Scenariusz zajęć

Autor: Robert Wróbel, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Przemiany promieniotwórcze – zapis równań

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego; liceum, technikum – kształcenie w zakresie rozszerzonym

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Uczeń:

4) oblicza zmianę masy promieniotwórczego nuklidu w określonym czasie, znając jego okres półtrwania; pisze równania naturalnych przemian promieniotwórczych (αalfa, βbeta¯) oraz sztucznych reakcji jądrowych;.

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:

• przedstawi równania reakcji rozpadów αalfa, βbeta i γgamma;

• określi zmiany liczby atomowej i liczby masowej podczas przemiany promieniotwórczej;

• proponuje ścieżki reakcji promieniotwórczych w celu otrzymania konkretnego pierwiastka.

Strategie dydaktyczne:

• asocjacyjna;

• badawcza.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• eksperyment;

• dyskusja problemowa;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca zbiorowa.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami i dostępem do Internetu;

• słuchawki;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica;

• pisak/kreda.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wykorzystuje pytania zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału, np.: Na jakiej zasadzie działały pierwsze czujniki dymu, które zawierały pierwiastki promieniotwórcze, np. pluton, ameryk?, Czy były one niebezpieczne dla zdrowia?

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

3. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół pojęcia przemiana promieniotwórcza.

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel dzieli uczniów na cztery grupy zadaniowe. zadaniem uczniów jest scharakteryzowanie poszczególnych rodzajów promieniowania, wskazanie zastosowania tych przemian, schematyczne przedstawienie przemian:

• I grupa – promieniowanie alfa;

• II grupa – promieniowanie beta plus;

• III grupa – promieniowanie beta minus;

• IV grupa – promieniowanie gamma. Po ustalonym czasie pracy chętni uczniowie omawiają istotę każdego rodzaju promieniowania i zapisują na tablicy schematyczne przemiany tych promieniowań. Nauczyciel wyjaśnia ewentualne niezrozumiałe kwestie. Powrót do burzy mózgów z fazy wstępnej i skonfrontowanie pojęcia przemiana promieniotwórcza z wypowiedziami uczniów poszczególnych grup.

2. Nauczyciel przeprowadza w formie pokazu eksperyment „Przenikalność promieniowania jonizującego: alfa, beta i gamma przez różne materiały” - instrukcja do doświadczenia nr 1 w materiałach pomocniczych (jeżeli posiada wskazane substancje). Zamiennie nauczyciel może też wykorzystać i wyświetlić na tablicy multimedialnej pokaz doświadczenia (link w materiałach pomocniczych).

3. Uczniowie pracują z symulacją interaktywną – ćwiczenie zapisu równań naturalnych przemian promieniotwórczych – praca w parach.

4. Nauczyciel inicjuje dyskusję na temat tego, co zdaniem uczniów mogło być powodem, tego że niektóre pierwiastki ulegają rozpadowi αalfa, a niektóre βbeta.

5. Uczniowie zapisują równania przemian promieniotwórczych izotopów wskazanych przez nauczyciela, w zeszytach, a następnie chętni uczniowie na tablicy.

Faza podsumowująca:

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

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

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Symulacja interaktywna może być wykorzystana przez uczniów podczas przygotowywania się do zajęć lub i podczas podsumowania materiału.

Materiały pomocnicze:

1. Doświadczenie nr 1: „Przenikalność promieniowania jonizującego: alfa, beta i gamma przez różne materiały”

Sprzęt laboratoryjny i materiały: penseta, kartka papieru, płytka aluminiowa, licznik Geigera‑Mulera, szalka Petriego, cegła ołowiana.

Odczynniki chemiczne: pluton‑239 (źródło cząstek alfa), KCl (źródło cząstek beta), izotop sodu – Indeks górny 22²²Na (źródło cząstek gamma).

Instrukcja:

• Na krążek z plutonu‑239 postaw licznik Geigera‑Mulera i obserwuj zmiany. Następnie licznik odstaw na bok, połóż kartkę papieru na krążek plutonu‑239, a następnie postaw znów licznik na kartkę i pluton‑239. Obserwuj zmiany i porównaj z wynikiem poprzednim. Krążek plutony powinien być przechowywany w styropianowym opakowaniu.

• Na szalkę Petriego z KCl postaw licznik Geigera‑Mulera i obserwuj zmiany. Następnie licznik odstaw na bok, połóż kartkę na szalkę Petriego,a następnie postaw znów licznik na kartkę i szalkę z KCl. Obserwuj zmiany i porównaj z wynikiem poprzednim. Odstaw licznik a na kartkę papieru połóż płytkę aluminiową, a na nią licznik. Obserwuj zmiany i porównaj z wynikiem poprzednim.

• Izotop sodu Indeks górny 22²²Na powinien być umieszczony w plastikowym pudełku (pudełko powinno być przechowywane w obudowie ołowianej). Na to pudełko postaw licznik Geigera‑Mulera i obserwuj zmiany. Następnie powtórz czynności z kartką papieru i płytką aluminiową, jak w pkt. 2. Obserwuj zmiany i porównaj wyniki. Następnie na pudełku z izotopem sodu połóż cegłę ołowianą, a na nią licznik i obserwuj zmiany, porównaj wyniki.

Uwaga: Zasady bezpieczeństwa pracy z substancjami emitującymi promieniowanie jonizujące reguluje Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 18 czerwca 1968 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy stosowaniu promieniowania jonizującego.

Dla zachowania bezpieczeństwa nauczyciel może wyświetlić pokaz doświadczenia powyższego z wykorzystaniem linku: https://www.youtube.com/watch?v=TQDIKL8jOTs

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

• Które z promieni jest najbardziej przenikliwe?

• Gdzie mają zastosowanie cząstki alfa?