Глобальный эксперимент, посвященный Международному Году Химии.

Авторы: Тони Райт (Tony Wright) и Хавьер Гарсия Мартинес (Javier Garcia Martinez).

В 2011 году, в Международный год химии, учащимся школ по всему миру будет предложено изучить один из наиболее критических ресурсов Земли — воды. Результаты их исследований будут способствовать более глобальному эксперименту, который, возможно, станет крупнейшим, из когда-либо проводившихся химических экспериментов.

Глобальный эксперимент — по инициативе Комитета ИЮПАК по Химическому Образованию — был разработан с целью обратиться к учащимся, как средних, так и старших классов. Деятельность, которая составляет эксперимент, поможет студентам оценить роль химии в решении вопросов качества воды и её очистки. В то же время, учащиеся будут способствовать составлению онлайн карты мира, сообщая о своих исследованиях качества воды и водоподготовки.

Глобальный эксперимент непосредственно направлен на цели МГХ — «Увеличение общественного признания и понимания химии в удовлетворении потребностей мира и поощрение интереса к химии среди молодых людей». Центральной темой эксперимента будет «Вода: химическое решение». Это позволит достигнуть выдающихся образовательных возможностей в изучении ключевой роли химии в обеспечении чистой питьевой водой и решить задачу значительного улучшения доступа к безопасной питьевой воде до 2015 года. Этот эксперимент будет проводиться, чтобы подчеркнуть тесную связь между водой и изменением климата, здоровья человека и энергетической безопасности.

Тема проекта глобального эксперимента — «Вода: химическое решение» — подразумевает двойное значение термина «решение» (solution в переводе с англ. означает, как решение, так и раствор). Во-первых, химическое решение отвечает на вопрос о том, как химия может разрешить проблемы доставки питьевой воды для людей во всем мире. Во-вторых, в химическом смысле, этот термин является полезным для внедрения важных химических принципов таких, как кислотность, минерализация и растворимость.

В рамках глобального эксперимента учителя будут подключать свои классы в ход исследования. Представьте на секунду, сколько студентов могут принять участие — 100 стран, 1000 школ в каждой стране, 10 классов в каждой школе, и 10 учащихся в каждом классе. Это может привести к миллионам участников и гигантскому эксперименту! С таким широким охватом приходит ответственность за достижение целей в ценной области образования. Контекст воды обеспечивает актуальность, и эксперимент даст студентам учебный опыт, который является интересным и поучительным, чтобы они могли получить важные практические навыки и узнать о пользе химии. В то же время, учащиеся смогут исследовать силу химии по предоставлению достоверной информации и данных в рамках нашего общества.

Мероприятия

Мероприятия, составляющие эксперимент, были разработаны с требованиями минимального оборудования и ресурсов, но в то же время позволяют повысить уровни сложности. Четыре мероприятия, которые проходят испытания, были разработаны для изучения локальных источников воды:

• Два мероприятия, связанные с обработкой воды, включают очистку путем фильтрации и испарения. С помощью фильтрации будут исследоваться локальные источники воды, а результаты будут представлены на глобальной карте. Это мероприятие может быть дополнено для исследования дезинфекции.
• Другие два эксперимента будут включать тесты, связанные с качеством воды, а именно: измерения кислотности и минерализации. Полученные данные также будут представлены на глобальной карте.

Эти мероприятия были разработаны для использования в качестве отдельных экспериментов для классов, которые хотят принять участие в событии, или могут быть встроены в существующую, связанную с водой учебную программу. Многие науки или экологические единицы в существующих школьных программах включают более широкие измерения качества и обработки воды, и будут требовать, в крайнем случае, некоторые изменения в отчетности для внесения на карту мира. Имеющиеся ресурсы могут быть просто добавлены к тем, что уже использовались в школе. В других случаях, справочные материалы будут содержать подробные описания процедур и общие научные знания, чтобы учителя на всех уровнях школьного образования могли осуществить их со своими классами и насладиться отчетами о результатах на глобальной карте в качестве кульминации.

Распространение

Глобальный эксперимент вызывает интерес со стороны широкого круга организаций в области науки и образования. Сотрудничество и поддержка будет иметь решающее значение для распространения и внедрения опыта:

• Национальным организациям, связанным с ИЮПАК или ЮНЕСКО, будет предложено вступить в процесс распространения информации и ресурсов, связанных с Глобальным экспериментом. Их сотрудничество будет признано в виде специальных отметок на карте мира, и они будут опираться на результаты эксперимента для собственных нужд.
• Активное сотрудничество с национальными и транснациональными организациями, как химическими, так и образовательными, в настоящее время находится в стадии разработки, с целью помочь процессу создания инфраструктуры для эксперимента и его распространения. Такие организации, как Европейский совет химической промышленности, CEFIC и Американский совет химической промышленности уже оказывают непосредственную поддержку. Европейская некоммерческая организация European Schoolnet оказывает поддержку и экспертную помощь в области развития и осуществления в рамках своих европейских членов и международных партнеров.
• Партнерские отношения с организациями, непосредственно относящимися к вопросам водных ресурсов (например, организаторов Дня Всемирного Водного Мониторинга, Федерации водной среды, а также Международной водной ассоциации) в настоящее время находятся на стадии обсуждения.

Распространение эксперимента в страны, которые не имеют дочерних организаций, будет осуществляться посредством приглашения национальных органов образования, а также с помощью прямой связи через Интернет.

Ресурсы для эксперимента будут размещены на сайте Глобального эксперимента вместе со ссылкой для учителей для регистрации своей школы или класса. Это будет ограничивать объем обычной почты, необходимой для школ без доступа в Интернет.

Ведется поиск спонсоров для обеспечения комплектами регионов, в которых школы имеют ограниченные научные ресурсы. Наборы будут содержать достаточное количество материалов, чтобы студенты могли принять участие в сборе данных для Глобального эксперимента.

Эксперимент

Глобальный эксперимент будет запущен в начале Международного года химии. Специальный веб-сайт будет открыт для представления данных в это же время и будет оставаться доступным и после кульминационного мероприятия. Эксперимент в настоящее время разрабатывается в качестве отдельного учебного исследования, которое будет в виде сетки с материалами, уже изученными во многих школах по теме воды. Эксперимент предлагает широкий спектр уровней участия.

Ожидается, что большинство учителей будут работать со своими классами для проведения 4 мероприятий, которые будут иметь четкие инструкции и справочные материалы. Они будут полезны для учителей, которые не имеют достаточного научного образования. На сегодняшнем этапе тестирования данная работа даст студентам возможность познакомиться с двумя способами, с помощью которых химия способствует более глубокому пониманию качества воды и водоподготовки. Работа охватывает важные темы и концептуальное понимание науки, а также предоставляет разнообразные возможности для изучения важных экспериментальных навыков и навыков по сбору данных.

Кислотность: студенты будут использовать цветные индикаторы, либо из школьных наборов, либо из набора ресурсов для измерения рН местного водоема. Кислотность — одно из самых распространенных химических свойств. В то же время будут изучены хорошие экспериментальные методы для проверки достоверности полученных результатов. Объединение результатов всего класса обеспечит надежный общий результат, который может быть отражен на глобальной карте.

Минерализация: работа по исследованию минерализации даст учащимся возможность научиться пользоваться любым домашним или коммерческим счетчиком для измерения проводимости образцов воды. Студенты узнают о солях и определении их концентрации в растворах.

Фильтрация: в работе по исследованию фильтрации учащиеся будут использовать бытовые материалы для создания блоков фильтрации воды и определять эффективность различных фильтрующих материалов. Впоследствии они будут выполнять обработку воды. Кроме того, они будут заниматься изучением методов их местных станций водоподготовки и сообщать о результатах своих исследований на веб-сайт Глобального эксперимента.

Солнечный дистиллятор: учащиеся будут изучать альтернативные способы очистки воды с помощью солнечного дистиллятора, что позволит им узнать о процессе дистилляции и состояниях материи. Эта работа даст учащимся возможность проектировать и строить свои собственные, более эффективные дистилляторы.

Кроме того, учителя могут выбрать для проведения отдельный вид экспериментов, если они хотят, чтобы их студенты собрали отдельные данные и тем самым внесли свой вклад в Глобальный эксперимент без использования других видов экспериментов, причиной этому может служить то, что вода исследуется на различных уровнях в течение года. Если, с другой стороны, существующий учебный план по изучению воды является частью учебной программы в течение 2011 года, соответствующие части Глобального эксперимента могут быть добавлены избирательно соответственно существующей учебной программе, что также даст студентам возможность участвовать в эксперименте.

В классе

Глобальный эксперимент был разработан для использования в целом ряде учебных заведений. Каждое из мероприятий проходит с ресурсами, которые помогут учителям осуществлять экспериментальную работу на уровне сложности, соответствующей для своих занятий. Например, кислотность, с рабочим названием измерения «рН Планеты», была написана для трех уровней студентов:

• в середине или в старших классах средней школы учащиеся знакомятся с кислотностью как с концепциями, которые связаны с их личным опытом, который они приобрели дома. Они узнают о рН просто как о числе, связанном с повышенной кислотностью. Во вспомогательной деятельности учителям предлагается изучить кислотность с учащимися, используя индикаторы, сделанные дома из красной капусты;
• в 9-м классе, где учащиеся узнают об ионах и простых химических формулах, они учатся сопоставлять кислотность с ионами водорода и силой кислот;
• в старших классах они узнают о взаимосвязи между логарифмической зависимостью ионов водорода (ионов гидроксония) и рН. В то же время, они расширяют свои измерения рН с помощью рН-метров, если они имеются в школе.

Сайт

Интерактивный веб-сайт Глобального эксперимента будет основным источником информации, как для школ, так и для других заинтересованных групп. Сайт будет единственным порталом для представления данных из экспериментов. Ресурсы, разрабатываемые для проекта, включают в себя следующее:

- набор инструментальных средств для школ, содержащий необходимые материалы для проведения экспериментальной работы. Эти материалы будут доступны для скачивания и будут включать в себя руководство учителя, протоколы деятельности, предложения о том, как мероприятия могут быть включены в учебную программу, а также рекомендации о том, как и где можно заказать специальное оборудование. Логотипы и брендированные материалы разрабатываются для популяризации эксперимента в школах и в обществе в целом.

- регистрационный сайт для школ, где учителя могут зарегистрировать свою заинтересованность в проекте и авторизовать их в школу эксперименте.

- специальный инструмент, который будет отображать глобальные данные при их подтверждении, а также отображать информацию о школах, в том числе в эксперименте принимают участие карты Google школ.

- школьные координационные механизмы, которые будут способствовать сотрудничеству и предоставлению данных и может включать файловые архивы, внутренние системы обмена сообщениями, чат-группы и форумы. Возможность для учащихся быть приглашенными в обсуждения и/или чаты с участием экспертов находится на стадии изучения.

Целевая группа Глобального эксперимента

До сих пор целевая группа для Глобального эксперимента включает в себя людей из обширного круга областей, секторов и регионов, что свидетельствует о большом интерес и глобальном охвате проекта:

• Франко Байсена (Franco Bisegna), Клодин Дроссарт (Claudine Drossart ) и Мадлен Лаффонт (Madeleine Laffont), CEFIC;
• Марк Цеза (Mark Cesa), ИНЭОС, США и ИЮПАК, Подразделение органической и биомолекулярной химии, а также Комитет ИЮПАК по химии и промышленности (COCI);
• Роберт Боулз (Robert Bowles) и Ричард Портер (Richard Porter), RSC;
• Джон Брэдли (John Bradley) и Эрика Стинберг (Erica Steenberg), Университет Витватерсранда в Йоханнесбурге и CCE Microchem project;
• Филомена Камоэнса (Filomena Camões), Лиссабонский университет и отдел ИЮПАК аналитической химии;
• Джоанна Колман (Johanna Coleman) и Жаклин Хайдер (Jacqueline Haider), BASF;
• Хавьер Гарсия-Мартинес (Javier Garcia-Martinez), Университет Аликанте, ИЮПАК, Подразделение неорганической химии и Комитета ИЮПАК по химическому образованию (CCE);
• Джулия Хаслер (Julia Hasler), Мегали Лебретон (Magalie Lebreton) и Ровани Сиджамани (Rovani Sigamoney), ЮНЕСКО;
• Колин Хамфрис (Colin Humphris), ИЮПАК, Бюро и Комитет по управлению МГХ;
• Алекса Джойс (Alexa Joyce), SchoolNet;
• Масахиро Камата (Masahiro Kamata), Tokyo Gakugei University;
• Фрэнсис Лукрафт (Frances Lucraft), Международная ассоциация по водным ресурсам;
• Мэри Островски (Mary Ostrowski) и Бен Зингман (Ben Zingman), Американский совет по химии;
• Кристин Райнерс (Cristiane Reiners), Университет Кельна и CCE;
• Лида Шеен (Lida Schoen), CCE и Молодые послы программы химии;
• Тони Райт (Tony Wright), Университет Квинсленда, Австралия и CCE.
  

Тони Райт (Tony Wright) <tony.wright@uq.edu.au> и Хавьер Гарсия Мартинес (Javier Garcia Martinez) <j.garcia@ua.es> являются членами подкомитета Глобального эксперимента Комитета ИЮПАК по химическому образованию и Глобального химического эксперимента ИЮПАК для проекта Международного года химии.