Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: O właściwościach fizycznych związków zawierających grupę karboksylową

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

Wymagania ogólne

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

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;

4) wskazuje na związek między właściwościami substancji a ich budową chemiczną;

5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych z zastosowaniem metody naukowej.

III. Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń:

1) bezpiecznie posługuje się sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi;

2) projektuje i przeprowadza doświadczenia chemiczne, rejestruje ich wyniki w różnej formie, formułuje obserwacje, wnioski oraz wyjaśnienia;

3) stawia hipotezy oraz proponuje sposoby ich weryfikacji;

4) przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Poziom rozszerzony

Wymagania ogólne

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

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;

4) wskazuje na związek między właściwościami substancji a ich budową chemiczną;

5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych z zastosowaniem metody naukowej.

III. Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń:

1) bezpiecznie posługuje się sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi;

2) projektuje i przeprowadza doświadczenia chemiczne, rejestruje ich wyniki w różnej formie, formułuje obserwacje, wnioski oraz wyjaśnienia;

3) stosuje elementy metodologii badawczej (określa problem badawczy, formułuje hipotezy oraz proponuje sposoby ich weryfikacji);

4) przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

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:

• planuje eksperyment chemiczny, w którym zbada właściwości fizyczne związków organicznych zawierających grupę karboksylową;

• opisuje właściwości fizyczne związków organicznych, zawierających grupę karboksylową;

• przedstawia budowę przestrzenną grupy karboksylowej;

• formułuje wniosek dotyczący właściwości fizycznych związków organicznych wynikających z występowania w strukturze grupy karboksylowej.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• eksperyment chemiczny;

• dyskusja dydaktyczna;

• wirtualne laboratorium;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• róża wiatrów.

Formy pracy:

• praca całego zespołu klasowego;

• praca w grupach;

• praca w parach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• tablica multimedialna/tablica i kreda/pisak;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wykorzystuje informacje zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają się odpowiedzieć na postawione pytanie: „Jakie związki organiczne posiadają w swojej budowie grupę karboksylową”?

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

4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel rozdaje uczniom karty pracy, dzieli ich losowo na grupy. Uczniowie planują eksperyment chemiczny – badanie właściwości fizycznych kwasu mrówkowego, kwasu oleinowego, kwasu 2‑aminopropanowego (alaniny) oraz kwasu 2‑hydroksypropanowego (mlekowego) – lub innych dostępnych w laboratorium szkolnym przedstawicieli kwasów karboksylowych (niższych oraz wyższych), aminokwasów i hydroksykwasów. zgodnie z poleceniem zawartym w karcie pracy: sprzęt i szkło laboratoryjne, odczynniki chemiczne i instrukcję wykonania. Nauczyciel weryfikuje pomysły (względem możliwości pracy w laboratorium), zatwierdza je.

2. Eksperyment chemiczny. Uczniowie wybierają odpowiednie szkło, sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie samodzielnie formułują pytanie badawcze i hipotezę, rysują schemat doświadczenia i wykonują kolejno czynności podane w instrukcji. Uczniowie obserwują zmiany podczas eksperymentu, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Na forum całej klasy następuje weryfikacja pod względem merytorycznym zaprezentowanych przez liderów grup efektów pracy. Nauczyciel wyjaśnia ewentualnie zaistniałe niezrozumiałe kwestie.

3. Wybrany uczeń przedstawia na tablicy budowę grupy karboksylowej. Uczniowie wskazują hybrydyzację atomu węgla oraz kształt chmury elektronowej. (Atom węgla uległ hybrydyzacji spIndeks górny 2², przez co grupa karboksylowa przyjmuje płaski kształt.)

4. Nauczyciel zadaje pytania uczniom:

• Dlaczego związki organiczne zawierające grupę karboksylową bardzo często dobrze rozpuszczają się w wodzie? Ponieważ w grupie karboksylowej występuje atom wodoru związany z silnie elektroujemnym atomem tlenu, to związki zawierające to ugrupowanie zdolne są do tworzenia wiązań wodorowych z cząsteczkami wody.

• Z czego wynika polarność grupy karboksylowej? Polarność grupy karboksylowej wynika z występowania wiązań kowalencyjnych spolaryzowanych pomiędzy atomami, a więc także występowania wektorów momentów dipolowych. Suma tych wektorów daje w efekcie niezerowy moment dipolowy, więc grupa karboksylowa ma charakter polarny.

5. Wybrany uczeń rysuje na tablicy oddziaływania wodorowe pomiędzy wybraną cząsteczką związku organicznego, zawierającego grupę karboksylową a cząsteczkami wody. Pozostali uczniowie weryfikują poprawność zapisu.

6. Nauczyciel wskazuje również na silną asocjację cząsteczek wynikającą z tworzenia międzycząsteczkowych wiązań wodorowych, co wpływa na wysokie temperatury wrzenia związków zawierających grupy karboksylowe. Wybrany uczeń rysuje międzycząsteczkowe oddziaływania wodorowe pomiędzy wybranymi cząsteczkami związków zawierających grupę karboksylową.

7. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel poleca uczniom pracę w parach z wirtualnym laboratorium i wykonanie polecenia zawartego w medium.

2. Róża wiatrów (patrz materiały pomocnicze). Nauczyciel poprzez zastosowanie tego narzędzia może dokonać ewaluacji zajęć, umieszczając nazwy elementu podlegającego ocenie, np. atmosfera zajęć, przydatność materiałów, stopień zaangażowania uczniów, zainteresowanie tematem, stopień opanowania zagadnienia wynikający z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji, stopień trudności materiału, atrakcyjność lekcji i etc. Przygotowaną „różę” nauczyciel rozdaje uczniom i prosi o zaznaczenie na każdej osi punktu odpowiadającego ocenie. Następnie punkty na sąsiednich osiach uczniowie łączą ze sobą i w ten sposób każdy z uczniów otrzymuje swoją „różę”, którą wręcza prowadzącemu. Nauczyciel może odnieść się do tego ogólnie na podsumowanie, po wcześniej analizie.

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”, których nie zdążyli wykonać na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Wirtualne laboratorium może zostać wykorzystane podczas przygotowywania się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w przypadku nieobecności ucznia na lekcji.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje do ewaluacji lekcji różę wiatrów. Róża wiatrów jest jedną z graficznych metod pozwalających ocenić jednocześnie wiele elementów zajęć. W przypadku ewaluacji zajęć, na osiach w miejsce kierunku umieść się nazwę elementu podlegającego ocenie (atmosfera zajęć, przydatność materiałów, stopień zaangażowania uczniów, zainteresowanie tematem, stopień opanowania zagadnienia wynikający z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji, stopień trudności materiału, atrakcyjność lekcji). Liczba osi jest dowolna i może być rozbudowywana w zależności od potrzeb. Linię osi podziel na odcinki i przypisz im odpowiednie wartości – od 1 do 10 lub skalę ocen 1‑6. Tak przygotowaną „różę” rozdaj uczestnikom i poproś o zaznaczenie na każdej osi punktu odpowiadającego ocenie. Następnie punkty na sąsiednich osiach uczniowie łączą ze sobą i w ten sposób każdy z uczniów otrzymuje swoją „różę”, którą wręcza prowadzącemu.

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

• W jakich związkach organicznych można znaleźć grupę karboksylową?

• Jaki typ hybrydyzacji przyjmuje atom węgla w grupie karboksylowej?

• Z czego wynika polarność grupy karboksylowej?

• Jakie oddziaływania tworzą się pomiędzy cząsteczkami zawierającymi grupy karboksylowe a cząsteczkami wody?

• Jakie właściwości fizyczne związków organicznych wynikają z występowania grupy karboksylowej?

3. Doświadczenie chemiczne: badanie właściwości fizycznych kwasu mrówkowego, kwasu oleinowego, kwasu 2‑aminopropanowego (alaniny) oraz kwasu 2‑hydroksypropanowego (mlekowego) – lub innych dostępnych w laboratorium szkolnym przedstawicieli kwasów karboksylowych (niższych oraz wyższych), aminokwasów i hydroksykwasów.

Szkło i sprzęt laboratoryjny, odczynniki chemiczne oraz instrukcja wykonania wg propozycji uczniów i zatwierdzenia przez nauczyciela.

4. Karty charakterystyk substancji chemicznych.

5. Karta pracy ucznia: