Элективный курс "Лаборант химического анализа"

Пояснительная записка

Программа элективного курса “ Лаборант химического анализа” предназначена для учащихся 10-х классов химико-биологического или естественно-научного профиля и рассчитана на 68 часов по 2 занятия в неделю в течение всего года.

Актуальность создания программы объясняется тенденцией профилизации современного образования. Данный элективный курс является предметно-ориентированным и направлен на удовлетворение познавательных интересов учащихся в форме практических и исследовательских работ, создания базы для ориентации в мире современных профессий.

Содержание курса раскрывает основы аналитической химии– науки о методах исследования состава вещества, знакомит с различными методами качественного и количественного анализа, помогающими установить, какие химические элементы и в каком количестве содержатся в изучаемом объекте.

Противоречия:

1. Между получением определенного количества теоретических знаний и неумением применять их на практике.
2. Между пониманием важности химических знаний в жизни человека и снижением интереса к предмету по причине его насыщенности информацией, не находящей практического применения.

Цели элективного курса:

1. Ознакомить учащихся с классическими методами качественного и количественного анализа исследования состава вещества.
2. Ознакомить с веществами, содержащимися в продуктах питания и их воздействии на организм человека.
3. Раскрыть роль химии в познании природы и обеспечении жизни общества.
4. Предоставить учащимся возможности применить химические знания на практике при выполнении исследовательских работ.

Задачи элективного курса:

1. Повысить теоретический уровень знаний учащихся по химии.
2. Формировать общенаучные, а также химические умения и навыки, необходимые в деятельности экспериментатора и полезные в повседневной жизни.
3. Создание условий для творческой самореализации, подготовка к ведению и оформлению исследовательской работы.
4. Развивать общеучебные навыки и умения, работать с научно-популярной и справочной литературой, использовать ресурсы Интернета.

В процессе изучения материалов элективного курса ученикам прививается вкус к исследовательской деятельности, закладываются основы общенаучного мышления, умение правильно построить исследовательскую задачу, использовать разные методы, проанализировать и обобщить материал, а участие в работе конференции формирует правильную речь, развивает самостоятельность при составлении докладов, отчетов, формирует привычку к публичным выступлениям.

Привлечение дополнительной информации межпредметного характера в решении проблемы сохранения и укрепления здоровья позволит повысить интерес школьников к практической химии, позволит формировать научное мировоззрение, давая химическую картину природы и человека.

Учебно-тематический план

Содержание программы

Ведение. (3 часа)

Научный эксперимент и его роль в познании. Погрешность эксперимента. Оценка погрешностей. Обработка результатов эксперимента. Требования к отчету. Оборудование и реактивы. Химическая посуда общего и специального назначения. Мытьё и сушка посуды. Техника безопасности и основные правила работы в химической лаборатории. Оказание первой медицинской помощи.

Примерное распределение занятий по теме:

Занятие 1. Научный эксперимент. Требования к оформлению отчета.
Занятие 2. Оборудование и реактивы. Мытьё и сушка посуды.
Занятие 3. Техника безопасности при работе в химической лаборатории.

Тема 1. Основы аналитической химии. (13 часов )

Предмет, задачи и методы аналитической химии. Анализ и синтез. Аналитическая химия-наука о методах анализа вещества. Химический анализ. Виды химического анализа. Качественный анализ: идентификация и обнаружение. Количественный анализ. Стадии аналитического процесса: отбор пробы, подготовка пробы к анализу, измерение, оценка результатов измерения. Значение аналитического контроля в народном хозяйстве и охране окружающей среды. Вклад русских ученых в развитие аналитической химии.

Растворимость веществ. Способы выражения концентрации растворов (процентная, молярная, нормальная). Эквивалент. Закон эквивалентов. Закон действующих масс. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье.

Ионное произведение воды. Понятия о водородном показателе (рН) растворов. Методы измерения рН. Индикаторы.

Буферные растворы. Механизм буферного действия. Значение буферных растворов в почвоведении и биологии.

Гомогенные и гетерогенные системы. Образование и растворение осадков. Значение реакций осаждения для химического анализа. Коллоидные системы.

Окислительно-восстановительные реакции. Окислители и восстановители. Ок-вос. Процессы в химическом анализе.

Примерное распределение занятий по теме 1:

Занятие 1. Предмет, задачи и методы аналитической химии.
Занятие 2. Значение аналитической химии в народном хозяйстве и охране окружающей среды.
Занятие 3. Способы выражения концентрации растворов. Молярная и нормальная концентрации.
Занятие 4. Решение задач по теме: “Способы выражения концентрации растворов”.
Занятие 5. ПР №1: “Приготовление раствора с заданной молярной концентрацией”.
Занятие 6. Эквивалент. Закон эквивалентов.
Занятие 7. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье.
Занятие 8. Понятие о водородном показателе растворов. Индикаторы.
Занятие 9. ПР №2: “Определение рН растворов с помощью потенциометра”.
Занятие 10. Буферные растворы и их значение.
Занятие 11. Образование и растворение осадков.
Занятие 12. Окислительно-восстановительные реакции.
Занятие 13. ПР №3: “Изучение окислительно– восстановительных свойст перманганата калия и перекиси водорода”.

Желаемые результаты по сформированности умений:

– ознакомление с основами аналитической химии;
– объяснять сущность химических реакций с точки зрения изученных теорий;
– проводить вычисления при решении задач на определение концентраций растворов, на смешивание растворов разной концентрации;
– уметь готовить растворы с заданной концентрацией;
– соблюдать правила техники безопасности при обращении с веществами и химической посудой, лабораторным оборудованием;
– анализировать результаты наблюдаемых опытов и оформлять их в лабораторный журнал.

Тема 2. Основы качественного анализа. (24 часа)

Классификация реакций в качественном анализе. Основные принципы качественного анализа. Дробный и системный анализ. Классификация катионов по аналитическим группам (6 групп). Классификация анионов по растворимости солей бария и серебра и окислительно-восстановительным свойствам. Качественные реакции анионов разных аналитических групп (3 группы). Маскирование.

Примерное распределение занятий по теме 2:

Занятие 1. Основные принципы качественного анализ. Дробный и системный анализ.
Занятие 2,3. ПР№ 4: “Обнаружение катионов 1 аналитической группы (Na⁺,K⁺,NH₄⁺).
Занятие 4,5. ПР№ 5: “Обнаружение катионов 2 аналитической группы (Ag⁺ ,Pb²⁺ ).
Занятие 6,7. ПР№ 6: “Обнаружение катионов 3 аналитической группы ( Са²⁺,Ва²⁺).
Занятие 8,9. ПР№ 7: “Обнаружение катионов 4 аналит. группы (Al³⁺ Cr³⁺ Zn²⁺ ).
Занятие 10,11. ПР№ 8. “Обнаружение катионов 5 аналитической  группы (Fe²⁺,Fe³⁺,Mn²⁺,Mg²⁺).
Занятие 12,13. ПР№ 9. “Обнаружение катионов 6 аналитической группы (Со²⁺ ,Сu²⁺ ,Ni²⁺ ,Cd²⁺ ).
Занятие 14,15. ПР№ 10. “Анализ смеси катионов всех аналитических групп”.
Занятие 16. Классификация анионов на аналитические группы.
Занятие 17,18. ПР№ 11: “Обнаружение анионов 1аналитической группы (SO₄^2-,SO₃^2-,S₂O₃^2-,CO₃^2-,PO₄^3-).
Занятие 19,20. ПР№ 12: “Обнаружение анионов 2 аналит. группы (Cl^– ,Br^– ,I^– ,S^2– ).
Занятие 21,22. ПР№ 13. “Обнаружение анионов 3 аналитической группы (NO₃^– ,MnO₄^– ,CH₃COO^– ).
Занятие 23,24. ПР№14: “Анализ смеси анионов всех аналитических групп.

Желаемые результаты по сформированности умений:

– учащиеся будут ознакомлены с основами качественного анализа;
– составлять полные и краткие ионные уравнения химических реакций;
– выполнения практических работ по качественному определению катионов  и анионов различных аналитических групп;
– логически мыслить при составлении алгоритма выполнения практических работ по анализу смеси катионов и смеси анионов различных аналитических групп;
– оформления результатов практических работ.

Тема 3. Основы количественного анализа. (7 часов)

Задачи и методы количественного анализа: гравиметрический и титриметрический. Классификация титриметрических методов по видам реакций (кислотно-основное, осадительное, окислительно-восстановительное, комплексиметрическое титрование); по применяемым растворам (перманганатометрия, йодометрия, хроматометрия, броматометрия, аргентометрия). Основные операции количественного анализа: взвешивание, отмеривание, титрование, фильтрование.

Титрование. Сущность метода. Установление точки эквивалентности. Индикаторы. Стандартный (титрованный) раствор, способы его приготовления. Стандартизация растворов. Кислотно-основное титрование.

Жесткость воды, причины её возникновения. Виды жесткости. Способ устранения. Определение жесткости воды.

Примерное распределение занятий по теме 3:

Занятие 1. Задачи и методы количественного анализа.  Основные операции количественного анализа.
Занятие 2. Классификация титриметрических методов.
Занятие 3. Титрование. Установление точки титрования. Индикаторы.
Занятие 4. ПР№15: “Приготовление и стандартизация 0,1 н.  раствора соляной кислоты”.
Занятие 5. Жесткость воды. Способы устранения жесткости.
Занятие 6,7. ПР№16. “Определение временной жесткости воды  кислотно-основным титрованием”.

Желаемые результаты по сформированности умений:

– учащиеся будут ознакомлены с основами количественного анализа;
– выполнять процесс титрования;
– понимать сущность титрометрических методов количественного анализа;
– анализировать результаты титрования и проводить расчеты на определение временной жесткости воды;
– выполнять практические работы, применяя специфические навыки.

Тема 4. Применение методов химического анализа в охране окружающей среды и контроле качества продуктов питания. (21 час).

Человек и биосфера, атмосфера, гидросфера. Уровни экологических проблем. Антропогенные источники загрязнения окружающей среды. Характер воздействия вредных веществ на человека. Понятие ПДК (предельно-допустимые концентрации) вредных веществ в атмосфере , гидросфере, пищевых продуктах.

Применение методов химического анализа в охране атмосферы, гидросферы, литосферы. Определение содержания хлоридов в пробах природных и очищенных сточных вод.

Химический состав пищи. Питательные вещества, жиры, углеводы, белки, вода, минеральные вещества, витамины, макро и микроэлементы, пищевые добавки.

Контроль качества продуктов питания. Анализ качества молока и молочных продуктов. Анализ соков и фруктов на содержание аскорбиновой кислоты. Обнаружение крахмала в продуктах питания.

Роль витаминов и лекарственных препаратов для человека. Химические процессы в организме человека. Правильное использование лекарственных препаратов: аспирин, антибиотики, инсулин, природные лекарства. Изучение свойств аспирина и парацетамола.

Экскурсии на очистные сооружения, в хим. лабораторию производства продуктов питания (хлебокомбинат, молокозавод, мелькомбинат, мясокомбинат).

Примерное распределение занятий по теме 4:

Занятие 1. Человек и биосфера, гидросфера, атмосфера. Уровни экологических проблем.
Занятие 2. Антропогенные источники загрязнения окружающей среды. Понятие ПДК вредных веществ в природе и пищевых продуктах.
Занятие 3. Применение методов химического анализа в охране окружающей среды.
Занятие 4,5. ПР№ 17. “Определение содержания хлоридов в  пробах природных и очищенных сточных вод”.
Занятие 6. Химический состав пищи.
Занятие 7. Контроль качества продуктов питания.
Занятие 8,9. ПР№ 18. “Определение качества молока и молочных  продуктов: кислотности и содержания белка”.
Занятие 10,11. ПР№ 19: “ Определение содержания аскорбиновой кислоты в соках и фруктах”.
Занятие 12. ПР№ 20: “Обнаружение крахмала в продуктах питания”.
Занятие 13. Роль витаминов и лекарственных препаратов для человека.Химические процессы в организме человека.
Занятие 14. ПР№ 21: “ Изучение свойств аспирина и парацетамола”.
Занятие 15. Химия и здоровье человека.
Занятие 16-20. Выполнение индивидуальных исследовательских проектов.
Занятие 21. Защита проектных работ.

Желаемые результаты по сформированности умений:

– определять макро и микроэлементы, источники загрязнения окружающей среды;
– определять химический состав пищи при выполнении практических работ по исследованию продуктов питания;
– понимать важность контроля за качеством продуктов питания;
– самостоятельно выполнять работы исследовательского характера с применением специфических навыков;
– использовать приобретенные знания в повседневной жизни;
– творчески мыслить ,наблюдать, описывать процессы, анализировать  и делать выводы;
– выполнять химический анализ веществ и иметь представление о профессии лаборанта химического анализа, фармацевта.

Методические рекомендации

Одна из главных задач химического образования – развивать интеллект учащегося, его логическое, образное, теоретическое, эмпирическое мышления. Развитию мышления способствует интерес к предмету. Средством формирования интереса к предмету могут стать практические и исследовательские работы.

В рамках данного элективного курса организуется познавательная деятельность ребят. Занятия организуются по следующим методам: семинары, практикумы и экскурсии. Элективный курс состоит на 53% из практических работ и 7% самостоятельных исследовательских работ учащихся. Поэтому наиболее подходящими формами организации занятий являются парная и групповая. Причем групповое выполнение работы (2-4 человека) благоприятно отражается на качестве ученического эксперимента. Доля самостоятельных исследовательских работ не так велика в связи с тем, что ученическое исследование по предмету возможно только при условии готовности школьника к этому сложному виду деятельности: необходимо, чтобы у обучающихся были сформированы основные экспериментальные умения. Поэтому, выполняя практические работы под руководством учителя, ребята будут развивать организационные (планирование эксперимента, рациональное использование времени, аккуратность и четкость в работе, оформление записей в лабораторный журнал) и интеллектуальные (работа с учебной литературой, описание явлений, сравнение свойств, анализ результатов эксперимента) умения.

В рамках данного курса предусмотрено обязательное ведение рабочей тетради, в которую необходимо записывать весь ход проведения эксперимента, производить необходимые математические расчеты по обработке результатов и формулировать обобщения и выводы по работе. Несмотря на групповое выполнение практикума, отчет о проделанной работе каждый учащийся должен составлять самостоятельно.

При изучении темы “Основы аналитической химии” учитель может использовать информационные технологии: диск “Полный интерактивный курс химии” производства ООО “Физикон”. Данный диск можно применить при проведении семинаров на занятиях №3,6-8,12. Проведение некоторых объёмных практических работ целесообразно проводить на спаренных занятиях на протяжении изучения всего курса.

При изучении темы “Применение методов химического анализа в охране окружающей среды и контроле качества продуктов питания” учитель может использовать мультимедийный диск “Сложные химические соединения в повседневной жизни” из серии “Химия в школе”.

Применение информационных технологий на занятиях повышает интерес учащихся и познавательную активность ребят.

Тематическое планирование элективного курса является примерным и может быть изменено учителем в зависимости от образовательных запросов учащихся и материальной базой школы.

Формой отчетности по изучению элективного курса может быть защита учащимися исследовательских работ, выступление на научных конференциях. Темы исследовательских работ ребята выбирают по окончании изучения первой темы, для того , чтобы у них было достаточно времени для изучения научной литературы, формулировки цели и задачи исследования, выбора методик определения. Кроме того, при изучении темы4 на семинарских занятиях необходимо привлекать ребят выступать с небольшими докладами по темам занятий, которые пересекаются с выбранной ими темой исследовательской работы. Такой опыт будет снимать психологическое напряжение ребят при публичном выступлении, что поможет им в полной мере подготовиться к защите проектных работ по окончании элективного курса.

Памятка проведения исследовательской работы

1. Определите объект и предмет исследования.
2. Сформулируйте тему, проблему и обоснуйте их актуальность.
3. Изучите научную литературу (книги, справочники, энциклопедии, интерактивные и мультимедийные диски, сайты сети Интернет).
4. Уточните тему после изучения литературы.
5. Сформулируйте гипотезы.
6. Сформулируйте цели и задачи исследования.
7. Составьте план исследования.
8. Определите и освойте методики экспериментальных работ.
9. Проведите все необходимые эксперименты.
10. Проанализируйте полученные данные, обобщите и сделайте выводы.
11. Оформите результаты исследования.
12. Подготовьте выступление для защиты работы.

Литература и другие информационные источники

1. Астафуров В. И. Основы химического анализа., М.: Просвещение,1982
2. Брэгг П. Вода и соль. Шокирующая правда. М.2004
3. Габриелян О.С., Ватлина Л.П. Химический эксперимент в школе. 9,10 класс.-М.:Дрофа,2005
4. Жванко Ю.Н., Панкратова Г.В., Мамедова З.И. Аналитическая химия и технохимический контроль в общественном питании.– М.: Высшая школа, 1989
5. Журналы “Химия и жизнь”.№4 1998; №7 2001
6. Исаев Д.С. “Из опыта организации исследований по химии на внеклассных занятиях в общеобразовательной школе. -Тверь: Славянский мир,2007
7. Макаров К.А. Химия и здоровье. -М.: Просвещение, 1985
8. Понамарёв В.Д. Аналитическая химия для учащихся медицинских училищ. – М.: Просвещение, 1982
9. Программы элективных курсов. Профильное обучение. М.: Дрофа,2006
10. Скурихин И.М., Нечаев А.П. всё о пище с точки зрения химика. – М.: Высшая школа,1991
11. Ширшина Н.В. Сборник элективных курсов, – Волгоград: Учитель 2006

Электронные издания:

1. Зеленцов В.В. Открытая химия 2.6 (полный интерактивный курс химии), ООО “Физикон” 2005.
2. Сложные химические соединения в повседневной жизни. (Диск из серии “Химия в школе”), ЗАО “Просвещение-Медиа”, 2005.

Сайты Интернета:

1. www.college.ru
2. www.chemnet.ru
3. www.alhimik.ru
4. www.en.edu.ru