Разработка интегрированного проблемного урока по биологии, химии, географии, экологии с использованием проблемного подхода в 8-м классе по теме "Водные ресурсы и качество воды"

Тема: «Водные ресурсы и качество воды».

Цели:

• Обучающая – сформировать новые представления о составе и химических свойствах воды, первоначальные экологические знания, ознакомить учащихся с некоторыми приемами разделения смесей.
• Развивающая – развивать представления о зависимости свойств веществ от их строения, умение использовать знания закона сохранения массы веществ для составления химических формул и уравнений; развивать представления о межпредметных взаимодействиях (разбирая материал на основе знаний уроков географии, биологии, химии).
  Развивать умения и навыки самостоятельного учебного труда, в том числе работу с учебником, выполнение практических работ, умение отвечать с использованием таблиц, схем, рисунков, анализировать имеющиеся данные.
• Воспитательная – показать научный подход к решению экологических проблем; роль воды в жизни природы и значение её для человека, обратить внимание на проблему использования природной воды, воспитывать экологическую культуру.

Тип урока: проблемно-интегрированный

Подготовка к уроку.

На уроке сочетаются разные виды работы учащихся (самостоятельная, фронтальная, в парах).
На столах – оборудование для практической работы.
Компьютерная презентация, в которую включены необходимые схемы, рисунки, таблицы, используемые на уроке.
«Видеорепортажи» корреспондента записаны заранее, а видео ролик включен в презентацию.
2 эксперта, с которыми был проведен инструктаж о проведении демонстрационной лабораторной работы, выступлении.
2 учащихся готовили сообщения
Подготовить статистические данные о количестве потребляемой воды дома.

ХОД УРОКА

I. Организация учащихся на работу

II. Постановка проблемной ситуации.

«Видеорепортаж» с места событий:

– Итак, о критическом положении с водой в Химикамске. Введено резкое ограничение подачи воды. Мэр, предвидя возможную опасность для здоровья, сегодня объявил об остановке работы насосной станции в Химикамске и отмене «Осеннего праздника рыболовов», который должен начаться в пятницу. Пока насосная станция будет остановлена, попытаются установить причины массовой гибели рыбы. Кризис с водоснабжением в Химикамске вызвал обеспокоенность жителей и городских властей.

НА ДОСКЕ:

– В чем же причина гибели рыбы?
– Опасна ли вода из реки для людей?
– Посмотрим, как можно ответить на эти вопросы, рассмотрев особенности воды

НА ДОСКЕ:Тема: «Водные ресурсы и качество воды».

III. Изучение нового материала

1. Вода и здоровье

Сообщение учащегося: «Живые организмы постоянно потребляют воду и постоянно ее теряют. В течение тысячелетий люди без вреда для себя просто пили воду из ближайшей реки или ручья. Однако, по мере разрастания городов, это становилось все более и более опасным. Разнообразные отходы сбрасывались в реки, из которых люди брали воду для питья. Стали происходить не контролированные вспышки болезней. Одна из таких вспышек случилась в Лондоне в 50-х годах XIX века, когда Темза была заражена холерным вибрионом. В наше время качество воды стало проблемой, волнующей всех. Мы не можем рассчитывать на природу в деле снабжения нас чистой водой, так как расходуем ее в очень больших количествах. Необходимо очищать ее самим».

2. Использование воды

Сообщения учащихся у доски: «Действительно ли мы потребляем так много воды, что существует опасность истощения ее запасов?
Распределение количества осадков по территориям совсем не обязательно совпадает с распределением потребности в воде. В различных регионах вода используется по-разному (см. рисунок-карту, где указано кол-во воды, используемой в промышленности, с/х, быту и т.д…)»

Беседа с учащимися по вопросам:

– Почему для получения одного куриного яйца используется так много воды? (Условие – рисунок «Изображение яйца на сковородке»). Скрытое использование воды тому причина, так как вода нужна курице, для выращивания корма, для первых стадиях обработки яйца.
– На что мы используем воду в быту? (Анализ статистических данных, подготовленных заранее: Ванна 130 л. Душ (в минуту) 19 л. Стиральная машина 121 л. Мытье посуды 40 л. Смыв туалета 11 л).
– В обычных условиях, когда открыт водопроводный кран, вода течет свободно. Почему это так? Что является источником такого изобилия? Давайте совершим путешествие! (Схема — рисунок: «Круговорот воды в природе»)
– Откуда может поступать вода? (Водохранилище, озеро, река.)
– Если вода поступает из реки? (Поверхностная)
– Если вода поступает из колодца? (Подземная)
И та и другая вода не является чистой, в ней растворено небольшое количество почвы, минеральных веществ (Fe, Zn, Са) => нет чистой воды.
– Откуда вода попадает на землю? (Осадки)
На плоской поверхности впитывается, попадая в подземные воды с наклонной скатывается в океан.
– Откуда берется дождевая вода? (Из облаков, куда попадает в результате испарения)
Таким образом, вода совершает в природе круговорот
– Где можно найти воду на Земле? (Схема — рисунок, 1-е место океан – 97%, 2-е место — ледяные массивы, ледники в горах).
– В ходе круговорота вода может находиться в 3-х агрегатных состояниях, каких? (ж, тв, г.)
– Чем характеризуется газообразное (пар) состояние? (любой объем и форма)
– Чем характеризуется жидкое состояние? Где его можно встретить? (Озера, реки, океан,)
– Чем характеризуется твердое состояние? (Лёд, снег, иней, град определенный объем и форму).
– Таким образом, с одной стороны есть запас воды она совершает круговорот а с другой стороны – неограниченное использование воды.

3. Вода и ее загрязнители

«Видеорепортаж»: Собрание обсуждает возможные причины гибели рыбы. На собрании, в котором участвовало около двух третей жителей города, присутствовали эксперты по водным системам. Предварительный анализ образцов воды не выявил каких-либо причин гибели рыбы. Скорее всего, причиной является какое-то вещество, растворимое в воде, так как вещества, остающиеся после фильтрации, выглядят самым обычным образом. Чтобы понять причины гибели рыбы нужно знать больше о воде.

А) Молекулярное строение воды. (Беседа, рассказ)
Мы говорили о свойствах, которые можно наблюдать невооруженным глазом. Чтобы понять причины особых свойств воды, мы рассмотрим ее строение. Для этого вспомним основные понятия химии:
– Что такое элемент?
– Вода – это смесь? Почему?
– Вода – это вещество? Почему?
– Запишите электронную формулу атома кислорода.
– Запишите электронную формулу атома водорода.
– Как удерживаются вместе атомы в соединении?
– Какие виды химической связи вы знаете?
– Чем характеризуются ионная, металлическая, ковалентная связи?
– Какой тип связи присутствует в молекуле воды?
– Покажите схему образования химической связи в молекуле воды. Н – О – Н

Строение молекулы воды.

диполь

– Как химическим языком написать схему образования воды?
– Расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

– Определите тип данной реакции?

Б) Особенности химических связей в молекулах воды (рассказ запись на доске и в тетради схемы).

– По всем исследованиям вода в обычных условиях должна быть газом, но она жидкость. Причина этого — возникновение водородных связей между молекулами воды.

(Объяснение образования водородных связей).

В) Физические аномалии воды (рассказ, записать на доске и в тетради схему).

Вода диполь, где + и – заряды притягиваются

– Необычайно высокая t или t плавления (связана с необходимостью большей энергии для разрыва водородных связей между молекулами воды и преодоление сил электростатического притяжения.)
– При нагревании сжимается, а при охлаждении расширяется. Когда t понижается, водородные связи выпрямляются и жестко фиксируются, принимая строгую форму. Пустоты заполняются воздухом, поэтому лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, и плавает на поверхности водоемов. Если бы этого не было, то жизнь в воде была бы невозможна.
– Высокое поверхностное натяжение: вызывает образование сферических капель, изгибает поверхность жидкости в узких сосудах. Благодаря поверхностному натяжению водяные клопы мчатся по поверхности водоемов, а листья водных растений лежат на поверхности воды.

IV. Практическая работа (выполнение работы в парах под руководством учителя, самостоятельная работа с учебником).

Учитель: В тетрадях для практических работ записываем тему, цель и оборудование, пользуясь учебником с. 109 Габриелян О.С. , 8 класс.
Ход работы оформляем в виде таблицы:

Эксперт по водным системам 1: «Очистка воды городского водопровода» (сообщение с использованием рисунка-схемы).
Эксперт по водным системам 2: Демонстрационный опыт с использованием контроля и опытного образца воды:

CI^– + Ag⁺ => AgCl
SO₄ ^2– + Ва²⁺ => BaSO₄
Fe³⁺ + [ Fe(CN)₆ ]^3– => Fe [ Fe(CN)₆ ] (берлинская лазурь)

Анализ полученных результатов.

5. Растительность водоемов (беседа, сообщения учащихся)

– Анализ воды показал, что очистка воды идет в соответствии с правилами; в воде нет опасных примесей. Могут ли растворяться неопасные вещества? Что нужно для жизни
всех существ (и водных в том числе)? (Кислород)
– Благодаря свойствам и строению, в воде могут растворяться и другие вещества. Может быть, рыба погибла из-за изменения растворимости кислорода?
– Как кислород попадает в воду? (Могут вырабатывать водные растения, растворятся атмосферный)
– Дайте определение фотосинтезу.
– Какие группы организмов существуют по потреблению органических веществ?

Эксперт по водным системам 1: «Организмы, потребляющие кислород (аэробные бактерии) развиваются на останках крупных животных. Они потребляют и некоторое количество веществ, выбрасываемых в воду человеком, расщепляют до более простые. Если таких веществ много, то бактерии интенсивно размножаются, а, следовательно, происходит увеличение их популяции. Жизнь водных животных подвергается риску. Концентрация кислорода может понизиться. Поэтому виды рыб, которым нужно много кислорода или уходят или вымирают.
С другой стороны, количество кислорода зависит и от температуры. Рыбы холоднокровные животные. Это означает, что их температура изменяется вместе с температурой окружающей воды. Температура тела влияет на скорость обмена веществ. Если температура воды повышается, то увеличивается и температура тела рыбы. Химические реакции, происходящие в их организме, ускоряются и рыбы становятся более активными. В результате они потребляют больше растворенного кислорода. Точно так же часто случаются большие заморы рыбы, она просто задыхается. Расследование причин повышения температуры воды в реках и озерах часто наводит на след деятельности человека. Работа многих отраслей промышленности зависит от близости больших объемов воды, которая используется для охлаждения в процессах, идущих с выделением тепла. Завод забирает холодную воду. Нагретая вода затем возвращается назад в озера или реки либо сразу, либо после некоторого охлаждения».

V. Вывод

«Видеорепортаж»: Причиной массовой гибели рыбы является образование пузырьков воздуха в жабрах — сообщил мэр. Эта болезнь не заразна и не опасна для людей. Избыток растворенного воздуха (кислорода и азота) проходит через жабры рыб и приводит к образованию газовых пузырьков, а поэтому в кровь рыбы попадает меньше кислорода. Наиболее вероятная причина заключается в сбросе воды выше по реке.

Эксперт по водным системам 2: «Газовая эмболия — незаразная болезнь. Вызывается избытком, растворенного в воде газа. Вредного влияния на человека не обнаружено. Наиболее опасным компонентом является избыточный растворенный азот. Рыба погибает из-за того, что перенасыщение газом вызывает образование газовых пузырьков в крови и тканях, кровеносных сосудах жабр и сердца. За срок от нескольких часов до нескольких дней после образования пузырьков, наступает смерть оттого, что кровь перестает циркулировать в организме рыбы».

Учитель: Сегодня мы на уроке познакомились со строением и свойствами воды, со способами очистки воды (адсорбция, фильтрация), методами определения ионов в растворах (качественными реакциями, с научным подходом к решению экологических проблем, собрав информацию, предположив все возможные причины необходимые для объяснения данных).

VI. Задание на дом

– Отчет о практической работе работе.
– Мини-сообщение об использовании воды

VII. Закрепление результатов

1. Один юный житель Химикамска объявил, что будет пить только газированную воду до тех пор, пока не включат воду. Прав ли он? (Выпивая воду, тратишь ее меньше, чем газировку, так как для получения газа требуется гораздо больше воды.)

2. Какие примеси можно отделить от воды, используя:

а) выпарительную чащу,
б) прибор для фильтрования,
в) делительную Воронку.

3. Напишите уравнения реакций, где вода была бы исходным веществом.

2Na + 2НОН => 2NaOH + H₂
SO₃ + H₂O =>H₂SO₄

4. Напишите по одному уравнению реакции (каждого типа), где образуется вещество вода

2Н₂ + О₂ => 2Н₂О
2Al(OH)₃ =>Al₂O₃ + 3H₂O
2NaOH + H₂SO₄ => Na₂SO₄ + 2H₂O
Fe₂O₃ + 3H₂ => 2Fe + 3H₂O

VIII. Рефлексия

Ученики отвечают на вопросы, на листках:

Мое настроение после урока_________________
Что я получил от урока______________________
Полученные знания мне_____________________