План реалізації STEM-проєкту: "3D моделювання вуглеводнів"

Про матеріал

Тривимірне моделювання наразі широко використовується майже в усіх галузях. В хімії велике значення відіграє молекулярне моделювання. Адже завдяки йому можна досліджувати реальні об'єкти з усією сукупністю його властивостей. Це стосується, наприклад, моделей будови молекул вуглеводнів.

Перегляд файлу

План реалізації STEM-проєкту

10 клас.

Актуальність проєкту: Тривимірне моделювання наразі широко використовується майже в усіх галузях. Воно є одним із важливих інструментів формування життєвих компетенцій. Це технологія, яка дає можливість побачити модель ще до того, як її буде виготовлено. Однак, 3D моделі це не тільки засоби для створення дизайну предмету.

В хімії велике значення відіграє молекулярне моделювання. Адже завдяки йому можна досліджувати реальні об'єкти з усією сукупністю його властивостей. Це стосується, наприклад, моделей будови атомів чи молекул.

Варто зазначити, що 3D модель молекули - це лише модель, і її не слід сприймати як реальну молекулу. У кулестрижневій моделі радіус сфер зазвичай набагато менший за довжину стрижня, щоб забезпечити чіткіший вигляд атомів та зв'язків у всій моделі. Як наслідок, модель не дає достовірного уявлення про простір, відображуваний моделлю.

Стислий опис: використовуючи набуті знання та ІКТ можливості, через застосування наукових знань, технологій, інженерії та математики, виготовити 3D моделі вуглеводнів та провести наочні хімічні реакції на створених моделях відповідно до хімічних властивостей вуглеводнів.

Очікувані результати проєкту: створення 3D моделей вуглеводнів та їх похідних. Використовуючи метод практичного опосередкованого пізнання, коли учень замість безпосереднього об'єкта пізнання створює схожий із ним допоміжний об'єкт-замісник (модель), досліджує його, а здобута інформація переноситься на реальний предмет вивчення, закріпити знання про просторову будову та хімічні властивості вуглеводнів.

Назва проєкту		3D моделювання вуглеводнів
Тип проєкту		Дослідницький, міжпредметний, середньотривалий, груповий
Складові STEM-проєкту, зміст діяльності учнів
S (науки)		Хімія — вивчають склад, будову, фізичні та хімічні властивості складових компонентів. Географія — шукають інформацію щодо вуглеводнів як корисних копалин, місця їх видобування. Фізика – повторюють властивості газів. Екологія — дізнаються про вплив вуглеводнів, їх похідних та продуктів згорання на екологію.
Т (технології)		Інформатика — шукають інформацію в Інтернеті щодо цікавих фактів, що пов'язані з вуглеводнями, використовують симуляцію для створення 3D моделей.
Е (інжиніринг)		Технології — визначають необхідні матеріали для створення продукту, створюють продукт.
А (мистецтво)		Мистецтво — визначають кольорову гаму матеріалів, враховуючи типові колірні позначення.
М (математика)		Математика — здійснюють розрахунки співвідношення розмірів атомів у молекулах, створюючи просторову геометричну форму; користуються транспортиром для утворення кутів.

Складові STEM-проєкту	Предмет, клас, навчальна тема (розділ)		Навчальні цілі	Дослідницькі завдання, орієнтовний термін виконання
S (науки)	Хімія (7,9,10кл) Вуглеводні		Навчаються визначати хімічний склад та властивості складових компонентів. Визначають валентність атомів. Дізнаються про хімічні властивості вуглеводнів. Досліджують просторову будову.	Розкривають значення моделювання в органічній хімії. Закріплюють знання про просторову будову вуглеводнів та їх похідних. Повторюють валентності атомів. Вивчають хімічні властивості вуглеводнів.
	Фізика (7,10 кл) Тиск газів. Молекулярна фізика. Зріджені гази та їх застосування		Дослідити поняття тиск, зріджений газ та його застосування.	Підготувати повідомлення про застосування зріджених вуглеводневих газів.
	Географія Корисні копалини (6кл) Видобування вугілля, нафти й природного газу в Україні (9кл)		Дізнатись про видобування та запаси супутніх нафтових газів й природного газу в Україні.	Позначити на мапі світу розташування покладів даних корисних копалин.
	Екологія (11 кл) Антропологічний вплив на гідросферу.		Досліджують вплив на довкілля.	Підготувати повідомлення про вплив на довкілля вуглеводнів, їх продуктів згорання та похідних.
Т (технології)	Інформатика (5-11кл) Мережеві технології та Інтернет. Опрацювання текстових даних. Комп'ютерні презентації. Опрацювання табличних даних.		Розуміють інноваційний потенціал ІТ як ключового фактору суспільного розвитку. Опановують використання комп’ютерних технологій, зокрема молекулярне моделювання як сукупність методів комп'ютерної графічної візуалізації та представлення геометрії молекул у тривимірному чи двовимірному просторі. Володіють уявленням щодо охорони довкілля, проводячи пошуки закономірностей з використанням засобів обробки текстової, табличної та графічної інформації.	Учні знаходять необхідну теоретичну інформацію, використовуючи повний потенціал ІТ. Створюють скрін або запис відео з екрана під час користування симуляцією. Заповнюють таблицю-звіт. Створюють документи для збереження даних, обираючи спосіб представлення опрацьованої інформації.
Е (інжиніринг)	Технології (10,11 кл)		Учні навчаються визначати необхідні матеріали для реалізації проєкту та створювати об’ємну модель.	Виготовлення куль з обраного матеріалу, поєднання складових.
А (мистецтво)	Образотворче мистецтво		Учні навчаються обирати колірну гаму.	Визначення колірної гами куль, враховуючи типові колірні позначення атомів.

М (математика)	Математика (5-10кл) Просторові геометричні форми (куля, сфера). Кути. Довжини.		Учні навчаються за допомогою транспортира визначати та створювати кути, утворені у молекулах зв'язками, що сполучають центри атомів у напрямках дії між ними хімічних зв'язків. Виготовлення кульок для стержневих моделей молекул та стрижні однакової довжини.	Проведення розрахунків, виготовлення куль і визначення розміру та розташування стрижнів.

Обладнання, необхідне для реалізації проєкту
Обладнання:	лінійка, транспортир для куль на вибір: пластилін, полімерна глина, фольга, валяна вовна, мочалка; для стрижнів на вибір: зубочистки, сірники, спагеті, дерев’яні шпажки, проволока.
Інгредієнти:	кольорова фарба
Програмне забезпечення, необхідне для реалізації проєкту
Для планування роботи над проєктом	Google Keep, Google Calendar тощо
Для презентації результатів роботи над проєктом	Microsoft Office Power Point, Microsoft Office Word, Рadlet
Для створення відеофільму	Комп'ютер+програма для створення відео (наприклад, Canva, Windows Movie Maker тощо)
Веб-ресурси, необхідні для реалізації проєкту
Для створення 3D моделей молекул	MolView, Golabz, PhET, Tinkercad/Create 3D digital
Для створення сайту (блогу проєкту)	Google-сайти, WordPress, Blogger тощо.
Діяльність після виконання проєкту
	Усвідомити важливість моделювання в органічній хімії. Отримати знання з основ ІТ-моделювання за допомогою симуляцій та програм та практичного моделювання з підручних засобів. Створені моделі молекул можна буде практично застосовувати у педагогічній діяльності як додатковий матеріал на уроках та позакласних заходах на тижні науки.