В ролевой игре принимали участие: географы, агрономы, химики-эксперты, контролирующие качество продукции, Для повышения интереса школьников к внеклассному мероприятию были использованы информационная и практическая деятельность.
Компьютерная презентация позволила ярко, колоритно и лаконично представить весь материал мероприятия.
Ребятам нравятся такие мероприятия. Они их ждут, охотно к ним готовятся. При этом проявляется их фантазия, смекалка, умение применить свои знания, работать с дополнительной литературой, аргументировать свое мнение. Даже слабые ученики на таких уроках активно включаются в работу. В коллективе наблюдается благоприятный психологический климат: ребята дружелюбны, гуманны по отношению друг к другу, готовы помочь однокласснику в сложной ситуации. Учащиеся на уроке активно работают, стремятся повысить свой уровень знаний, расширить кругозор. У ребят формируются навыки самостоятельной работы; развиваются навыки поисковой деятельности, а также способность к анализу и синтезу информации. Основные акценты при изучении вопросов данной темы были сделаны на активной работе учащихся в классе в форме ролевой игры, активном обсуждении материала в форме ученик – ученик, ученик – учитель. Знания проверяются посредством игровых методик контроля, оформления практической части, защиты, в том числе и на компьютере.
Внеклассное мероприятие направлено на формирование ключевых компетентностей учащихся.
Цель: показать практическое значение химических веществ в сельском хозяйстве.
Задачи:
- Провести самостоятельный поиск информации о химизации сельского хозяйства.
- Оценка экологического состояния почвы на пришкольном участке.
- Использование приобретенных химических знаний и умений в практической деятельности, а именно при оценивании качественных показателей почвенных, водных проб, продуктов питания на пришкольном участке.
- Использование знаний агрохимии для повышения урожайности.
Оборудование: оборудование для определения хлоридов, сульфатов, карбонатов из состава тест-комплектов «Хлориды», «Сульфаты», «Карбонаты» и др.
Ход мероприятия
Организационный момент.
Приветствие учителя, сообщение цели мероприятия.
Учитель:
«За мной наука вслед идет
И чудеса с собой несет
И вам хочу показать
Как знанья можно применять».
Дорогие ребята! Сегодня у нас необычный урок. Вы станете непосредственными исследователями. Вашими наставниками буду я, а также учащиеся 9 классов. Надеемся, что с вашей помощью мы придем к правильному выводу. Желаем вам удачи!
Класс поделен на 3 группы. Каждый участник получает карту-инструкцию по темам: «Почва». «Вода». «Продукты питания». Под руководством наставников - учащихся 9-х классов проводится три этапа: проектный, теоретический и практический.
Этап проектный. Роль химии в поднятии урожайности.
Проектная деятельность наставников - учащихся 9- х классов. Тема презентаций: «Почва – химическая кухня растений». «Скорая химическая помощь растениям в поле и в саду».
Экскурсовод-географ. Наш край занимает очень выгодное географическое положение. Краснодарский край обладает разнообразными природными богатствами. В его недрах залегают мощные толщи угля, руд, нефти и других минералов. На территории области везде и всюду встречаются строительные материалы: глина, песок, гравий, камень, известняк, гипс, природные краски и многое другое.
Экскурсовод-агроном. В условиях запрета на ввоз сельхозпродукции из стран ЕС, сегодня в России делают ставку на развитие отечественного производства. И сейчас у кубанских сельхозпроизводителей есть возможность кратно увеличить объемы производства. Благоприятный климат Краснодарского края и разнообразие почв позволяют выращивать около 100 различных культур. Хозяйства северной и центральной части региона специализируется на производстве зерна, прежде всего пшеницы, кукурузы, а также сахарной свеклы, подсолнечника, сои. В западной зоне основой экономики хозяйств является производство риса, в южно-предгорной и Черноморской – картофеля, овощей и фруктов, чая и цитрусовых.
Для повышения урожайности, получения продукции более высокого качества приходится использовать знания агрохимии. Почва и растения не только взаимосвязаны, но и взаимозависимы. Рассмотрим, что дает почва растению:
- она является средой обитания корней и подземных видоизменений стебля (корневища, клубни, луковицы);
- почву можно рассматривать как посредника между растением и удобрениями, растением и влагой;
- почва — это источник питательных веществ для растений.
Рассмотрим и обратную связь — что дает растение почве:
- возникновением своим и дальнейшим «развитием» почва «обязана» главным образом жизнедеятельности низших и высших растений (В. В. Докучаев, П. А. Костычев, В. Р. Вильяме);
- важнейшие свойства почвы: содержание перегноя и его качество, структура и прочность (а также связанные с ними режим водо-, воздухо- и теплообмена, динамика питательных веществ), поглотительная способность, кислотность — определяются во многом жизнедеятельностью растений и микроорганизмов.
Треугольник Д.Н. Прянишникова: почва - растение - удобрение.
Экскурсовод-агрохимик. В общей прибавке урожая, полученной человечеством в последние десятилетия, примерно 50% достигнуто благодаря применению удобрений, 25% — использованию высокоурожайных сортов и 25% — совершенствованию технологии возделывания растений. Питательные вещества (кроме СО2, поглощаемого из воздуха) растения получают из почвы. Поэтому удобрять землю приходится систематически – по мере ее обеднения из года в год. Основными питательными элементами являются азот, фосфор и калий Биологическое значение питательных элементов для растений показано в таблице № 1 [приложение: таблица № 1]
Вынос питательных веществ при уборке урожая в соответствии с почвенно – климатическими условиями приведены в таблице № 2 [приложение: таблица № 2].
По происхождению удобрения классифицируют на минеральные и органические. Органические удобрения универсальны – в них содержатся все необходимые для питания растений элементы. Однако ресурсы этих удобрений ограничены и в них мало питательных веществ. В настоящее время химическая промышленность выпускает минеральные удобрения, в которых как количество, так и содержание питательных элементов в десятки раз больше, чем в органических удобрениях. По количеству питательных элементов удобрения классифицируют на простые (1 питательный элемент) и комплексные (2 и более питательных элементов). Содержание минеральных удобрений (в кг), соответствующее 1 кг действующего вещества (азота, К2О или Р2О5)приведено в таблице № 3 [приложение: таблица № 3].
Экскурсовод-агроном. Для определения массы вносимых удобрений рекомендуемую дозу (в кг) питательных веществ (на 1га) умножаем на соответствующую отдельным видам удобрения величину [приложение: графа 3 таблица №3]. Необходимо твердо знать, какие удобрения смешивать можно, а какие нельзя. В приведенной таблице № 4 знаком + показано, что удобрения смешивать можно, знаком - , что нельзя, а буквой «В» означает, что удобрения можно смешивать только непосредственно перед внесением [приложение: таблица №4]. Основное внесение удобрений - ранней весной или осенью, во время подготовки почвы. Дополнительное внесение удобрений (подкормка) – в летнее время, в период роста и плодоношения [приложение: таблица №5,6].
Этап экспериментальный.
Исследование образцов почвы, продуктов питания. Использование карт-инструкций ООО «компании Базис» для учебно-лабораторного оборудования по экологии по темам: «Почва», «Вода», «Продукты питания».
Агрохимик: «О свойствах исследуемой почвы судят по результатам анализа. Поэтому очень важно правильно взять образец почвы и умело подготовить его к анализу.
Приготовление почвы к анализу. Образец почвы 500 г распределяем тонким слоем на листе бумаги. Крупные комочки почвы в образце раздавливая руками, убирая корни, включения, просеиваем через сито в 1мм. Из приготовленной, таким образом, почвы берем пробы для проведения анализов.
Учитель. Я предлагаю Вам провести эксперимент. Вы разделены на три группы и на ваших столах образцы почвы пришкольного участка
Почва - это верхний поверхностный слой земной коры, формируется под воздействием различных факторов: почвообразующей породе климата, жизнедеятельности растительных и животных организмов антропогенных процессов и др. Характерным свойством почвы, отличающим ее от различных грунтов и пород, является плодородие. Одним из необходимых условий плодородия почвы является содержание в ней органического вещества, или гумуса. Простейший способ, помощью которого можно определить примерное содержание в почве органического вещества, основан на его относительной легкости. В отличие от минеральных частиц, которые тонут при погружении образца почвы в воду, частицы органического вещества всплывают к поверхности, приводя к расслаиванию взвеси.
Определение органического вещества в почве.
Материалы: образцы почвы из разных мест пришкольного участка.
Ход работы.
В сосуд поместим образец почвы объемом около 0,3 л. Зальем его водой и доведем уровень воды в сосуде до объема примерно 1л. Содержимое колбы перемешиваем для смачивания почвы и выхода пузырьков воздуха.
После расслоения взвеси измеряем линейкой значения высоты слоев отстоявшейся и всплывшей почвы линейкой. Результаты измерений высоты слоев почвы для каждого испытанного образца заносим в таблицу № 7:
| № пробы | Высота слоя почвы в сосуде, мм |  |
| Верхнего слоя h верхнего | Нижнего слоя h нижнего |
Вывод: содержание в почве органического вещества соответствует высоте частиц органических веществ, то есть высоте верхнего слоя почвы (гумуса).
Качественное определение наличия в почве карбонатов.
Сухую часть почвы пересыпаем в стакан и приливаем пипеткой несколько капель соляной кислоты. СО32- + 2Н+ = Н2О + СО2↑
Наблюдение: почва начинает «пенится» от выделения пузырьков углекислого газа. Интенсивность выделения газа средняя.
Вывод: в образце почвы обнаружены карбонат - анионы. Следовательно, почву можно отнести к группе карбонатных пород.
Приготовление водной вытяжки для определения ионов химических веществ.
В ступку насыпаем 50 г отобранной пробы почвы, измельчаем ее до мелкодисперсного состояния. На технических весах отвешиваем 20 г измельченной почвы, переносим в ее в колбу и добавляем 100 мл дистиллированной воды. Колбу закрываем пробкой, взбалтываем в течение 3 мин и вытяжку фильтруем. Для анализа собираем только прозрачный фильтрат.
Качественное определение наличия в почве сульфат - ионов.
В пробирку наливаем 5мл водной вытяжки, 2 капли азотной кислоты и добавляем несколько капель соляной кислоты и 2 мл раствора хлорида бария.
Ва2+ + SО42- = ВаSО4↓
Наблюдение: помутнение раствора.
Вывод: в почве присутствуют сульфаты в количестве тысячных долей процентов
(если образование мелкокристаллического белого осадка, то в почве присутствуют сульфаты в количестве десятых долей процентов)
Качественное определение наличия в почве ионов железа 3+
В пробирку наливаем 5мл водной вытяжки, 2 капли азотной кислоты и добавляем несколько капель пероксида водорода и 0,5 мл 20% раствора роданида аммония.
Fe3+ + СNS- = Fe(СNS)3
Наблюдение: розовое окрашивание свидетельствует о содержании ионов железа в концентрации 0,1 мг/ л. (при появлении ярко - красного окрашивания – ионы железа в концентрации более 10 мг/ л.)
Качественное определение наличия в почве хлорид – ионов
В пробирку наливаем 5мл водной вытяжки, 2 капли 10% серной кислоты и добавляем несколько капель 5% нитрата серебра.
Ag+ + Cl- = AgCl↓
Наблюдение: выпадение белого осадка в малом количестве.
Вывод: в почве присутствуют хлориды в количестве десятых долей процентов. Качественное определение катиона кальция.
В пробирку наливаем 5мл водной вытяжки и 5 мл 4% раствора щавелевокислого аммония. Доводим содержимое до кипения. По образовавшейся белой мути в виде щавелевокислого кальция судим о присутствии кальция.
СаСl2 + (NH4)2C2O4 = СаC2O4↓ + 2 NH4Сl
Са2+ + C2O42- = СаC2O4↓
Наблюдение: выпадение белого осадка в малом количестве.
Вывод: в почве присутствуют ионы кальция в количестве десятых долей процентов.
Определение кислотности почвы. К важнейшим экологическим характеристикам почвы, создающим необходимые условия жизнедеятельности растений, относится реакция среды (рН). Например, на кислых почвах с рН менее 5,5-6,0 хороших результатов в выращивании большинства овощных, цветочных и плодовых культур можно достичь известкованием до необходимого уровня, однако избыток извести также нежелателен. Наилучшие условия произрастания растений в зависимости от кислотности почвы приведены в таблице № 8 [приложение: таблица №8].
Определение рН водной вытяжки колориметрическим методом.
В пробирку наливаем водную вытяжку на 75% ее объема, помещаем универсальную индикаторную бумагу, смачиваем ее водной вытяжкой и выдерживаем 1 мин. Определяем рН, сравнивая с цветной стандартной шкалой. Для этого на шкале находим эталон, окраска которого близка к окраске испытуемой жидкости.
Наблюдение: рН водной вытяжки соответствует показанию 5,5
Вывод. Значение рН водной вытяжки соответствует слабокислым почвам.
Агрохимик: определение рН на пришкольном участке можно проводить и прибором «индикатором кислотности почвы, модель ИКП-ДЕЛЬТА». Способ применения прибора индикатора кислотности следующий:
- В место измерения выливаем ведро воды.
- Через 20 минут после полива прибор устанавливаем в почву под углом, удобным для считывания показаний. Выжидаем 1 минуту. Измерение проводят трижды.
- Отмечаем среднее показания прибора
Экскурсовод-агрохимик. Химическую мелиорацию проводят для улучшения качества почв с повышенной кислотностью или щелочностью. В первом случае осуществляют известкование, во втором — гипсование. Основное известковое удобрение — молотый известняк СаСО3. Кроме известняков, в качестве известковых удобрений применяют другие карбонатные минералы: известковый туф, мергель, доломит, мел. Нерастворимый в воде карбонат кальция под действием углекислого газа (продукта жизнедеятельности микроорганизмов) и воды превращается и растворимый гидрокарбонат кальция. Предварительно на ощупь определив вид почвы, необходимое количество молотой извести определяем по таблице № 9 [приложение: таблица №9]. Гипсование солонцеватых почв можно рассматривать кик процесс противоположный известкованию. Гипс СаSО4 выравнивает реакцию почвенного раствора. Результаты химического анализа почвы заносим в итоговую таблицу № 10
Итоговая таблица № 10. Экспериментальные данные анализа почвы
| № | Наименование опыта | Наблюдаемый результат |
| 1 | Качественное определение карбонатов | Почва начинает «пенится» от выделения пузырьков углекислого газа. Интенсивность выделения газа средняя.Вывод: в образце почвы обнаружены карбонат - анионы. Следовательно, почву можно отнести к группе карбонатных пород. |
| 2 | Качественное определение сульфатов | Помутнение раствора. Следовательно, в почве присутствуют сульфаты в количестве тысячных долей процентов |
| 3 | Качественное определение хлоридов | Белый осадок в малом количестве. Следовательно, в почве присутствуют хлориды в количестве десятых долей процентов |
| 4 | Качественное определение катиона кальция | Белый осадок в малом количестве. Следовательно, в почве присутствуют ионы кальция в количестве десятых долей процентов |
| 5 | Качественное определение катиона железа (+3) | Розовое окрашивание свидетельствует о содержании ионов железа в концентрации 0,1 мг/ л. |
| 6 | Определение рН среды | рН среды = 5,5 (слабокислые почвы) |
Учитель. Проблема охраны окружающей среды с каждым годом становится все острее. Не исключено, что в ближайшем будущем кто – то из вас нынешних учеников, должен будет брать на себя ответственность за решение тех или иных производственных проблем, которые напрямую связаны с состоянием окружающей среды. Я предлагаю вам подумать над решением задач, возникающих в различных экологических ситуациях.
Я предлагаю Вам провести следующий эксперимент. Вы разделены на три группы и на ваших столах овощи с нашего огорода и с прилавка магазина. По приведенной инструкции вы проведете эксперимент – определение нитратов в капусте, свекле и моркови и сравните результаты.
Группа 1. Морковь разделите на части: плодоножка, срединная часть, периферийная часть, сделайте срез в разных частях. На предметное стекло подложили лист белой бумаги и капнули на соответствующий срез 2 капли раствора дифениламина. Изменение окраски срезов в зависимости от содержания нитратов определяем по таблице 11
Группа 2. Картофель разделите на части: плодоножка, срединная часть, периферийная часть, сделайте срез в разных частях. На предметное стекло подложили лист белой бумаги и капнули на соответствующий срез 2 капли раствора дифениламина. Изменение окраски срезов в зависимости от содержания нитратов определяем по таблице 11
Группа 3. Огурец разделите на части: плодоножка, срединная часть, периферийная часть, сделайте срез в разных частях. На предметное стекло подложили лист белой бумаги и капнули на соответствующий срез 2 капли раствора дифениламина. Изменение окраски срезов в зависимости от содержания нитратов определяем по таблице. Запишите вывод, исследование оформите в виде таблицы № 11 [приложение: таблица №11].
Демонстрационный опыт химика-аналитика.
При поливе сельскохозяйственных культур сточными водами в корнеплодах можно обнаружить избыток нитрат – ионов. Возьмем сок моркови, выращенной на дачном участке, и сок моркови, которую поливали сточными водами сельскохозяйственного предприятия А.П. Павленко. Определим наличие нитрат – ионов с помощью дифениламина по интенсивности окрашивания. Бледно – голубое окрашивание наблюдается при концентрации нитрат – ионов более 0,001 мг/л, голубое – при концентрации более 1 мг/л, синее - более 100 мг/л
Вывод эксперта. В соке моркови, выращенной на дачном участке менее 0,001 мг/л нитратов, в соке моркови, которую поливали сточными водами, - более 100 мг/л., что превышает ПДК [приложение: таблица №12].
Определение нитрат – анионов в воде, водных средах, соках овощей и фруктов можно провести также с помощью экспресс - теста ОАО «Базис».
Демонстрационный опыт эксперта: определение концентрации нитрат - анионов в питьевой воде школы.
Окраску участка индикаторной полоски сравниваем с образцами окраски контрольной шкалы и определяем соответствующее значение концентрации нитрат - анионов в питьевой воде.
Учитель. А сейчас я предлагаю вам всем стать агрономами и для закрепления темы решить несколько агрономических задач. Решая задачу, окажем химическую помощь растениям в поле и в саду.
Задача №1. Для внекорневой подкормки 15 г борной кислоты растворяют в 10 л воды и опрыскивают этим раствором цветочные растения во время цветения. Рассчитать содержание вещества в полученном растворе.
Задача №2. Плодовые деревья опрыскивают до и после цветения раствором, содержащим 30 г перманганата калия на 1 л воды. Рассчитать содержание вещества в полученном растворе.
Задача № 3. Англичане, любители молочных продуктов, пополнили фауну Австралии коровами. Но случилось непредвиденное. Навоз стал отравлять растительность, почвы подверглись эрозии. Как можно исправить положение?
Ответ. Нужно завести в Австралию естественных санитаров – навозных жуков.
Задача № 4. Чтобы стереть с лица Земли варварской, по их мнению, Карфаген, римляне в 5 веке до н.э. прибегли к такой акции, как посыпание наиболее плодородных земель солью. Как вы думаете, к чему это привело?
Ответ. К засолению почв, резкому снижению урожая, голоду.
Задача № 5. Раздобыв в сарае у дедушки немного белого порошка (какого-то удобрения), школьник принес его в школу и спросил у учителя: «Что это за вещество?» Проведя несколько опытов с неизвестным веществом, учитель записал его состав: w(N) =35%, w(Н) =5%, w(О) =60%. Помогите юному химику определить формулу удобрения.
Задание № 6. Любителям разводить «огород на подоконнике» рекомендуют экологически чистое и к тому же бесплатное удобрение, которое можно приготовить, если скорлупу сырых яиц поместить в банку с водой. Через несколько дней вода приобретает специфический «тухлый» запах – значит, удобрение готово и можно поливать огород. Банку лучше держать закрытой, чтобы запах не распространялся по квартире. Какой элемент питания получают растения с этим удобрением и в какой форме? Чем обусловлен «тухлый» запах?
Предполагаемый ответ. Содержимое яиц, оставшееся в пустой скорлупе, в водной среде при комнатной температуре подвергается реакции гниения, характерной для белков. Гниение называют также аммонификацией, т. к. при этом азот, содержащийся в молекулах белков, превращается в аммиак и ион аммония NH4+, в результате он становится доступным растениям, которые, как известно, могут усваивать азот только в виде неорганических ионов. Гниение белков протекает под действием гнилостных микроорганизмов и начинается с гидролиза белков до аминокислот, которые затем ассимилируются микроорганизмами, выделяющими разнообразные продукты, в том числе и дурно пахнущие аммиак, сероводород. Полученное таким способом жидкое удобрение содержит главным образом азот.
Задание № 7. Если вы решили заново побелить потолки в своем доме мелом или известью, предварительно необходимо потолки «размыть», т. е. после размачивания снять всю старую побелку скребком. Это очень грязная работа, после которой приходится выносить из дома большое количество старой побелки. Обычно ее выбрасывают в мусорные ящики. Можно ли попытаться использовать ее в саду или огороде?
Предполагаемый ответ. Старая побелка состоит в основном из СаСО3, который хорошо вносить в кислые почвы, хотя растворяется он довольно медленно.
Задание № 8. Все, кто занимается огородничеством, знают, что хороший компост можно получить, если выдерживать компостную кучу не менее полугода. Но многим удается ускорить этот процесс, поливая компостную кучу водой, которую собирают после мытья молочной посуды, и бросая в нее отходы черного (ржаного) хлеба. За счет каких процессов в этом случае созревание компоста ускоряется?
Предполагаемый ответ. При компостировании органических остатков происходят процессы аммонификации и нитрификации. В результате их азот органических соединений превращается в усвояемую растениями форму. Процессы аммонификации и нитрификации по своей природе микробиологические, т. к. протекают под действием бактерий. Поливая компостную кучу молочными отходами и добавляя остатки хлеба, мы заселяем ее полезными микроорганизмами.
Учитель. Подведем итог нашего занятия. Основные выводы сделаем вместе:
- На предприятиях следует внедрять малоотходные технологии и замкнутые системы водопотребления.
- Предусматривать уменьшение вредных выбросов в атмосферу, водоемы, на открытые участки почвы, а также строить очистные сооружения.
- Нельзя использовать сточные воды промышленных и общественно-бытовых предприятий для полива растений или с целью внесения в почву удобрений.
- За нарушение правил водопользования человек должен нести ответственность в законодательном порядке.
Домашнее задание: мини проект на компьютере «Экологически чистые сельскохозяйственные продукты питания».
Подведение итогов.
На заключительной стадии урока учитель предлагает учащимся завершить фразу: “Сегодня на уроке я узнал, что…, этому способствовало…”