În condiţiile învăţământului actual, ştiinţele nu se mai predau ca un ansamblu de fapte, de fenomene, legi, care trebuie memorate, ci ca o cale de cunoaştere activă, prin acţiune directă, a realităţii înconjurătoare. Prin activitatea de predare trebuie să se urmărească formarea unei gândiri ştiinţifice, stimularea şi dezvoltarea curiozităţii, a spiritului de observaţie, a independenţei în gândire, etc. Elevul nu trebuie să asimileze ştiinţa, ci să o redescopere.
Activitatea practică este un instrument care apare în mod firesc în învăţarea chimiei şi a disciplinelor de specialitate de la diferite specializări precum Tehnician chimist de laborator, Tehnician ecolog şi protecţia calităţii mediului. Experimentul efectuat de către elevi poate fi considerat cea mai eficientă metodă de formare şi dezvoltare a deprinderilor şi abilităţilor elevilor, de formare şi aplicare a raţionamentului ştiinţific, precum şi de însuşire corectă şi de consolidare a unor informaţii, concepte.
Orice experiment începe cu o întrebare care cere un răspuns, cu o problemă de rezolvat, cu o idee de testat. Experimentul de laborator este o metodă euristică de realizare a activităţilor practice de laborator. Prin realizarea experimentului de laborator elevii sunt puşi în situaţia de a realiza diferite operaţii cu scopul de a observa, de a dovedi, de a verifica, de a descoperi.
Experimentele de laborator se pot integra în toate etapele unei lecţii şi pot fi de mai multe tipuri. Astfel, cele mai multe dintre experimentele realizate în şcoală au valoare reproductivă, dar se folosesc tot mai mult şi experimentele productiv creative şi de cercetare. Experimentele reproductive pot fi integrate în orice moment al lecţiei şi se desfăşoară după un program dinainte stabilit, elevilor indicându-se ce trebuie să observe şi la ce concluzie trebuie să ajungă. Experimentele productiv – creative şi de cercetare sunt experimente de cercetare sau în urma cărora se deduc legi, reguli, etc. şi necesită mobilizarea unor capacităţi superioare, elevii trecând de la observarea unor fenomene, la cercetarea lor şi la descoperirea de noi informaţii.
În cadrul unei lecţii se pot folosi experimente demonstrative, realizate de către profesor sau de către unul sau mai mulţi elevi, şi experimente frontale, realizate de către elevi, individual sau pe grupe. Experimentele demonstrative se folosesc mai ales atunci când nu există posibilitatea realizării acestora de către toţi elevii, din lipsa resurselor materiale sau de timp, sau în situaţia în care realizarea experimentului prezintă un grad mai mare de periculozitate. Experimentele frontale sunt realizate în acelaşi timp de către toţi elevii, aceştia primind sarcini de lucru identice sau diferite. Este de preferat ca experimentele să fie realizate de către fiecare elev în parte. În cazul imposibilităţii realizării individuale a experimentelor, acestea pot fi realizate de grupe de 2 – 3 elevi ceea ce prezintă şi alte avantaje, respectiv formarea şi dezvoltarea capacităţii de colaborare şi muncă în echipă. În urma desfăşurării experimentului de laborator, elevii realizează referatul lucrării, îşi notează observaţiile, efectuează calculele şi formulează concluziile. Realizarea referatului de laborator obişnuieşte elevii cu munca sistematică şi ordonată, are o mare valoare formativă. Elevii pot realiza experimentul de laborator pe baza fişei de laborator realizată de către profesor; fişele de laborator pot fi realizate diferenţiat în funcţie de capacitatea şi ritmul de învăţare al elevilor.
Experimentele folosite pot fi destinate preponderent formării deprinderilor motorii sau experimente destinate preponderent formării deprinderilor intelectuale. Atât în primii ani de studiu a chimiei, cât şi la disciplinele de specialitate, elevii îşi formează diferite deprinderi de lucru în laborator: de a lucra cu diferite ustensile ( spatula, cleştele pentru eprubete, etc.), cu sticlăria de laborator ( eprubete, pipete, pahare Berzelius, pahare Erlenmeyer, etc.), de a manipula sursele de încălzire. La disciplinele de specialitate din liceu, elevii îşi formează şi deprinderi motorii deosebite, de exemplu odată cu studierea analizei volumetrice. Astfel,elevii vor folosi baloane cotate pentru prepararea soluţiilor, vor folosi cilindrul gradat şi pipeta pentru măsurarea volumelor de soluţii, vor folosi biureta pentru realizarea operaţiei de titrare, care presupune o tehnică deosebită. Pe lângă formarea deprinderilor motorii de realizare a operaţiei de titrare, elevii îşi formează şi deprinderi intelectuale ( de alegere a reactivilor necesari, de prelucrare a datelor obţinute în urma titrării, de formulare a concluziilor).
De exemplu, pentru stabilirea compoziţiei chimice a apei din diferite surse, elevii de liceu, de la clasele de specialitate, realizează lucrări de laborator pe baza indicaţiilor primite în fişele de laborator. O astfel de fişă se poate folosi, de exemplu, pentru determinarea calciului din apă. Elevii pot lucra pe grupe de trei – patru elevi.
Determinarea calciului ( Ca2+) din apă
Generalităţi:
Calciul este elementul prezent în toate apele sub formă de bicarbonaţi, sulfaţi şi cloruri. Excesul de calciu imprimă apei un gust sălciu, fiind incriminat în favorizarea calculozei renale; lipsa de calciu pare a juca un rol negativ putând produce tulburări funcţionale ale cordului (aritmii) sau chiar infarctul de miocard.
Scopul lucrării:
Determinarea cantităţii de Ca2+ din diferite probe de apă.
Principiul metodei:
Ionii de Ca2+ au proprietatea de a forma combinaţii complexe stabile cu soluţia de complexon III ( sarea de sodiu a acidului etilen diamino tetraacetic sau EDTA) la pH = 12-13. Sfârşitul reacţiei este marcat de indicatorul murexid care virează de la roz la violaceu.
Reactivi şi ustensile:
probe de apă (Azuga, Borsec, Cheile Bicazului, apă de la chiuvetă);
soluţie de complexon III 0,01 M;
soluţie de NaOH 2 N;
murexid solid;
apă distilată;
biuretă;
pahare Erlenmeyer;
pahare Berzelius;
cilindru gradat;
pâlnie de sticlă;
spatulă;
hârtie indicatoare de pH;
Mod de lucru:
într-un pahar conic se iau 25 apă de analizat;
se diluează proba de apă cu apă bidistilată ( 25 ml);
se adaugă 2 ml soluţie NaOH 2 N ( pH = 12-13) şi se verifică pH-ul cu o hârtie de pH;
se adaugă aproximativ 0,1 g murexid ( un vârf de spatulă);
se titrează cu soluţie de complexon III până la virajul culorii de la roz la violaceu;
se notează volumul de CIII folosit la titrare, V1CIII;
Calcul:
mg Ca2+/ dm3 = (V_1CIII. C_CIII .〖 A〗_Ca)/V_p .1000
unde: V1CIII – volumul de soluţie de complexon III utilizat la titrare, ml;
CCIII – concentraţia soluţiei de complexon III;
ACa – masa atomică a calciului ( 40,08);
Vp – volumul probei de apă, ml;
Analiza Tipul probei de apă Volumul de CIII (ml) Rezultatul analizei (mg Ca2+/dm3)
Determinarea conţinutului de Ca2+ Apă minerală AZUGA 2,8 44,88
Determinarea conţinutului de Ca2+ Apă minerală CHEILE BICAZULUI 6 96,19
Determinarea conţinutului de Ca2+ Apă minerală BORSEC 3,6 57,71
Determinarea conţinutului de Ca2+ Apă de la robinet 2 32,06
Apă minerală AZUGA:
mg Ca2+/ dm3 = (2,8 ∙0,01 ∙40,08)/25 ∙ 1000 = 44,88
Apă minerală CHEILE BICAZULUI:
mg Ca2+/ dm3 = (6 ∙0,01 ∙40,08)/25 ∙ 1000 = 96,19
Apă minerală BORSEC:
mg Ca2+/ dm3 = (3.6 ∙0,01 ∙40,08)/25 ∙ 1000 = 57,71
Apă de la robinet:
mg Ca2+/ dm3 = (2 ∙0,01 ∙40,08)/25 ∙ 1000 = 32,06
Concluzii: Apa minerală Cheile Bicazului este apa cu cel mai ridicat grad de mineralizare, urmată de Borsec, Azuga şi apa de la robinet care conţine cea mai mică cantitate de calciu.
Prin realizarea lucrării de laborator, elevii îşi exersează şi consolidează deprinderile practice şi intelectuale, le sporeşte încrederea în capacitatea lor de a realiza diferite activităţi, înţeleg importanţa şi aplicabilitatea practică a informaţiilor învăţate. De exemplu, în cazul experimentului exemplificat, elevii pot compara rezultatele obţinute de ei cu datele de pe etichetele sticlelor cu apa pe care o analizează. În felul acesta experimentul de laborator devine o activitate stimulativă, motivaţională, mult mai agreată şi mai puţin stresantă pentru elevi.
Bibliografie
1. S. Fătu, Metodica predării chimiei în liceu, Editura Corint, Bucureşti, 1998.
2. E. Joiţa (coordonator), V. Ilie, M. Vlad, E. Frăsineanu, Pedagogie şi elemente de psihologie şcolară, Editura Arves, 2003
3. Mănescu S., Cucu M., Diaconescu M. L., Chimia Sanitară a Mediului, Ed. Medicală, Bucureşti, 1994