Интегрированное занятие "Строительные и отделочные материалы в постройках Руси"

(урок построен на основе методики WEB-квестов)

Продолжительность занятия: 2 часа.

Цель и задачи занятия.

• Знакомство учащихся со строительными и отделочными материала, которые использовались и используются архитекторами для постройки и отделки архитектурных зданий и ансамблей.
• Знакомство с архитектурными постройками и особенностями их отделки от средневековья до наших дней.
• Формирование у учащихся навыков самостоятельного сбора информации и поиск ответов на поставленные вопросы при помощи Интернет ресурсов.
• Составление учащимися мини-презентаций по WEB-квесту.

Средства обучения:

• набор лабораторного оборудования и реактивов на столах учащихся: виды минералов-карбонатов (мел, мрамор,известняк,доломит, малахит), раствор соляной кислоты (1:3), пробирки;
• выставка образцов горных пород и минералов, используемых в строительстве;
• коллекция видов строительного и отделочного кирпича;
• ресурсы интернета.

Технические средства обучения:

• компьютер с возможностью выхода в Интернет;
• мультимедийное устройство;
• экран.

О методике проведения занятия.

Подготовительный этап проводится за неделю, цель которого – знакомство учащихся с содержанием вопросов к WEB-квестам.

Перечень WEB-квестов:

WEB-квест 1. Деревянные постройки Руси.

WEB-квест 2 .Химические свойства белого камня. Известняки в природе.

WEB-квест 3 . Архитектура – каменная летопись человечества.

WEB-квест 4. Кирпич – “родоначальник” промышленных строительных материалов.

WEB-квест5. Настенная живопись.

Ход урока

1. Вступительное слово учителя.

Учитель МХК: Сегодня вы являетесь участниками необычного урока-исследования. С одной стороны этот урок проводим Мы - учителя химии и МХК, с другой стороны - тема сегодняшнего урока вам знакома и вы являетесь уже полноправными авторами этого исследования.

• Объявление темы и девиза урока.

ТЕМА: “СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ПОСТРОЙКАХ РУСИ”

Кто малого не может, тому и большее невозможно

М.В.Ломоносов

В современном учении о человеке нет, пожалуй, понятия более емкого, чем культура. Архитектура, живопись, литература, музыка, образование, наука, религия, быт и многое другое – все это области культуры.

Учитель химии:

Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все – от песчинок малых до планет –
Из элементов состоит единых.

Действительно, все, что нас окружает,- это мир химических соединений. Сегодня мы вместе приоткроем с вами мир химических соединений углерода и кремния, которые человек стал использовать в качестве строительных материалов в Древней Руси.

ПЕРВЫЕ СТОЛЕТИЯ РУССКОГО ЗОДЧЕСТВА

II.Деревянные постройки Руси.

Учитель МХК:

Один французский путешественник, побывав в России в XVI веке, писал: “Постройка из бревен превосходна. Нет ни гвоздей, ни крючив, но все так хорошо отделано, что нечего похулить, хотя у строителей все орудия состоят в одних топорах”.

Известно, что Россия — “деревянная страна”. Ни в одной другой стране мира нет такого количества памятников деревянного зодчества. Дерево является одним из первых строительных материалов, которые человек применил для постройки жилищ, мостов и других сооружений.

К главным преимуществам дерева относятся: малый вес, легкость транспортировки и обработки, высокая механическая прочность, малая звуко- и теплопроводность и, наконец, выразительность рисунка.

Заонежье – одна из древнейших территорий Карелии, имевшая важное значение в историческим развитии северо-запада Российского государства. В ХVII-XIX вв. на территории Заонежья вместе с бурно развивавшейся экономикой возникали строительные традиции, блестяще воплощенные в архитектуре церквей, часовен, жилых крестьянских домов и хозяйственных построек. В настоящее время памятники истории и культуры этой территории составляют бесценный фонд Карелии и России, а уникальный Кижский ансамбль является объектом Всемирного культурного наследия.

Кижи (карел. Kizi) — остров на Онежском озере в Карелии, на котором расположен всемирно известный архитектурный ансамбль, состоящий из множества деревянных строений: церквей, часовен, домов, хозяйственных построек. Некоторые из этих строений были построены на месте, другие привезены сюда из других мест. По одной из легенд, Преображенская церковь построена без гвоздей одним топором, который потом мастер выбросил в озеро.

Презентация учащимися WEB - квест 1 (пример)

1. Химические свойства белого камня. Известняки в природе.

Учитель химии: Мы привыкли к каменным зданиям в наших городах и почти не замечаем, из чего они сделаны, какие материалы использовали строители. Неоднократно вы замечали, что некоторые архитектурные сооружения вызывают у нас чувства стремительного движения светлой радости, простора, покоя или чувства замкнутости и подавленности. Строительным материалам принадлежит не последняя роль. Каждый строительный материал – это химическое соединение, возможности которого обязательно учитываются архитекторами и строителями.

Поэт Н.М.Федоровский создал целую “Поэму о минералах”:

По формуле, как ни смотри,
Они не рознятся никак.
Все те же кальций це о три,
Как мрамор, так и известняк.

Презентация учащимися WEB - квест 2

2. Архитектура – каменная летопись человечества.

Учитель МХК: Архитектуру иногда называют каменной летописью человечества. Ее памятники действительно становятся нетленными свидетелями событий прошлого и многое могут рассказать о жизни людей минувших эпох. Архитектуру также называют застывшей музыкой, ибо она несет в себе красоту и разнообразие форм, заставляет нас волноваться и переживать.

Презентация учащимися WEB – квест-3

1. Что такое белый камень и как он использовался в Древней Руси?

Белый камень — это известняк, древнейший строительный материал, применявшийся в Северо-Восточной Руси. В отличие от Киевской Руси, где главным строительным материалом был кирпич, Владимиро-Суздальские и Московские князья использовали для возведения особенно важных построек храмов и дворцов, белый камень. И это несмотря на ограниченные возможности добычи этого камня на всём огромном пространстве Северо-Восточной Руси.

Цвет известняка   может быть самого широкого спектра: белый, серый, желтый, розовый, “персиковый”, серо-сиреневый, бурый, коричневый, голубой, а также их все возможные сочетания и оттенки.

Облицовочная известняковая плитка, являясь натуральным материалом с фильтрующими свойствами, благоприятно воздействует на микроклимат в отделанном ею помещении. Если  в жаркое сухое время смочить водой стену, облицованную известняком, то  это поможет поддержать оптимальный микроклимат в помещении, а в холодную погоду известняк будет удерживать тепло в доме надежней, чем стекло и бетон.

Кроме известняков для построек брали также и доломиты из того же мячковского горизонта. Эти карбонаты имеют повышенное содержание MgO (20-22%), тогда как известняки всего 1-2%. Обычно доломиты за счет магния на свежем изломе приобретают светло-желтый цвет.

2. Как добывают известняк?

Добывали камень и зимой, и летом. Под землей температура практически постоянна в любой сезон (5–10 градусов тепла). На открытых разработках в холодное время года жгли костры, что решало сразу две задачи: обогрева рабочих и увеличения ломкости низкокачественного камня, используемого на бут и известь.

Скорее всего, камень на известь обычно обжигался рядом с карьерами. Химическая формула обжига известняка:

CaCO₃ = СаО + СО₂ с поглощением тепла, т.е. при обжиге выделялся углекислый газ и оставалась негашеная известь. Полученная негашеная известь укладывалась в бочки (для защиты от влаги) и транспортировалась на стройплощадку. Впрочем, возможен и вариант перевозки бутовых камней для их обжига на месте строительства, хотя транспортировка камня для его последующего пережога нерациональна, так как при обжиге камень теряет в весе.

Далее на стройплощадке известь гасили в так называемых творильных ямах (стенки этих ям обычно обкладывались досками для предотвращения смешения извести с землей). Химическая формула гашения извести:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ с выделением тепла (“кипением”).

Там, где требовалась особо качественная известь (например, для штукатурки под фрески), в целях полного гашения известь выдерживали в творильных ямах от нескольких недель до нескольких месяцев.

Гашеную известь смешивали с песком и другими ингредиентами (соломой, древесным углем, толченой керамикой-цемянкой и пр.) и клали раствор в стены, фундаменты и пр., где гашеная известь высыхала (“схватывалась”), выделяя воду и вновь образуя известняк.

Химическая формула высыхания гашеной извести:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃(выпадает в осадок)+ Н₂О.

Иногда для ускорения “схватывания” вблизи стен разводили костры, служившие источниками не только тепла, но и углекислого газа. В фундаментах, куда доступ воздуха был закрыт, известь схватывалась очень медленно (иногда в течение многих десятилетий), что негативно влияло на надежность зданий. Лучшей же считалась известь, выдержанная 2 – 3 года в яме под слоем песка и воды.

Химический состав чистого известняка близок к кальциту (СаО 56%, СО₂ 44,0%). В состав карбонатной части известняка входят также доломит CaMg(CO₃)₂, FeCO₃ и МnСО₃ (менее 1%), в небольших количествах оксиды, гидроксиды и сульфиды Fe, Са₃(РО₄)₂, CaSO₄, органическое вещество. Плотность известняка составляет примерно 2700-2900 кг/м³, температура разложения - 825-920°С.

Презентация учащимися WEB-квест 3.

Лабораторный опыт: качественное определение известняков в представленных образцах минералов проводится каждым учащимся.

V. Кирпич – “родоначальник” промышленных строительных материалов.

Недостатки известняка в качестве строительного материала теперь нам очевидны. Важное место в дальнейшем стал играть кирпич.

Презентация учащимися WEB- квест 4.

VI. Настенная живопись.

МОЗАИЧЕСКОЕ ХУДОЖЕСТВО

Возрождение смальты на Руси:

Ломоносову было душно и тесно в холодных стенах Академии наук. Ему хотелось уйти из-под опеки постылой академической канцелярии, найти для себя самостоятельную деятельность, в которой могла бы проявить себя его кипучая натура. Еще до того как Ломоносову удалось обзавестись химической лабораторией, он обратил внимание на мозаику — древнее искусство составлять из цветных стеклянных сплавов (смальт) немеркнущие картины и портреты.

Несколько мозаичных работ привез в 1746 году из Рима граф Михаил Илларионович Воронцов, в доме которого часто бывал Ломоносов. Среди них была и мозаичная картина “Плачущий апостол Петр” работы неизвестного ватиканского мастера с оригинала Гвидо Рени, отличавшаяся богатством и разнообразием красочных оттенков при передаче розового хитона и голубого плаща апостола. Ломоносова живо заинтересовала искусная работа итальянских мастеров, доведших свою смальтовую “палитру” до нескольких тысяч оттенков, что позволяло им виртуозно копировать масляную живопись.

Ломоносов всегда стремился связать свои теоретические изыскания с живой и непосредственной практикой. Работа по изобретению цветных прозрачных и непрозрачных стекол была для него одним из средств обоснования теории цветов. Здесь сама химия приходила ему на помощь, так как точно установленные химические вещества, взятые в точно измеренных весовых пропорциях, определяли характер и интенсивность цвета, окрашивающего стеклянную массу. Проблема света и цвета получала здесь как бы идеальное разрешение.
Ломоносов с энтузиазмом принялся за опыты.

Презентация учащимися WEB- квест 5

Учитель химии: Заметным импульсом развития науки о строительных материалах явилась физико-химическая механика, разработанная академиком П. А. Ребиндером и его научной школой. Эта пограничная отрасль науки решает в основном задачи получения тел с высокими механическими, особенно прочностными, свойствами, определения наилучших условий механической обработки — дробления и тонкого измельчения (диспергирования), резания и давления, обеспечения физико-химическими и механическими приемами наилучшей обрабатываемости твердых тел с учетом воздействия окружающей среды.

VI. Охрана памятников архитектуры от воздействия окружающей среды.

Учитель МХК: Сохранившиеся памятники древней архитектуры – свидетели истории нашего государства. Поэтому важно сохранить их для будущих поколений. Плотные известняки начинают разрушаться через 75 – 150 лет, они приходят в угрожающее состояние через 200 – 400 лет, окончательное разрушение происходит через 1200 лет. Что угрожает архитектурным сооружениям?

Учитель химии: На доске (заполнение схемы в ходе обсуждения с учащимися):

VII. Заключение. Подведение итога занятия.

См. презентацию.