Scenariusz zajęć

Autor: Marcin Maćkiewicz, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Jakie procesy zachodzą w wielkim piecu?

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa:

Poziom podstawowy i rozszerzony

Wymagania ogólne

II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń:

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;

6) stosuje poprawną terminologię.

Wymagania szczegółowe

Poziom podstawowy

VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Uczeń:

1) stosuje pojęcia: utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja;

2) wskazuje utleniacz, reduktor, proces utleniania i redukcji w podanej reakcji;

3) oblicza stopnie utlenienia pierwiastków w jonie i cząsteczce związku nieorganicznego [...];

4) stosuje zasady bilansu elektronowego – dobiera współczynniki stechiometryczne w schematach reakcji utleniania‑redukcji (w formie cząsteczkowej).

Poziom rozszerzony

VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Uczeń:

1) stosuje pojęcia: stopień utlenienia, utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja;

2) wskazuje utleniacz, reduktor, proces utleniania i redukcji w podanej reakcji;

3) na podstawie konfiguracji elektronowej atomów przewiduje typowe stopnie utlenienia pierwiastków;

4) oblicza stopnie utlenienia pierwiastków w jonie i cząsteczce związku nieorganicznego i organicznego;

5) stosuje zasady bilansu elektronowo‑jonowego – dobiera współczynniki stechiometryczne w schematach reakcji utleniania‑redukcji (w formie cząsteczkowej i jonowej).

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne

Uczeń:

• omawia budowę wielkiego pieca;

• definiuje topnik, surówkę, koks oraz określa ich rolę w czasie wytopu żelaza;

• wymienia przykładowe rudy żelaza;

• analizuje procesy, jakie zachodzą w wielkim piecu i pisze równania reakcji.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• ćwiczenia uczniowskie;

• analiza materiału źródłowego;

• dyskusja dydaktyczna;

• pogadanka;

• technika zdań podsumowujących;

• technika gadająca ściana.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w grupach;

• praca zbiorowa.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, kreda, pisak;

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom przykładowe pytania: Na czym polega produkcja żelaza? Co to jest wielki piec?

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół wielkiego pieca – budowa, procesy jakie tam zachodzą. Nauczyciel zadaje dodatkowo pytania: Gdzie w najbliższej okolicy znajdują się huty żelaza (lub w Polsce)?

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

Faza realizacyjna:

1. Pogadanka. Uczniowie zapoznają się z treściami przedstawionymi w dostępnych źródłach informacji, w tym w e‑materiale, dotyczące rud żelaza. Uczniowie na forum omawiają różne ich rodzaje, które służą do wytopu żelaza.

2. Nauczyciel dzieli losowo uczniów na trzy grupy zadaniowe, rozdaje arkusze papieru A3, mazaki – dla grupy II i III. Zadaniem pierwszej grupy będzie nazwanie poszczególnych elementów wielkiego pieca (rysunek do uzupełnienia poniżej); druga grupa ma napisać przykładowe równania reakcji chemicznych, jakie mogą zachodzić w piecu; trzecia grupa wymienia informacje na temat topników, surówki, koksu, gazów wylotowych oraz żużlu, ich roli w wielkim piecu. Uczniowie mogą korzystać z dostępnych źródeł informacji, w tym z e‑materiału. Nauczyciel monitoruje przebieg pracy uczniów. Po wyznaczonym czasie, przedstawiciele grup prezentują efekty pracy na forum klasy z zastosowaniem techniki gadająca ściana.

• Nadmuch gorącego powietrza.

• Strefa topienia.

• Strefa redukcji $\mathrm{FeO}$.

• Strefa redukcji ${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3$.

• Strefa wstępnego nagrzewania.

• Zasilanie pieca wsadem.

• Gazy wylotowe.

• Kolumna wsadu.

• Żużel.

• Surówka.

• Wylot gazu wielkopiecowego.

3. Symulacja interaktywna przedstawia proces wytopu żelaza z rudy, możliwość zmian parametrów procesu. Uczniowie w parach zapoznają się z medium bazowym i układają na kartkach pytania. Nauczyciel losuje kilka z nich i zadaje te pytania uczniom, którzy odpowiadają na forum klasy. Następuje weryfikacja odpowiedzi. Niezrozumiałe kwestie wyjaśnia nauczyciel.

4. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów poprzez zadawanie przykładowych pytań: Jakie znasz rudy żelaza? Co to jest wielki piec? Jak jest zbudowany wielki piec? Jakie procesy zachodzą w wielkim piecu? Wyjaśnij pojęcia: topnik, koks, surówka, żużel.

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio:

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Czego się nauczyłam/łem...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Symulacja interaktywna może zostać wykorzystana przy przygotowywaniu się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w razie nieobecności ucznia na lekcji. Medium może być również wykorzystane przez ucznia w fazie przygotowania się do lekcji w ramach metody odwróconej klasy.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

• Jakie znasz rudy żelaza?

• Co to jest wielki piec?

• Jak jest zbudowany wielki piec?

• Jakie procesy zachodzą w wielkim piecu?

• Wyjaśnij pojęcia: topnik, koks, surówka, żużel.

2. Nauczyciel przygotowuje: arkusze papieru A3, wydruki rysunków wielkiego pieca w kolorze (patrz rysunek załączony w fazie realizacyjnej), mazaki, glutaki.