Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Пояснительная записка

Данный урок проводится в основном курсе средней школы для обучающихся 8 класса в 1 полугодии.

Актуальность разработки урока на основе использования ресурса web-сайта «Самая необычная Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» продиктована требованием ФГОС нового поколения, применением ИКТ-технологий, предусмотренных профессиональным стандартом педагога, включающим информационные умения учителя.

Практическая значимость разработки данной модели урока заключается в развитии ряда ключевых компетентностей, необходимых для целостности изучаемого курса химии.

Используемый web-сайт «Самая необычная Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» является образовательным продуктом, разработанным моими учениками в 2013 году. Основной педагогической задачей данного ресурса является создание простой для пользователя интерактивной модели Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

На данном уроке используются разнообразные формы и методы работы, цель которых развивать у обучающихся умения анализировать, сравнивать, наблюдать, делать выводы. В процессе урока учитель задает вопросы, возможные ответы на них выделяются в тексте курсивом. Материал урока соответствует программе, органично связан с предыдущими занятиями.

Эмоциональную окраску урока усиливает не только применение интерактивной Периодической системы, но и использование презентации с различными иллюстрациями, выполненной обучающимся, а также демонстрация собственных вариантов проекта «Моя таблица Менделеева», включение забавной песенки Тома Лерера.

У меня современный кабинет химии, в котором есть мультимедийный компьютерный класс. При наличии такой лаборатории на каждом рабочем столе есть ноутбук. Это позволяет максимально упростить работу на уроке для учеников, а для учителя – отследить ход выполнения заданий в парах на каждом рабочем месте.

Оценивание деятельности обучающихся. Количество оценок за описанный урок минимально: оцениваются только выступление ученика об открытии Периодического закона и отдельные участники урока, правильно ответившие на вопросы викторины, участвующие в оформлении таблицы в конце урока.

Проверить эффективность усвоенных знаний можно будет на следующем уроке, когда учащиеся сдадут домашнее задание – проект «Моя таблица Менделеева». Основная цель создания проекта: показать обучающимся, как фактически могло произойти открытие Периодического закона (вопреки сложившемуся мнению о том, что таблица Дмитрию Ивановичу приснилась), прочувствовать сложность классификации объектов.

Основные критерии оценивания таблиц могут быть такие:

• Актуальность темы («химизм» создания таблицы, т.е. классификация химических понятий или веществ, биографий ученых, химиков-лауреатов Нобелевской премии разных лет и т.д.). Если ученик не может найти в предмете «Химия» объектов для классификации, он может обратиться к другим источникам, т.е. классифицировать и сопоставлять, например, города по численности населения и различным странам. При этом в «периоде» может быть страна, а в «группе» располагаются города по увеличению численности населения. Каждый «элемент» таблицы ученика должен иметь название, цифру, обозначающую численность населения, обозначаться символом. Например, в таблице городов предложен город Ростов-на-Дону. Символом его может быть Ro. Если встречаются несколько городов, начинающиеся на одну и ту же букву, то следует к заглавной букве добавлять следующую. Допустим, есть два города на букву «р»: Ростов-на-Дону и Ровно. Тогда для Ростова-на-Дону будет вариант Ro, а для города Ровно –Rb.
• Оформление работы. Работа может иметь вариант рукописного оформления, набрана в Word или Excel (работы 2013 г.). Размер таблицы я не ограничиваю. Но предпочитаю формат А4. В моей картотеке таблиц есть, например, вариант, состоящий из двух листов ватмана. Работа обязательно должна быть красочной, иногда содержит картинки или фотографии. Аккуратность приветствуется.
• Оригинальность работы.
• Аннотация к работе включает следующие параметры: название работы, обоснованность принципа расположения выбранных «элементов». Ученик может также аргументировать цветовую палитру своей таблицы.
• Презентабельность работы. Каждый ученик защищает свой проект, для чего я предусматриваю в программе 1 урок (это никак не нарушает изложению программного материала по химии, т.к. в конце года программа предусматривает до 6 уроков, отведенных на повторение курса через изучение биографий разных ученых, рассказы о веществах и явлениях).

Оценку периодической системе учащихся даю не только я. К обсуждению работ привлекаются старшеклассники, а также мои выпускники, которые могут оказывать практическую помощь восьмиклассникам при оформлении своей работы.

Ход оценивания работ обучающихся. Я и эксперты заполняем специальные листы, в которых проставляем оценки по заданным выше критериям по трехбалльной шкале: «5» - полное соответствие критерию; «3» - частичное соответствие критерию; «1» - полное несоответствие критерию. Затем баллы суммируются и выставляются обычные оценки в журнал. За этот вид деятельности ученик может получить несколько оценок. За каждый пункт критерия или только одну – суммарную. Неудовлетворительных отметок я не выставляю. В работе принимает участие ВЕСЬ класс.

Предложенный вид творческой работы предусматривает предварительную подготовку, поэтому учащиеся заранее получают задание на «создание своей системы». В этом случае я не объясняю принцип построения системы-оригинала, ребятам предстоит самостоятельно разобраться, как Дмитрий Иванович располагал известные в то время элементы, какими принципами руководствовался.

Оценка проекта обучающихся 8 класса «Моя таблица Менделеева»

Основные понятия, используемые на уроке

1. Атом
2. Атомная масса
3. Вещество
4. Группа (главная и побочная подгруппа)
5. Металлы/неметаллы
6. Оксиды (характеристика оксидов)
7. Период
8. Периодичность
9. Периодический закон
10. Радиус атома
11. Свойства химического элемента
12. Система
13. Таблица
14. Физический смысл основных величин Периодической системы
15. Химический элемент

Цель урока

Изучить Периодический закон и структуру Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Задачи урока

1. Образовательная:

• Анализ базы данных о химических элементах;
• Научить видеть единство природы и общих законов ее развития.
• Сформировать понятие «периодичность».
• Изучить структуру Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

2. Развивающая: Создать условия для развития у учащихся ключевых компетентностей: Информационной (извлечение первичной информации); Личностные (самоконтроль и самооценка); Познавательные (умение структурировать знания, умение выделять существенные характеристики объектов); Коммуникативной (продуктивная групповая коммуникация).
3. Воспитывающая:способствовать развитию интеллектуальных ресурсов личности через самостоятельную работу с дополнительной литературой, интернет-технологиями; воспитание положительной мотивации обучения, правильной самооценки; умение общаться в коллективе, группе, строить диалог.

Тип урока

Урок изучения нового материала.

Технологии

ИКТ-технология, элементы технологии критического мышления [1, c. 30,97], элементы технологии на основе эмоционально-образного восприятия.

Ожидаемые образовательные результаты

• Личностные: формирование готовности учащихся к самообразованию на основе мотивации к обучению; формирование готовности к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории обучения с помощью составления плана работы на уроке; формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве с одноклассниками через парную работу.
• Метапредметные: формирование умения самостоятельно определять цели своего обучения и развитие мотива своей познавательной деятельности через целеполагание на уроке; формирование умения вести диалог.
• Предметные: формирование первоначальных систематических представлений о Периодическом законе и Периодической системе элементов Д.И. Менделеева, явлении периодичности.

Формы обучения

Индивидуальная работа учащихся, работа в парах, фронтальная работа учителя с классом.

Средства обучения

Диалог, раздаточный материал, задание учителя, опыт взаимодействия с другими.

Этапы работы

1. Организационный момент.
2. Целеполагание и мотивация.
3. Планирование деятельности.
4. Актуализация знаний.
5. Обобщение и систематизация знаний.
6. Рефлексия.
7. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент

Взаимное приветствие учителя и учеников.

Развиваемые универсальные учебные действия: Личностные: самоорганизация; коммуникативные – умение слушать.

2. Целеполагание и мотивация

Вступительное слово учителя. С глубокой древности, созерцая мир вокруг и восхищаясь природой, человек задавался вопросом: из чего, из какого вещества состоят окружающие человека тела, сам человек, Вселенная.

Учащимся предлагается рассмотреть следующие изображения: сезоны года, кардиограмма сердца (можно использовать макет сердца), схема «Строение солнечной системы»; Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева (разных типов) и ответить на вопрос: «Что объединяет все представленные изображения?» (Периодичность).

Постановка цели. Как вы думаете, ребята, о каком вопросе у нас сегодня пойдет речь (ученики делают предположения, что речь на уроке пойдет о Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева)? В тетради следует запись темы урока: «Структура Периодической системы».

Задания для учащихся:

1. Подберите примеры, указывающие на периодичность в природе. (Движение космических тел вокруг центра Галактики, смена дня и ночи).
   Предложите однокоренные слова и словосочетания к слову «периодичность» (период, периодические издания).
2. Кто «автор» Периодического закона (Д.И. Менделеев)? Можете ли Вы «создать» Периодическую систему (ответ на этот вопрос будет отсрочен, он дается ребятам в качестве домашнего задания)?
3. Блеф-игра «Верите ли вы, что…»[1, с.139]
4. После окончания школы вас могут наградить алюминиевой кружкой? (В настоящее время это невозможно. А вот Дмитрию Ивановичу Менделееву за открытие им Периодического закона преподнесли чашу из алюминия, т.к. в то время стоимость алюминия превышала цену на золото и платину.)
5. Открытие Д.И. Менделеевым Периодического закона можно считать подвигом? (Дмитрий Иванович Менделеев предсказал несколько неизвестных в то время элементов экабор (скандий), экаалюминий (галлий), экасилиций (германий), экамарганец (технеций). Ну предсказал и предсказал. А в чем подвиг-то? (Здесь уместно предложить детям пофантазировать на тему подвига УЧЕНОГО) Дело в том, что у первого же открытого элемента галлия (Л. Буабодран, Франция), была неверно определена плотность, а значит и масса элемента, причем Д.И. Менделеев указал не только ошибку ученого, но и ее причину – недостаточную очистку образца галлия. Если бы Дмитрий Иванович ошибся с расчетами, то пострадал бы сам, ведь его имя было бы опорочено навсегда).

Учитель. Ребята, перед изучением новой темы, я бы хотела вместе с вами «нарисовать» портрет ученого. Определить, какими качествами должен обязательно обладать ученый (далее следуют предположения учащихся о некоторых качествах ученого: интеллект, энтузиазм, настойчивость, усидчивость, амбиции, решительность, оригинальность).

Развиваемые универсальные учебные действия: предметные учебные действия: умение анализировать предложенные картинки, находить между ними сходство. Личностные: установление связи между целью деятельности и ее мотивом. Регулятивные: саморегуляция. Познавательные: самостоятельное выделение и формулирование цели; доказательство своей точки зрения. Коммуникативные: умение слушать и вступать в диалог.

3. Планирование деятельности

8 февраля 2014 г. исполнилось 180 лет со дня рождения великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Сейчас мы посмотрим фрагмент фильма о великом ученом (далее следует фрагмент видеофильма «Русский да Винчи» или мультфильм «Три вопроса Менделееву») [2].

1 марта 1869 г. молодой и в то время мало кому известный русский ученый разослал химикам всего мира скромный печатный листок, озаглавленный «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Давайте окунемся в прошлое и узнаем немного о том, как был открыт Периодический закон. Далее следует рассказ ученика о разных вариантах Периодических систем (5-7 мин.) с использованием презентации.

Обучающиеся делают записи в тетради: формулировка Периодического закона и дата его открытия (по локальной сети учитель показывает сайт и раздел сайта Периодический закон).

Учитель. Как вы думаете, ребята, ученые сразу приняли Периодический закон? Поверили в него? Чтобы немного окунуться в ту эпоху, давайте прослушаем отрывок из стихотворения об открытии галлия [3].

Какие выводы следует сделать из этого отрывка (учащиеся предполагают, что для того чтобы поверить в новый закон, необходимы неопровержимые доказательства)?

Существует множество вариантов Периодических систем. Классификации подвергаются различные объекты: цветы, забракованные элементы, пищевые продукты и т.д. Все эти таблицы объединяют определенные принципы построения, т.е. структура.

Учащиеся открывают авторский сайт, ссылку на него дает учитель по локальной сети, используя форму обратной связи. Если ученик испытывает затруднения, учитель помогает ему (удаленное управление).

Далее следуют записи в тетради: структура Периодической системы. Определение периода и группы. Указание на главные и побочные подгруппы, большие и малые периоды.

Развиваемые универсальные учебные действия: регулятивные - составление плана и последовательности действий; познавательные – построение логической цепи рассуждений; коммуникативные – умение слушать и вступать в диалог, точно выражать свои мысли.

4. Актуализация знаний

Ко всем законам применим критерий сравнения – возможность предсказания нового, предвидения неизвестного. Сегодня Вам предстоит «открыть» для себя Периодическую систему, т.е. немного побыть учеными. Для этого необходимо выполнить задание.

Задание. У вас на рабочем столе - ноутбук с выходом в Интернет, есть инструкция (приложение 1) по работе с веб-сайтом «Самая необычная Периодическая система элементов Д.И. Менделеева». Проанализируйте интерфейс сайта, сделайте выводы; результаты отразите в карточке-инструкции (приложение 1).

При отсутствии мобильного компьютерного класса можно заготовить бумажные карточки-инструкции. В этом случае работу с сайтом учитель проводит вместе с учениками). Задание обучающимся учитель может: 1) разослать по локальной сети; 2) заранее оставить файл на рабочем столе каждого ноутбука. Обучающиеся могут дать ответ учителю, используя программу Paint или Word, т.к. другого вида обратной связи между главным (учительским) ноутбуком и мобильным классом (ученические ноутбуки) не предусмотрено.

Таблица для учащихся не содержит ответов. Работа выполняется в парах. На выполнение задания уместно отвести 10 минут. Учащиеся, первыми выполнившие задание, могут показать его всем по локальной сети (разрешить учащемуся показать демо). 

Развиваемые универсальные учебные действия: личностные: понимание причин успешности учебной деятельности; регулятивные: нахождение ошибок с исправлением их самостоятельно или при помощи одноклассника, проявление настойчивости; коммуникативные: оценка действий партнера по выполнению задания, умение слушать и вступать в диалог.

5. Обобщение и систематизация знаний

Учитель проводит проверку работы учащихся и вместе с ними формулирует определение явления периодичности.

Учитель. Отличается ли структура Периодической системы, размещенной на сайте от табличной формы, предложенной Д.И. Менделеевым? Если да, то выделите сходные и отличительные признаки обеих таблиц (После выяснения общих признаков следует совместная формулировка явления периодичности).

Периодичность – закономерная повторяемость изменения явлений и свойств.

Развиваемые универсальные учебные действия: личностные: понимание причин успешности учебной деятельности; регулятивные: нахождение ошибок с исправлением их самостоятельно или при помощи одноклассника; коммуникативные – умение слушать и вступать в диалог.

6. Рефлексия

Развитие науки подтвердило слова самого Дмитрия Ивановича о развитии закона, эту фразу обучающиеся могли подготовить дома, отгадав ребус. Ответ: «Периодическому закону будущее грозит не разрушением, а только надстройки и развитие обещаются» [4, с. 11,17]. Здесь уместно также проверить знания на уроке с помощью коллекции ЦОР [5] (проверка знаний периодов и групп).

В заключение урока звучит песня Тома Лерера. 

Развиваемые универсальные учебные действия: предметные: проверка собственных знаний по предложенному тесту; регулятивные осознание полученных знаний и способов деятельности для достижения успешности; коммуникативные – участие в коллективном обсуждении.

7. Домашнее задание

• §5, выполните письменные задания после параграфа: 1,4,5;
• На уроке мы видели разные варианты Периодических систем. Дома я предлагаю Вам «создать» свою Периодическую систему. Данная работа будет выполнена в формате проекта. Название: «Моя таблица Менделеева». Цель: научиться классифицировать объекты, анализировать их свойства, уметь объяснять принцип построения своей системы элементов/объектов.

Самоанализ урока

Урок показал свою эффективность. Большинство проверенных домашних работ по созданию своей системы элементов полностью соответствовали критериям оценки, изложенным в тезисах, т.е. обучающиеся осознанно создавали табличные варианты своей системы выбранных элементов/объектов.

Проект «Моя таблица Менделеева», стартовавший как исключительно бумажный вариант, постепенно приобрел оцифрованную форму. Так появились презентации, табличные варианты в Excel и, наконец, ЦОР - сайт «Самая необычная Периодическая система элементов Д.И. Менделеева». Образцы работ обучающихся размещены на моем сайте, рубрика «Учащемуся», подрубрика «Работы моих учеников».

Выводы и рекомендации. Данный урок может быть использован при обобщении других тем.

Критерии и показатели эффективности урока: положительный эмоциональный фон урока; кооперация обучающихся; суждения обучающихся относительно уровня собственных ответов и возможностей дальнейшего самообразования.