Интегрированные занятия (физика + химия + биология) по теме "Неизвестное в известном"

Цели урока:

• формирование навыков коллективной работы в сочетании с самостоятельностью учащихся;
• расширение и укрепление практических умений учащихся в ходе изучения данной темы;
• развитие исследовательской деятельности учащихся через индивидуальные экспериментальные задачи повышенной трудности;
• показать связь физики, химии, биологии;
• формирование эмоционально-ценностного отношения учащихся к своему родному краю.

Оборудование: набор лабораторного оборудования: весы с разновесами, мензурки, пластилиновые тела, чашки Петри, образцы угля в закрытых конвертах, справочный материал, интерактивная доска.

ХОД УРОКА

Эпиграф: (Приложение 1. Слайд №1)

Настоящий ученик учится открывать неизвестное с помощью известного.

Иоганн Гёте

I. Организация целевого пространства

Класс делится на шесть творческих групп, каждая группа получает экспериментальное задание.
Учитель зачитывает слова эпиграфа (слайд №1) и обращает внимание учащихся на физическое тело, находящееся у нее в руке (пластилиновый шар).

Учитель физики. Можно ли определить, что это физическое тело полностью состоит из пластилина или внутри находится какое-то вещество?

II. Организация поискового пространства

Основной задачей урока  – открыть неизвестное с помощью известного путем исследования.
Каждая группа получает экспериментальное задание: не разламывая пластилиновое тело, определить, что у него внутри.
Используя для этого набор оборудования: мензурку, весы, набор гирь, стакан с водой, чашку Петри, пластилиновое тело на нити, внутри которого спрятан определенный вид угля, таблицу плотности веществ (плотность пластилина = 1,3 г/см³) и масса пластилина для каждой группы: для первой группы  масса равна 21,8 г, для второй – 30,2 г, для третьей – 25,5 г, для четвертой – 26,3 г, для пятой – 30 г, для шестой – 22,9 г, на работу отводится до 15 минут.

В ходе исследований учащиеся дополнительно определяют:

• общий объём пластилинового тела,
• общую массу пластилинового тела.

Применяя формулу плотности тела, и путем необходимых расчетов определяют плотность вещества, находящегося внутри пластилина. Полученные данные сравнивают с табличными и открывают, какое вещество находилось внутри пластилинового тела, а после вскрытия его убеждаются в правильности своего исследования.
Представитель каждой группы на доске знакомит с расчетами, полученными в ходе  своего исследования и с веществом, которое было определено (каменный  и  бурый уголь, и антрацит).

Учитель химии. Вскройте конверты.  Сравните ваши образцы с находящимися образцами в конверте. Как вы думаете, чем они отличаются друг от друга? (Цветом, блеском, плотностью)

III. Работа с таблицей «Характерные физические свойства угля»  (Приложение 1. Слайд №2)

Используя данные таблицы, учащиеся, определяют  дополнительные признаки,  характеризующие данные виды угля (содержание углерода, глубину залегания, теплоемкость).

– Почему уголь имеет разную плотность, от чего она зависит? (От разной глубины залегания, процентного содержания углерода)
– А от чего зависит глубина залегания? (Уголь образовался в разные геологические эпохи)

IV. Изучение нового материала

– Какой уголь считается самым древним? (Приложение 1. Слайд №3 «Древовидные папоротники»)
– Да, действительно, антрацит самый древний уголь. В очень далекие от нас времена, 300 млн. лет назад ( в каменноугольном периоде) на Земле климат повсюду был влажным и теплым. На суше скапливалось много воды. Существовали бесконечные болота и озёра, соединявшиеся с мелководными морскими заливами. Учёные предполагают, что из-за большого количества  водяных паров освещение было гораздо менее интенсивно, чем сейчас, а свет – мягким и рассеянным. Это было время папоротникообразных. Они образовывали леса вместе с древними голосеменными. Многие папоротникообразные того времени (папоротники, хвощи и плауны) были настоящими деревьями до 40 метров высотой, с толстыми стволами, обладавшими камбием. Травы в этих лесах также были представлены исключительно папоротникообразными и мхами. Леса в те отдаленные  времена очень часто были сильно заболочены, а нередко залиты водой. Погибая, деревья валились прямо в воду, заносились песком и илом. За миллионы лет деревья спрессовались и, без доступа кислорода превращались в каменный уголь.
– А, что вы можете сказать о буром угле?
– Бурый уголь – самый молодой. Ему всего лишь 40 млн. лет Бурый уголь является переходной формой от торфа к каменному углю.
– Из чего образовался бурый уголь? (Cвоему зарождению бурый уголь обязан торфяным болотам)
(Приложение 1. Слайд № 4 «Каменноугольный лес»)
– Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у неё углерод. Доступ воздуха прекращался особенно там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий, и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов (углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит. В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацита носит название метаморфизма углей.
– Какой уголь добывают вблизи города Райчихинска? (Бурый)
– Таким образом, можно сделать вывод, что на территории города были заболоченные места.
(Приложение 1. Слайд №5. «Характерные физические свойства угля»)
– Антрацит, бурый и каменный уголь различаются по химическому составу? (Нет)
– Что общего?  (Наличие углерода)
– Почему содержание углерода разное?  (От глубины залегания)
(Приложение 1. Слайд № 6. Портрет К.А. Тимирязева)
– В далеком 1910 году знаменитый русский ученый, как-то провожая своего друга на вокзале, увидел проходящий мимо состав, груженный доверху углем, и задумчиво произнес: «Солнце  везут».
– Что позволило ему сравнить Солнце с углем? (Уголь горит, выделяя тепло и свет как солнце)
– Поэтому действительно уголь – это результат деятельности процесса фотосинтеза.

Учитель предлагает учащимся прослушать легенду о горящих камнях.

Учитель физики. У подножия горы, где жила красавица Анкан, однажды раздался воинственный клич. Это хозяин подземного царства Хуньджунри, отвергнутый царевной, вызывал на бой счастливого соперника Буреина. Молодой герой спустился с горы, где шло свадебное торжество, и схватился с Хуньджунри.
Три дня и три ночи продолжалась битва. Под ногами богатырей загорались камни, едкий дым наполнял долину.
Буреин, наконец, поверг противника в пропасть и забросал его горящими камнями.
С тех пор Хуньджунри сидит под землей и лютует в бессильной ярости, и потому, то там, то тут снова загораются камни.
Этой поэтической легендой охотники объясняли таинственное явление природы, с которым им приходилось сталкиваться. Долиной горючих камней назвали они громадную котловину (Приложение 1. Слайд № 7 карта Амурской области), что лежит по течению реки Бурея.
Но эта легенда.

Учитель химии.  Первые сведения об угле – горючих камнях были получены ещё в 1893 году от братьев – охотниках из села Поярково Амурской области. Охотясь, они обнаружили вблизи реки Кивда горючие камни, образцы которых были доставлены в г. Благовещенск, экспертиза установила, что это бурый уголь.

Учитель физики. В 1912 году геологами на правом берегу речки Кивда был установлен первый штольник Кивдинского рудника.

(Приложение 1. Слайды № 8–13  Райчихинский угольный бассейн)

В 1932 году у деревни Духовской был открыт первый угольный рудник Райчихинского угольного бассейна. Ныне деревня Духовская переименована в рабочий поселок Зельвино.
А почему эта деревня получила такое название? (Назван в честь инженера Зельвина, трагически погибшего при исполнении своих обязанностей, на том месте, где он погиб установлен памятник)

(Приложение 1. Слайд № 14)

V. Беседа с учащимися о занятости их родителей, близких родственников в угольной промышленности.

VI. Рейтинговая оценка знаний учащихся

Работа учащихся оценивается по следующим критериям:

•  качество проведения эксперимента – до10 баллов;
• качество выполнения отчета о проделанной работе – до 8 баллов;
• ответы на контрольные и дополнительные вопросы – до  5 баллов;
• полезные замечания и дополнения – до 3 баллов.

На основе этих критериев выставляется итоговая оценка.

Для быстрого и четкого фиксирования результатов ответов учащихся наиболее удобно воспользоваться следующей таблицей:

Критерии оценки знаний:

«5»  –   23–26 баллов;
«4»  –   21–22 балл;
«3»  –   18–20 баллов.

(Приложение 1. Слайды № 15–21 город Райчихинск Амурской области, звучит стихотворение)

Есть много городов на свете,
У каждого своя судьба.
И может красивее где-то,
Но в сердце… ты лишь навсегда.
Наш город маленький и светлый
С улыбкой ясною окон,
В снегах – зимой, цветущий – летом
Райчихинск – город горняков! (Слайд №22)

VII. Домашнее задание:

1. Составить задачи на определение количества теплоты при сгорании каменного, бурого угля и антрацита с использованием плотности и объёма этих веществ. Использовать данные, взятые с угольных разрезов города.
2. Используя краеведческий материал школьного музея подготовить сообщение о перспективах развития  предприятия ООО «Амурский уголь»

Литература.

1.  Перышкин А.В.  «Физика-7» и «Физика-8», – М: Дрофа, 2008 года.
2.  Габриелян О.С. «Химия-9», М: Дрофа, 2007 г.
3.  Третьяков Ю.Д. Справочные материалы по химии. Москва «Просвещение»,  1991 г.
4.  Енохович А.С.  Справочник по физике. Москва «Просвещение», 1990 г.
5.  Ненашев И.Ю. «Предметная неделя физики в школе». Ростов-на-Дону ЕНИКС, 2007 г.
6.  Трайтак Д.И. «Книга для чтения по ботанике».  Москва «Просвещение», 1985 г.
7.  Селевко Г.К.  Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование, 1998.
8.  Браверман Э.М. Пособие для учителей и методистов. Кн. 4. Формирование практических умений. Ч.1: обучение работе с приборами, измерениям, наблюдениям, постановке экспериментов –  готовим к ЕГЭ. – М.: АПКи ППРО, 2008.