Создание учебно-методического модуля в предметной области химии

Актуальность

Современное образование требует новых инструментов, применяемых при изучении учебных предметов. Важным в этом является увеличение элементов восприятия, задействованных в учебном процессе. Участие в создании учебно-методического материала также позволяет обучающимся глубже узнать специфику темы, окунуться в творческий процесс, сотрудничать со взрослыми.

Модели по химии для изучения в школе очень ограничены по темам и достаточно до́роги. По теме «Распределение элементов по орбиталям» моделей не существует. Наш проект не имеет аналогов, недорог и помогает детям изучать материал в интересной форме.

Цель

Создать учебно-методический модуль по предмету химия с использованием 3D-моделирования.

Задачи

1. Изучить тему предмета, выявить необходимые элементы для проектирования.
2. Исследовать особенности проектируемого предмета, рассмотреть аналоги.
3. Проанализировать целесообразность изготовления прототипа в натуральном виде.
4. Сформировать проектное задание на основе собранных материалов, определить этапы, назначить проектные группы.
5. Создать прототип и с помощью учителя по химии проверить его в работе с классом.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Ноутбук с установленным ПО (Аutodesk Fusion 360, Cura)
• 3D-принтер 3dQuality Prizma Mini и пластик PLA

Описание

Работа над проектом состояла из нескольких этапов.

На начальном этапе авторы провели исследование имеющихся моделей, используемых на уроках химии. На уроках химии предметными моделями служат модели атомов и молекул (шаростержневые, модели молекул по Стюарту), модели кристаллических решёток различных веществ.

По теме «Распределение элементов по орбиталям» заводских физических моделей не существует, есть только знаковые. Знаковыми моделями являются символы химических элементов, химические формулы и уравнения химических реакций.

Первым этапом проходила разработка модели по теме «Распределение элементов по орбиталям» в программе Autodesk Fusion 360. Графически орбиталь изображают в виде квадрата, а электроны — в виде стрелок, направленных вверх или вниз, показывающих направление спина электрона. Стрелки, направленные в противоположные стороны, обозначают электроны с противоположными спинами. Одна орбиталь может содержать только два электрона, спины которых являются антипараллельными. В разрабатываемой модели авторы рассматривали только 3 подуровня, что позволит её использовать на занятиях в 8-м классе при изучении s и p подуровня, в 9 классе при изучении химии элементов, подключив d-подуровень, и в 11 классе – при повторении темы строения атома.

На следующем этапе были распечатаны части моделей на 3D-принтере, а часть была сделана из дерева и нескольких саморезов, после чего все детали окрасили.

На заключительном этапе была выполнена апробация модели на уроке химии.

Результаты работы/выводы

На уроках химии распределение электронов показывается схематически на доске. Предлагаемая разработка является более наглядной. Изделия являются готовыми прототипами для запуска в производство.

Перспективы использования результатов работы

В будущем авторы планируют ввести модель в массовое производство и распространить проект по всем школам Москвы.

Мнение автора

«Нашу работу считаем полезной и в будущем планируем создать другие макеты в помощь учителям при объяснении тем и в помощь ученикам в понимании этих тем. Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» очень интересна, надеемся, в следующем году нам удастся поучаствовать вновь»