В современных условиях реализации Федеральных государственных стандартов нового поколенияодной из основных задач школы является интеллектуальное развитие учащихся, формирование исследовательских умений, создание условий для реализации потенциальных возможностей ребенка в процессе обучения.

В преподавании естественных наук, и в частности  химии, основная задача состоит в том, чтобы, прежде всего, заинтересовать учащихся процессом познания: научить их ставить вопросы и пытаться найти на них ответы, объяснять результаты, делать выводы. Внедрение исследовательского подхода в обучении химии способствует усилению мотивации учебной деятельности.

Одной из форм организации деятельностного подхода в обучении химии является исследовательская деятельность учащихся, в процессе которой идет воспитание творческой личности, способной самостоятельно приобретать знания и умения, свободно применять их в своей деятельности.

Для освоения навыков исследовательской работы на уроках химии основная нагрузка ложится на лабораторный практикум, который является сочетанием экспериментальной задачи, расчетной части и теоретической работы в виде формирования научной гипотезы и выводов и отражает основные этапы научно-исследовательской деятельности. Приобретенные навыки экспериментальной работы и освоение принципов исследовательской деятельности находят свое дальнейшее развитие в разработке проектов в области химии. Обучая учащихся синтезу, анализу, аналогии, знакомя их с основными методологическими принципами, преподаватель подготавливает ученика к осознанию необходимости самостоятельной исследовательской работы как наиболее полной формы реализации их творческого потенциала, самораскрытия и самореализации личности.

Тема исследования становится актуальной, если созданы индивидуальные условия для нахождения информации обучающимися. Одной из инноваций, составляющей современные образовательные технологии в школе, является использование цифровой лаборатории ЛабДиск.

ЛабДиск Химия – естественнонаучная лаборатория для начальной и средней школы, с помощью которой школьники могут быстро провести эксперимент и получить реальный результат.

Беспроводная лаборатория LabDisc умещается на ладони, имеет до полутора десятков встроенных в корпус датчиков и порты для подключения дополнительных внешних датчиков. Регистратор данных LabDisc специально разработан для изучения естественных наук в начальной и средней школе.    

Тематика лабораторных работ позволяет включить ребенка в исследовательскую деятельность,  как на уроках, так и во внеурочное время.

Беспроводную лабораторию LabDisc можно использовать при выполнении школьного химического эксперимента,  как  демонстрационного, когда эксперимент показывает учитель, так  и ученического, выполняемый учащимися. В свою очередь ученический эксперимент может быть два вида:

- лабораторные опыты, проводимые учащимися в процессе приобретения новых знаний;

- практические работы, которые учащиеся проделывают после прохождения одной - двух тем.

Исследования можно проводить и во внеурочное время. Предлагаемые эксперименты можно взять за основу исследовательской деятельности учащихся на факультативах, спецкурсах, а также вподготовки к научно-практическим конференциям.

Тематика лабораторных работ:

• окислительно-восстановительные, эндотермические и экзотермические реакции;

• свойства растворов;

• тепловые эффекты;

• электрохимические явления.

Описание учебных экспериментов по химии, проводимые с использованием  Лабдиска.

№1. Экзотермические реакции. Растворение NaOH в воде.

Цель эксперимента: изучить экзотермическую реакцию на примеры процесса растворения гидроксида натрия в воде (Демонстрация опыта учеником).

№2. Эндотермические реакции.

Реакция взаимодействия лимонной кислоты с пищевой содой.

Цель работы: изучить эндотермическую реакцию на примере реакции взаимодействия лимонной кислоты с пищевой содой, а также проследить за изменением температуры в процессе реакции.

Ход работы.

В этом эксперименте нужно следить за изменением температуры в процессе реакции лимонной кислоты с пищевой содой:

H₂C₆H₅O₇ + 3NaHCO₃CO₂ + 3H₂O + NaC₆H₅O₇

№3. Закон Гесса. Аддитивность теплоты реакции.

Цель. Экспериментально доказать, что тепловой эффект реакции

NaOH_(тв) + H⁺_(р-р)+ CI^-_(р-р)   = Н₂О_(ж)  +  Na⁺_(р-р) + CI^-_(р-р)  +Q₂

равен алгебраической сумме тепловых эффектов реакции

NaOH_(р-р) = Na⁺_(р-р) + ОН^-_(р-р)  +Q₁     и

Na⁺_(р-р) + OH^-_(р-р) + Н⁺_(р-р) + CI^-_(р-р) = Н₂О_(ж) + Na⁺_(р-р) + CI^-_(р-р)  +Q₃, т.е.

Q₂ = Q₁ + Q₃

№4. Теплота сгорания

Цель: на практике воспользоваться законом Гесса, для оценки теплового эффекта реакции (Демонстрация опыта учеником).

№5. Кислотно-основное титрование. Реакция NaOH с HCI

Цель: экспериментально подтвердить взаимосвязь изменение рН и температуры раствора в реакциях нейтрализации на примере взаимодействия гидроксида натрия и соляной кислоты.

Действия.

Наблюдать процесс изменения кислотности и температуры образования раствора.

Примеры анализа результатов экспериментов могут быть разными. Это могут быть расчеты, изучение и анализ графиков, прогноз результата эксперимента при изменении условий проведения опытов.

Данные опыты можно включить в уроки разных классов и с разными программами и УМК. Например к учебникам Габриелян О. С., Новошинского И.И, Новошинской Н.С. (таблица 1)

Но наибольшие перспективы в использовании лаборатории мы видим в организации проектно-исследовательской деятельности. В проектах можно  определять кислотно - щелочную среду растворов различных сортов мыла, соков или других продуктов питания используя лабораторный датчик  рН вместо привычной индикаторной бумаги. Этот же датчик можно использовать в проекте «Энергетика реакций нейтрализаций ». Определять рН можно всего, начиная от фруктов, соков и заканчивая снегом и водой в водоемах. Другие датчики могут также быть использованы, например, в проекте «Изучение зависимости скорости химической реакции от   концентрации реагирующих веществ»  датчики освещенности, при помощи  которых  определяется время протекания реакции в зависимости от концентрации реагирующих веществ.

Датчики температуры используются в экспериментах при изучении вопросов термохимии. Очень сложно измерить температуру реакционной смеси в процессе реакции и проанализировать ее изменение. Выносной зонд температурного датчика это позволяет сделать. Темами проектно-исследовательской деятельности могут быть как реакции с разным тепловым эффектом, так и реакции горения различных веществ, например глюкозы, доказательства закона Гесса, термохимия растворения веществ и т.д.

При изучении термохимических процессов с помощью цифровой лаборатории Лабдиск можно:

-определять теплоту реакций;

-определять удельную теплоту реакций;

-менять концентрации веществ и следить за изменением теплового эффекта реакции в каждом случае;

-изучать влияние окружающей температуры на процессы растворения;

-с помощью закона Гесса рассчитать теплоту процессов, например гидратацию безводной соли

Эксперименты с использованием Лабдиска можно включить и в изучении некоторых тем элективных курсов, факультативов, спецкурсов. Например, для элективного курса «Химия и медицина», который рассматривает, в частности, вопросы здорового питания:

1.Анализ качества пищевых продуктов.

Цель работы: познакомиться с методами анализа качества продуктов питания и сырья для производства продуктов питания, используя возможности цифровой лаборатории «Лабдиск».

2. Процесс скисания молока 

Цель опыта: Проследить за изменением рН молока, находящегося в термосе около 30 часов.

Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).

3. Определение кислотности молока. 

Цель опыта: определить свежесть пастеризованного и не пастеризованного молока, находившегося разное время (0,5, 2, 5, 7, 14 часов) при комнатной температуре (20⁰ С), проследив за изменением рН.

4. Анализ кислоты ацетилсалициловой.

Предлагаемый опыт используется на занятии «Экскурсия в домашнюю аптечку» элективного курса «Химия и медицина».

Цель работы: провести идентификацию и количественный анализ ацетилсалициловой кислоты, используя возможности цифровой лаборатории «Лабдиск».

5. Анализ кислоты аскорбиновой.

Предлагаемый опыт можно использовать на занятии «Витамины» элективного курса «Химия и медицина».

Цель работы: провести идентификацию и количественный анализ аскорбиновой кислоты, используя возможности цифровой лаборатории «Лабдиск».

Современные школьные цифровые лаборатории позволяют производить тысячи измерений в секунду несколькими датчиками одновременно. Они освобождают учеников от утомительной вспомогательной работы – чтению и записи данных, построению графиков и т.п.. Теперь ученики получают возможность сосредоточиться именно на анализе результата эксперимента и понимании сущности исследуемого явления.

Литература:

1. БИНОМ. Лаборатория знаний 2010-2015. Интернет-газета.

2. ЛабДиск Химия. Мобильная естественно-научная лаборатория. Справочно-методическое пособие.

3. www.rene -edu.ru

4. Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа» [Электронный ресурс]-: http://news.kremlin.ru/news//6683.

5. Поляхтов А. В. Применение цифровой лаборатории в исследовательской деятельности школьников // Цифровые образовательные ресурсы в учебном процессе педагогическом вузе и школы: Тезисы докладов //Региональной научно-практической конференции. Воронеж: ВГПУ, 2008. С.