Scenariusz zajęć

Autor: Marcin Maćkiewicz, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Bakteriobójcze właściwości srebra i jego związków

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;

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.

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.

Wymagania szczegółowe

X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń:

2) opisuje podstawowe właściwości fizyczne metali i wyjaśnia je na podstawie znajomości natury wiązania metalicznego.

Poziom 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.

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.

Wymagania szczegółowe

X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń:

2) opisuje podstawowe właściwości fizyczne metali i wyjaśnia je na podstawie znajomości natury wiązania metalicznego.

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:

• omawia mechanizm działania przeciwbakteryjnego cząstek srebra;

• wyjaśnia różnicę między jonami srebra a nanocząstkami srebra;

• wymienia przykłady zastosowań właściwości antybakteryjnych srebra;

• określa, od czego zależy efektywność przeciwbakteryjna nanocząstek srebra;

• przeprowadzi doświadczenia otrzymywania nanocząstek srebra.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• pogadanka;

• prezentacja multimedialna

• symulacja interaktywna;

• eksperyment chemiczny;

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• okienko informacyjne;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, kreda, pisak;

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wykorzystuje informacje zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału i zawarte tam pytania: „ Właściwości antybakteryjne srebra i jego związków są znane od dawna. Czy wiesz, że już w XIX w. sole srebra i jego koloidy były powszechnie stosowane w leczeniu i zapobieganiu infekcji wywołanych przez drobnoustroje, które towarzyszą m.in. owrzodzeniom, oparzeniom czy przewlekłym ranom? Czy wiesz, że stosowano je nawet w przypadku sepsy, ostrego zapalenia najądrza, migdałków, a u niemowląt również zapalenia spojówek? Czy wiesz, że nanocząstki srebra hamują wzrost i przeżywalność bakterii, w tym patogenów człowieka i zwierząt, a także grzybów, pierwotniaków i stawonogów? Działają także antywirusowo i przeciwnowotworowo. Obecnie są najbardziej skomercjalizowanymi nanocząstkami metali i wchodzą w skład takich produktów, jak antybakteryjne opatrunki, urządzenia medyczne (np. cewniki, implanty czy protezy), materiały stosowane w stomatologii, przydomowe oczyszczalnie wody, tekstylia, kosmetyki, farby i artykuły gospodarstwa domowego.”

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają się udzielić odpowiedzi na pytanie: Gdzie można wykorzystać właściwości przeciwbakteryjne srebra w życiu codziennym?

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 dzieli uczniów na dwie grupy zadaniowe (grup roboczych może być więcej):

• grupa I – na czym polega działanie nanocząstek srebra na komórki bakteryjne z uwzględnieniem mechanizmu działania jonów srebra na komórkę bakterii?;

• grupa II – jakie są zastosowania nanosrebra?

  Zadaniem uczniów jest przygotowanie prezentacji multimedialnej – nauczyciel zapoznaje uczniów z kryteriami (patrz materiały pomocnicze). Uczniowie mogą korzystać z dostępnych źródeł informacji, w tym z e‑materiału; mogą wykorzystać informacje z fazy wstępnej lekcji (grupa II). Po wyznaczonym czasie chętni liderzy grup (dwie grupy zadaniowe) prezentują na forum klasy efekty pracy. Pozostali uczniowie mogą włączać się do dyskusji i zadawać pytania.

2. Eksperyment chemiczny – „Otrzymywanie nanocząsteczek srebra w reakcji azotanu(V) srebra(I) z cytrynianem trisodowym”. Nauczyciel wybiera uczniów do roli asystenta przeprowadzających w obecności nauczyciela eksperyment. Nauczyciel przygotowuje odpowiednie szkło i sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne, rozdaje uczniom karty pracy. Uczniowie montują odpowiedni zestaw do przeprowadzenia eksperymentu i wykonują kolejno czynności podane w instrukcji – otrzymują $\text{AgNP}$ (patrz materiały pomocnicze). Uczniowie samodzielnie formułują pytanie badawcze i hipotezę, rysują schemat doświadczenia, obserwują zmiany podczas eksperymentu, wyciągają wnioski (wszystko zapisują w kartach pracy). Następnie na forum całej klasy następuje weryfikacja pod względem merytorycznym zaprezentowanych przez chętnych uczniów efektów pracy. Równanie reakcji chemicznej uczeń zapisuje na tablicy celem sprawdzenia poprawności zapisu. Nauczyciel wyjaśnia zaistniałe ewentualne niezrozumiałe kwestie.

3. Uczniowie pracują parami z symulacją interaktywną. Zapoznają się z zawartym tam poleceniem i wykonują ćwiczenia.

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

Faza podsumowująca:

1. Okienko informacyjne – forma indywidualnej twórczej notatki. Kartkę papieru w zeszycie uczniowie dzielą na cztery części (poziom, pion lub po przekątnej). W pierwsze okienko uczniowie wpisują hasło, które ich interesuje. W drugim podają definicję danego terminu (z różnych źródeł). W trzecie zaś wpisują metaforyczne znaczenie wyrazu, żart językowy, rebus itp. Ostatnie okienko może mieć formę scenki komiksowej, dialogu, karykatury z zastosowaniem interesującego uczniów terminu.

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

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Dziś nauczyłam/łem się...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

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

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Multimedium może być wykorzystane przez ucznia w fazie przygotowania do lekcji.

Materiały pomocnicze:

1. Doświadczenie chemiczne: „Badanie reakcji azotanu(V) srebra(I) z cytrynianem trisodowym”.

Szkło i sprzęt laboratoryjny: zlewki, szalki Petriego, łyżeczka, sprzęt do podgrzewania (kuchenka elektryczna i zlewka z woda lub czajnik elektryczny), pipeta lub wkraplacz, termometr, waga elektroniczna.

Odczynniki chemiczne: ${\text{AgNO}}_3$, woda destylowana, 1% roztwór cytrynianu trisodowego

Instrukcja wykonania:

• Rozpuść 0,09 g ${\text{AgNO}}_3$ w 500 ml wody.

• Zawartość zlewki ogrzewaj w zakresie temperatur 95–98°C;

• Dodawaj 1% roztwór cytrynianu trisodowego (0,1 g rozpuszczony w 10 ml woda) kroplami (jedna kropla na sekundę). (Jony cytrynianowe działają jednocześnie jako reduktor oraz czynnik stabilizujący (zapobiegający agregacji, ułatwiający tworzenie NP). Cząstki srebra koloidalne mają ładunek ujemny z powodu zaadsorbowanych na nich anionów cytrynianowych; działa odpychająca siła cząsteczek, zapobiegająca agregacji.)

• Kontynuuj ogrzewanie w zakresie temperatur 95–98°C przez 20 min.

• Obserwuj zachodzące zmiany (kolor żółty wskazuje na tworzenie się NP).

2. Karty charakterystyk substancji.

3. Karta pracy ucznia:

4. Literatura:

• T. Snopczyński, K. Góralczyk, K. Czaja, P. Struciński, A. Hernik, W. Korcz, J. K. Ludwicki, Nanotechnologia – możliwości i zagrożenia, „Państwowy zakład higieny pracy” 2009, nr 2, s. 101‑111.

• Z. Wzorek, M. Konopka, Nanosrebro – nowy środek bakteriobójczy, Czasopismo techniczne Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej 2007, s.175‑181.

• D. Malina, A. Sobczak- Kupiec, Z. Kowalski, Nanocząstki srebra. Przegląd chemicznych metod syntezy, Czasopismo techniczne Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej 2010, s. 183‑192.

• I. Maliszewska, Z. Sadowski, A. Skłodowska, A. Leoekiewicz‑Laudy, Wykorzystanie metod biotechnologicznych do otrzymywania nanocząstek metali, „Polimery” 2011, nr 2, s. 140‑145.

• M. Banach, J. Pulit, L. Tymczyna, A. Chmielowiec‑Korzeniowska, Otrzymywanie nanosrebra na drodze jednoetapowej redukcji chemicznej w środowisku wodnym w warunkach podwyższonego ciśnienia, „Chemik 2014”, 68, 2, s. 111‑116.

• K. Wolny‑Koładka, D. Malina, A. Sobczak‑Kupiec, Z. Wzorek, Synteza i charakterystyka fizykochemiczna nanocząstek srebra oraz ocena ich toksyczności w stosunku do grzybów z gatunku „Fusarium culmorum” izolowanych z pszenicy ozimej, „Polish Journal of Agronomy” 2013, nr 15, s. 69‑74.

5. Kryteria oceny prezentacji:

• poprawność merytoryczna (zgodność z tematem; dostosowana do możliwości odbiorców, wyczerpanie tematu);

• język prezentacji (specjalistyczna terminologia, poprawność językowa);

• konkretność (zdania krótkie - równoważnikowe, hasła);

• atrakcyjność (wielkość czcionki, układ treści na slajdzie, tempo wyświetlania, przejścia slajdu, wzorce slajdów);

• estetyka (animacje, grafika, kolor, dźwięk);

• prezentacja każdej z grup powinna mieć max. 6 slajdów

• czas prezentacji (wykorzystanie zaplanowanego czasu - 4 min.)