29

28

Содержание

• Введение
• Глава 1. Физико-химические основы технологии строения пластмасс
• §1.1 Структура пластмасс
• §1.2 Свойства полимеров
• §1.3 Классификация пластмасс
• §1.4 Технологические свойства
• Выводы по первой главе
• Глава 2. Методика изучения пластмасс в общеобразовательной школе
• §2.1 Изучения пластмасс в школьном курсе технологии
• §2.2 Перспективно-тематический план
• §2.3 Сценарии уроков по технологии
• §2.4 Внеклассное мероприятие по технологии «Пластмассы в нашей жизни»
• Выводы по второй главе
• Заключение
• Литература
• Введение
• Сегодня в качестве основной задачи образования рассматривается улучшение качества образования. Предполагается, что такая модернизация сохранит общепризнанную фундаментальность советского образования и будет ориентирована не только на усвоение каждым обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, познавательных и созидательных способностей. Планируется, что этот процесс будет осуществляться в период до 2010 года.
• В настоящее время осуществляется первый этап модернизации российского образования. На этом этапе завершается разработка федерального компонента государственного образовательного стандарта общего образования.
• Цель нашей работы заключается в изучении пластмасс в общеобразовательной школе.
• Объект исследования - пластические материалы, их механические свойства, способы получения и применение в быту, строительстве и производстве.
• Предмет работы: процесс формирования технологической подготовки в проектно-исследовательской деятельности.
• Гипотеза выпускной квалификационной работы сводится к тому, что процесс технологического образования в средней общеобразовательной школе приобретает свойства высокой эффективности если:
• · выделены психолого-педагогические особенности использования различных форм обучения технологии с учетом разнообразных форм обучения технологии;
• · использование разнообразных форм и методов работы с учащимися в проектной деятельности.
• Задачи исследования:
• 1. Теоретический и научно-технический анализ источников информации - рассмотреть пластические материалы, их механические свойства, способы получения и применение в быту, строительстве и производстве..
• 2. Изучить степень разработанности проблемы формирования технологической компетентности, определить оптимальные формы и метода.
• 3. Разработать перспективно-тематический план уроков по технологии.
• 4. Разработать и осуществить опытно-экспериментальную работу по теме исследования.
• Теоретическая значимость исследования состоит в том, что выявленная структура технологический подготовки учащихся дополняет современную теорию формирования технологического образования.
• Практическая значимость исследования выражается в том, что реализация разработанных и обоснованных педагогических условий формирования технологической компетенции способствует повышению эффективности учебной и практической деятельности учащихся в образовательном процессе школы.
• Методологическую основу исследования составляет труды исследователей о роли технологического образования; концепция образовательной области «Технология».
• Структура исследования: введение, две главы, заключение и литература.
• Глава 1. Физико-химические основы технологии строения пластмасс

§1. Структура пластмасс

Пластмассы - это материалы на основе органических природных, синтетических или органических полимеров, из которых можно после нагрева и приложения давления формовать изделия сложной конфигурации

Полимеры - это высоко молекулярные соединения, состоящие из длинных молекул с большим количеством одинаковых группировок атомов, соединенных химическими связями. Кроме полимера в пластмассе могут быть некоторые добавки.

Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами. Высокое качество изделия будет достигнуто, если выбранные материал и технологический процесс будут удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям изделия: электрической и механической прочности, диэлектрической проницаемости, тангенсу угла диэлектрических потерь, прочности, плотности и т.п. Эти требования должны быть учтены при создании элементной базы (микросхем, микросборок и т.п.) и элементов базовых несущих конструкций (БНК), печатных плат, панелей, рам, стоек, каркасов и др. При переработки пластмасс в условиях массового производства для обеспечения высокого качества изделий решают материаловедческие, технологические, научно-организационные и другие задачи.

Материаловедческие задачи состоят в правильном выборе типа и марки полимера, таким образом, чтобы обеспечить возможность формования изделия с заданными конфигурацией и эксплуатационными свойствами.

Технологические задачи включают в себя всю совокупность вопросов технологии переработки полимеров, обеспечивающих качество изделия: подготовку полимеров к формованию, разработку-определение технологических параметров формования, разработку инструмента, выбор оборудования.

Полимеры состоят из повторяющихся групп атомов - звеньев исходного вещества - мономера, образующих молекулы в тысячи раз превышающих длину неполимерных соединений, такие молекулы называют макромолекулами. Чем больше звеньев в макромолекуле полимера (больше степень полимеризации), тем более прочен материал и более стоек к действию нагрева и растворителей. Из-за невозможности эфективной переработки малоплавкого и труднорастворимого полимера в ряде случаев получают сначала полуфабрикаты - полимеры со сравнительно низкой молекулярной массой - олигомеры, легко доводимые до высоко молекулярного уровня при дополнительной тепловой обработке одновременно с изготовлением изделия.

В зависимости от состава различают группы полимерных соединений: гомополимеры - полимеры, состоящие из одинаковых звеньев мономеров; сополимеры - полимеры, состоящие из разных исходных звеньев мономеров; элементоорганические - соединения с введен-ными в главную цепь или боковые цепи атомами кремния (кремнийорганические соединения), бора алюминия и др. Эти соединения обладают повышенной теплостойкостью.

Форма молекул может быть: линейная неразветвленная , допускающая плотную упаковку; разветвленную, труднее упаковываемая и дающая рыхлую структуру; сшитая-лестничная сетчатая, паркетная, сшитая трехмерно-объемная , с густой сеткой поперечных химических связей. У органических полимерных материалов макроструктура образована либо свернутыми в клубки (глобулы) гибкими макромолекулами, либо пачками-ламелями более жестких макромолекул, параллельно уложенных в несколько рядов, так как в этом случае они имеют термодинамическую более выгодную форму, при которой значительная часть боковой поверхности прилегает друг к другу. На участках складывания образуются домены, а домены создают фибриллы, связанные проходными участками . Несколько доменов, соединяясь по плоскостям складывания, образуют первичные структурные элементы - кристаллы, из которых при охлаждении расплава возникают пластинчатые структуры - ламели. В процессе складывания ламелей концы молекул могут находиться в разных плоскостях; иногда эти концы молекул частично возвращаются в начальную плоскость - в этом случае они создают петли.

§1.2 Cвойства полимеров

Все свойства полимеров зависят от их химического состава и молекулярной массы. Прочность, твердость, температура перехода, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, тангенс угла диэлектрических потерь и другие свойства у различных полимеров изменяются в широком диапазоне (см. табл. 1).

Полимеры в твердом состоянии могут быть аморфными и кристаллическими. При нагревании аморфного полимера наблюдают три физических состояния: стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее. Эти состояния устанавливают на основании кривой термомеханического состояния . Аморфный полимер находится ниже температуры стеклования (Тс) в твердом агрегатном состоянии. При температуре выше Тс полимер находится в высокоэластичном состоянии; молекулярная подвижность при этом становится настолько большой, что структура в ближнем порядке успевает перестраиваться вслед за изменением температуры, а макромолекулы могут изгибаться под действием внешних сил. Общая деформация складывается в этом случае из упругой и запаздывающей высокоэластичной деформации. При упругой деформации изменяются средние межцентровые, межмолекулярные расстояния и валентные углы в полимерной цепи, при высокоэластичной деформации изменяется ориентация, и перемещаются на значительные расстояния звенья гибких цепей.

Кристаллизующийся полимер в зависимости от скорости охлаждения расплава полимера может проявлять два вида структур: аморфную и кристаллическую. При медленном охлаждении кристаллизующихся полимеров совместная укладка отрезков макромолекул образует структуру макромолекул. Это затрудняет переход их из одной конформации в другую, из-за чего отсутствует гибкость макромолекул и нет высокоэластичного состояния. При быстром охлаждении кристаллические структуры не успевают полностью сформировываться и поэтому имеется между ними в переохлажденном полимере «замороженная» - аморфная структура. Эта аморфная структура при повторном нагреве до температуры выше температуры плавления (Тпл) создает вязкотекучее состояние. Показывает для кристаллической структуры полимера два состояния: кристаллическое (до температуры плавления) и вязкотекучее (выше температуры плавления).

Вязкотекучее состояние, характерное для аморфного и кристаллического состояния полимера, в основном, обеспечивает при течении полимера необходимые деформации путем последовательного движения сегментов. Вязкость полимера увеличивается с увеличением молекулярной массы полимера, увеличивается также при этом и давление формования изделий.

Термомеханические кривые термопластов, а так же термомеханическая кривая реактопластов. Отличие прежде всего заключается в полном прекращении при температуре полимеризации деформации термореактивных полимеров, у термопластов при температуре выше температуры ТТ деформация увеличивается. В заключении отметим, что с увеличением температуры до некоторой величины у полимерного материала начинается процесс термодеструкции - разложения материала.

Свойства полимеров, определяющие качество в процессе переработки:

1) реологические:

а) вязкостные, определяющие процесс вязкого течения с развитием пластической деформации;

б) высокоэластичные, определяющие процесс развития и накопления обратимой высокоэластичной деформации при формовании;

в) релаксационные, определяющие релаксацию (уменьшение) касательных и нормальных напряжений, высокоэластичной деформации и ориентированных макромолекулярных цепей;

2) стойкость полимеров к термоокислительной, гидролитической и механической деструкции в процессе формования под действием температуры, кислорода, влаги, механических напряжений;

3) теплофизические, определяющие изменение объема, нагрев и охлаждение изделия в процессе формования и фиксирования формы и размеров;

4) влажность, определяющая текучесть материала при формовании и качество изделия (вызывает гидролитическую деструкцию при формовании);

5) объемные характеристики сыпучих материалов в твердом состоянии (насыпная масса, сыпучесть, гранулометрический состав).

Вязкостные свойства расплава полимеров. Формование изделий из полимеров осуществляют в процессе их вязкого течения, сопровождающегося пластической деформацией. При этом тонкий слой материала, соприкасающийся с неподвижной стенкой инструмента, из-за прилипания к ней имеет нулевую скорость смещения (неподвижен), средний слой - наибольшую скорость смещения V; в режиме установившегося течения связь между напряжением сдвига (и скоростью сдвига). Характер зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига представляют кривой течения, на которой выделяют участки: 1 - участок линейной зависимости, характерный только для низких напряжений сдвига; 2 - участок с нелинейной зависимостью, для которого характерно уменьшение вязкости при повышении напряжения сдвига; 3 - участок с высоким напряжением сдвига.

Улучшению течения материала способствуют увеличение температуры, увеличение напряжения сдвига, повышение количества влаги, снижение давления и уменьшение молекулярной массы расплава. Многие свойства полимерных материалов в изделиях зависят от структуры, которую формирует процесс переработки. В зависимости от полимера и условий переработки в изделиях возникает аморфная или кристаллическая структура.

Структура изделия с аморфным полимером характеризуется определенной степенью ориентации участков цепных макромолекул и расположением ориентированных областей по сечению изделия вдоль направления сдвига (течения) материала. Это приводит к анизотропии свойств. Структуру изделия с кристаллическим полимером характеризует определенная степень кристалличности (от 60 до 95%) и неравномерность кристаллических областей по сечению. Свойства таких изделий, полученных в разных условиях переработки, несмотря на морфологическую схожесть структуры, различны.

Показатели качества изделий из полимерных материалов зависят от свойств, условий подготовки, переработки и физической модификации материала. Внешний вид изделий зависит от условий переработки, чистоты материала, влажности. Диэлектрические показатели и химическая стойкость зависят от химической структуры и модификации полимера.

Механические свойства - прочность, ударная стойкость, деформация, жесткость, теплостойкость - зависят от надмолекулярной структуры, а коэффициент трения и износостойкость, стойкость к горению зависят от химической структуры и модификации.

Эксплуатационные свойства - размерная точность и размерная стабильность - зависят, как от химической структуры, молекулярных характеристик, технологических свойств, так и от технологии переработки и технологичности конструкции.

Термостабильность полимеров. Основным показателем в этом случае является деструкция.

Деструкция полимеров - это изменение строения макромолекул. Деструкция может протекать под действием тепла, кислорода, химических агентов (в том числе воды), света, излучений высокой энергии, механических напряжений и т.п., как от отдельного, так и от совокупности параметров. Она сопровождается уменьшением молекулярной массы, выделением газообразных и низкомолекулярных продуктов, изменением окраски и появлением запаха. Деструкция может сопровождаться не только разрушением макромолекул, но и сшиванием их (структурированием), что вызывает увеличение массы и вязкости расплава. Следствием этого является нарушение всех свойств материала, снижение стабильности свойств изделий. При переработке полимеров может происходить как термоокислительная, так и механическая деструкция, а у гигроскопических материалов еще и гидролиз.

§1.3 Классификация пластмасс

Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки. Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению: 1 - по применению, 2 - по совокупности параметров эксплуатационных свойств, 3 - по значению отдельных параметров эксплуатационных свойств.

По применеию различают:

1) пластмассы для работы при действии кратковременной или длительной механической нагрузки: стеклонаполненные композиции полипропилена ПП, этролы, пентапласт,полисульфон ПСФ, полиимид ПИ, материалы на основе кремнийорганических соединений и др.;

2) пластмассы для работы при низких температурах (до минус 40-60 С): полиэтилены ПЭ, сополимеры этилена СЭП, СЭБ, СЭВ, полипропилен морозостойкий, фторопласт ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды ПИ и др.;

3) пластмассы антифрикционного назначения: фторопласты ФТ, полиимиды ПИ, текстолиты, полиамиды, фенопласты, полиформальдегид ПФ и др;

4) пластмассы электро- и радиотехнического назначения: полиэтилены ПЭ, полистиролы ПС, фторопласты ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды, отдельные марки эпоксидных и кремнийорганических материалов и др.;

5) пластмассы для получения прозрачных изделий: полистирол ПС, прозрачные марки фторпласта ФТ, полиамидов 6,12, ПЭТФ, полисульфон ПСФ, эпоксидные смолы и др.;

6) пластмассы тепло- и звукоизоляционного назначения: газонаполненные материалы на основе полиэтилена ПЭ, полистирола ПС, поливинилхлорида, полиуретана ПУР, полиимида ПИ, фенопласта, аминопласта и др.;

7) пластмассы для работы в агрессивных средах: полиэтилены ПЭ, фторопласты ФТ, полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полиимиды ПИ, полусольфон ПСФ и другие.

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы делятся на две большие группы:

1) общетехнического назначения,

2) инженерно-технического назначения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие характеристики параметров эксплуатационных свойств, чем пластмассы инженерно-технического назначения. Пластмассы инженерно - технического назначения сохраняют высокие значения механических свойств не только при нормальной и повышенной температурах, но могут работать и при кратковременных нагрузках при повышенных температурах. Этого не обеспечивают пластмассы общетехнического назначения; они работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при обычной и средних температурах (до 55 С⁰). Пластмассы инженерно-технического назначения делят на группы, обеспечивающие определенные свойства в некотором интервале; различают пять групп пластмасс по этому классификационному признаку. По значению отдельных параметров эксплуатационных свойств составляют ряды пластмасс для различных параметров эксплуатационных свойств. Порядок расположения пластмасс в рядах соответствует снижению параметра эксплуатационных свойств. Параметры классификации: электро- и радиотехнические свойства-объемное и поверхностное электросопротивление, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость, механические свойства - коэффициент трения, износа, Пуассона, линейного теплового расширения и другие. В зависимости от применяемости наполнителя и степени его измельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

В таблице № 1 приведены параметры некоторых свойств пластмасс.

Таблица 1

Значения параметров свойств некоторых типов пластмасс.

№	Свойства	Пресспорошковые	Волокнистые	Слоистые
1	Плотность,кг/м3	1390-1850	1350-1950	1300-1880
2	Предел прочности, МПа	25-130	15-500	60-500
3	Твердость по Бринелю, НВ	180-500	200-450	-
4	Водопоглащение, %	0.07-0.8	0.2-1.8	-
5	Теплостойкость по Мартенсу, С	125-300	100-180	125-280
6	Диэлектрическая прониаемость при частоте 50 ГЦ	3.2-10	6-10	5-8
7	Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте: 1 Мгц 50 Гц	0.004-0.01 0.12-0.1	- 0.04-0.12	- 0.002-0.5
8	Удельное сопротивлеие, ом	100-200000	0.1 - 100	0.01-1000
9	Электрическая прочность, Мв/м	11-29	1.7-16	2-50

Марочный ассортимент полимеров. Марочный ассортимент полимеров создан с целью быстрого выбора вида и марки полимера для изготовления высококачественных изделий. Марочный ассортимент включает марки, различающиеся по вязкости и эксплуатационным свойствам. Марочный ассортимент по вязкости разделяют на марки, предназначенные для переработки различными методами (литьем под давлением, прессованием и др.), с повышением номера марки увеличивается молекулярная масса и, как следствие, увеличивается вязкость. Это марки базового ассортимента. Марки по вязкости модифицируют для улучшения технологических свойств:

а) для увеличения производительности создают быстро кристаллизирующиеся марки;

б) для изделий сложной конфигурации - марки со смазками;

в) термостабилизированные марки.

На основе базового ассортимента марок по технологическим свойствам создают путем химической или физической модификации марки с улучшенными свойствами. Эти марки разрабатывают с такими свойствами, чтобы при рекомендуемых режимах получать качественные изделия по всем параметрам ( точности, прочности, внешнему виду и др.). В настоящее время полимерные материалы выпускают в ассортименте и поэтому для каждого изделия и способа формования можно подобрать соответствующую базовую марку полимера и, если необходимо, марку с улучшенными технологическими свойствами. Базовые марки с целью изготовления качественных изделий разделяют на группы:

1) в зависимости от вязкости полимера и толщины S стенки изделия;

2) в зависимости от относительной длины изделия L/S (S- длина).

Все множество марок пластмасс содержит около 10000 наименований.

§1.4 технологические свойства

Технологические свойства пластмасс влияют на выбор метода их переработки. К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики. Текучесть характеризует способность материала к вязкому течению под полимера, выдавленной в течение 10 мин через стандартное сопло под давлением определенного груза при заданной температуре. Так для литья под давлением текучесть равна 1,2-3 г/10 мин, для нанесения покрытий используют полимеры с текучестью 7 г /10 мин. Текучесть реактопласта равна длине стержня в мм, отпрессованного в подогреваемой прессформе с каналом уменьшающегося поперечного сечения. Этот показатель текучести, хотя и является относительной величиной, позволяет предварительно установить метод переработки: при текучести по Рашигу 90-180 мм применяют литьевое прессование, при текучести 30-150 мм - прямое прессование. Усадка характеризует изменение размеров при формовании изделия и термообработке:

У = (Lф-Lи) / Lф * 100 % ; Уд = (L-Lт) / Lф * 100 % ;

где У - усадка после формования и охлаждения; Уд - дополнительная усадка после термообработки; Lф, Lи - размер формы и размер изделия после охлаждения; L, Lт - размер изделия до термообработки и после охлаждения.

Усадка изделий из реактопластов зависит от способа формования изделия и вида реакции сшивания: полимеризации или поликонденсации. Причем последняя сопровождается выделением побочного продукта - воды, которая под действием высокой температуры испаряется. Процесс усадки протекает во времени; чем больше время выдержки, тем полнее протекает химическая реакция, а усадка изделия после извлечения из формы меньше. Однако после некоторого времени выдержки усадка при дальнейшем его увеличении остается постоянной. Влияние температуры на усадку: усадка увеличивается прямо пропорционально увеличению температуры. Усадка после обработки также зависит от влажности прессматериала и времени предварительного нагрева: с увеличением влажности усадка увеличивается, а с увеличением времени предварительного нагрева - уменьшается. Усадка изделий из термопластов после формования связана с уменьшением плотности при понижении температуры до температуры эксплуатации. Усадка полимера в различных направлениях по отношению к направлению течения для термо- и рекатопластов различна, т.е. полимеры имеют анизотропию усадки. Усадка термопластов больше усадки реактопластов.

Содержание влаги и летучих веществ. Содержание влаги в прессматериалах и полимерах увеличивается при хранении в открытой таре из-за гигроскопичности материала или конденсации ее на поверхности. Содержание летучих веществ в полимерах зависит от содержания в них остаточного мономера и низкокипящих пластификаторов, которые при переработке могут переходить в газообразное состояние. Оптимальное содержание влаги: у реактопластов 2,5 - 3,5%, у термопластов - сотые и тысячные доли процента. Гранулометрический состав оценивают размерами частиц и однородностью. Этот показатель определяет производительность при подаче материала из бункера в зоны нагрева и равномерность нагрева материала при формовании, что предупреждает вздутия и неровности поверхности изделия. Объемные характеристики материала: насыпная плотность, удельный объем, коэффициент уплотнения. (Удельный объем - величина, определяемая отношением объема материала к его массе; насыпная плотность - величина обратная удельному объему). Этот показатель определяет величину загрузочной камеры прессформы, бункера и некоторые размеры оборудования, а при переработке пресспорошков с большим удельным объемом уменьшается производительность из-за плохой теплопроводности таких порошков.

Таблетируемость - это возможность спрессовывания прессматериала под действием внешних сил и сохранения полученнойформы после снятия этих сил.

Выводы по первой главе

1. В настоящее время, когда происходит обострение многих экологических и технологических проблем, обсуждается переход человечества к устойчивому развитию, особое, важное место занимает технологического образования.

2. Целью технологического образования в средней школе является формирование технологической компетенции учащихся, она определяет уровни готовности старшеклассника средней общеобразовательной школы к технологической деятельности.

3. Аналитический обзор источников литературы по теме «Методика изучения пластмасс в общеобразовательной школе» позволяет перейти к выполнению опытно-экспериментальной работе по данному исследованию.

Глава 2. Методика изучения пластмасс в общеобразовательной школе

§2.2 Изучения пластмасс в школьном курсе Технологии

Тема «Пластмассы» в школьном курсе технологии изучается в 9-ом классе. Программой предусмотрено знакомство учащихся с видами пластических материалов, их механическими свойствами, способами получения и применения в быту, строительстве и производстве.

Требования к учебным изданиям для обучения технологии в 9-ом классе направлены на реализацию личностно ориентированного подхода к обучению и воспитанию, на создание условий для самообразования и творческой работы учащихся.

В основу разработки курса положены принципы, соответствующие логике отбора и реализации содержания личностно ориентированного образования. Это:

1. систематизация, выделение «базового ядра» информации из той или иной области профессиональной деятельности, содержание которой подлежит дидактической трансформации;

2. целеполагание, создание целевого проекта;

3. трансформация содержания профессиональной деятельности в дидактические объекты;

4. проектирование технологии изучения курса;

5. инструментализация, оформление отобранного содержания и технологии его освоения в виде программ, учебных и методических изданий.

Отбор содержания курса должен осуществляться на основе как морфологического, так и функционального анализа. В ходе морфологического анализа выясняется взаимосвязь предметного содержания элективного курса и содержания базовых и профильных курсов с культуроведческой, компетентностной, научной и профессиональной точек зрения. Функциональный анализ определяет функции учебного содержания: описание изучаемых объектов, процессов и явлений, их качественное объяснение; осмысление, как на теоретическом, так и на уровне практического преобразования действительности.

Таким образом, при отборе содержания решаются следующие вопросы: какие факты, понятия, представления, идеи, принципы и ценности должны предлагаться для раскрытия и усвоения учебного предмета; какие умения и навыки, методы и виды деятельности, а также опыт их освоения будут сформированы; для каких химических профессий (прикладных областей химии) полезны формируемые умения и навыки; какие разделы и из каких школьных курсов должны быть освоены (как учащимися, так и учителем) предварительно, перед началом изучения элективного курса; в виде каких материалов реализуется содержание курса (учебное пособие, рабочая тетрадь для учащихся, методическое пособие для учителя, хрестоматия, электронные и мультимедийные пособия, Интернет - ресурсы и т. п.).

Методы и формы обучения должны определяться требованиями профилизации обучения, учета индивидуальных особенностей учащихся, развития и саморазвития личности. Ведущее место в профильном обучении следует отвести методам проблемного, практического и исследовательского характера, стимулирующим познавательную активность учащихся. Это дискуссии, эксперименты, учебные проекты, работа в творческих мастерских. Значительной должна быть доля самостоятельной работы с различными источниками учебной информации.

При определении форм организации учебных занятий следует исходить, прежде всего, из специфических целей курса. Поскольку, в принципе, не исключается изучение элективного курса даже одним учащимся, необходимо предусмотреть варианты изучения, как в коллективных, так и в индивидуально - групповых формах. Важно предусмотреть использование таких методов и форм обучения, которые давали бы представление учащимся об условиях и процессах будущей профессиональной деятельности в соответствии с выбранным профилем обучения, т. е. в какой - то степени моделировать эти процессы.

Тематический план включает в себя основное содержание всех разделов и тем курса с распределением учебного времени. Отдельно выделяются практические и лабораторные работы, экскурсии, работа над учебными проектами и др.

Подбираются дополнительные обучающие материалы: литература для учителя и для учащихся (основная и дополнительная), электронные издания (компакт - диски, обучающие компьютерные программы), Интернет - ресурсы.

Важным элементом методического обеспечения курса является определение ожидаемых результатов изучения курса, а также способов их диагностики и оценки. Ожидаемый результат изучения курса - это ответ на вопрос: какие знания, умения, опыт, необходимые для построения индивидуальной образовательной траектории в школе и последующей профессиональной деятельности, будут получены, какие виды деятельности будут освоены и какие ценности будут предложены для усвоения? Результаты должны быть значимы в первую очередь для самих учащихся, что необходимо для обеспечения привлекательности курса на этапе первоначального знакомства с ним и его выбора школьниками.

Не менее важно продумать систему контроля уровня достижений учащихся и критерии оценки. Необходимо разработать формы промежуточного контроля и итоговой зачетной работы по курсу.

Программа курса «Пластмассы» предназначена для предпрофильной подготовки учащихся 9 класса с ориентацией на химико-биологический профиль.

Объективная основа формирования фундаментального образовательного курса «Пластмассы» заключается в том, что полимерное состояние - особая форма существования веществ, которая в основных физических и химических проявлениях качественно отличается от низкомолекулярных веществ. Поэтому главное внимание в курсе уделяется рассмотрению основных свойств высокомолекулярных соединений отличных от свойств низкомолекулярных веществ. С одной стороны, большие размеры и цепное строение макромолекул обуславливают появление ряда важных специфических свойств, которые определяют практическую ценность полимеров как материалов, а также их биологическое значение. С другой стороны, химические превращения и синтез полимеров осуществляется в результате ряда обычных химических реакций, хорошо известных из органической химии низкомолекулярных соединений. Однако участие в этих реакциях макромолекул, макрорадикалов, макроионов вносит качественно новые аспекты в рассмотрение обычных химических реакций.

Данный образовательный курс расширяет и углубляет базовый компонент химического образования, обеспечивает интеграцию информации химического и биологического характера. Он позволит полнее учесть интересы и профессиональные намерения старшеклассников, и, следовательно, сделать обучение более интересным для учащихся, получить более высокие результаты.

Основные цели элективного курса:

1. Знакомство учащихся с основами науки о полимерах и ее важнейшими практическими приложениями.

2. Оказание помощи в выборе профиля дальнейшего образования.

Задачи курса

1. дать представление о полимерах, их строении, свойствах и применении;

2. развивать специальные умения и навыки обращения с веществами, учить выполнять несложные исследования, соблюдая правила её безопасности;

3. предоставить учащимся возможность реализовать интерес к химии и применить знания о высокомолекулярных веществах в повседневной жизни;

4. развивать общеучебные умения учащихся: умения работать с научно - популярной и справочной литературой, сравнивать, выделять главное, обобщать, систематизировать материал, делать выводы;

5. расширить кругозор учащихся;

Элективный курс рассчитан на 16 часов. Программой предусмотрено изучение теоретических вопросов, проведение практических работ, экскурсии.

Содержание курса

Введение (1 ч.)

Общие понятия о низкомолекулярных и высокомолекулярных соединениях (ВМС). Уникальные свойства полимеров. Природные и синтетические полимеры.

Тема 1. Строение полимеров (1 ч.)

Основные понятия: мономер, структурное звено, степень полимеризации, молекулярная масса. Классификация полимеров.

Тема 2. Синтез полимеров (2 ч.)

Реакция полимеризации. Радикальная полимеризация. Инициаторы. Механизм радикальной полимеризации. Ингибиторы и регуляторы радикальной полимеризации. Ионная полимеризация. Получение и свойства ПЭНД и ПЭВД. Реакция поликонденсации.

Тема 3. Физические свойства полимеров (2 ч.)

Кристаллические и аморфные области в полимере. Три физических состояния аморфных полимеров (стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее). Механические свойства полимеров.

Тема 4. Волокна (1 ч.)

Природные, синтетические, искусственные волокна и их характеристика. Получение вискозного и ацетатного волокон. Производство капрона.

Тема 5. Пластмассы (2 ч.)

Понятие пластмасс. Термопласты. Реактопласты. Экскурсия на «Фабрику игрушек».

Лабораторный практикум (3 ч.)

Практическая работа 1. «Исследование свойств синтетических волокон в сравнении с натуральными и искусственными», практическая работа 2. «Исследование свойств пластмасс».

Конференция (2 ч.). Получение и применение наиболее важных синтетических и природных полимеров.

Тема 6. Биополимеры (1 ч.) Белки, полисахариды. Нуклеиновые кислоты.

Лабораторный практикум (1 ч.)

Практическая работа 3. «Взаимодействие крахмала с йодом. Гидролиз крахмала».

Зачетное занятие (1 ч.)

II. 2. Тематическое планирование учебного материала курса «Полимеры вокруг нас»

Занятие 1. Введение.

Общие понятия о низкомолекулярных и высокомолекулярных соединениях (ВМС). Уникальные свойства полимеров. Природные и синтетические полимеры.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: таблица «Природные, синтетические и искусственные полимеры»».

Занятие 2. Основные понятия: мономер, структурное звено, степень полимеризации, молекулярная масса. Классификация полимеров по строению макромолекулы, по геометрии скелета, по характеру расположения звеньев, по природе атомов основной цепи, по характеру размещения элементарных звеньев, по величине деформации, по способу переработки. ВМС в изделии.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект, схема «Классификация полимеров».

Занятие 3. Реакция полимеризации. Радикальная полимеризация. Фотохимическое инициирование. Кинетика и механизм радикальной полимеризации.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Занятие 4. Ионная полимеризация. Получение и свойства ПЭНД И ПЭВД. Реакция поликонденсации.

Форма занятия: лекция, групповая работа.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Занятие 5. Физические свойства. Кристаллические и аморфные области в полимере. Три физических состояния аморфных полимеров. Механические свойства полимеров.

Форма занятия: лекция

Образовательный продукт: опорный конспект, тезисы.

Занятие 6. Природные, синтетические, искусственные волокна и их характеристика. Получение вискозного и ацетатного волокон. Производство капрона.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект, таблица «Волокна».

Занятие 7. Понятие пластмасс. Термопласты. Реактопласты.

Форма занятия: экскурсия.

Образовательный продукт: отчёт об экскурсии.

Занятие 8. Практическая работа 1 «Исследование свойств синтетических волокон в сравнении с натуральными и искусственными».

Образовательный продукт: отчёт.

Занятие 9. Практическая работа 2 «Исследование свойств пластмасс».

Образовательный продукт: отчёт.

Занятие 11 - 12. Получение и применение наиболее важных синтетических и природных полимеров.

Форма занятия: конференция.

Образовательный продукт: доклад.

Введение.

В зависимости от величины относительной молекулярной массы выделяют 3 группы веществ:

1. Низкомолекулярные соединения (НМС).

2. Смолы.

3. Высокомолекулярные соединения (ВМС).

Если относительная молекулярная масса соединения ниже примерно 500, то такие соединения рассматривают как НМС. От 500 до примерно 5000 - как смолы или олигомеры., а выше 5000 - как ВМС или полимеры.

Полимерами называют вещества, молекулы которых состоят из весьма большого числа повторяющихся (точно или приближенно) звеньев.

Молекулы ВМС называют макромолекулами.

Естественно, границы между выше названными соединениями достаточно условны; физическим критерием отнесения соединения к ВМС является невозможность обнаружить изменение свойств в результате присоединения или потери еще одного или нескольких звеньев.

Существуют различия в свойствах НМС и ВМС. Макромолекулы ВМС являются нелетучими, в отличие от молекул НМС. Практически все полимеры имеют цепное строение, то есть длина макромолекулы много больше диаметра.

Уникальные свойства полимеров:

- анизотропия свойств кристаллических, жидко - кристаллических и аморфных полимеров (приводит к тому, что на практике полимеры способны образовывать волокна и пленки).

- очень высокая эластичность и вязкоупругость.

- растворы полимеров, в отличие от обычных при малых концентрациях вещества (1 - 2 %), теряют текучесть.

Все ВМС по происхождению делятся на:

1. Природные;

2. Синтетические;

3. Искусственные.

К природным полимерам относятся: целлюлоза, белки, крахмал, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук, графит, силикаты.

К синтетическим полимерам относятся: полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, капрон, лавсан, каучуки, стекловолокно.

Синтетические полимеры получают при помощи реакций полимеризации и поликонденсации таких веществ, которых нет в природе.

К искусственным полимерам относятся: ацетилцеллюлоза, нитроцеллюлоза, резина.

Искусственные полимеры получают из природных полимеров, используя химические методы, которые не затрагивают (не меняют) главную цепь.

§2.2 Перспективно-тематический план

Таблица 2

№ урока	Тема и краткое содержание урока	Образовательная цель урока (Учащиеся должны усвоить следующие понятия: …)	Развивающая цель урока (Учащиеся должны овладеть следующими видами действий: …)	Воспитательная цель урока (Убедить учащиеся в том, что …)	Тип урока	Методы обучения
1.	Преимущества и недостатки пластмасс	1. Знать свойства пластмасс, области применения полимеров 2. Уметь отметить преимущества полимеров в отличие от природных материалов.	1. Знать достоинства и недостатки пластмасс; 2. Развивать навык работы с химическими реактивами, проведения простейших опытов. 3. Уметь обобщать результаты учебно-исследовательской деятельности; 4. Уметь формулировать предположения и делать выводы.	1. Воспитывать бережное обращение к окружающей среде; 2. Знать влияние полимеров на окружающую среду (загрязнитель).	Урок изучения нового материала.	Эвристическая беседа.
2.	Химические волокна 1.	1. Сформировать представление о химических волокнах; 2. Дать представление о видах химических волокон и производстве тканей из них. 3. Ознакомится со свойствами тканей.	1. Учить разбираться в свойствах тканей и применять эти знания в жизни. 2. Уметь обобщать результаты учебно-исследовательской деятельности; 3. Уметь формулировать предположения и делать выводы.	2. Воспитывать бережное обращение к окружающей среде; 3. Воспитывать практичность и способствовать развитию эстетического вкуса	Урок изучения нового материала.	Эвристическая беседа.
Межпредметные связи	Повторить к уроку	Дом. задание	Объект труда	Инструменты и приспособления	Литература
Химия, Физика		Прочитать дополнительный материал о пластмассах.	Изучение пластмасс	Наглядные пособия, инструменты и оборудование школьных мастерских, на демонстрационном столе множество предметов из полимеров, коллекции: пластмассы, древесина, стекло, каучук.	Подготовка учителя технологии к уроку: В.Г. Соловьянюк - Бирск: БГСПА, 2007. . Журнал «Школа и производства» №4 2007 г. «Технология» 9 класс Симоненко В.Д
Химия, Физика		Прочитать дополнительный материал о химических волокнах.	Изучение химических волокон	Наглядные пособия и техническое оснащение: Коллекция тканей, раздаточный материал, карточки, схема «Классификация текстильных волокон», мультимедийная установка.	Подготовка учителя технологии к уроку: В.Г. Соловьянюк - Бирск: БГСПА, 2007. . Журнал «Школа и производства» №4 2007 г. «Технология» 9 класс Симоненко В.Д

§2.3 Сценарии уроков по технологии

Сценарий урока № 1

Тема: «Преимущества и недостатки пластмасс»

Класс: 9 класс.

Время: 45 минут.

Образовательные цели урока - учащиеся должны усвоить следующие знания:

1. Знать свойства пластмасс, области применения полимеров

2. Уметь отметить преимущества полимеров в отличие от природных материалов.

Развивающие цели урока - учащиеся должны развить умения и навыки:

1. Знать достоинства и недостатки пластмасс;

2. Развивать навык работы с химическими реактивами, проведения простейших опытов.

3. Уметь обобщать результаты учебно-исследовательской деятельности;

4. Уметь формулировать предположения и делать выводы.

Воспитательные цели уроков:

1. Воспитывать бережное обращение к окружающей среде;

2. Знать влияние полимеров на окружающую среду (загрязнитель).

Тип урока: урок изучения нового материала

Метод проведения урока: эвристическая беседа

Оборудование: наглядные пособия, инструменты и оборудование школьных мастерских, на демонстрационном столе множество предметов из полимеров, коллекции: пластмассы, древесина, стекло, каучук.

Литература:

1. Тищенко А.Т., Самородский П.С., Симоненко В.Д., Шипицын Н.П. Технология. Пробный учебник для мальчиков/ под ред. В.Д. Симоненко - Издательство Брянского пед. университета. - Брянск, 1995.

2. Подготовка учителя технологии к уроку. Учебно-методическое пособие. Автор-сост.: В.Г. Соловьянюк - Бирск, 2007.

Место проведения: Учебные мастерские.

План урока

І. Организационный момент 1-2 мин.

ІІ. Мотивационный этап 2-3 мин.

ІІІ. Сообщение темы и цели урока 1 мин.

IV. Этап изучения нового материала 15-20 мин.

V. Этап применения новых знаний 12-15 мин.

VІ. Домашнее задание 1-2 мин.

VІІ. Подведение итогов урока 2-5 мин.

Ход урока

I. Организационный этап:

Учитель: Здравствуйте! Садитесь! (Ученики стоят у своих мест и садятся после слов преподавателя).

Учитель: Дежурный кто сегодня отсутствует? (Дежурный класса сообщает об отсутствующих, если они есть).

II. Сообщение темы и цели урока:

Учитель: Итак, запишите число и тему сегодняшнего урока: «Преимущества и недостатки пластмасс» (ученики под диктовку записывают тему урока в тетради под диктовку, учитель контролирует, чтобы все записали).

III. Изучение нового материала:

Учитель: Сегодня мы познакомимся с преимуществами и недостатками пластмасс, а также физические и химические свойства пластмасс.

Учитель: Посмотрите внимательно на демонстрационный стол, что вы здесь видите?

Ученики: Изделия из полимеров, применяемые в различных областях народного хозяйства.

Учитель: Как вы думаете, почему пластмассы так широко вошли в нашу жизнь?

Ученики: Облегчают нашу жизнь, сочетают в себе лучшие свойства различных материалов, обладают преимуществом перед природными материалами.

Учитель: Как бы вы сформулировали тему нашего урока? (самостоятельная постановка темы урока учащимися).

Ученики: Значение пластмасс в нашей жизни, их свойства.

Учитель: Для того, чтобы пластмассы так широко вошли в нашу жизнь и помогли нам решить многие технические задачи, что же о них необходимо знать?

Ученики: Ннужно знать, какими свойствами обладают пластмассы -самостоятельно формулируют учебную задачу.

Учитель организует деятельность учащихся по определению свойств пластмасс, делит учащихся на группы (выход из дискомфорта).

IV. Самостоятельная деятельность учащихся по приобретению необходимых знаний (поисково-экспериментальная деятельность).

Работа по инструктивным карточкам «Изучение свойств полимеров на примере полиэтилена».

Учитель: Изучить физические свойства полиэтилена: цвет, запах, эластичность, механическая прочность, плотность.

Химические свойства полиэтилена:

· Отношение к воде;

· Отношение к перманганату калия;

· Отношение к разбавленным кислотам;

· Отношение к нагреванию;

· Отношение к гниению;

· Обобщить полученные знания.

Учитель: С какими свойствами полиэтилена вы познакомились?

Ученики объявляют результаты опытов:

Полиэтилен значительно легче воды, разлагается при нагревании с выделением ядовитых газов, не разлагается в окислителях и кислотах, прозрачен, легко пропускает ультрафиолетовые лучи, механически прочен, водо и газонепроницаем.

Учитель: Как вы думаете, в каких областях народного хозяйства он может применяться?

Ученики: В сельском хозяйстве - теплицы, в торговле - упаковочный материал, в промышленности - трубы, детали машин, в быту - предметы бытового обихода.

Учитель дополняет неожиданные области применения пластмасс.

Трубки из пластмасс начинают применять для замены пораженных участков кровеносных сосудов и частей пищевода. Искусственные пленки - для замены пораженных барабанных перепонок. Водорастворимые полимеры стали использовать в качестве заменителя кровяной сыворотки при переливании крови.

Учитель: Общаясь друг с другом в группах, выясните, какими преимуществами обладают полимеры по сравнению с природными материалами (обмен информацией).

Ученики: (прочны, легки, не хрупкие, хорошие диэлектрики, химически более стойкие, водогазонепроницаемы)

Учитель организует деятельность детей по нахождению верных путей выхода из предложенных ситуаций (применение полученных знаний).

1 ситуация. Как вы считаете, рационально ли разбивать коллективные садовые участки вблизи крупных химических предприятий? Почему? Дайте полный аргументированный ответ, свяжите ответ с темой урока.

2 ситуация. Вы утром встали, нужно бежать в школу, но пластмассы исчезли. С какими трудностями вы встретились?

3 ситуация. Кое-как собравшись в школу, войдя в нее, спешите в раздевалку, но вас встречает учитель и объявляет, что занятий не будет. Исчезли пластмассы. Почему учитель вынужден был пойти на такую меру? Поясните, свяжите с темой урока свой ответ.

Учитель: Вы сегодня работали в группах, оцените деятельность каждого, а также способ работы в группе: доминирование, сотрудничество, соперничество.

(Ученики выступают по одному представителю от группы).

Учитель проводит парную работу: Сегодня мы выяснили преимущества пластмасс перед природными материалами, в заключении отметим, какие преимущества и недостатки имеют природные материалы по сравнению с полимерами. Заполнить таблицу 3.

Таблица 3

Материал	Преимущества	Недостатки

Вывод: полимеры сочетают в себе лучшие свойства различных природных материалов.

V. Подведение итогов урока, выставление и комментирование оценок:

Учитель: Сегодня вы познакомились с преимуществами и недостатками пластмасс, а также физические и химические свойства пластмасс.

Учитель проводит итоговый контроль знаний учащихся в форме индивидуальной работы, необходимо ответить на вопрос: Какие свойства полимеров, представленных на уроке, вы можете отметить, и в какой области народного хозяйства они применяются? (работы оцениваются)

(С помощью учителя учащиеся определяют тему следующего урока).

Учитель: XV век. 500 лет назад. Острова Гаити леса гевеи….Испанский генерал-губернатор Христофор Колумб и его спутники наблюдают удивительное зрелище: туземцы играют в мяч из какого-то неизвестного европейского материала. Хотя это кажется невероятным, но, ударяясь о землю, мяч довольно высоко подскакивает в воздух.

Учитель: Как вы думаете, о каком полимерном материале пойдет речь на следующем уроке?

Ученик: Каучук.

Учитель: Каучук - в переводе с одного из индейских языков означает «слезы дерева».

VI. Задание домашнего задания:

Учитель: Запишите домашнее задание: прочитать дополнительный материал о пластмассах.

Учитель: Урок закончен. Всем спасибо, до свидания!

Сценарий урока № 2

Тема: «Химические волокна»

Класс: 9 класс.

Время: 45 минут.