ЯРЦЕВА С.В.,
учитель биологии, методист
по биологии и экологии ОМЦ ЮЗУО

Неделя естественных наук в Образовательном Центре ОАО «Газпром»

Четыре года мы, методисты по биологии и экологии, химии и естествознанию Образовательно-методического центра Юго-Западного округа г. Москвы, работаем в направлении, условно названном «Пути интеграции естественно-научных дисциплин», активно сотрудничая с кафедрой естествознания Московского института открытого образования (МИОО). В округе организуются курсы повышения квалификации для учителей естественного цикла по данной проблематике. На базе школ № 931, 531 и 1930 проводились творческие встречи преподавателей естественно-научных дисциплин, педагогическая гостиная «Связь основного и дополнительного образования в рамках предметов естественного цикла». Отдельный большой блок работы – проектная деятельность учащихся в области естествознания с последующим участием в разнообразных конкурсах, олимпиадах, «Ярмарке идей на Юго-Западе».

Связующей нитью, объединившей учителей биологии, химии, физики, экологии, географии, стало проведение Недели естественных наук. К проведению мероприятий Недели в нашем образовательном учреждении присоединились учителя начальных классов, гуманитарии и математики.

Неделя естественных наук проводилась с 9 по 13 февраля 2004 г. В ходе подготовки мы проанализировали заранее собранные анкеты учащихся, пожелания учителей, учли свой опыт проведения Недели в 2002/2003 учебном году, а также опыт проведения подобных недель в школах округа.

К проведению Недели были привлечены учащиеся всех возрастных групп, и план ее проведения предусматривал:

– открытые уроки;
– внеклассные мероприятия;
– открытые мероприятия междисциплинарного и познавательного характера;
– экскурсионную деятельность.

Исходя из нашего опыта, при планировании Недели на февраль подготовку целесообразно начинать после окончания первой четверти. Именно такой срок позволит провести анкетирование учащихся, оценить возможности учителей естественного цикла по организации экскурсий, спланировать совместные мероприятия, составить сценарий открытия и закрытия Недели. При организации Недели естествознания необходимо проработать план со всеми заместителями директора школы, председателями Методических объединений, имеющими отношение к проведению мероприятий.

В плане обязательно следует указать место проведения мероприятия и ответственного.

План проведения Недели естественных наук в Образовательном центре ОАО «Газпром» в 2003/2004 учебном году

Чем же запомнилась мне наша Неделя?

1. Открытие Недели проходило как «Ярмарка естествознания» с демонстрацией опытов, интересного лабораторного оборудования, с решением задач, кроссвордов, работой с географическими картами.
Текст вступительного Гимна учителей написали сами преподаватели к Неделе естественных наук в 2003 г.
Тексты зазывалок к предметам, призывов, четверостиший и стихотворений к вступительному монтажу «Ярмарки» написали учащиеся 5-, 7-, 10-, 11-х классов.

2. Проведение выставки фотографий «Я и природа» (на конкурс представлены 243 фотографии, отобраны 48).

3. Тематические выставки «Актуальные проблемы биологии», «Актуальные проблемы химии», «Актуальные проблемы физики» были оформлены совместно учениками и учителями рядом с соответствующими кабинетами.

4. Для привлечения внимания учащихся начальной школы к интересным фактам естественных дисциплин и ознакомления с лабораториями физики, химии, биологии были задуманы часы занимательной физики, химии, биологии, которые проводили учащиеся 8- и 9-х классов.

5. Беседу по профилактике здорового образа жизни «Здоровье дарят комнатные растения» в начальной школе провели учащиеся 8-х классов. Они познакомили малышей с результатами проектной работы «Комнатные растения и здоровье человека», которую проводили с использованием комнатных растений из кабинета, где учатся младшие школьники. Использовали они и материалы, с которыми познакомились на экскурсии во Всероссийский институт лекарственных растений (ВИЛАР). Для учащихся 9-х классов был организован биологический лекторий «Курение: иллюзия или реальность», который подготовили учащиеся 9 «Д» класса вместе с учителем биологии. Лекторий был построен как «Устный журнал. Теоретические странички» прерывались творческими выступлениями учащихся: «Антиникотиновая реклама», «Мое письмо курильщику».

6. Познавательный характер проводимых мероприятий особенно ярко проявился в игре для учащихся 6-х классов «Путешествие Барона Врунгеля», в 7 «Б» – «В Царстве растений», в 10-х классах – в Естественно-научном турнире, в 8-х классах – в Блиц-турнире по физике.

7. Учитывая пожелания учащихся, в этом году были проведены: заочная олимпиада по физике в 10–11-х классах, заочная олимпиада по химии в 8-х классах, олимпиада по биологии в 7–11-х классах.

8. В нашей школе есть замечательный Зимний сад. В этом году мы попытались апробировать методику организации и проведения в него экскурсий с учащимися 7-х классов

9. Были организованы экскурсии в Политехнический музей для 5-х и 9-х классов по теме «Истоки естествознания».

10. Все учащиеся, принявшие участие в мероприятиях Недели естественных наук, получили призы и подарки.

Логическим завершением Недели естественных наук было:

– награждение грамотами победителей олимпиад по химии, физики и биологии, а также активных участников Недели;
– подготовка каждым учителем естественно-научного цикла материалов по проведенным мероприятиям для сайта Образовательного центра, а также для публикации в печати;
– участие в подготовке и проведении городского конкурса-конференции «Естествознание глазами детей» (15.04.04).

ОПЫТЫ ДЛЯ «ЯРМАРКИ ИДЕЙ»

Определение реакции среды (рН)

Индикаторы – это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от того, в кислоту или щелочь они помещены. Один из индикаторов называется универсальным. Он является смесью различных красителей, которые изменяют свой цвет в соответствии со шкалой уровня рН. рН=7 – нейтральная среда, рН>7 – щелочная, рН<7 – кислая. Ты можешь сам определить кислотность или щелочность среды. Возьми любой раствор (мыла, сока, кефира, шампуня, соды, соли, уксуса и др.), опусти в него полоску универсальной индикаторной бумаги и результат сравни со шкалой уровня рН.

Оборудование и реактивы для опыта: универсальная индикаторная бумага в упаковке с нанесенной шкалой рН и стаканчики с разными растворами.

Есть ли крахмал

Ты можешь сам определить наличие крахмала в каком-либо пищевом продукте. Для эксперимента тебе потребуется пузырек йода, который можно купить в аптеке, и несколько кусочков различных пищевых продуктов: сырого картофеля, яблока, хлеба и пр. Капни поочередно на каждый кусочек по несколько капель раствора йода. Если в продукте содержится крахмал, то кусочек очень быстро окрасится в синий цвет, интенсивность которого зависит от количества крахмала в продукте.

Оборудование и реактивы для опыта: раствор йода, пипетки, раствор крахмала, сырой картофель, кусочки яблока, хлеба.

 «Естественно-научный турнир»

Игра проводилась в рамках Недели естественных наук. В игре участвовали учащиеся всех 10-х классов. Команды состояли из 6 человек (формировались по желанию учащихся).

Цели мероприятия:

– повысить мотивацию к изучению дисциплин естественно-научного цикла;
– показать связь физики, химии, биологии как дисциплин, формирующих научное мировоззрение, развивающих логику мышления;
– развивать навыки коммуникативного общения.

Каждой команде предлагается перечень из 10 вопросов по физике, химии, биологии. Вопросы подобраны так, что не требуют много времени для ответа на них. На выполнение задания отводится 10 минут. Каждый правильный ответ оценивается 1 баллом.

1. Основатель молекулярно-кинетической теории.

2. Металл серебристо-белого цвета. На поверхности образует ся прочная оксидная пленка, по электрической проводимости уступает лишь меди и серебру. Его называют «крылатым» металлом.

3. Ядро в клетке:

а) обеспечивает передвижение веществ;
б) придает клетке форму;
в) участвует в делении клетки;
г) выполняет защитную функцию.

4. Способ соединения проводников, при котором общее напряжение в цепи равно напряжению на каждом из них.

5. Один из этих двух элементов в виде простого вещества горит, другой – поддерживает горение, а их соединение пригодно для тушения огня.

6. Главный признак живого организма:

а) постоянная температура тела;
б) постоянство размера;
в) обмен веществ;
г) сохранение массы.

7. Физическая величина, показывающая, какой заряд протекает через сечение проводника за единицу времени.

8. Бактерии, которые используют атмосферный кислород, называются:

а) оксигенные;
б) анаэробные;
в) аноксигенные;
г) аэробные.

9. Этот элемент – металл. Вдыхание его паров может вызвать у человека озноб и легкое отравление.

Металл может накапливаться в тканях организма. Химические свойства позволяют использовать его для создания антикоррозийной пленки на поверхности других металлов.

10. Французский ученый, сформулировавший закон передачи давления внутри жидкостей и газов.

Задание по физике

Цель: проверить навыки работы с физическими приборами, умение выводить формулу, производить расчеты.

Учащимся предлагается провести эксперимент по определению жесткости пружины. В их распоряжении пружина с грузом, закрепленные на штативе, динамометр, электронный секундомер.

Так как формула периода колебаний пружинного маятника была изучена давно, то ее запись дается в качестве подсказки. Анализируя формулу, учащиеся должны увидеть, что им необходимо знать массу груза и период его колебаний. Эти величины они должны определить, используя динамометр и секундомер.

На выполнение работы отводится 10–15 мин. Жюри оценивает выполненное задание по 5-балльной системе. При выставлении оценки учитывается правильность вывода формулы, точность проведения эксперимента и произведенного расчета.

Задание по химии

Цель: проверить умение проводить химические опыты и их анализировать.

Используя предложенные реактивы, установите, имеются ли в пробе выданной воды следующие ионы:

а) ОН^–;
б) Ва²⁺;
в) Fe³⁺;
г) CI^–;
д) Н⁺.

На выполнение задания отводится 5–10 мин. Жюри оценивают работы по 5-балльной системе, учитывая правильность обоснования полученных результатов.

Задание по биологии

Цель: проверить умение проводить биологические исследования.

Каждой группе учащихся выдаются микроскопы и микропрепараты биологических образцов. Необходимо определить виды клеток, ответ пояснить.

На выполнение задания отводится 5–7 мин (настройка микроскопа, исследование образца). Задание оценивается по 2-балльной системе.

Творческое задание

Физика, химия, биология – дисциплины естественно-научного цикла. Они формируют научное мировоззрение, логику мышления. Дисциплины совершенно разные, но у них много общего.

Задание: найти точки соприкосновения этих наук.

Каждой команде выдается чистый лист ватмана, на котором они должны представить свое видение общности наук. Задание выполняется в течение 10 мин с дальнейшей презентацией каждой командой в течение 1 мин.

Г.Г. САВАТЕЕВА,
учитель физики Образовательного центра ОАО «Газпром»

ЧАС ЗАНИМАТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ ПО ХИМИИ

«Удивительные превращения веществ»

Подготовка химического эксперимента для школьников 3–4-х классов осуществляется силами учащихся 8-х классов.

Химическая хирургия

Реактивы и оборудование: 10% р-ры FeCl₃, тиоцианата калия (KCNS), фторида калия или натрия (КF или NaF), скальпель или нож, салфетки, вата, склянки с надписями: «Живая вода» и «Мертвая вода» или «Спирт» и «Настойка йода».

Исполнитель приглашает из числа зрителей добровольца, который согласится, чтобы на нем провели демонстрацию медицинского чуда. «Операция» проводится на внутренней стороне предплечья.

Сначала оперируемую поверхность дезинфицируют ваткой, смоченной «спиртом» (на самом деле это будет раствор KCNS). Затем дезинфицируют скальпель раствором «йода», не жалея его (это раствор FeCl₃) и делают «надрез». Струится «кровь». Зрители изумлены. На самом деле происходит взаимодействие хлорида FeCl₃ с KCNS с образованием ярко окрашенного комплексного соединения K₃[Fe(CNS)₆], цвет которого похож на кровь.

Наступает очередь «живой воды»: ватой, смоченной раствором фторида калия, протирают «рану» и, о чудо, «кровь» исчезает – под ней здоровая кожа – «исцеление» свершилось!

Причина – образование нового бесцветного комплекса:

K₃[Fe(CNS)₆] + 6KF = K₃[FeF₆] + 6KCNS.

После сеанса исцеления необходимо хорошо вымыть «прооперированную» руку водой, чтобы не осталось следов использованных реактивов.

Огненная надпись

Реактивы и оборудование: концентрированный раствор KNO3, тонкая кисточка, листы бумаги, лучинка, нагревательный прибор.

Концентрированным раствором KNO₃ с помощью кисточки на бумагу заранее наносится любой рисунок сплошной линией. Бумаге дают просохнуть.

Во время демонстрации исполнитель показывает зрителям чистый лист бумаги. Затем горящей лучинкой (можно накаленной стеклянной палочкой) касается любой точки рисунка. Тотчас появляется «искра», которая медленно продвигается по контуру рисунка, пока не замыкает его полностью. Почему это происходит?

При нагревании нитрат калия разлагается:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂.

Он превращается в нитрит калия и выделяется кислород. От выделяющегося кислорода бумага обугливается и обгорает, а разлагаться начинают следующие, соседние порции кристаллического нитрата калия. Впечатление от демонстрации усиливается в затемненном помещении.

«Несгораемый платок»

Реактивы и оборудование: спирт или ацетон, хлопчатобумажный платок, кристаллизатор с водой, тигельные щипцы, спички, лучинка.

Исполнитель смачивает в воде и слегка отжимает хлопчатобумажный платок, после чего пропитывает его этиловым спиртом или ацетоном. Берет платок щипцами и с помощью длинной лучинки поджигает. Спирт сразу же вспыхивает – создается впечатление, что горит платок. Горение спирта сопровождается образованием углекислого газа и воды:

C₂H₅OH + 3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O.

Пламя при этом почти бесцветное. Горение скоро прекращается, а платок остается невредимым. Причина: температура воспламенения влажной ткани гораздо выше, чем у паров этилового спирта, и сам платок не успевает загореться.

«Облако из колбы»

Оборудование и реактивы: кристаллический карбонат натрия, водный раствор аммиака, концентрированная соляная кислота, большая колба с пробкой.

Заранее в колбу насыпают кристаллический карбонат натрия Na₂CO₃ (кальцинированную соду) слоем
1–2 см, осторожно наливают водный раствор аммиака NH₃ так, чтобы он покрыл кристаллы слоем не более 2 мм, и закрывают пробкой.

Во время демонстрации исполнитель тонкой струйкой вливает в колбу немного концентрированной соляной кислоты HCl. И тут начинается такое….

Из горла колбы вырывается плотная струя густого белого дыма, который под собственной тяжестью сползает по ее наружным стенкам, стелется по поверхности стола и, добравшись до края, хлопьями медленно падает на пол.

Появление белого дыма вызвано реакциями:

NH₃ + HCl = NH₄Cl,
Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₃ + H₂O.

Аэрозоль (воздушная взвесь мельчайших кристалликов) хлорида аммония, которая получается в результате первой реакции, увлекается из колбы углекислым газом, выделяющимся в результате второй реакции. Углекислый газ тяжелее воздуха, и «дым» падает на пол.

«Волшебный кувшин»

Реактивы и оборудование: раствор фенолфталеина, раствор кальцинированний соды – карбоната натрия, раствор кислоты, вода, четыре стакана, непрозрачный химический стакан большого объема – «кувшин».

Исполнитель наливает в первый стакан раствор фенолфталеина, во второй – соды (Na₂CO₃), в четвертый – кислоты, третий стакан пустой, в кувшине – вода.

Воду из кувшина исполнитель наливает в четыре стакана. Затем содержимое стаканов, кроме четвертого, переливают обратно в кувшин.

Наливают содержимое кувшина в пустые стаканы. Раствор стал ярко-малиновым! Выливают «сироп» в кувшин, разбавляют «водой» из последнего стакана. Вновь выливают воду из кувшина в стаканы. «Сироп» опять превратился в воду.

Опыт основан на свойстве индикатора фенолфталеина изменять окраску в щелочной среде (раствор соды) на малиновую и терять ее в кислой среде (раствор кислоты).

Получение «молока» и «газированной воды»

Реактивы и оборудование: растворы BaCl₂, Na₂СO₃, кислоты, два стакана.

Водные растворы солей наливают поочередно в стаканы. Исполнитель во время демонстрации к содержимому каждого стакана добавляет раствор кислоты. В первом стакане наблюдается образование мелкокристаллического белого осадка сульфата бария, напоминающего молоко или творожную массу.

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2НCl.

Во втором стакане бурно выделяется бесцветный газ – получается «газировка»:

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = H₂O + CO₂ + Na₂SO₄

Уголь из сахара

Реактивы и оборудование: сахарная пудра, концентрированная серная кислота, узкий стеклянный стакан, стеклянная палочка.

Исполнитель насыпает в стакан сахарную пудру (1/5 часть объема) и, соблюдая меры предосторожности, приливает небольшое количество концентрированной серной кислоты H₂SO₄. Затем быстро перемешивает содержимое стеклянной палочкой.

Через одну-две минуты сахар начинает чернеть, вспучиваться и в виде объемистой, рыхлой и ноздреватой массы черного цвета поднимается вверх. Смесь в стакане сильно разогревается и даже немного дымится, чувствуется запах жженого сахара.

Серная кислота отнимает от сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ воду и частично обугливает (окисляет) ее:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 2H₂SO₄ = 11C + CO₂ + 13H₂O + 2SO₂.

Выделяющаяся при реакции вода в основном поглощается серной кислотой с образованием гидратов – отсюда сильное выделение тепла. А углекислый газ, который получается при окислении сахарозы, и сернистый газ, образующийся при восстановлении серной кислоты, вспучивают образующийся уголь и выталкивают его из стакана.

«Извержение вулкана»

Реактивы и оборудование: кристаллический дихромат аммония, фарфоровый тигель, коническая колба, спирт, лучинка.

Исполнитель заранее готовит макет вулкана. Для этого в горло конической колбы вставляет тигелек, а колбу покрывает пластилином, придавая ей форму горы. Перед демонстрацией под колбу помещают большой лист бумаги для сбора оксида хрома (III). В тигелек насыпают дихромат аммония (NH₄)₂Cr₂O₇, в центре холмик смачивают спиртом. Зажигается «вулкан» горящей лучинкой. (Можно обойтись без спирта и зажигать его накаленной стеклянной палочкой, помещая ее в середину кратера).

Реакция экзотермическая, протекает бурно, вместе с азотом вылетают раскаленные частички оксида хрома (III). Если погасить свет, то создается впечатление извергающегося вулкана, из кратера которого выливаются раскаленные массы:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O.

Яйцо в бутылке

Реактивы и оборудование: раствор щелочи, стеклянная бутылка из-под молока, заранее наполненная углекислым газом и герметично закрытая, яйцо, сваренное вкрутую и очищенное от скорлупы.

Во время демонстрации исполнитель открывает бутылку и наливает в нее примерно 20 мл щелочи и сразу же накрывает отверстие яйцом, острым концом вниз, плотно его прижимая. Бутылку энергично встряхивают и ставят на стол. Яйцо на глазах у изумленных зрителей постепенно вытягивается и с громким всплеском падает в бутылку.

В бутылке происходит химическая реакция между углекислым газом и раствором щелочи:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O.

Над жидкостью образуется безвоздушное пространство – вакуум. Яйцо под действием сил внешнего давления «входит» в бутылку.

Золотой нож

Реактивы и оборудование: насыщенный раствор медного купороса, 20%-ный раствор H₂SO₄, стакан (250 мл), стальной нож.

Исполнитель наливает в химический стакан 200 мл насыщенного раствора медного купороса CuSO₄·5H₂O и подкисляет его 1 мл 20%-ного раствора серной кислоты. Нож предварительно хорошо зачищают мелкозернистой наждачной бумагой, промывают в теплой воде и обезжиривают спиртом или ацетоном.

Во время демонстрации нож на несколько секунд опускают в раствор медного купороса, затем вынимают, быстро споласкивают водой и насухо протирают полотенцем. Нож становится «золотым» –покрывается ровным блестящим слоем меди:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu.

«Метель в стакане»

Реактивы и оборудование: бензойная кислота, ветка ели, химический стакан объемом 500 мл, электроплитка.

Исполнитель помещает в стакан несколько ложек бензойной кислоты и веточку ели. Стакан нагревается на электроплитке. Внутри начинает бушевать «настоящая февральская метель», укутывая еловые веточки «снежным» покровом. «Метель» разыгрывается в результате возгонки бензойной кислоты, которая происходит при нагревании этого вещества.

«Фараоновы змеи»

Реактивы и оборудование: таблетки лекарственных препаратов из группы сульфаниламидов, например, сульгин, норсульфазол, фталазол, стрептоцид; глюканат кальция; сухое горючее.

Исполнитель помещает на таблетку сухого горючего 1–2 таблетки лекарственного препарата и поджигает горючее. При этом происходит образование блестящей «фараоновой змеи» серого цвета, которую можно назвать из-за внешнего вида и «графитовой змеей».

Если «змею» аккуратно подцепить пинцетом и осторожно вытягивать, то можно получить достаточно длинный «экземпляр» (до 40 см). Наилучший результат дают стрептоцид и сульгин.

«Змея» из глюканата кальция имеет более светлую окраску с белыми пятнами и длину 10–15 см.

При нагревании происходит окисление сульфаниламидных препаратов кислородом воздуха, при этом выделяется много газообразных продуктов реакции (SO₂, H₂S, N₂, пары воды), которые вспучивают реакционную массу и формируют пористую «змею».

Зажигание свечи

Реактивы и оборудование: перманганат калия, концентрированная серная кислота, спирт, свеча, вата, пипетка, стеклянная палочка, фарфоровая чашка.

Непосредственно перед демонстрацией исполнитель под контролем учителя готовит смесь перманганата калия с концентрированной серной кислотой. Для этого в фарфоровую чашку насыпают немного (на кончике ложечки) «марганцовки», пипеткой отбирают 2–3 капли кислоты и переносят их на «марганцовку».

К фитилю свечи прикладывают ватку, смоченную спиртом. Затем стеклянной палочкой берут небольшое количество окислительной (зажигательной) смеси и подносят к фитилю. Свеча воспламеняется. Возгорание свечи происходит без участия огня – без спичек.

Проявление надписи

Реактивы и оборудование: 1%-ный спиртовой раствор фенолфталеина, концентрированный раствор карбоната натрия Na₂CO₃, пульверизатор, лист бумаги.

Исполнитель заранее пишет на листе бумаги раствором карбоната натрия какую-нибудь надпись, например «Чудеса на выбор». Во время демонстрации лист магнитом закрепляют на доске и опрыскивают из пульверизатора раствором фенолфталеина. Проявляется малиновая надпись: карбонат натрия имеет щелочную реакцию среды.

Н.В. СОЛУЯНОВА,
учитель химии Образовательного Центра ОАО «Газпром»

Литература

Аликберова Л. Занимательная химия. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.

Алексинский И. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 1995.

Кукавский А. «Маленькие трагедии»: химическая интерпретация. Вечер химии //Химия в школе, 2001, № 10.

Малышкина А. Занимательная химия. Серия «Нескучный учебник». – С-Пб: Тригон, 1998.

Першин Р. Занимательные опыты на уроках химии // Химия в школе, 2001, № 5.