Настоящата статия представя нов STEM лабораторен лист, създаден за оптимизиране на учебния процес по учебния предмет Химия и опазване на околната среда в 9.клас. Фокусът на методическата разработка е насочен към темата за кислородсъдържащи органични съединения, която традиционно предизвиква затруднения сред учениците поради своята абстрактност. Разработеният лабораторен лист включва изследователски експерименти върху уроците за алкохоли, карбоксилни киселини, алдехиди и кетони. Този интердисциплинарен подход успешно стимулира активното учене, критичното мислене и екипната работа.
Модерното обучение по природни науки изисква преход от пасивното възприемане на знания към активното им прилагане в реални и практически ситуации. Изучаването на органичната химия, особено на класовете кислородсъдържащи органични съединения, често е предизвикателство поради абстрактния характер на молекулния строеж и многообразието от изомери. За да направя преподаването по-достъпно, ангажиращо и практически насочено, разработих специализиран STEM Лабораторен лист за упражнения. Той е създаден с идеята да интегрира наука, технологии, инженерство и математика (STEM), стимулирайки учениците да изследват свойствата на веществата чрез експерименти и логически задачи. Чрез този подход знанията придобиват ясни практически измерения в ежедневието.
Експериментална част на STEM Лабораторен лист за упражнения
Задача 1. Определете към кой клас съединения принадлежи всяко от веществата. Попълнете таблица 1.
Таблица 1.
| Вещество | Етилов алкохол | Глицерол | Фенол |
| Клас |
Попълнете пропуснатите думи в правилата за безопасност: Фенолът предизвиква тежки химически ________ върху кожата. При контакт промийте с ________. Етанолът е лесно ________ течност. Не работете в близост до открит ________.
Задача 2. Контролна задача – В лабораторията е открит разтвор на вещество „Х“ без етикет. На разположение имате разтвори на FeCl3, CuSO4, NaOH и I2.
Стъпка 1: Опишете план за разпознаване. Кой реактив ще добавите първо?
Стъпка 2: Ако при добавяне на FeCl3 разтворът се оцвети във виолетово, веществото „Х“ е: ______________.
Стъпка 3: Напишете химическото уравнение за тази идентификация.
Задача 3. Подчертайте вярното твърдение за основно индустриално приложение и практическо значение на :
Етанол – производство на динамит и експлозиви / Козметика и антифриз / Разтворител, биогорива и антисептици;
Глицерол – производство на динамит и експлозиви / Козметика и антифриз / Разтворител, биогорива и антисептици;
Фенол – производство на пластмаси (бакелит), лекарства (аспирин) и дезинфектанти.
Задача 4. Попълнете пропуснатите думи в текста, описващ приложението на алкохолите: В хранително-вкусовата промишленост тривалентният алкохол …………… се използва като влагозадържащ агент (Е422). В производството на пластмаси и лепила се използва …………. заради способността му да поликондензира с алдехиди. Като екологична алтернатива на бензина в транспорта все по-често се използва био…………..
Задача 5. Лабораторен казус „Изгубените етикети“
Условие: В лабораторията имате две немаркирани банки. Едната съдържа алдехид (напр. разтвор на формалдехид или ацеталдехид), а другата – кетон (напр. ацетон). Разполагате с Фелингов реактив, AgNO3, NH3 и 10% разтвор на NaOH.
Указания за работа: Разделете пробите в две епруветки. Проведете реакция „Сребърно огледало“ и тест с Фелингови реактив при нагряване. Опишете наблюденията си. Напишете химичните уравнения. Какво е свойството на алдехидите, което ги различава от кетоните при това взаимодействие (окисление или редукция)?
Попълнете таблицата за наблюдаваните резултати:
| Вещество | Реактив на Толенс (Сребърно огледало) | Фелингов реактив (загряване) | Извод
(Алдехид или Кетон) |
| Проба А | |||
| Проба Б |
Задача 6. Доказване на захари чрез карбонилната им група.
Използвайте наученото за алдехидите, за да проверите дали в предоставените проби от гроздов сок (глюкоза), фруктоза и разтвор на захароза има съединения с алдехидна група.
Указания за работа: Смесете поотделно пробите с прясно приготвен Cu(OH)2 (получен от 10% CuSO4 и 10% NaOH) и загрейте епруветките на водна баня. Опишете промяната в цвета на утайката в епруветката, съдържаща глюкоза. Защо глюкозата дава положителна реакция, характерна за алдехидите, въпреки че се води въглехидрат? Напишете коя функционална група се окислява при този процес и до каква нова група се превръща тя.
Задача 7. Правила за безопасна работа.
Попълнете пропуснатите думи:
Поради острата миризма на формалина, всички опити с него се извършват задължително в ____________________ или при добро проветрение на кабинета. Ацетонът е лесно _______________ вещество. Всички съдове с ацетон трябва да бъдат далеч от открит _______________и нагревателни уреди. При загряване на епруветки с алдехиди (напр. при реакцията „Сребърно огледало“ или с Фелингов реактив), отворът на епруветката никога не се насочва към _______________________________. Всички опити се изпълняват задължително с предпазни ___________ и лабораторна престилка.
Задача 8. Да се установи взаимодействието на бензоена и салицилова киселина с калиев перманганат.
В една епруветка се слага на върха на лъжичката бензоена киселина, в друга епруветка се слага салицилова киселина. Във всяка епруветка се добавят по няколко капки 0,1 M разтвор на калиев перманганат и се разклащат енергично. Опишете наблюденията си, напишете химичната реакция.
Задача 9. Разлагане на оксалова киселина при нагряване
В суха епруветка се насипва около 0,1g кристална оксалова киселина дихидрат. Епруветката се запушва с каучукова запушалка, снабдена с газоотводна тръбичка, краят на която е потопена в разтвор на бистра варна вода. Епруветката се загрява на спиртна лампа. Опишете наблюденията си, напишете химичната реакция.
Задача 10. Сублимация на бензоена киселина
В бехерова чаша от 150 cm3 се насипват около 0,5 г бензоена киселина. Отворът на чашата се затваря с часовниково стъкло. Чашата се нагрява през азбестова мрежа на котлон. Опишете наблюденията си. Какъв химичен процес наблюдавате?
Задача 11. Взаимодействие на киселини с метални оксиди
В три епруветки се поставят малки количества от CuO, MgO, CaO, добавяме по 5 cm3 оцетна. Напишете наблюденията си, уравненията на протеклите процеси.
Разработеният STEM Лабораторен лист доказа своята ефективност като инструмент за по-дълбоко разбиране на учебния материал по химия. Чрез комбинирането на лабораторни опити с аналитични и инженерни задачи, учениците успяват да свържат теорията за кислородсъдържащите органични съединения с реални приложения в индустрията, фармацията и екологията. Този модел на преподаване не само повишава мотивацията на учениците, но и развива техните ключови умения за решаване на проблеми, работа в екип и критично мислене, които са от съществено значение в съвременния свят.
Петя Атанасова – учител в ПГЕБ „Проф. д-р Асен Златаров“ – гр. София