STEM-урок ,,Фізика у професії перукар,,

План-конспект уроку з елементами STEM

ЖАННА Чумак

викладач фізики та астрономії

ДМИТРО Демя'ненко

викладач хімії, біології та екології

Анотація

 Стрімкий розвиток інформаційно-комунікаційних технологій дав можливість модернізувати навчальний процес використовуючи різноманітні тренди сучасної освіти. Нові методики викладання мають ураховувати сучасні вимоги до застосування інформаційних технологій . Впровадження ІКТ в освітній процес стимулює інтерес до навчальної діяльності, сприяє формуванню логічного та творчого мислення, сприяє розвитку здобувачів освіти та формуванню інформаційної культури, дозволяє інтенсифікувати освітній процес, прискорити передачу знань і досвіду, а також підвищити якість навчання й освіти.

Виклики сьогодення та впровадження дистанційної освіти вимагають активного запровадження у освітній  процес сучасних та  ефективних навчальних технологій, наприклад, таких, як творча майстерня.

В рамках вивчення теми: «Властивості газів, рідин, твердих тіл» та  «Хімія та прогрес людини», виникла ідея організувати «фізико-хімічний  калейдоскоп»-  творча майстерня.

Творча майстерня – це навчальний захід (нарівні із семінаром, тренінгом, курсом, стажуванням), на якому учасники отримують знання самостійно, а викладач стає Майстром, а це змінює і його поведінку, і цілі, і тактику уроку. Майстер є скоріше консультантом, помічником, який організовує урок, сприяє отриманю нових знань, сприяє пізнанню наукового світогляду.

Творча майстерня є ефективною навчальною технологією оволодіння новими знаннями й уміннями. Під час уроку усі учасники освітнього процесу у творчому тандемі (робота у малих творчих групах, фронтальна робота), переглядають короткі презенації  про історію фарб, знаходять відповідь на проблемні запитання, яку роль у професійній сфері  відіграють  хіміко-фізичні знання. Разом з тим здобувачі освіти долають навчальні завдання, а саме: вивчають структурні формули, хімічні  та фізичні властивості речовин.

Формування ключових компетентностей:

1. Спілкування державною мовою - грамотно висловлюватися рідною мовою, використовувати в мовленні хімічні та фізичні терміни, поняття,  сучасну українську наукову термінологію;

2. Математична компетентність -  використовувати логічне мислення, зокрема, для розв’язування розрахункових задач, просторову уяву для складання структурних формул і моделей речовин;

3. Основні компетентності у природничих науках і технологіях - пояснювати природні явища, процеси в живих організмах  на основі хімічних та фізичних  знань;

4. Уміння вчитися впродовж життя - розуміти перспективу власного розвитку упродовж життя, пов'язаного із природничими науками;

5. Ініціативність і підприємливість - виявляти ініціативність до роботи в команді, генерувати ідеї, брати відповідальність за прийняття рішень, вести діалог  задля досягнення спільної мети під час вирішення поставлених задач;

6. Обізнаність та самовираження у сфері культури - пояснювати взаємозв’язок мистецтва і хімії, використовувати сучасні хімічні засоби і матеріали для втілення художніх ідей і виявлення власної творчості;

7. Екологічна грамотність і здорове життя - усвідомлювати причинно-наслідкові зв’язки у природі і її цілісність;

Реалізація гендерного підходу на уроці: підкреслення того, що саме зусилля та відповідний досвід є запорукою успішної діяльності в STEM-дисциплінах;

 концентрація уваги на процесі, а не на продукті роботи;

 мотивація до вивчення STEM–предметів дівчатками, шляхом позитивної атмосфери під час навчання, а також розкриття пріоритетів STEM-професій та успішної кар’єри жінок в них;

Інтеграція з предметами: хімія, , фізика, історія, технології

Мета:

• ознайомити здобувачів освіти з історією виникнення фарби, та географічне поширення  ;
• поглибити знання здобувачів освіти про  хіміко-фізичні властивості складних та простих речовин;
• ознайомитися з хімічним складом та властивостями фарб для волосся;
• формувати навички міжпредметної інтеграції;
• розвивати креативне, наукове та логічне мислення, вміння порівнювати, аналізувати, удосконалювати навички самостійного здобуття знань
• розвивати творчі можливості здобувачів освіти, відчуття атмосфери довіри та підтримки;
• сприяти встановленню у свідомості стійких зв’язків між накопиченим та новим досвідом практичної діяльності.

Тип уроку: інтегрований STEM-урок

Обладнання: персональний комп’ютер вчителя, мультимедійний проектор, презентація до уроку Power point, відео,  фарба для волосся, окисник, пензлики, гребінець для волосся, безсульфатний шампунь, фен для волосся.

 Інтеграція з предметами: хімія, , фізика, історія, технології.

ХІД УРОКУ

1.                ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

Добрий день! Сьогодні на нас чекає дуже цікавий та незвичайний урок під час якого ми відправимся у чудовий світ краси  і знайдемо одну з спільних точок дотику між різними науками,  доведемо, що  усі природничі науки тісно пов’язані між собою і вже не можуть існувати окремо одна від одної.  Всі процеси, що відбуваються навколо нас, міцно вплетені в тканину загального буття, підпорядковані законам природи - складним і таємничим. Пізнати їх не просто, але дуже цікаво.

ІІ.    АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

Перепусткою до нашої творчої майстерні стане тест

Альтернативний тест: «Так –ні».

1. Кислотами - називають складні речовини, що складаються з атомів Гідрогену, які можуть заміщуватися металами, і кислотних залишків (так).

2. Білки – головні складові будь-якого живого організму (так).

3. Молекула — найдрібніша частинка речовини, яка зберігає його хімічні властивості (так)

4. Структурними частинками речовини є атоми та йони (так)

5. Хімічний елемент це  певний вид молекул (ні).

6. Лікарські препарати (шампуні) рідко бувають простими речовинами (так).

7. Осмос це процес деформації (ні)

8. Проста речовина –це речовина, що утворена одним хімічним елементом(так).

9. Харчові добавки - це речовини природного й штучного походження, спеціально внесені в харчові продукти для досягнення певних технологічних ефектів (так).

10. Е – числа – це харчові добавки (так).

IІI. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Всі ми прагнемо бути гарними, стежити  за  модою, віяння якої відображається і в  перукарській справі.  З часом мода на зачіски змінюється і палітра фарбування волосся також збільшується. Щоб бути конкурентно спроможним перукарем  на ринку праці крім основних професійних знань, перукар повинен добре володіти хіміко-фізичними знаннями. І зараз ми в цьому переконаємося.

«МЕТОД «ПРЕС»

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Матеріали в роботі перукаря займають важливе місце. Кваліфікований робітник повинен знати фізичні  та хімічні властивості використовуючи у роботі такі матеріали як:

1. Дезінфікуючі засоби.

2. Миючі та мийні засоби:  − мило (рідке, тверде), шампуні;

3. Засоби догляду за волоссям і шкірою:  креми, бальзами, маски;

4. Засоби та препарати, які використовуються в перукарській справі: лаки, фарби.

Всі ці перераховані речовини належать до відповідних класів органічних речовин, з яких вони походять і були створені вході різноманітних реакцій та можуть перебувати у вигляді газів, рідин або твердих тіл.

 Вище згадані групи речовин належать або походять від: спиртів, ефірів, естерів, карбонових кислот, альдегідів.

Давайте пригадаємо визначення цих класів органічних сполук виконавши

вправу за посиланням  https://wordwall.net/uk/resource/52815082

  або відсканувавши QR код

Сучасний перукар у своїй справі користується предметами і препаратами, які складаються з різних хімічних сполук, речовин або виготовлені  в процесі застосування хімічних та фізичних  знань і умінь. Головним і важливим засобом у перукарській справі є  фарби та шампуні.

Фарба для волосся – це мильно-спиртовий розчин резорцину (С₆H₄(OH)₂ – двохатомний ароматичний спирт (фенол)) і парафінімидіаміну (ароматична аміновмісна сполука – C₆H₄(NH₂)₂) - це продукт переробки нафти 1,3%, чорний.

Хімічні компоненти фарби

Aqua - вода -   Н₂О

Аmmonium Sulfate – амоній сульфат-(NH₄)₂SO₄

Sodium Hydrosulfite – гідросульфіт натрію- Na₂S₂O₄

Sodium Sulfite- сульфіт натрію- Na₂SO₃

Sodium Erythorbate – eріторбат натрію-C₆H₇NaO₆

Сetearyl Аlcohol – цетеариловий спирт- CH₃(CH₂)₁₄CH₂OH.

Деякі компоненти з складу окисника:

Aqua  - вода -   Н₂О

Рydrogen Рeroxide - перекис водню - Н₂О₂

Sodium Stannate - станат натрія -Na₂SnO₃

Сetearyl Аlcohol - цетеариловий спирт - CH₃(CH₂)₁₄CH₂OH

Характеристика основних груп фарб

• хімічні барвники – фарбують волосся тільки після окиснення гідроген пероксидом.

• Фізичні барвники – підфарбовуючі гелі та шампуні – впливають на волосся лише поверхнево, не вступаючи в хімічні реакції з кератином.

• Барвники природного походження (хна, басма і ін.).

• Металовмісні барвники – в складі є солі Бісмуту і Аргентуму – практично не використовуються.

Вправа «Ланцюжок» (спостерігаємо пояснюємо застосовуємо)

Явище дифузії                                         деформація зсуву, розтягу, пластичну

Осмос                                                            змочування

Миття волосся належить до гігієнічних та лікувальних процедур, може бути самостійною операцією або складовою частиною перукарських робіт.

Шампуні – це водно-спиртові розчини з різних миючих речовин із корисними добавками. Шампуні легко поєднуються для різних видів волосся таких як: жирного, сухого, нормального.

Склад:

• Утворювачі і стабілізатори піни – додецилбензен (С₆Н₅-С₁₂Н₂₅) або ін.

• Освітлюючі речовини, що надають прозорості – бутанол (С4Н₉ОН), ізопропанол ((СН₃)₃СНОН), диетиленгліколь (НО-(СН₂)₂-О-(СН₂)-ОН), пропіленгліколь (СН₃-СНОН-СН₂ОН)

• Барвники

• Ароматизатори

Основними компонентами будь-яких шампунів є лаурил сульфат натрію та лаурет сульфат натрію. Дані речовини чудово миляться, забезпечуючи стійку густу піну. Однак їх вплив на організм з упевненістю можна назвати негативним. Проникаючи через шкіру, вони відкладаються в органах і викликають денатурацію білкових структур. Лаурилсульфат натрію має більш жорстким впливом. В процесі миття голови відбувається процес окислення, і оксидна плівка осідає на шкірі і на волоссі, порушуючи їх природну структуру. Вона сприяє появі роздратування і лупи. Згодом даний компонент може привести до втрати волосся.

C₁₂H₂₅SO₄Na– формула лаурилсульфат натрію

Вправа «Дешифрактор». 

Так як до будь-яких шампунів входять постійні  4 компоненти: лаурилсульфат натрію, лауретсульфат натрію, триетаноламін та метілізотіазолінон. Давайте знайдемо молекулярну формулу одного з 4-ьох основних компонентів в шампунях, наприклад, – триетаноламін.

Триетаноламін містить в своєму складі такі хімічні елементи: C, H, N, O.

Їхні масові частки:

Молярна маса триетаноламіну становить 149 г/моль. За цими даними спробуємо вивести молекулярну формулу даної речовини.

Запишемо дано:

Дано

M(триетаноламіну)= 149 Г/моль

W(C)= 48.3 %

W (H)= 10.1%

W (N)= 9.4%

W(O)= 32.2%

Знайти формулу триетаноламіну: C_xH_eN_yO_z ?

Розв’язок

За даними умовами задачі використовуємо наступні формули для знаходження формули речовини:

 Мr(речовини) = n ∙ Ar(Елемент₁) + n* Ar(Елемент₂)+..,

Оці три формули і будемо використовувати в знаходженні формули речовини.

Для початку візьмемо для розрахунків 1 моль триетаноламіну – його маса буде 149 г, а тепер знайдемо маси хімічних елементів:

Отже знаходимо маси елементів:

m(C)= (149 г/моль*48,3 %) / 100%= 72 г

m(H)= (149 г/моль*10,1%)/ 100%= 15 г

m(N)= (149 г/моль*9,4%)/ 100%= 14 г

m(O)= (149 г/моль* 32,2%)/ 100%= 48 г

Знайшовши маси елементів, треба знайти кількість атомів кожного хімічного елемента в речовині. Формула по знаходженню кількості речовини така: , де m – це маса речовини, M – молярна маса елемента.

Знаючи молярну масу кожного елемента з періодичної системи хімічних елементів, знайдемо кількість речовини кожного елемента:

М(C)= 12 г/моль

М(Н)= 1 г/моль

М(N)= 14 г/моль

М (О)= 16 г/моль

n(C)= = 6 моль

n(Н)= = 15 моль

n(N)= = 1 моль

n(O)= = 3 моль

знайшовши кількість речовини хімічних елементів складемо формулу: C₆H₁₅NO₃ одиниця не пишеться в формулах, отже формула триетаноламіну знайдена – C₆H₁₅NO₃  і має наступний вигляд:

структурна формула речовини:

РОБОТА В КОМАНДАХ

 Група розподіляється на дві команди, які отримують конверти з завданнями

команда хіміків   команда фізиків                     

Команда хіміків

1. Вкажіть компонент, що входить до складу шампунів із даною структурою та має формулу  C₁₂H₂₅SO₄Na

2. З яких речовин утворюється SLS ?
3. Чи безпечна SLS ?
4. Вкажіть, які існують групи барвників за хімічними та фізичними властивостями?

Команда фізиків

1. Наведіть приклади фізичних явищ, які є непрямим доказом існування атомів і молекул
2. Які експериментальні факти підтверджують існування молекул (атомів)?
3. Чи може дифузія відбуватися між речовинами, що перебувають у різних агрегатних станах? в одному агрегатному стані? Наведіть приклади.
4. Чому фізичі властивості речовини, які утворені однаковими молекулами, але перебувають у різних агрегатних станах, відрізняються одна від одної?

Перегляд презентації  «Історія фарбування волосся» - Цікава наука

Історія фарби для волосся нараховує тисячоріччя.  Згідно історичним даним, першими, хто почав фарбувати волосся, як не дивно, були чоловіки.

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В СТАРОДАВНЬОМУ ЄГИПТІ

Багато століть єгиптяни вважали за краще синяво-чорний або яскраво-червоний колір волосся. Ще в 4 тисячолітті до нашої ери цьому сприяла відома і до цього дня хна. 

Щоб урізноманітнити палітру, єгипетські красуні розбавляли порошок хни всілякими інгредієнтами

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В СТАРОДАВНЬОМУ РИМІ

Тут дуже модним був «тіціанскій» відтінок волосся. Щоб його отримати, місцеві дівчата протирали шевелюру губкою, змоченою в милі з козячого молока і золи букового дерева, а після годинами сиділи на сонечку.

До речі, рецептів сумішей для фарбування у римських чарівниць було більше сотні! Використовувалися іноді звичні сучасній модниці, а часом і неймовірні інгредієнти: попіл, шкаралупа і листя волоського горіха, вапно, тальк, букова зола, лушпиння цибулі і п'явки. 

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ У КЕЛЬТІВ І ГАЛЛІВ

Ще в 1000г. до нашої ери чоловіки сходили з розуму від блондинок. Тому дівчата намагалися «вибілити» свої локони за допомогою вапняної води, яка робила шевелюру сліпучобілому.

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В СТАРОДАВНІЙ ГРЕЦІЇ

Тут все дорівнювали на золотоволосу Афродіту і фарбували локони сумішшю поташу (розчин вуглекислого калію) з жовтими квітами (назва до нас не дійшло). Кому був недоступний поташ, задовольнялися коров'ячої сечею.

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В ТУНІСІ

Туніські нареченої перед найголовнішою подією свого життя «наводили красу» за допомогою суміші, званої «мардума». У неї входили чорнильні горішки, гвоздика і мідний купорос.

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В ЕПОХУ ВІДРОДЖЕННЯ

Незважаючи на заборону церкви, дівчата продовжували експерименти з кольором волосся і, відповідно, з барвниками. У хід йшла все та ж хна, квіти дроку, сірчаний порошок, сода, ревінь, шафран, яйця, а також нирки телят.

Лідирувала в розробці нових фарбувальних формул, як водиться, Франція. Так, Марго Валуа придумала свій рецепт освітлення волосся, який, на жаль, до нас не дійшов. А для фарбування локонів в чорний колір француженки скористалися старим і перевіреним способом римлян - свинцевим гребінцем в оцті.

19 СТОЛІТТЯ - ЧАС ВІДКРИТТІВ

У 1863 році синтезували речовину, відоме як парафенилендиамин, який почали застосовувати для фарбування тканин. На основі цього хімічного компонента розроблялися сучасні формули фарб.

У 1867 році хімік з Лондона (Е.Х. Тіллі), об'єднавшись з перукарем з Парижа (Леон Південно), відкрив для жінок усього світу нові обрії, продемонструвавши новий спосіб освітлення волосся за допомогою перекису водню.

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В 20-М СТОЛІТТІ

Хто знає, чим би ми фарбувалися зараз, якби невдалий похід дружини Ежена Шуеллера в перукарню. Вид неживих пасом коханої дружини надихнув геніального експериментатора на створення синтетичного барвника, що містить солі міді, заліза і сульфату натрію. Випробувавши фарбу на вдячної дружині, Ежен став продавати барвник в перукарні під назвою «L'Aureale». Фарба вмить завоювала популярність, що дало можливість Ежену розширити виробництво, відкрити компанію «L'Oreal» і продовжувати експерименти з колірною гамою. Ось що любов з людьми робить!

ФАРБА ДЛЯ ВОЛОССЯ В 60-І РОКИ

Розвиток ринку косметики йде гігантськими кроками, великі компанії, чия спеціалізація не мала нічого спільного з фарбами для волосся, вирішують приєднатися до загального божевілля. Так компанія «Schwarzkopf» створила фарбу «Igora Royal», що стала справжньою класикою.

В цей же час хіміки усього світу працюють над формулою без перекису водню, здатної зафарбовувати сиві волосся. З'являється все більше нових відтінків, красуні усього світу сміливо використовують фарби для волосся.

Ці два відкриття проклали шлях Юджину  Шуеллер, який представив на ринок хімічну фарбу для волосся, названу «Ореол». Сьогодні невелике підприємство Шуеллера виросло в компанію «Лореаль». Незабаром виникла і подвійна процедура для фарбування волосся в світлі кольори, яка була вдосконалена в 1932 р Лоренсом Гелб.

Він створив фарбу для волосся, дійсно проникає в стрижень волосини. А в 1950 році він винайшов фарбу для однокрокового фарбування, яка висвітлювала волосся без їх попереднього знебарвлення. Це вже був перехід до епохи сучасних фарб для волосся, в тому числі і до можливості фарбувати волосся вдома.

У 21 столітті фарбування волосся досягло своєї досконалості. Які тільки кошти для волосся не пропонують численні компанії. У сучасному світі можна отримати практично будь-який колір волосся. До того ж, фарби стали і значно безпечніше своїх попередників. Сучасні засоби фарбування волосся дозволяють будь-якій жінці виглядати красиво і природно, завдаючи мінімальної шкоди здоров'ю волосся.

V. УЗАГАЛЬНЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ:

Відомий давногрецький філософ Арістотель говорив: «Розум полягає не тільки в знаннях, але й в умінні застосовувати знання на ділі». Тому давайте закріпимо вивчений матеріал за допомогою вправ

Вправа « Поміркуй та відповідай»

1.     Яке явище допомагає перукарю під час підготовки до фарбування волосся при ретельному перемішуванні до одержання однорідної суміші окислювача і фарби. (При перемішуванні молекули окислювача проникають в міжмолекулярні проміжки фарби – виходить однорідна суміш. Отже використовуємо явище дифузії).
2.     Чому мокре волосся швидше висушується феном? (Гаряче повітрям – прискорює випаровування води з волосся).
3.     Вкажіть на яких етапах роботи перукар здійснює рух по колу? (Під час накручування бігуді, та створення локонів за допомогою плойки).
4.     Під час стрижки на ножицях іноді залишаються частинки волосся, що свідчить… (Про наявність сил притягання між молекулами).
5.  Назвіть найбільше відомий реагент під час фарбування (перекис водню (Н₂О₂))
6. Чому в алюмінієвому посуді не можна зберігати лужні або кислі розчини

Метод «Плюс-мінус-цікаво» 

       У графу «+» - здобувачі освіти записують все, що сподобалося на уроці, інформація та форми роботи, які викликали позитивні емоції, або, на думку учня, можуть бути йому корисні для досягнення якихось цілей.

    У графу «-» - записується все, що не сподобалося на уроці, здалося нудним, викликало неприязнь, залишилося незрозумілим, або інформація, яка, на думку учня, виявилася для нього не потрібною, марною. 

У графу «Ц» - здобувачі вписують всі цікаві факти, про які дізналися на уроці, що б ще хотілося дізнатися з даної проблеми, питання до викладача.

VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ

На сьогоднішньому уроці всі ви продуктивно попрацювали і кожен отримає оцінку на емейл.

VII. ПОВІДОМЛЕННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

А для того, щоб бути готовим до наступних уроків, ми пропонуємо вам попрацювати ще дома.

Реконструктивне завдання – Виведіть хімічну формулу насиченого одноатомного спирту, якщо його молярна маса становить 46 г/моль і вкажіть галузі застосування у вашій професії.

Дослідницький рівень – написати досьє на  речовини, які входять до складу органічних шампуней.

  Творчий рівень – Придумайте слоган до реклами фарби або шампуня

    Вправа « Літак»

https://wordwall.net/uk/resource/52816762 гра «літак»