Scenariusz zajęć

Autor: Marcin Maćkiewicz, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Jak uchronić się przed korozją?

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;

2) wskazuje na związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływem na środowisko naturalne;

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

Wymagania szczegółowe

Poziom podstawowy

IX. Elektrochemia. Uczeń:

6) wyjaśnia przebieg korozji elektrochemicznej stali i żeliwa, pisze odpowiednie równania reakcji; opisuje sposoby ochrony metali przed korozją elektrochemiczną.

Poziom rozszerzony

IX. Elektrochemia. Ogniwa i elektroliza. Uczeń:

5) wyjaśnia przebieg korozji elektrochemicznej stali i żeliwa; pisze odpowiednie równania reakcji; opisuje sposoby ochrony metali przed korozją elektrochemiczną.

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:

• wymienia i opisze sposoby ochrony metali przed korozją;

• wymienia przykłady powłok ochronnych przed korozją;

• określa, na czym polega pasywacja metali.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• burza mózgów;

• ćwiczenia uczniowskie;

• analiza materiału źródłowego;

• kieszeń i szuflada;

• doświadczenie chemiczne;

• technika zdań podsumowujących;

• film samouczek.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu/smartfony, tablety;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, kreda, pisak;

• rzutnik multimedialny;

• aplikacja Mentimeter.

Przed lekcją

Na poprzedniej lekcji lub jeszcze wcześniej uczniowie dzielą się na pięć grup i przygotowują eksperyment „Badanie wpływu różnych czynników na przebieg procesu korozji”. Zadaniem każdej grupy będzie obserwowanie wpływu jednego spośród pięciu inhibitorów na stalowy gwóźdź (patrz materiały pomocnicze), sformułowanie obserwacji i wniosków, co najmniej po 48 godzinach.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Powrót do doświadczenia „Badanie wpływu różnych czynników na przebieg procesu korozji”. Każda grupa dokonuje obserwacji wpływu swojego inhibitora na proces korozji stalowego gwoździa i ustala wniosek. Po wyznaczonym czasie, na forum klasy liderzy grup dzielą się swoimi spostrzeżeniami i podają wnioski.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół sposobów ochrony przed korozją. Nauczyciel może wykorzystać aplikację Mentimeter z zastosowaniem smartfonów/tabletów. Efektem powinny być zaproponowane sposoby ochrony przed korozją.

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

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

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel wyświetla na tablicy multimedialnej film samouczek, który przedstawia różne powłoki ochronne i ich działanie. Zadaniem uczniów jest ułożenie pytań do filmu, które zadają sobie nawzajem i udzielają odpowiedzi po projekcji filmu. Nauczyciel monitoruje przebieg pytania i odpowiadania.

2. Uczniowie samodzielnie analizują treści w e‑materiale dotyczące sposobów zabezpieczania przed korozją. Uczniowie mogą wykonać krótką notatkę w zeszycie, a informacje będą mogli wykorzystać w dalszej części lekcji.

3. Nauczyciel zapisuje na tablicy problemy, które należy rozwiązać: „ W jaki sposób należy zabezpieczać wyroby stalowe przed korozją? Jak działania dana powłoka metaliczna, zwłaszcza po jej uszkodzeniu? Jak dobrać daną powłokę aby była powłoką czynną a nie bierną?” – uczniowie dyskutują, podają swoje propozycje i argumentacje.

4. Uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Uczniowie wykonują zadania. Nauczyciel może wyświetlić treść poleceń na tablicy multimedialnej. Po każdym przeczytanym poleceniu nauczyciel daje uczniom określony czas na zastanowienie się, a następnie chętny uczeń z danej pary udziela odpowiedzi/prezentuje rozwiązanie na tablicy. Pozostali uczniowie ustosunkowują się do niej, proponując ewentualnie swoje pomysły. Nauczyciel w razie potrzeby koryguje odpowiedzi, dopowiada istotne informacje, udziela uczniom informacji zwrotnej.

Faza podsumowująca:

1. Kieszeń i szuflada. Nauczyciel rozdaje uczniom małe samoprzylepne karteczki. Prowadzący zajęcia rysuje na tablicy kieszeń, a obok niej zapisuje: „Co zabieram ze sobą?”. Tutaj uczeń ma wpisać to, co wyniósł z zajęć, co do niego szczególnie przemówiło, co się spodobało lub co mu się przyda w przyszłości. Poniżej nauczyciel rysuje szufladę i białą plamę. Obok szuflady zapisuje: „Co mi się nie przyda?”, a obok białej plamy: „Czego zabrakło?”. Poniższe rysunki uczeń wypełnia samoprzylepnymi karteczkami z zapisanymi krótkimi zdaniami, równoważnikami zdań lub kluczowymi słowami. Jest to okazja także do analizy przebiegu zajęć i szybkiej powtórki.

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

• Przypomniałam/łem sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Dziś nauczyłem/łam się...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

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

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Film samouczek może być wykorzystany przez nauczyciela do wykorzystania przed lekcją przez uczniów. Uczniowie mogą wykorzystać medium przygotowując się do pracy kontrolnej, a uczniowie nieobecni na lekcji mogą wykorzystać go do uzupełnienia luk kompetencyjnych.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje małe samoprzylepne karteczki.

2. Doświadczenie chemiczne „Badanie środowiska, w których zachodzi korozja metali”

Sprzęt i szkło laboratoryjne: pięć probówek, pięć stalowych gwoździ, blaszka cynkowa, statyw do probówek

Odczynniki chemiczne: woda destylowana, 2% roztwór wodny $\text{NaOH}$, kilka kryształków azotanu(III) sodu ${\text{NaNO}}_2$, kilka kryształków chromianu(VI) potasu ${\text{K}}_2{\text{CrO}}_4$.

Instrukcja wykonania:

Probówki napełnij do połowy odpowiednimi substancjami i umieść w każdej z nich gwóźdź:

• probówka nr 1: woda destylowana + gwóźdź;

• probówka nr 2: woda destylowana + kilka kryształków ${\mathrm{NaNO}}_2$ + gwóźdź;

• probówka nr 3: woda destylowana + kilka kryształków ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{CrO}}_4$ + gwóźdź;

• probówka nr 4: wodny roztwór 2% $\text{NaOH}$ + gwóźdź;

• probówka nr 5: woda destylowana + gwóźdź owinięty blaszką cynkową.

Obserwacje i wnioski: obserwacje i wnioski po 24 godzinach oddziaływania danego roztworu na wybranym metal.

• Probówka nr 1 – obserwujemy jasnożółte zabarwienie roztworu oraz nieco osadu na dnie probówki. W wodzie destylowanej jest mało jonów będących nośnikami ładunku i proces korozji przebiega powoli.

• Probówka nr 2 – obserwujemy brak oznak korozji. Obecność ${\text{NaNO}}_2$ hamuje proces korozji.

• Probówka nr 3 – obserwujemy brak oznak korozji. Obecność ${\text{K}}_2{\text{CrO}}_4$ hamuje proces korozji, ponieważ stal pokrywa się warstwą chromianów.

• Probówka nr 4 – obserwujemy mało oznak korozji. Dość duże stężenie jonów ${\mathrm{OH}}^{-}$ hamuje proces i niszczenie żelaza zachodzi w niewielkim stopniu.

• Probówka nr 5 – obserwujemy brak korozji gwoździa. Cynk połączony z żelazem tworzy ogniwo galwaniczne, w którym jako metal aktywniejszy od żelaza jest anodą, a żelazo katodą. Taki układ zwartych elektrod ogniwa zapobiega korozji stali.

3. Karty charakterystyk substancji chemicznych: roztworu $\mathrm{NaOH}$, ${\mathrm{NaNO}}_2$, ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{CrO}}_4$.