DEVELOPMENT OF A DEMONSTRATIONMODULAR SYSTEM FOR MATERIAL PRESENTATIONON ANALYTICAL CHEMISTRY


Cite item

Full Text

Abstract

This paper describes the creation of a modular system for presenting a demonstration material on analytical chemistry. The basic principles for constructing such a modular system are formulated. It is shown that the modular system used allows one to use the possibilities of school chemistry studies, to motivate students of different ages to study the natural sciences and creativity. The results of the use of the proposed modular system are illustrated by the example of recruiting for the first year of the chemical faculty of the Samara University.A noticeable increase in passing points is partly a consequence of the work of the chemical site of the Festival of Science.

Full Text

Изучение предмета химии подразуме- вания модульной системы представления де- вает освоение обучающимися как теоретиче- монстрационно-практического материала. ского, так и практического материала. В основе работы химической площадки В настоящее время в средних общеобразова- заложены следующие основные принципы: тельных учреждениях (школы, лицеи, колле- наглядность, модульность, связь теории и джи) существует проблема недостаточной практики, безопасность. оснащённости лабораторий оборудованием и Принцип наглядности предполагает, реактивами, что делает невозможным уделять что предлагаемый демонстрационный мате- необходимое время демонстрационным опы- риал должен непосредственно восприни- там. Изучение предмета ограничивается, в ос- маться органами чувств зрителя или обучаю- новном, знакомством с теоретическими осно- щегося. Наглядность обеспечивается приме- вами, что понижает эффективность усвоения нением демонстрационных средств обучения, материала и лишает привлекательности про- обеспечивающих формирование у учащихся цесс обучения. Восполнить пробелы в зна- наглядных психических образов, то есть об- ниях позволяют научно-популярные меро- разов, доступных и понятных для них [1]. приятия, проводимые в рамках работы Са- В настоящее время существует большое ко- марской региональной площадки Всероссий- личество разнообразного демонстрационного ского фестиваля науки «Наука 0+». Основное материала. Современные мультимедийные химическое направление в работе Самарской устройства позволяют показывать презента- региональной площадки занимает «Интерак- ции, видео- и аудиоматериалы, иллюстрации тивная химическая лаборатория», позволяю- и другие, то есть охватывать сразу большой щая углубить знания химии за счёт использо- поток информации. Вместе с тем, популяр- © Михайлов И. В., Лактюхин К. А., Редькин Н. А., Лобачёв А. Л., 2019. Михайлов Игорь Валерьевич (igor.mikh99@gmail.com), студент III курса; Лактюхин Кирилл Артурович (kirill.laktyukhin@gmail.com), студент V курса химического факультета; Редькин Николай Анатольевич (xiredn@mail.ru), доцент кафедры; Лобачёв Анатолий Леонидович (lobachev@ssau.ru), профессор кафедры физической химии и хроматографии Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 63 ными остаются различные плакаты, схемы, вовлечении обучающегося в процесс их про- таблицы, диаграммы. ведения. Функционирование «Интерактив- Использование наглядных средств успе- ной химической лаборатории», предусматри- шно зарекомендовало себя при изучении хи- вает самостоятельное проведение химиче- мии. Так, например, в статье [2] эта методика ских опытов участниками или ассистирова- использовалась в рамках преподавания лек- ние руководителю стенда. Это определяет ционного курса по общей и неорганической набор критериев при отборе и систематиза- химии (нехимические специальности вузов). ции показательных опытов: В непрофильных группах далеко не всегда - соответствие теме модуля; достаточно знакомства с материалом на лек- - безопасность; циях и его дальнейшего обсуждения для усво- - возможность самостоятельного вы- ения предмета. Важным фактором в обучении полнения опыта зрителями; является «узнавание» материала студентами, - способность вызвать интерес у посети- то есть умение соотнести теорию с протекаю- телей любого возраста; щим на практике процессом. Поэтому, как по- - возможность реализации не только в казали авторы работы, наличие кинетической лабораторных условиях; составляющей при проведении эксперимента - короткий подготовительный период и значительно повышает его эффективность. быстрое протекание демонстрируемых про- Для более удобного восприятия матери- цессов; ала, наглядные средства обучения следует си- - простота и доступность используемых стематизировать в различные тематические компонентов. модули. Модуль - относительно самостоя- Основная цель при систематизации по- тельный раздел (тема) курса, в основе кото- казательных опытов - их соответствие общей рого лежит одно фундаментальное понятие тематической линии. При этом не обяза- (явление, закон, структурный блок) или тельно насыщать модули исключительно группа родственных понятий [3]. научными или учебными материалами. Для Известно, что основным требованием, иллюстрирования материала следует обра- предъявляемым к аналитическим реакциям, тить большее внимание на явления, происхо- является их наглядность [4], поэтому боль- дящие в быту. Чем разнообразнее подобран- шое количество показательных опытов ный материал, тем нагляднее и интереснее можно реализовать в рамках изучения анали- стенд. Кроме того, это значительно упрощает тической химии. Объединяя демонстрацион- восприятие новой информации посетите- ные опыты по общим критериям, можно со- лями, так как основная тема раскрывается с здать различные модули, которые бы форми- разных точек зрения. ровали представление как об отдельной теме Все модули, реализуемые в рамках ра- изучаемого предмета, так и о сфере деятель- боты интерактивной лаборатории, должны ности химика-аналитика в целом. соответствовать требованиям техники без- Целью данной работы была разработка опасности. Это требование является важней- модульной системы представления демон- шим, так как в рамках интерактивной лабора- страционного материала по аналитической тории идет работа с разнообразными химиче- химии и апробация полученной системы в скими реактивами. При этом проведение опы- рамках профориентационной деятельности тов проводится не только в лабораторных сотрудников химического факультета Самар- условиях, но также на открытых площадках и ского университета. в аудиториях, лишь частично удовлетворяю- щих требованиям безопасной работы с хими- Разработка модульной системы ческими реактивами. Учитывая также, что Разрабатываемая модульная система данный вид работ рассчитан на охват широ- должна точно и понятно отражать информа- кой аудитории, среди которой преимуще- цию об отдельных разделах курса аналитиче- ственно присутствуют люди, не имеющие не- ской химии. Химические эксперименты и обходимого уровня знаний по химии, следует опыты красивы и зрелищны, но их эффектив- особенно осторожно отбирать демонстраци- ное использование возможно лишь при онные опыты. Таким образом, выбор 64 Педагогика содержания стенда сильно зависит от типа детей дошкольного и начального школьного площадки, на которой проводится работа, и возраста объяснение происходящих химиче- предполагаемой целевой аудитории. ских процессов лучше всего представить в иг- «Интерактивная химическая лаборато- ровой форме. Информация, сопровождающая рия» реализует свою деятельность не только опыты, должна быть простой и понятной, в оборудованных лабораториях. Этот фактор описывать внешние признаки, без углубления также необходимо учесть при отборе темати- в механизмы протекающих реакций. Взаимо- ческого материла. Сложность в транспорти- действие со школьниками старших классов ровке крупногабаритного дорогостоящего можно выстроить общение в форме викто- оборудования исключает возможность де- рины. Это поможет выявить пробелы в зна- монстрации современных аналитических ме- ниях, а наглядная иллюстрация способствует тодов. Например, даже наиболее простой ме- эффективному запоминанию информации. тод спектрофотометрии требует использова- Людям, которые имеют продвинутые знания ния сложных и дорогих приборов, а обучение в области химии, можно преподносить ин- работе с ними или демонстрация принципов формацию с научной точки зрения: уделять работы невозможна без привлечения боль- внимание сути происходящих процессов, вы- шого объема научной информации. Апроба- являть причинно-следственные связи, обра- ция стендов, в состав которых входил метод щать внимание на интересные новые факты. спектрофотометрия, показала, что они вызы- Кроме того, необходимо уметь грамотно ва- вали интерес только у незначительной части рьировать объем теории и практики, то есть посетителей. В то же время использование давать участникам возможность самостоя- простых качественных химических реакций тельно убедиться в достоверности приведен- позволяет легко перевозить все необходимое ной информации. Подобные вставки целесо- для реализации стенда, а неподдельный инте- образнее всего делать прямо во время объяс- рес посетителей всех возрастов позволяет ис- нения опытов. При этом будут задействованы пользовать этот стенд при проведении самых сразу три внешних анализатора человека: разных мероприятий. зрительный, слуховой и осязательный, что При анализе предпочтений посетителей поможет эффективно переработать получен- мероприятий, в рамках которых реализовыва- ную информацию и улучшит ее дальнейшее лась деятельность «Интерактивной химиче- запоминание. ской лаборатории», было выявлено следую- Продуктом соблюдения всех вышепере- щее: людям различных возрастных категорий численных факторов является полноценная интересны разные стороны реализующихся модульная система. Демонстрационно-прак- стендов. Если дети интересуются эффект- тический материал, составляющий основу ными внешними признаками реакций, то лю- модулей, способен побудить интерес посети- дям старшего возраста интересны механизмы телей любых возрастов, а также доступно от- протекающих процессов. Стоит также отме- ражает предмет аналитической химии с раз- тить эффективность использования стенда в ных сторон, обладает высокой информатив- профориентационной работе. Потенциаль- ностью и наглядностью. ным абитуриентам особенно интересно прак- В настоящее время нами были реализо- тическое применение представленного мате- ваны стенды по следующим модулям: риала. Поэтому опыты, составляющие основу - химические реакции; модулей, должны также быть интересны всем - индикаторы; посетителям: от детей дошкольного возраста - пиролитический анализ; до их великовозрастных сопровождающих. - анализ воды; Руководителям стендов «Интерактив- - материалы и их свойства. ной химической лаборатории» важно уметь Наибольшей популярностью среди по- доступно преподносить информацию о про- сетителей «Интерактивной химической лабо- исходящих процессах. Изучение методик вза- ратории» пользуются стенды «Химические так они сопро- имодействия с различными возрастными реакции» и «Индикаторы», как группами помогло выработать оптимальную вождаются яркими, показательными реакци- форму общения с участниками стендов. Для ями. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 65 В рамках стенда «Химические реакции» PbCl2 + 2KI = PbI2↓ + 2KCl; демонстрируются принципы определения ка- чественного состава вещества с применением - образование насыщенного тёмно-си- качественных реакций катионов и анионов, него осадка KFe[Fe(CN)6], получившего использующихся в аналитической химии при название «Берлинская лазурь» обнаружении их в различных смесях. Важно, что отсутствие концентрированных кислот и 3 К4[Fe(CN)6 ] +4 FeCl3 = KFe[Fe(CN)6] ↓ + щелочей, а также легколетучих и токсичных 12 KCl веществ обеспечивает высокий уровень без- опасности проведения реакций. Это позво- Стенд может функционировать не ляет реализовывать стенд не только в обору- только в рамках научных мероприятий, иллю- дованных лабораториях, но и в обычных по- стрируя процедуру анализа различных соеди- мещениях. Также посетители имеют возмож- нений, но также и в рамках интерактивных ность самостоятельно провести качественные химических шоу, поскольку имеет в составе реакции при контроле ведущего. наглядные, быстропротекающие цветные ре- Все реакции протекают быстро, при акции. сливании некоторого количества двух раство- Образовательные функции определяют- ров. Среди наиболее зрелищных следует вы- ся целевой аудиторией и представлены в таб- делить: лице 1. - получение ярко-красного комплекс- В стенде «Индикаторы» систематизиро- ного соединения K3[Fe(SCN)6], раствор кото- ваны различные вещества, реагирующие на из- рого раньше использовался в кинематографе, менение рН раствора. Посетители имеют воз- как заменитель крови: можность познакомиться с принципом работы не только лабораторных индикаторов, таких FeCl3 + KSCN = K3[Fe(SCN)6] + 3KCl; как фенолфталеин или метилоранж, но и инди- каторов, полученных на основе пищевых про- - получение ярко-жёлтого осадка PbI2, дуктов. К таким относятся, в частности, соки который применяли в качестве краски для ри- ягод и овощей (вишни, клюквы, свёклы и др.), сования или для имитации золотого дождя: отвар краснокочанной капусты и чая каркаде. Таблица 1 Представление информации о качественных реакциях для посетителей различных возрастных категорий. Целевая аудитория Функция стенда Формат представления материала Дети, школьники Развлекательная Получение ярких разноцветных осадков. Воз- начальных и средних можность самостоятельного проведения реакций классов, родители с использованием предложенных реагентов. Об- щее ознакомление с деятельностью химиков. Абитуриенты Профориентаци- Знакомство с деятельностью химика-аналитика онная при проведении качественного анализа соедине- ний; методами обнаружения ионов; простейшим оборудованием (например, с пипеткой Пастера) Школьники старших Образовательная Закрепление имеющихся знаний в области ана- классов, студенты литической химии на практике. Получение по- дробной информации о различных соединениях, интересных фактов об их практическом приме- нении и химических свойствах. 66 Педагогика Таблица 2 Зависимость цвета раствора краснокочанной капусты от кислотности среды. Значение рН Окраска раствора Значение рН Окраска раствора 1-4 Ярко-красный 8-10 Синий 4-6 Пурпурный 10-12 Сине-зелёный 6-8 Фиолетовый 12-14 Зелёно-жёлтый Таблица 3 Представления информации об индикаторах для посетителей различных возрастных категорий Целевая аудитория Функция стенда Формат представления материала Дети, школьники Развлекательная Наблюдение за изменением цветов индикатор- начальных и средних ных растворов, при добавлении кислот или ще- классов, родители лочей. Возможность самостоятельной регули- ровки среды, с помощью предложенных ве- ществ. Общее ознакомление с химическими про- цессами. Абитуриенты Профориентацион- Знакомство с приемами, с помощью которых хи- ная мики измеряют рН раствора в лабораторных условиях. Получение информации о том, как на практике воспользоваться полученной информа- цией. Школьники старших Образовательная Практическое знакомство с цветовой шкалой пе- классов, студенты рехода различных индикаторов. Закрепление знаний о значении рН различных растворов. По- лучение навыков изготовления индикаторов. Наиболее выразительным цветовым пе- химии можно проиллюстрировать на примере реходом обладает отвар краснокочанной ка- графика (рис. 1.), показывающем изменение пусты. Окрас раствора изменяется от ярко- среднего и минимального балла за ЕГЭ аби- красного до желтого, в зависимости от значе- туриентов, поступающих на 1 курс химиче- ния рН (табл. 2). Изменение окраски зависит ского факультета Самарского университета в от количества и скорости прибавления кис- период 2013 - 2019 г.г.. Хорошо видно, что с лоты или щелочи. При медленном прибавле- начала работы химической площадки (2013 г) нии наблюдается постепенное изменение и до настоящего времени минимальная про- окраски и появление всех указанных в таб- ходная сумма баллов выросла практически на лице цветов, а при быстром - смешение цве- 15 баллов, а средний - на 5 баллов. Без- тов и оттенков, которое также быстро исче- условно, приведенные показатели отражают зает. Оба способа проведения реакции имеют не только влияние работы химической пло- свои достоинства при демонстрации. щадки и внедрения модульной системы пред- ставления материала по аналитической хи- Результаты использования разработанной мии. Эти показатели также зависят от особен- модульной системы в профориентацион- ностей проведения ЕГЭ в каждом конкретном ной деятельности году, количества бюджетных мест и других факторов, однако общая тенденция увеличе- Результаты работы химической пло- ния интереса к химии остается хорошо замет- щадки и усиление интереса абитуриентов к ной. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 67 Рис. 1. Изменение сумм среднего (1) и минимального проходного (2) баллов (по сумме экзаменов «математика», «русский язык» и «химия») абитуриентов химического факультета Следует ожидать и дальнейшего роста Заключение среднего и минимального проходного бал- Разработка модульной системы пред- лов, так как выступления химической пло- ставления информации по аналитической хи- щадки ориентируют на изучение химии мии и ее представление на фестивалях науки школьников младших и средних классов. показала востребованность предложенного Эти будущие абитуриенты, впервые позна- пути популяризации дисциплины. Предло- комившиеся с химической площадкой в женные модули являются удобным способом 2013 г, будут поступать в ВУЗы не ранее представления информации, главными досто- 2019-2022 годов. Одновременно непрерыв- инствами которого является возможность ная работа химической площадки будет по- представления информации для зрителей раз- стоянно поддерживать интерес к естествен- личных возрастов в доступной им форме, ным наукам. наглядность демонстрируемого материала и К результатам работы химической пло- возможность самостоятельно провести щадки следует также отнести повышение мо- опыты под руководством куратора. Эффек- тивации студентов к изучению химии. К ра- тивность предложенной системы подтвер- боте со стендами-модулями привлекаются ждается повышением интереса к изучению студенты, начиная с первого курса. химии, мотивированности обучения и повы- В беседах установлено, что многие из шением показателей набора студентов на пер- них сделали осознанный выбор своей про- вый курс химического факультета. фессии после посещения Фестиваля науки, а после поступления в университет по своей Литература инициативе присоединились к работе пло- 1. Осмоловская И. М. Наглядные ме- щадки. тоды обучения: учеб. пособие для студ. Возможность воплотить свои идеи при высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2009. составлении стендов существенно повышает 192 с. интерес студентов к изучению химии, ее ис- 2. Батаева Е. В., Демин В. В., Ду- тории. Среди используемых реакций многие наев С. Ф. Эффективность демонстрацион- непосредственно связаны с лабораторными ного эксперимента в лекционном курсе об- занятими и научными работами, выполняе- щей и неорганической химии для студентов мыми обучающимися. Это позволяет более нехимических специальностей // Вестник им глубоко освоить химические знания, уме- Московского университета. Сер. 2. Химия. ния и навыки. 2011. Т. 52, № 3. С. 224-229. 68 Педагогика 3. Подымов В. Н. Система модуль- тического университета 2013. № 2 (17). ного обучения и бально-рейтинговая си- С. 111-126. стема: сравнительный анализ // Вестник 4. Золотов Ю. А. Основы аналитической Казанского государственного энерге- химии. В 2 т. Т.1: М.: Академия. 2012. 384 с.
×

About the authors

Igor Valerievitch Mikhailov

Samara University

Email: igor.mikh99@gmail.com
Russia, Samara

Kirill Arturovitch Laktuchin

Samara University

Email: kirill.laktyukhin@gmail.com
Russia, Samara

Nikolai Anatolevitch Redkin

Samara University

Email: xiredn@mail.ru
Russia, Samara

Anatoly Leonidovitch Lobachev

Samara University

Email: lobachev@ssau.ru
Russia, Samara

References

  1. Осмоловская И. М. Наглядные методы обучения: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2009. 192 с.
  2. Батаева Е. В., Демин В. В., Дунаев С. Ф. Эффективность демонстрационного эксперимента в лекционном курсе общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей // Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия. 2011. Т. 52, № 3. С. 224-229.
  3. Подымов В. Н. Система модульного обучения и бально-рейтинговая система: сравнительный анализ // Вестник Казанского государственного энергетического университета 2013. № 2 (17). С. 111-126.
  4. Золотов Ю. А. Основы аналитической химии. В 2 т. Т.1: М.: Академия. 2012. 384 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Proceedings of young scientists and specialists of the Samara University

ISSN 2782-2982 (Online)

Publisher and founder of the online media, journal: Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

The online media is registered by the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technology and Mass Communications, registration number EL No. FS 77-86495 dated December 29, 2023

Extract from the register of registered media

Regulation of the online media

Editor-in-chief: Andrey B. Prokof'yev, Doctor of Science (Engineering), associate professor,
head of the Department of Aircraft Engine Theory

2 issues a year

0+. Free price. 

Editorial address: building 22a, room 513, Soviet of Young Scientists and Specialists, 1, Academician Pavlov Street, Samara, 443011, Russian Federation.

Address for correspondence: room 513, building 22a, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russian Federation.

Tel.: (846) 334-54-43

e-mail: smuissu@ssau.ru

Domain name: VMUIS.RU (Domain ownership certificate), Internet email address: https://vmuis.ru/smus.

The previous certificate is a printed media, the journal “Bulletin of Young Scientists and Specialists of Samara University”, registered by the Office of the Federal Service for Supervision of Communications, Information Technologies and Mass Communications in the Samara Region, registration number series PI No. TU63-00921 dated December 27, 2017.

© Samara University

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies