Studiu de caz - aplicatii practice ale chimiei prin abordari interdisciplinare

Studiu de caz - aplicatii practice ale chimiei prin abordari interdisciplinare

Indiferent din ce categorie fac parte, metodele (fie traditionale sau moderne, active sau pasive, informative sau formative) trebuie sa conduca la atingerea obiectivelor stabilite, cu consum minim de timp si resurse.

Unele dintre acestea sunt comune tuturor obiectelor din planul de învatamânt ( explicatia , demonstratia , prelegerea etc.), în timp ce altele sunt specifice predarii si învatarii chimiei si altor domenii ale stiintei (experimentul, problematizarea, modelarea).

Metoda studiului de caz (case study) consta în punerea 848s1810i elevului în contact direct cu o situatie reala cu scopul de a fi analizata amanuntit si rezolvata.

Elevii au prilejul sa aplice creator cunostintele anterioare în conditii impuse de o anumita situatie; ei îsi dezvolta capacitatile de comunicare, imaginatie, gândire logica, ratiune practica.

Metoda studiului de caz este bine sa fie aplicata pe grupe de elevi, care sa parcurga împreuna etapele urmatoare:

- culegerea si valorificarea informatiei ;

- analiza aprofundata a datelor ;

- evaluarea critica a alternativelor ;

- exprimarea opiniilor ;

- elaborarea deciziilor.

O tendinta importanta ce se manifesta în evolutia invatamâtului contemporan este

interdisciplinaritatea. Aceasta ofera posibilitatea corelarii continuturilor conceptuale, metodologice si practice ale diferitelor discipline.
Formarea viziunii interdisciplinare asupra lumii si în acelasi timp formarea elevilor pentru a fi apti sa realizeze abordari de acest fel, necesita apelul la modalitati de lucru care prilejuiesc exersarea principalelor procese ale gândirii, fara de care nu este posibila cunoasterea multiplelor si variatelor interdependente dintre fenomenele lumii reale.
Activitatile interdisciplinare au pronuntate valente formative, concurând la promovarea unei noi calitati a atitudinii fata de munca.

Interdisciplinaritatea cauta sa raspunda la întrebarile:

- care sunt modalitatile interdisciplinare posibile de prezentare si organizare a cunostintelor;
- care sunt principalele avantaje si inconveniente ale fiecarei modalitati prezentate.
Un învatamânt interdisciplinar vizeaza sa stabileasca un curriculum integrat, adica o organizare a actiunii educative, în care elevul sa efectueze activitati care cer competente dobândite nu numai la o disciplina scolara. Este necesara o integrare efectiva, participativa a învatarii, astfel încât sa se poata transfera sistematic demersurile gândirii sau actiunii într-un larg evantai de situatii.
Integrarea curriculum-ului se poate realiza prin mai multe cai:
- concepte fundamentale, demersuri pregatitoare si cadrul pedagogic si socio-economic al dezvoltarii interdisciplinaritatii; elaborarea continuturilor învatamântului si diferite modalitati de restructurare a programelor scolare;

- interdisciplinaritatea în procesul de predare-învatare si rolul profesorului în acest demers pedagogic;
- interdisciplinaritatea în activitati extrascolare si transferul cunostintelor în situatii apropiate de viata reala;
- evaluarea performantelor elevului.
Tratarea interdisciplinara a problemelor favorizeaza identificarea unicitatii elevului, cultivarea aptitudinilor lui creative: flexibilitate, elaborare, originalitate, fluiditate, sensibilitate pentru probleme si redefinirea lor.
Realizarea interdisciplinaritatii presupune aportul creator al profesorului. Aceasta se poate manifesta astfel:
- la nivelul autorilor de planuri, programe si manuale scolare, teste sau fise de evaluare a performantelor elevilor, care pot avea caracter disciplinar sau interdisciplinar;
- la nivelul profesorilor în procesul didactic de învatare si evaluare, în activitatile extradidactice si

alte activitati specifice.

Principala modalitate de introducere a interdisciplinaritatii în învatamânt o reprezinta regândirea continuturilor si elaborarea planurilor, a programelor si manualelor scolare, în perspectiva conexiunilor posibile si necesare. în prezent profesorii sunt pregatiti pentru a preda propria disciplina; în vederea promovarii interdisciplinaritatii, ei trebuie sa învete sa lucreze în echipa, sa pregateasca în colaborare curriculum-ul aceleiasi clase sau aceluiasi ciclu scolar.

Interdisciplinaritatea Chimie - Matematica :

Vizeaza aplicarea cunostintelor de matematica, de exemplu notiuni ca: proportia, proprietatile proportiei, siruri de rapoarte, regula de trei simpla, procente etc, pentru întelegerea si însusirea corecta a notiunilor de chimie (masa atomica, masa moleculara, masa molara), a legilor fundamentale ale chimiei (legea conservarii masei substantelor, legea proportiilor definite) si a calculelor chimice (compozitia procentuala, calcule pe baza formulelor si a ecuatiilor reactiilor chimice, concentratia solutiilor). Cunostintele despre rapoarte, proportii, procente sunt indispensabile elevilor pentru studiul legilor gazelor, densitatii relative, legii echivalentilor chimici si pentru rezolvarea problemelor cu amestecuri de solutii solide (aliaje), lichide sau gazoase.
Interdisciplinaritatea chimie-matematica se evidentiaza si în reprezentarile grafice pentru:

- viteza de formare a unui produs în raport cu concentratiile reactantilor ;
- dependenta vitezei de reactie de temperatura ;
- variatia vitezei de reactie în timp ;
- reprezentarea grafica a curbelor de neutralizare, iar în cadrul capitolului "Echilibre chimice" prin calculul concentratiilor tuturor componentelor unui sistem aflat în echilibru, la o anumita temperatura;
- calculul pH utilizând notiunile de logaritmi studiate la matematica;
- calculul produsului de solubilitate, Ps .

Interdisciplinaritatea Chimie - Fizica - Matematica

Se poate evidentia în cadrul urmatoarelor lectii:
- Legile gazelor;
- Caldura de reactie (are la baza principiul I al termodinamicii);
Teoria ciocnirilor - teoria cinetico - moleculara pentru explicarea vitezei de reactie;
Sisteme în echilibru (fizice si chimice);
Electroliti. Conductibilitate electrica;
Potential de oxido-reducere. Electrod normal de hidrogen. Pile electrice;
- Electroliza topiturilor si solutiilor.

Interdisciplinaritatea Chimie - Biologie

Aici pot fi subliniate urmatoarele elemente de interdisciplinaritate:
- modalitatile de combinare a atomilor în molecule si macromolecule permit întelegerea organizarii materiei;
- apa si solutiile cu proprietatile lor fizico-chimice au importanta capitala pentru materia vie;
- importanta cunoasterii pH-ului pentru viata plantelor si a animalelor precum si pentru clasificarea solurilor;
- rolul imens al enzimelor (biocatalizatori) în organismele vii; importanta solutiilor tampon:
- combinatii complexe ce stau la baza unor procese biologice:
- pile de combustie biochimica.

Corelarea interdisciplinara chimie - fizica -matematica în studiul legii lui Hess

Parcurgerea chimiei ,ca obiect de învatamânt, implica permanent corelatii cu unele cunostinte din domeniul matematicii, fizicii, biologiei, discipline cu profil tehnic. Aceste corelatii permit atât adâncirea orizontului informational cât si sporirea functionalitatii si operationalitatii cunostintelor.

Astfel termodinamica si electrochimia presupun folosirea corecta a unor cunostinte teoretice si deprinderi practice însusite în cadrul fizicii si matematicii. Un exemplu ilustrativ îl prezinta legea lui Hess a carei corelare interdisciplinara presupune formularea unor obiective cocnitive si operationale prezentate în tabelul de mai jos

In vedera realizarii unei cât mai bune interdisciplinaritati prin folosirea unor metode si modele

matematice instruirea în cazul acestei teme se bazeaza pe problematizare . In acest scop se propune elevilor urmatorul exercitiu de munca independenta :

Intrebare Raspuns

1. Scrieti expresia matematica a principiului I Q_v = ΔU

în conditii izocore.

2. Scrieti expresia matematica a principiului I Q_p =ΔH

în conditii izobare.

3. Ce se întelege printr-o functie de stare? Functia a carei variatie este independenta de

exemplificati. drum, depinzând doar de starea initiala si finala.

ex: energia interna si entalpia

4. Ce se întelege prin caldura de reactie?  Caldura absorbita sau degajata într-o reactie

chimica.

5. Pe baza raspunsurilor date enuntati o lege In conditii izobare sau izocore , caldura de reac- privind caldura de reactie în conditii izobare tie nu depinde de drumul parcurs, adica de calea si izocore de transformare a reactantilor în produs.

Caracterul interdisciplinar al predarii temei Amonoacizi si proteine"

In cadrul stiintelor interdisciplinare exista o întrepatrundere pe întinderi variabile ; astfel biochimia a rezultat din întrepatrunderea chimiei cu biologia. In acest proces , din cele doua stiinte au întrat în noua disciplina numai componentele necesare si totalitatea chimiei sau biologiei caci astfel

s-ar fi realizat o nedorita contopire a acestor stiinte .

Se constata ca o stiinta interdisciplinara nu poate aparea decât prin existenta unor componente comune de structura , teoretice si sectionale între cele doua stiinte de baza .

Aparitia biochimiei ca ,, disciplina de granita" este motivta în primul rând de faptul ca materia vie are la baza o structura atomo-moleculara formata din aceleasi elemente chimice care stau si la baza materiei inerte. Astfel notiunile de zaharide ,grasimi, amonoacizi, si proteine se întâlnesc si la obiecte ca : anatomia si fiziologia omului, medicina interna , chirurgie, farmacologie, microbiologie, care ajuta pe elevi la patrunderea în tainele organismului uman.

Capitolul aminoacizi si proteine constituie baza de plecare în întelegerea notiunilor de genetica moleculara studiate la biologie.

Exemple :

acizii nucleici si rolul lor genetic;

codul genetic si sinteza proteinelor;

gena -structura si functie;

mutatiile si mecanismul lor molecular.

Din analiza succinta a acestei teme se contureaza urmatoarele situatii :

cunostintele de chimie organica predate în clasa a X-a servesc pentru întelegerea notiunilor de biologie .

cunostintele de chimie servesc la întelegerea si cunoasterea :

caramizilor de constructie al organismului :

cum participa aminoacizii la formarea proteinelor specifice ;

la întelegerea mecanismului metabolismului protidic;

la efectuarea unor probe de laborator clinic;

structura AND si ARN ;

întelegerea mecanismului aparitiei vietii.

Putem conluziona aceasta interdisciplinaritate foarte strânsa astfel :

I . Informatia anorganica precursori simpli : CO₂, H₂O,NH₄⁺, ;

II . Informatie organica : amonoacizi, monozaharide ;

III. Informatie biochimica : macromolecule celulare, AND si ARN, proteine, lipide , polizaharide;

IV. Informatie biochimica si fiziologica : agregate supramoleculare ca membrane , ribozomi, sisteme enzimatice;

V . Informatie fiziologica pe suport biochimic: organe celulare , nuclee, mitocondri, ;

VI. Celula .

Organismul uman poate fi comparat cu un sistem cibernetic care realizeaza cu mare randament toate mecanismele biologice , metabolice, energetice, endocrine, fiziologice.

Exemple de studiu de caz care presupun o viziune interdisciplinara.

Aceste teme pot fi abordate prin întocmirea de referate sau eseuri care sa fie rezultatul unor activitati de documentare sau investigatii experimentale .

Referat de laborator :,,Identificarea clorului în apa potabila si din saramura"

Documentati-va si elaborati un eseu în care sa prezentati cele mai importante utilizari ale clorului având drept suport urmatoarele notiuni : solventi, mase plastice, insecticide, coloranti, sinteza acidului clorhidric, clorura de var, decoloranti.

Alcatuiti un referat cu tema ,,Procese fermentative realizate de microorganisme prin interventia enzimelor" în viziune interdisciplinara chimie -biologie. Este necesar sa prezentati aspecte privind : fermentatia alcoolica, fermentatia acetica, fermentatia lactica.

Alcatuiti un proiect cu tema:,,Surse de poluare si metode de combatere a acesteia".

Ce trebuie sa urmariti?

- Surse de poluare ale mediului înconjurator:

a)      poluare fizica;

b)      poluare chimica;

c)      poluare biologica;

d)      poluare estetica;

e)      poluare turistica.

Factori poluanti din zona în care locuiti.

Consecinte ale poluarii.

Metode generale de combatere a poluarii.

Initiative personale de combatere a poluarii .

• Documenteaza-te referitor la ,,Compusi organici cu importanta biologica: lipide , proteine,glu-

cide" si întocmeste câte un referat în viziune interdisciplinara pentru fiecare. Efectueaza în laborator lucrari practice de identificare ale acestor compusi si întocmeste referatele lucrarilor.

• Pornind de la consideratiile teoretice legate de utilizarile electrolizei , documenteaza-te si realizeaza un proiect cu tema,, Efectele proceselor electrolitice asupra propriei persoane si asupra mediului înconjurator" .
• Cauta informatiile necesare pentru a realiza un proiect cu tema ,, Reactii de identificare ale cationilor si anionilor utilizate în tehnica analizelor medicale" .Proiectul întocmit devine mai interesant daca vei face referiri la efectele produse de carentele sau excesele ionilor mai importanti asupra organismului .
• Realizeaza un proiect cu tema ,, Importanta reactiei de hidroliza în organismul uman"