 7, а также химические примеси 8. «Грязная вода», изображенная на схеме темным цветом, переходит в следующую стадию, но все же частично очищенная она меняет интенсивность своей окраски и светлеет.

Стадия III. Вода становится менее мутной и подвергается коагуляции:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3¯ + +3CaSO4 + 6CO2­.

Для этого в воду добавляют коагулянт — Al2(SO4)3 из емкости 11. В результате химической реакции образуется Al(OH)3 (сначала в виде мелких коллоидных частиц, затем они объединяются в более крупные хлопья). На его поверхности адсорбируются взвешенные примеси и оседают на дно емкости в виде нового осадка, но уже в меньшем количестве. Вода становится еще чище, что можно заметить по уменьшению «интенсивности» окрашивания отстойника 6 и уменьшению содержания химических примесей 8.

Стадия IV. На этой стадии вода проходит через фильтр 12 — песок, катализатор, адсорбент. Из химических элементов в воде остаются лишь необходимые организму, но в ней еще присутствуют биологические загрязнители 9.

Стадия V. Вода проходит биологическую очистку — хлорирование или озонирование 13, в результате чего погибает основная часть биологических загрязнителей.

Стадия VI. Чистая, готовая к употреблению вода поступает в водозабор 14, откуда по водопроводу попадет в жилые дома и на предприятия 15- Использованную воду называют сточными водами.

Стадия VII. Сточные воды через очистные сооружения попадают в грунтовые воды и процесс начинается заново.

Продолжить получение сведений о воде можно, рассмотрев одно из важнейших ее свойств – способность растворять различные вещества.

На практике и здесь оказалось удобным использование опорных схем, которые помогают структурировать информацию и систематизировать знания. На практическом занятии демонстрация многочисленных опытов порой не укладывается в детском сознании должным образом, поэтому наглядное закрепление полученных сведений с помощью опорных схем помогает устранить эту проблему.

Начинаем урок с демонстрации растворения в воде веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях. При этом вводим такие понятия, как «растворение», «растворитель», «растворимые вещества», и даем необходимые объяснения.

ОС –4. Вода - растворитель

Довольно быстрому пониманию изучаемого материала могут способствовать примеры, с которыми учащиеся встречаются в быту практически каждый день: появление пузырьков углекислого газа в минеральной воде после ее откупоривания; приготовление рассола для засолки, например, огурцов; использование 9%-ного раствора уксусной кислоты при мариновании (ОС-4).

Первый пример позволяет объяснить растворение в воде газа (оксид углерода (IV)), второй – твердого вещества (хлорида натрия), третий – жидкости (ледяной уксусной кислоты).

Чтобы обсуждать особенности процесса растворения, необходимо ввести новые понятия: «физическое явление», «химическое явление» или «химическая реакция» (ОС-5). Используем примеры явлений, которые также хорошо знакомы учащимся из повседневной жизни.

При рассмотрении химических явлений проводим химические реакции,

ОС-5.

Физические и химические явления, сопровождающиеся различными признаками:

выделение газа (взаимодействие уксуса (СН3СООН и соды (NaHCO3));

выделение теплоты (горение спички);

появление запаха (горение резины);

изменение окраски (ржавление гвоздя);

выпадение осадка (пропускание углекислого газа (СО2) через известковую воду (Са(ОН)2).

Серия опытов, изображенных на ОС-6, позволяет закрепить умения различать физические и химические явления и доказать, что их скорость зависит от условий проведения опыта.

Стадия 1. В один стакан с водой наливаем ледяную уксусную кислоту, а в другой – насыпаем гидрокарбонат натрия (пищевую соду). Акцентируем внимание учащихся на том, что они наблюдают растворение.

Смешиваем полученные растворы и выясняем, происходит ли химическая реакция. Обращаем внимание учащихся на интенсивность выделения пузырьков газа.

Стадия 2. Снова готовим раствор уксусной кислоты, но теперь, во-первых, насыпаем в него соду, а во-вторых, перемешиваем содержимое стакана. Отмечаем более интенсивное протекание химической реакции.