Главная цель, которая ставится в настоящее время в образовании: изменение технологии работы учителя и обучающегося. Задача учителя максимально раскрывать перед ребенком спектр физических знаний, для формирования естественнонаучной картины мира, мобилизовать его на путь самоопределения, развития личности на протяжении всей жизни. Изучение физики на качественном уровне подразумевает освоение обучающихся практических навыков и умений. В настоящее время самым эффективным методом достижения данной цели является лабораторный практикум. Особенно велика роль лабораторного практикума в старших классах, т.к. именно на этих занятиях обучающиеся обобщают и систематизируют изученный материал, самостоятельно выполняя лабораторный эксперимент. По действующим программам для средней общеобразовательной школы (профильный уровень) на лабораторный практикум отводится по 20 ч учебного времени в 10-11-м классах, указан примерный перечень работ, которые по усмотрению учителя могут быть выполнены как одно- или двухчасовые. Так в 11 классе провожу Лабораторный практикум «Изучение физико-химических свойств нефти» для классов с профильным и углубленным изучением физики и химии.[1]
Задачи практикума:
- обучить методам и приемам применения теоретических сведений, приобретаемых на уроках, к реализации некоторых конкретных физических заданий;
- обучить методам и технике проведения самостоятельных физических исследований;
- приобретение практических навыков;
- экспериментальное изучение и проверка основных физических законов
На занятиях в практикуме учащимся предоставляется максимальная самостоятельность, так как здесь они встречаются с проработанными ранее вопросами. Руководствуясь письменными инструкциями к работам, основное содержание которых берется из пройденного материала программы, имея набор необходимых приборов, принадлежностей, материалов, учащиеся собирают из отдельных деталей установки; они проводят эксперимент и связанные с ним необходимые наблюдения и измерения; пользуясь справочниками, обрабатывают результаты измерений и составляют отчеты.
Отчёт о таких работах обычно делается по иному алгоритму, чем всегда. Приведу пример отчёта, представленного обучающейся 11 класса по выполнению работы физического практикума.
Отчет по практической работе «Исследование физико-химических свойств нефти»
Цель: Исследование физико-химических характеристик нефти месторождений Пермского края.
Новизна исследования заключается в том, проведен анализ основных физико-химических свойств пермской нефти на примере одного из месторождений. Рассмотрены простейшие методы изучения характеристик нефти в условиях: школьной лаборатории, с конкретного месторождения.
Кокуйское газонефтяное месторождение.
Расположено в Кунгурском и Ординском районах Пермского края, в 28 км юго-западнее г.Кунгура. Открыто в 1961 году, эксплуатируется с 1965 года, степень выработки запасов составляет 44%. Месторождение эксплуатируется ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».
Во всех исследованиях используется образец нефти, предназначенный для транспортировки.
1. Определение содержания олефинов (непредельных углеводородов) в нефти
Оборудование: 1) образец нефти; 2) водный раствор перманганата калия; 3) пробирки.
Ход работы: В нейтральной среде без нагревания под действием перманганата калия (KMnO4), углеводороды, содержащие двойные связи, окисляются до многоатомных спиртов (в случае алкенов CnH2n до двухатомных спиртов, диолов CnH2n+2O2) - реакция Вагнера:
В общем виде:
3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O → 3CnH2n+2O2 + 2MnO2↓ + 2KOH
Наблюдение: обесцвечивание раствора перманганата калия, образование бурого осадка диоксида марганца (MnO2).
Вывод: в нефти содержатся непредельные углеводороды (олефины).
2. Определение содержания аренов в нефти
Арены - углеводороды, имеющие в своем составе один или несколько циклов, содержащих 6 атомов углерода (π-циклическая система). Общая формула аренов - CnH2n-6.
Оборудование: 1) образец нефти; 2) спички; 3) чашка Петри.
Ход работы: Сравним массовую долю углерода в бензоле (C6H6) и алкане с таким же числом атом атомов углерода (C6H14 - гексан):
Ввиду того что процентное содержание углерода в аренах очень велико, арены горят коптящим пламенем.
Наблюдение: при поджигании образца, содержащего арены, на дне чашки наблюдаем большое количество копоти.
Вывод: в образце нефти содержатся арены.
3. Определение содержания воды в нефти
Оборудование: 1) образец нефти; 2) пробирки; 3) спиртовка.
Ход работы: При нагревании образца, содержащего воду, до температуры около 150oC слышно потрескивание. Для получения достоверного результата эксперимент проводят дважды.
Вывод: в нефти содержится вода.
4. Определение плотности с помощью ареометра
Оборудование: 1) образец нефти; 2) мерный цилиндр; 3) ареометр.
Ход работы: Заполнили мерный цилиндр испытуемым образцом. Затем осторожно опустили ареометр в наполненный цилиндр на возможно большую глубину. После того как прекратятся вертикальные колебания ареометра и при условии, что он не будет касаться стенки цилиндра, произвели отсчет плотности по верхнему краю мениска.
Вывод: ρ = 857,5 кг/м3
5. Наблюдение за растворением нефти в воде
Оборудование: 1) образец нефти; 2) чашка Петри.
Ход работы: В чашку Петри налили небольшое количество воды и капнули нефть.
Наблюдение: Нефть не смешивается с водой, растекается. Образуется тонкая пленка на поверхности воды.
Вывод: нефть не смешивается с водой.
Заключение
- Физические свойства нефти: Пермская нефть - жидкость бурого цвета с разными оттенками, почти нерастворимая в воде, с характерным запахом, более легкая, чем вода.
- Нефть Пермского края имеет следующие характеристики: сернистая, повышенной вязкости, средняя по плотности, смолистая.
Содержание данного краткого отчета показывает наличие базовых знаний обучающегося по общей, аналитической, физической, органической химии и умении связать с базовыми знаниями физики.
Освоены компетенции:
- Организовывать собственную деятельность, выбирать методы исследования и механизмы проведения реакций, оценивать их эффективность и качество.
- Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
- Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
Освоенные знания:
- проведение исследований нефтепродуктов;
- использование лабораторного оборудования;
- проведение исследований бригадным способом;
- решение групповых задач;
- выполнение индивидуальных заданий.
Таким образом, выполнение учащимися работ физического практикума в значительной мере способствует активизации познавательного процесса обучающихся, привитию им навыков самостоятельной деятельности. Выполнение работ физического практикума позволяет показать учащимся роль физических знаний в управлении производственным процессом. При выполнении физического практикума происходит формирование знаний по физике, формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих способностей, подготовки к продолжению образования и сознательного выбора профессии.
Литература
1. Калугина Н.Н «Лабораторный практикум «Изучение физико-химических свойств нефти» для классов с профильным и углубленным изучением физики и химии.