химия. Методические основы steam образования в преподавании химии

• Название: Методические основы steam образования в преподавании химии
• Дата: 26.12.2022
• Размер: 461.79 Kb.
• Имя файла: химия.pptx
• Тип: Обзор; #864321

Методические основы STEAM образования в преподавании химии.

В интеграции проектного обучения STEAM есть три этапа:

• Создание проблем и использование знаний для их решения.
• Признания научного фактора современных или социально-научных проблем.
• Построения объяснения проблем на основе фактических данных.

Методические критерии отбора содержания для учебного предмета химия, содержание которого удовлетворяло бы основные принципы STEAM образования: научность, доступность, систематичность.

В планах уроков с STEAM подходом могут присутствовать такие разделы, как:

«Обзор» на тему урока;

цели обучения для учителя и учащихся;

таблица посвященная «Аспектам трехмерного обучения»;

«Список материалов» используемых во время урока;

«Справочная информация для учителей», где теория и применяемая методика по уроку;

перечень «Подготовительной работы» к уроку;

«Вовлечение в тему урока / Мотивация», где вопросы критического и аналитического мышления, которые будут пробуждать мотивацию учащихся к изучению проблем химии;

«Исследование» по теме урока;

«Обсуждение выводов» исследования;

таблица «Профили карьер в сфере STEАM», где краткое описании профессии связанные с химией.
Использование заданий с STEAM подходом в урочной или внеклассной деятельности позволит учащимся применить полученные знания, а учителям — оценить уровень сформированных компетенций учеников по основным умениям и навыкам, необходимым в XXI веке:

• научное объяснение явлений;
• научная интерпретация данных и доказательств;
• понимание и анализ информации, представленной в различных контекстах: личном, научном, профессиональном, общественном.

STEAM-задание на тему «Каталитический конвертер»

Наиболее современные марки автомобилей оснащены каталитическими конвертёрами, которые делают выхлопные газы менее вредными для людей и окружающей среды.

Около 90 % вредных выхлопных газов преобразуются в менее вредные. Ниже приведены некоторые газы, которые поступают в конвертёр и выходят из него.

Задания:

• Используя информацию, приведенную на рисунке, приведите пример того как каталитический конвертер снижает вредность выхлопных газов.
• Изменения, которым подвергаются газы, происходят внутри каталитического конвертера. Объясните происходящее, используя слова: атомы и молекулы.
• Проанализируйте газы, выделяемые каталитическим конвертером. Назовите одну проблему, решение которой должны найти инженеры и ученые, работающие с каталитическим конвертером, для того чтобы получать менее вредные выхлопные газы.

Ответы на первое задание

• Упомянуто превращение моноксида углерода или оксидов азота в другие соединения.
• Моноксид углерода превращается в диоксид углерода.
• Оксиды азота превращаются в азот.
• Он превращает вредные газы в не вредные, например моноксид углерода в углекислый газ.
• Диоксид углерода и азота не такие опасные, как моноксид углерода и оксиды азота.

Ответы на второе задание

• Высказывается основная мысль о том, что атомы перегруппируются и образуют другие молекулы; в ответе используется оба слова и атомы и молекулы.
• Молекулы расщепляются, и атомы объединяются для образования других молекул.
• Атомы перераспределяются, образуя другие молекулы.

Ответы на третье задание

• Приемлемые ответы должны быть связаны с улучшением, связанным с удалением вредных газов (моноксид угдерода и азота) или с удалением диоксида углерода из газа выбрасываемых в атмосферу.
• Не весь моноксид углерода превращается в диоксид углерода.
• Происходит недостаточное преобразование оксидов азота в азот.
• Улучшить процентное соотношение моноксида углерода, преобразоваемого в диоксид углерода, и процентное соотношение оксидов азота, преобразованных в азот.
• Диоксид азота, образующийся в ходе работы конвертера, вместо выброса в атмосферу должен улавливаться.

STEAM-задание на тему «Кислотный дождь»

Ниже представлена фотография статуй под названием Кариатиды, построенных на Акрополе в Афинах более 2500 лет назад. Статуи сделаны из камня, называемого мрамором. Мрамор состоит из карбоната кальция (СаСО3).



Рисунок: Статуи под названием Кариатиды.

Вопрос 1: Обычный дождь имеет слабую кислоту, потому что он поглотил некоторое количество углекислого газа (СО2) из воздуха. Кислотный дождь более кислый, чем обычный дождь, потому что он поглощает такие газы, как оксиды серы (SO2) и оксиды азота (NO2).

Откуда берутся оксиды серы (SO2) и оксиды азота (NO2) в воздухе?

Вопрос 2: Эффект кислотного дождя на мраморе можно смоделировать, поместив мраморный кусок в уксус на ночь. Уксус и кислотный дождь имеют примерно одинаковый уровень кислотности. Когда мраморный кусок помещается в уксус, образуются пузырьки газа. Массу сухого мраморного куска можно узнать до и после эксперимента.

Мраморный кусок имеет массу 2,0 грамма до того, как ее погрузят в уксус на ночь. На следующий день кусок вынимают и сушат. Какой будет масса высушенного мраморного куска?

А. Менее 2,0 граммов

В. Ровно 2,0 грамма

Вопрос 3: Студенты, которые проводили этот эксперимент, также поместили мраморную крошку в дистиллированную воду на ночь.

Объясните, почему студенты включили этот шаг в свой эксперимент?

Вопрос 4: Насколько вы согласны со следующими утверждениями? Отметьте только один квадрат в каждой строке.

Утверждения	Полностью согласен(а)	Согласен(а)	Не согласен(на)	Полностью не согласен(а)
Важно знать, какая деятельность человека больше всего способствует возникновению кислотных дождей.
Важно изучать технологии, сводящих к минимуму выбросы газов, вызывающие кислотные дожди.
Нужно найти методы, используемые для ремонта зданий, поврежденных кислотным дождем

Полный ответ на 1 вопрос:

• - Ответы, в которых упоминается любое из: автомобильные выхлопные газы, заводские выбросы, сжигание ископаемого топлива, такого как нефть и уголь, газы вулканов или другие подобные вещи.
• Сжигание угля и газа.
• Окислы в воздухе образуются в результате загрязнения от фабрик и промышленных предприятий.
• Вулканы.
• Дым от электростанций.
• Они возникают в результате сжигания материалов, содержащих серу и азот.
• Ответы, включающие как неправильный, так и правильный источник загрязнения:
• Ископаемое топливо и атомные электростанции. [Атомные электростанции не являются источником кислотных дождей.]
• Оксиды образуются из озона, атмосферы и метеоров, приближающихся к Земле.
• Также сжигание ископаемого топлива.

Частичный ответ:

• Окружающая среда в целом, атмосфера, в которой мы живем, например, загрязнение.
• Газификация, загрязнение, пожары, сигареты.
• Загрязнение, например, от атомных электростанций.

Нет ответа:

• Другие ответы, включая ответы, в которых не упоминается «загрязнение» и не указывается существенная причина кислотных дождей.
• Они выделяются из пластика.
• Они являются естественными компонентами воздуха.
• Сигареты.
• Уголь и нефть. [Недостаточно конкретно - нет упоминания о «сжигании».]
• Атомные электростанции.
• Промышленные отходы. [Недостаточно конкретно.]

Полный ответ на 2 вопрос: A. Менее 2,0 грамма

Полный ответ на 3 вопрос: такие ответы, как:

• Кислота (уксус) необходима для реакции.
• Убедиться, что дождевая вода должна быть кислой, как кислотный дождь, чтобы вызвать эту реакцию.
• Потому что это показывает, что мраморная крошка не просто вступает в реакцию с какой-либо жидкостью, поскольку вода нейтральна.

Частичный ответ: ответы, которые сравниваются с тестом на уксус и мрамор, но не проясняют, что это делается для того, чтобы показать, что кислота необходима для реакции.

• Для сравнения с другой пробиркой.
• Проверить, меняется ли мраморная крошка в чистой воде.
• Ученики включили этот шаг, чтобы показать, что происходит, когда на мрамор обычно идет дождь.
• Потому что дистиллированная вода не является кислотой.
• Чтобы увидеть разницу между обычной водой и кислой водой (уксусом).

Анализ состояния STEАM обучения показал, что данный подход преподавания - это универсальный практико-ориентированный подход, который позволяет обучающимся справляться с задачами любой сложности. Такой подход создает учебную среду для будущих специалистов, которые требуют всесторонней подготовки и знания из самых разных образовательных областей естественных наук, инженерии и технологии.

В ходе интеграции STEАM были разработаны теоретические дидактические материалы, ситуационные задания с STEАM-элементами и связанных с концепциями химии. Система вопросов в заданиях является основой развития следующих навыков широкого спектра: функциональное и творческое применение знаний, критическое мышление, проведение исследовательских работ, применение различных способов коммуникации, умение работать в группе и индивидуально, решение социальных проблем и принятие решений.

Интеграция STEАM образования показало, что обращение современной педагогики к STEAM-образованию может стать эффективным шагом на пути решения проблемы подготовки кадров для изменяющегося рынка труда в условиях четвертой промышленной революции.

Выводы: