Scenariusz zajęć

Autor: Agata Jarszak‑Tyl, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Jak powstają wiązania typu πpi

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

Podstawa programowa

Zakres podstawowy

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

3) określa typ wiązania (σsigma i πpi) w cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych.

Zakres rozszerzony

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

5) określa typ wiązania (σsigma i πpi) w cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych; opisuje powstawanie orbitali molekularnych.

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:

• definiuje pojęcia: orbital atomowy, orbital cząsteczkowy;

• analizuje proces tworzenia się wiązań πpi;

• określa typ wiązania (σsigma i πpi) w cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• operacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• praca z tekstem źródłowym;

• metoda dramy (technika pantomimy);

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika zdań podsumowujących.

Forma pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w grupach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami i dostępem do Internetu;

• słuchawki;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica;

• pisak/kreda;

• rzutnik multimedialny;

• podręcznik.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie uczniów i dyskusja. Nauczyciel wyświetla na tablicy interaktywnej okładkę z e‑materiału, na której przedstawiony jest tłum ludzi na placu. Nauczyciel zadaje pytania uczniom: jak sądzicie, ile osób znajduje się na placu? Czy osoby na zdjęciu mogą się swobodnie poruszać? Czy możliwe jest, by w tej samej przestrzeni znalazło się dwukrotnie więcej osób?

2. Dyskusja dydaktyczna. Uczniowie dyskutują z nauczycielem na temat ilustracji. Prowadzący w toku rozmowy wyjaśnia uczniom, że podobnie jak ludzie na placu, tak i elektrony zajmują określone miejsce w przestrzeni. Podobnie jak ludzie, elektrony nie „lubią” być spychane razem, co wynika z ujemnych ładunków elektronów, które się odpychają. Nauczyciel wyjaśnia, że muszą być spełnione dwa warunki żeby doszło do utworzenia wiązania: elektrony muszą znajdować się na określonych pozycjach (orbitalach) i muszą być niesparowane. W celu lepszego zrozumienia, w jakiej przestrzeni znajdują się elektrony w wiązaniu, nauczyciel wprowadza pojęcie orbitali molekularnych typu σsigma (czyt. sigma) oraz πpi (czyt. pi).

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele.

Faza realizacyjna

1. Uczniowie oglądają animację z medium bazowego „Jak powstają wiązania typu πpi”, po czym nauczyciel prosi uczniów, aby podzielili się na trzy zespoły. Informuje uczniów, że będą pracować metodą dramy (z zastosowaniem techniki pantomimy) i wyjaśnia jej zasady. Zadaniem każdego zespołu będzie zaprezentowanie sposobu powstawania wiązań σsigma (czyt. sigma) oraz πpi (czyt. pi) w cząsteczkach : ${\text{O}}_2$, ${\text{CO}}_2$ oraz etenu (${\text{C}}_2{\text{H}}_4$) z zastosowaniem pantomimy. Każda grupa prezentuje inną cząsteczkę.

2. Prowadzący zajęcia wyjaśnia technikę pantomimy i informuje, że uczniowie wcielą się w różne role, np.:

• orbitalu pIndeks dolny x_x, pIndeks dolny y_y, pIndeks dolny z_z;

• orbitalu zhybrydyzowanego (sp, spIndeks górny 2²);

• komentatora, który będzie omawiał sposób powstawania wiązań.

3. Nauczyciel przekazuje uczniom instrukcje, dotyczące sposobu wykonania zadania. Każda z osób odgrywających rolę ma określone zadania:

• Osoba wcielająca się w rolę orbitalu dostaje od nauczyciela kolorową tasiemkę o długości około 1 metra, w zależności od typu orbitalu którym jest (orbital pIndeks dolny x_x- zielona, pIndeks dolny y_y-czerwona, pIndeks dolny z_z-niebieska). Kiedy komentator przedstawia sposób nakładania się orbitali, konkretne osoby ustawiają się w taki sposób, by połączyć swoje tasiemki, np. na hasło “poprzez czołowe nałożenie orbitali atomowych typu pIndeks dolny y_y dochodzi do utworzenia wiązania typu σsigma”. Osoby odgrywające role orbitalu pIndeks dolny y_y łączą tasiemki czerwone (w jednej ręce utrzymują ciągle jeden koniec tasiemki).

• Osoba wcielająca się w postać orbitalu zhybrydyzowanego dostaje tasiemki koloru żółtego. Sposób powstawania wiązań prezentuje tak, jak osoby wcielające się w rolę orbitalu pIndeks dolny x_x, pIndeks dolny y_y, pIndeks dolny z_z.

• Komentator odpowiada za rzetelną i merytoryczną informację. Dzięki jego komentarzom pozostali członkowie grupy wiedzą, w jaki sposób konkretne wiązania są tworzone i jak mają zachowywać się na scenie.

4. Uczniowie planują i aranżują przestrzeń sceniczną. Grupy podczas przygotowywania się będą mogły korzystać z zasobów internetowych. Komentator, wraz z pozostałymi członkami grupy, przygotowuje się do swojej roli, analizując tekst w e‑materiale, w szczególności fragment dotyczący prezentowanej cząsteczki.

5. Praktyczne przygotowywanie się uczniów do zaprezentowania pantomimy - ćwiczenia w grupach. Uczniowie powinni być zsynchronizowani podczas przedstawienia, a  sposób powstawania wiązań powinien być jasny dla pozostałych osób. Nauczyciel monitoruje przygotowywanie się uczniów, koryguje błędy, udziela wskazówek i informacji zwrotnej. Czas na przygotowanie dramy 10 minut, a scenka ma trwać nie dłużej niż 5 minut. Uczniowie powinni pamiętać, że na początku tworzą się wiązania typu σsigma, a następnie wiązania typu πpi.

6. Odgrywanie scenek na forum klasy. Uczniowie wraz z nauczycielem oglądają przygotowane przez grupy scenki. Po zakończeniu prezentacji uczniowie dzielą się wrażeniami, dyskutują, oceniają kolegów. Nauczyciel również podsumowuje prezentacje uczniów.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając pytania: Podaj cząsteczki, w których występuje wiązanie typu πpi. Z jakich orbitali mogą powstawać wiązania typu πpi? Ile wiązań typu πpi występuje w cząsteczce tlenu i w cząsteczce amoniaku?

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

• Przypomniałem sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Czego się nauczyłam/łem...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń w zakładce „Sprawdź się” oraz o  przygotowanie wiadomości na temat powstawania orbitali molekularnych.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Animacja „Jak powstają wiązania typu πpi?” może być wykorzystana przez uczniów podczas przygotowywania się do zajęć oraz podczas odrabiania pracy domowej oraz podczas porównania z wiązaniami typu sigma.

Materiały pomocnicze:

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

• Podaj cząsteczki, w których występuje wiązanie typu πpi.

• Z jakich orbitali mogą powstawać wiązania typu πpi?

• Ile wiązań typu πpi występuje w cząsteczce tlenu i w cząsteczce amoniaku?

2. Kolorowe tasiemki.