Scenariusz zajęć

Autor: Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Co to jest alotropia?

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres podstawowy/rozszerzony

Podstawa programowa

Zakres podstawowy:

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

7) wyjaśnia pojęcie alotropii pierwiastków; na podstawie znajomości budowy diamentu, grafitu, grafenu i fullerenów tłumaczy ich właściwości i zastosowania.

Zakres rozszerzony:

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

9) wyjaśnia pojęcie alotropii pierwiastków; na podstawie znajomości budowy diamentu, grafitu, grafenu i fullerenów tłumaczy ich właściwości i zastosowania.

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:

• wyjaśni pojęcie alotropii, polimorfizmu oraz izomorfizmu;

• wymieni odmiany alotropowe różnych pierwiastków;

• rozróżni odmiany alotropowe pierwiastków;

• na podstawie znajomości budowy diamentu, grafitu, grafenu i fullerenów analizuje i tłumaczy właściwości i zastosowania różnych form tego samego pierwiastka chemicznego;

• projektuje doświadczenie na badanie zjawiska alotropii na przykładzie siarki.

Strategie:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• metoda JIGSAW;

• technika świateł drogowych do samooceny ucznia;

• technika zdań podsumowujących.

Forma pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w grupach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputery z dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑podręczniku;

• rzutnik multimedialny;

• tablica interaktywna/tablica i kreda;

• metodnik lub kartki zielone, żółte i czerwone.

Materiały pomocnicze:

• arkusze papieru;

• mazaki;

• glutaki.

Przebieg zajęć

Faza wstępna

1. Zaciekawienie i dyskusja: nauczyciel wykorzystuje pytania zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału, np.: Czy kiedykolwiek spotkaliście się z informacją na temat pierwiastka chemicznego, który może występować w kilku postaciach, a przy tym mieć różne właściwości fizyczne i inną aktywność chemiczną?

2. Ustalenie celów lekcji: nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele.

3. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów: burza mózgów wokół pojęcia alotropii.

4. Zasady BHP: nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji chemicznych, które będą używane na lekcji.

Faza realizacyjna

1. Uczniowie przypominają sobie położenie węgla, siarki, tlenu i fosforu w układzie okresowym pierwiastków oraz budowę atomu wymienionych pierwiastków. Wspólne omówienie na forum klasy.

2. Pokaz. Nauczyciel wskazuje asystenta do przeprowadzenia eksperymentu w formie pokazu „Badanie zjawiska alotropii na przykładzie siarki” z wykorzystaniem siarki krystalicznej (siarki rombowej) do otrzymania siarki amorficznej, czyli bezpostaciowej (siarki plastycznej) (patrz materiał pomocniczy doświadczenie 1). Po przeprowadzeniu eksperymentu asystent zadaje kolegom i koleżankom pytanie: Czym różnią się obie odmiany siarki? Uczniowie zgłaszają swoje obserwacje.

3. Uczestnicy zajęć, na podstawie dostępnych źródeł, w tym treści e‑materiału, przygotowują notatkę na temat alotropii, z wyszczególnieniem odmian alotropowych węgla, tlenu, fosforu i siarki. Chętni lub wybrani uczniowie odczytują swoje notatki. W razie potrzeby nauczyciel uzupełnia podane informacje, jednocześnie oceniając pracę uczniów na lekcji.

4. Następnie w podobny sposób uczniowie przygotowują w parach wiadomości o pojęciach izomorfizmu i polimorfizmu (w oparciu o e‑podręcznik i inne dostępne źródła wiedzy). Chętni lub wybrani uczniowie omawiają w skrócie, na czym polega izomorfizm i polimorfizm. Nauczyciel uzupełnia podane informacje.

5. Praca metodą JIGSAW. Nauczyciel dzieli klasę na 4‑osobowe grupy. Są to tzw. grupy eksperckie. Każdy uczestnik zostaje ekspertem, który w istotny sposób przyczyni się do sukcesu całej grupy. Każdy uczeń występuje w roli uczącego się i nauczającego.
   Zespoły otrzymują arkusze papieru i mazaki. Nauczyciel przydziela im różne zagadnienia do opracowania w ciągu 10 minut:

• I grupa: grafit i diament;

• II grupa: fullereny i grafen;

• III grupa: alotropia siarki;

• IV grupa: alotropia fosforu i alotropia tlenu.

  Każda grupa zapoznaje się z informacjami w ramach swojego zagadnienia, korzystając z e‑materiałów (również informacje przedstawione na schemacie interaktywnym - Przykłady odmian alotropowych metali i niemetali), podręcznika tradycyjnego oraz internetu. W opracowaniach grupy zwracają uwagę na budowę wewnętrzną, właściwości i zastosowanie podanych materiałów lub pierwiastków. Efektem pracy powinno być wspólne opracowanie na podstawie dyskusji oraz uczenia się nawzajem.

6. Na umówiony znak uczniowie tworzą nowe grupy tak, aby w każdej nowej grupie znaleźli się eksperci z wszystkich pozostałych grup.

7. Eksperci kolejno relacjonują to, czego nauczyli się w swoich pierwotnych grupach, czyli ekspert grupy I uczy pozostałych tego, czego się nauczył sam przed chwilą itd. Uczący uczestnicy przekazują wiedzę pozostałym uczniom. Każda z grup w ten sposób zapoznaje się z całym materiałem przewidzianym do realizacji na danej jednostce lekcyjnej (czas ok. 10 min).

8. Eksperci wracają do swoich pierwotnych grup, konfrontują zdobytą wiedzę, uzupełniają, sprawdzają, czy wszyscy posiadają zbieżne informacje w omawianych kwestiach.

9. Powrót do notatki z burzy mózgów (faza wstępna lekcji). Uzupełnienie informacji o wiadomości poznane na lekcji. Nauczyciel sprawdza, uzupełnia, ewentualnie wyjaśnia niezrozumiałe kwestie.

10. Uczniowie samodzielnie analizują media bazowe - mapę pojęciową oraz grafikę interaktywną, dotyczące alotropii metali i niemetali. Poznają odmiany alotropowe wybranych metali i niemetali, porównują ich strukturę krystaliczną oraz odkrywają podstawowe zastosowania w przemyśle. Sprawdzają zdobytą wiedzę, wykonując ćwiczenia załączone do medium.

11. Na podstawie mapy pojęciowej uczniowie opracowują inne propozycje wykorzystania odmian alotropowych w codziennym życiu, w oparciu o własną wiedzę, źródła internetowe i podręczniki. Swoje pomysły omawiają na forum.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów, wykorzystując pytania z e‑materiału, np. polecenia do multimedium. Pyta:

• Która z odmian alotropowych siarki jest najbardziej rozpowszechniona w przyrodzie?

• Która z odmian alotropowych cyny jest stabilna? Podaj jej trzy właściwości fizyczne.

• Jakie znasz odmiany alotropowe żelaza?

• Wyjaśnij na przykładzie, czym izomorfizm różni się od polimorfizmu.

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają 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 e‑materiale.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Mapę pojęciową uczniowie mogą wykorzystać podczas przygotowywania się do zajęć oraz przy omawianiu zastosowań odmian alotropowych.

Materiały pomocnicze:

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

• Która z odmian alotropowych siarki jest najbardziej rozpowszechniona w przyrodzie?

• Która z odmian alotropowych cyny jest stabilna? Podaj jej trzy właściwości fizyczne?

• Jakie znasz odmiany alotropowe żelaza?

• Wyjaśnij na przykładzie, czym izomorfizm różni się od polimorfizmu.

Wskazówki metodyczne:

Instrukcja do doświadczenia nr 1:

• Szkło i sprzęt laboratoryjny: zlewka, szalka Petriego, łyżeczka, statyw laboratoryjny, probówka, łapa do probówek, statyw do probówek, palnik gazowy.

• Odczynniki chemiczne: woda, siarka rombowa (krystaliczna)

• Umieść probówkę z siarką rombową w statywie laboratoryjnym i podgrzewaj ją z różnych stron do momentu, aż w probówce zaobserwujesz brunatną płynną maź.

• Następnie Zawartość probówki przelej do zlewki z zimną wodą, po czym wyciągnij dłonią zwartą masę siarki i sprawdź jej plastyczność.