«Учебный проект «Изучение коррозии железа»


Российская Федерация
Ханты-Мансийский автономный округ - Югра
Департамент образования и молодежной политики г.Пыть-Ях
Автор: Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Ханты Мансийский автономный округ –
Югра, г.Пыть-Ях, МБОУ СОШ № 2 обучающиеся
8 В класса, участницы секции «Исследователь»
школьного экологического клуба «ЭСПАД»
Руководитель: Усанина Вера Владимировна
Учитель биологии, первая квалификационная
категория, МБОУ СОШ №2

г.Пыть-Ях
2016-2017 уч.год.
Содержание
1 Аннотация 3
2 Методологические характеристики проекта 4
2.1. Актуальность 4
2.2. Проблема 4
2.3. Цель и задачи проекта 5
3. Научная статья 6
4. Мероприятия 12
5 Заключение 13
6. Библиография 13
«Изучение процесса коррозии железа»
Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ, город Пыть-Ях, муниципальное бюджетное образовательное учреждение, средняя общеобразовательная школа № 2 обучающиеся 8–В класса, участники школьного экологического клуба «ЭСПАД»
Аннотация.
Название работы: Изучение процесса коррозии железа
Цель проекта: создать учебный фильм на основе проведения домашнего эксперимента «Изучение процесса коррозии железа»
Задачи:
Изучить теоретический материал по данной теме в Интернете;
Создать учебный фильм о процессе коррозии железа;
Провести презентацию фильма в классе
Практическая значимость работы: данный фильм способствует развитию интереса к изучению предмета химия, способствует лучшему усвоению материала по данной теме.
«Изучение процесса коррозии железа»
Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ, город Пыть-Ях, муниципальное бюджетное образовательное учреждение, средняя общеобразовательная школа № 2 обучающиеся 8–В класса, участники школьного экологического клуба «ЭСПАД»
2.Методологические характеристики
2.1.Актуальность.
Актуальность темы определяется тем, что химия была и остается наукой экспериментальной и овладеть химическими знаниями даже в самом минимальной объеме невозможно без выполнения некоторого минимума практических работ. Выполнение домашних экспериментальных заданий логически увязывает теоретические знания с повседневным жизненным опытом школьников, расширяет сферу применения знаний, способствует приобретению умения самостоятельно планировать свои действия и осознанному переносу знаний. Рассматриваемый вид самостоятельной работы учащихся способствует выполнению одного из важнейших принципов педагогики – сочетания педагогического руководства с развитием самостоятельности учащихся.
2.2. Проблема.
Для формирования положительной мотивации необходимо целенаправленно развивать положительное отношение к предмету. Без соответствующей мотивации обучение превращается в хаотическое скопление отдельных действий. Главной характеристикой мотивации являются мотивы.
С учетом возрастных особенностей подростка в качестве основного пути формирования мотивации к изучению химии является личностно – деятельный способ побуждения учащихся изучению химии. В качестве успешной деятельности, показывающей практическую значимость полученных знаний, являются домашние экспериментальные задания.
Домашний эксперимент – это индивидуальная практическая самостоятельная работа, которая проводится с использованием веществ и предметов домашнего обихода, выполняемая под опосредованным руководством учителя.
2.3. Цель проекта: создать учебный фильм на основе проведения домашнего эксперимента «Изучение процесса коррозии железа»
Задачи:
Изучить теоретический материал по данной теме в Интернете;
Создать учебный фильм о процессе коррозии железа;
Провести презентацию фильма в классе
2.4..План работы над проектом
1 этап. Организационно-подготовительный
• Составление плана работы.
• Формулирование вопросов для исследований.
• Подбор информационный ресурсов для проекта .2 этап. Обучающий
• Формулирование проблемных и частных вопросов проекта,
• Планирование исследований (Цели, гипотеза, методы).
• Знакомство с критериями оценки работ.
3 этап. Исследовательский.
• Проведение исследований. Сбор информации, а именно: самостоятельный поиск информации в Интернет. Знакомство с памяткой по эффективному поиску информации в Интернете, корректировка плана работы.
• Работа с печатными материалами.
• Проведение опытов.
• Сохранение результатов в формате Word.
• Изучение методических материалов, предлагаемых к проекту.
• Монтаж фильма.
• Выводы по работе
4 этап. Итоговый. 
Защита проекта.
«Изучение процесса коррозии железа»
Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ, город Пыть-Ях, муниципальное бюджетное образовательное учреждение, средняя общеобразовательная школа № 2 обучающиеся 8–В класса, участники школьного экологического клуба «ЭСПАД»
3.Научная статья
3.1. Домашний эксперимент как метод, побуждающий учащихся к изучению химии
При побуждении учащихся к изучению химии следует опираться на целый ряд факторов, но наиболее важных для определения роли и места домашнего эксперимента при формировании положительной мотивации изучения химии.
Первая составляющая учебной деятельности - мотивация учения. Отсутствие ее превращает деятельность в хаотическое скопление отдельных действий без ясной и осознанной цели, когда человек не видит личностного смысла в совершаемых действиях, не воспринимает их как значимые, важные, необходимые для себя.
Применительно к целям предметного обучения химии наибольший интерес представляет познавательная потребность, которая есть у каждого ребенка. Роль учителя заключается как раз в актуализации этой потребности. Поскольку для учащихся, начавших изучать химию, домашний эксперимент является новым видом деятельности и выполнение его приводит к новым впечатлениям, то можно предполагать, что познавательная потребность, таким образом, будет актуализирована. Но важно, чтобы познавательная потребность, на которую мы опираемся при введении домашних заданий, экспериментального характера переросла в мотив учебной деятельности, т.к. потребность не определяет характера деятельности, одна и та же потребность может быть удовлетворена разными способами. Предмет ее удовлетворения определяется тогда, когда человек начинает действовать.
Потребность – только предпосылка деятельности, но сама по себе она еще не придает деятельности определенную направленность. Реальная направленность деятельности вызывается предметом, отвечающим потребность, т.е. мотивом.
3.2.Историческая справка о железе.
Проблемой защиты от коррозии заинтересовались еще люди древнего мира. В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н. э.) мы находим упоминание об оловянных покрытиях, предохраняющих железо от ржавчины. В Индии уже полтора тысячелетия существует "общество по борьбе с коррозией". В XIII в. оно принимало участие в постройке на побережье Бенгальского залива Храма Солнца. Сооружение, веками подвергавшееся действию соленых ветров и морской влаги, уже превратилось в руины, но его железная арматура сохранилась в хорошем состоянии. Стало быть, уже в те далекие времена индийские мастера знали, как противостоять коррозии.
Об этом же свидетельствует и знаменитая железная колонна ~ одна из многочисленных достопримечательностей индийской столицы. Вот что писал в своей книге "Открытие Индии" Джавахарлал Неру: "Древняя Индия добилась, очевидно, больших успехов в обработке железа. Близ Дели высится огромная железная колонна, ставящая в тупик современных ученых, которые не могут определить способ ее изготовления, предохранивший железо от окисления и других атмосферных явлений".
Весит колонна около 6,5 тонн. Ее высота 7,2 метра, диаметр - от 42 сантиметров у основания до 30 сантиметров у верха. Изготовлена она из почти чистого железа (99,72 %).
Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь скончавшегося незадолго до этого царя Чандра-гупты П. Первоначально ее установили на востоке страны перед одним из храмов, а в 1050 г. перевезли в Дели. Существует народное поверье, что у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание. С давних времен стекались к ней толпы богомольцев, желавших получить свою толику счастья.
Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудо-колонну, перед которой бессильно время? Некоторые писатели-фантасты не исключают, что она создана на другой планете, а завез ее к нам экипаж: космического звездолета, который захватил ее с собой на Землю либо в качестве вымпела, либо как дар жителям нашей планеты. По другим версиям, колонна изготовлена из крупного железного метеорита.
История цивилизации неразрывно связана с железом. В древности у некоторых народов этот металл ценился дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготовляли даже обручальные кольца. Постепенно, по мере развития металлургии, этот металл становился доступнее и дешевле. И все же еще сравнительно недавно многие отсталые народы, испытывая острую нужду в железе, готовы были платить за него огромную цену. Известный английский мореплаватель XVIII в. Джеймс Кук рассказывал об отношении к железу туземцев островов Полинезии: "...Ничто так не манило к себе посетителей наших судов, как этот металл; железо всегда было для них самым желанным, самым драгоценным товаром". Однажды его матросам удалось за ржавый гвоздь получить целую свинью. В другой раз за несколько старых ненужных ножей островитяне дали матросам столько рыбы, что ее хватило на много дней для всей судовой команды.
Первое железо, попавшее еще в глубокой древности в руки человека, было, по-видимому, не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, упавших на нашу планету. На поверхность земного шара ежегодно выпадают тысячи тонн метеоритного вещества, содержащего до 90 % железа. Самый крупный метеорит найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Это метеорит Гоба, весящий около 60 т. В 1891 г. в Аризонской пустыне была обнаружена громадная воронка диаметром более 1200 и глубиной 175 метров. Ее образовал гигантский железный метеорит, упавший в доисторические времена.
3.3. Понятие коррозии, ее виды.
Коррозия - от латинского corrodere - разъедать. Больше всего страдают от коррозии сплавы на основе железа главные материалы современной техники. Есть старая, но очень точная поговорка: "ржа ест железо". Около 20% железа, производимого ежегодно, идет на замену железных изделий, пришедших в негодность из-за ржавления. За коррозией следует эрозия - разрушение металлических изделий в результате механических воздействий, после чего металл уже непригоден.
Скорость коррозии измеряют в граммах разрушенного металла за I ч с 1 м2 металлической поверхности. Если эта величина не превышает 0,1 г/м2 ч, металл считается коррозионностойким, если она достигает от 3 до 10 г/м2, - малостойким. Металлы, теряющие с 1 м2 поверхности больше 10 г в час, называются нестойкими.
Различают несколько видов коррозии:
- по характеру разрушения: сплошная, точечная, язвенная, межкристаллическая и др. (особенно опасна межкристаллическая коррозия, которая, не разрушая металл с поверхности, распространяется вглубь по границам составляющих металл частиц-кристаллов);
- по природе агрессивных сред: воздушная, почвенная, морская, биологическая (вызванная водорослями, моллюсками, плесенью), газовая;- по механизму возникновения: химическая, электрохимическая.
Химическая коррозия протекает в средах, не проводящих электрический ток (в газах, нефти), при высоких температурах, когда невозможна конденсация водяного пара. Ей подвергаются арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин, аппаратура химической промышленности.
Электрохимическая коррозия возможна в присутствии влаги и распространена значительно шире, чем химическая. Ей подвергаются подводные части судов в морской и пресной воде, металлические сооружения и конструкции под водой и в атмосфере, паровые котлы, проложенные в грунте трубопроводы, оболочки кабелей и др.
3.4. Способы защиты от коррозии
Люди издавна интересовались вопросами защиты металлов от коррозии. Древнегреческий историк Геродот (V в. до н. э.), древнеримский ученый Плиний Старший (I в. н. э.) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины. Средневековые алхимики мечтали о получении нержавеющего железа. В начале XIX в. по заказу одного миллионера была построена яхта "Зов моря". Дно ее было обшито монель-металлом (сплав меди и никеля), а рама руля и другие детали были изготовлены из стали. Когда яхту спустили на воду, возник гигантский гальванический элемент, состоящий из катода (монель-металла), стального анода и раствора электролита - морской воды.
Последствия были ужасными! Еще до выхода в открытое море яхта полностью вышла из строя. "Зов моря" остался в истории мореплавания примером конструкторской недальновидности.
В начале XIX в. один из основателей электрохимии Г. Деви и его ученик М. Фарадей изучают процесс электрохимической коррозии я публикуют работы. С тех пор во многих странах мира было выполнено очень много работ по изучению коррозии различных материалов. Однако научно обоснованной теории электрохимической коррозии не было. Существовала лишь теория, выдвинутая в 1830 г. швейцарским ученым Де ла Ривом, оказавшаяся неверной.
Согласно этой теории, коррозии подвергается материал, и котором есть инородные включения. В 1935 г. отечественный ученый А. И. Шултин объяснял коррозию как индивидуальных металлов, так и сплавов. Он рассмотрел механизм протекания процесса коррозии и факторы, влияющие на его скорость. В том же 1935 г. Я. В. Дурдин обосновал растворение металлов в кислотах без наличия инородных включений в них. Таким образом, отечественные ученые сформулировали теорию электрохимической коррозии металлических материалов.
Большим достижением металлургов в защите от коррозии стало создание коррозионностойкой стали. Снижение содержания углерода нержавеющей стали до 0,1% - один из способов создания материала, стойкого к коррозии. В 1923 г. получили наиболее типичную нержавеющую сталь - хромоникелевую (18% хрома и 8% никеля). Первые тонны нержавеющей стали в нашей стране выплавили в 1924 г. в Златоусте. Сейчас уже создан широкий ассортимент коррозионностойких сталей. Это и сплавы на железохромоникелевой основе, и особо коррозионностойкие никелевые, легированные молибденом и вольфрамом.
В январе 1986 г. в Брюсселе проходила международная автомобильная выставка, на которой демонстрировали более 1300 автомобилей из трех десятков стран. Всеобщее внимание привлекли машины шведской фирмы "Вольво", которая сумела существенно повысить антикоррозионную стойкость своей продукции и давала покупателям соответствующую гарантию. Чтобы ни у кого не возникло сомнений, фирма придумала оригинальную рекламу: на одном из ее стендов был установлен гигантский аквариум с водой, в котором, пока функционировала выставка, все время находился автомобильный остов, прошедший перед этим специальную антикоррозионную обработку. "Не знаем, как насчет восьми лет, - шутила одна из бельгийских газет, - металлическая рыбка "Вольво" не поржавела".
Меры борьбы с коррозией.
Отделение металла от агрессивной среды (окраска, смазка, покрытие лаками, эмалями).
Изготовление сплавов, стойких к коррозии.
Защита металлов более активным металлом (например, оцинкованное железо). К доньям кораблей прикрепляют протекторы - слитки металла более активного, чем обшивка для корабля.
3.5. Домашний эксперимент «Изучение процесса коррозии железа» 
Тема исследования
Влияние разных сред на коррозию металлов
Актуальность проблемы
Очень большое количество металлов корродирует: разрушаются конструкции, ржавеет аппаратура, автомобили, корабли. Что влияет на процессы коррозии?
Методы исследования
теоретический анализ и синтез
конкретизация
аналогия
моделирование
обобщение
наблюдение
самооценка
эксперимент
Ход исследования
Приготовить оборудование: шесть стаканчиков, шесть железных гвоздей, водопроводная вода, раствор соли (поваренной соли),кипяченная вода.
Заложить опыт
Снять видео начало опыта
Снять видео через пять дней проверить
Снять видео результатов
Сделать выводы
Монтаж фильма
Написать статью
Цель
Проведение эксперимента для изучения влияния среды на коррозию металла
Задачи
Изучить как разные среды влияют на коррозию железа
Сфотографировать снять видео исследуемых объектов
Сделать фильм
Написать статью
Гипотеза
Предполагается, что железо по-разному, с разной скоростью корродирует в разных средах
«Изучение процесса коррозии железа»
Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ, город Пыть-Ях, муниципальное бюджетное образовательное учреждение, средняя общеобразовательная школа № 2 обучающиеся 8–В класса, участники школьного экологического клуба «ЭСПАД»
4.Мероприятия по реализации проекта
4.1.Постановка домашнего эксперимента по изучению процесса коррозии железа
4.2.Создание видеофрагментов по каждому этапу эксперимента.
4.3.Создание информационного учебного фильма о процессе коррозии железа.
4.4.Демонстрация видеофильма обучающимся своего и параллельных классов.
«Изучение процесса коррозии железа»
Земскова Полина Павловна
Ходжашвили Илона Гурамовна Россия, Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ, город Пыть-Ях, муниципальное бюджетное образовательное учреждение, средняя общеобразовательная школа № 2 обучающиеся 8–В класса, участники школьного экологического клуба «ЭСПАД»
4.Заключение.
На основании проделанной работы можно утверждать, что домашние эксперименты способствуют: формированию мотивов, адекватных учебной деятельности, развитию мотивации к изучению химии; получению осознанных знаний.
Эффективность использования в процессе обучения химии домашних опытов заключается в том, что выполнение экспериментальных заданий увязывает теоретические знания с жизненным опытом, расширяет сферу применения знаний, способствует приобретению умения самостоятельно работать, осознанию знаний.
5.Библиография:
1. Алексинский, В.Н. Занимательные опыты по химии: Книга для учителя / В.Н. Алексинский.– М.: Просвещение, 1995.
2. Балаев, И.И. Домашний эксперимент по химии: Пособие для учителей. Из опыта работы / И.И.Балаев,– М.: Просвещение, 1977.

Приложенные файлы


Добавить комментарий