Бинарный урок истории и химии по теме: Архитектура Древней Руси

Тема  Известняк в архитектуре Древней Руси

(Интегрированный  урок химии  и истории)

          Цель урока.

Образовательная: Показать связь науки и искусства. Обобщить знания о свойствах  природных соединений углерода.

Развивающая: развивать умения и навыки анализировать, аргументировать свою точку зрения.

Воспитательная: Расширить  представления обучающихся об особенностях древнерусской архитектуры.

           Оборудование. Выставка образцов горных пород и минералов, содержащих CaCO; проектор, экран;  карта полезных ископаемых;  стенд  с репродукциями  изображений  памятников  архитектуры; карточки для работы  с магнитной доской; слайды  (указаны  в содержании урока); фонограмма  с инструментальной  музыкой и колокольным звоном.

    На ученических столах: коллекция «Известняки».

    На классной доске: карта полезных ископаемых, экран, карточки на магнитах.

    Несколько сообщений для урока обучающиеся готовят заранее.

                                     Ход урока  

     I. Тема урока

Преподаватель химии. Сегодня мы проводим  совместный урок химии и истории культуры. Почему такое сочетание? Послушайте  строфу из стихотворения С. Щипачева  «Читая  Менделеева»:

                            Другого нечего в природе нет

                            Ни здесь, ни там,  в космических глубинах:

                            Все – от песчинок малых до планет –

                            Из элементов состоит единых.

На уроках мы неоднократно убеждались: все, что нас  окружает – это мир  химических соединений.

Звучит музыка.

Преподаватель химии. Мы так привыкли к каменным  зданиям  в наших городах, что почти не замечаем, из чего они сделаны, какие  материалы использовали строители.

Преподаватель истории. Архитектурное  сооружение непременно вызывает у нас  определенные чувства,  например чувство  стремительного движения с высоты, простора  и покоя, светлой радости или  угрюмой  замкнутости, подавленности.

Преподаватель химии. И строительным материалом в этом принадлежит не последняя роль. Они всегда  оказывали влияние  на Развитие архитектурно – конструктивных  форм зданий и сооружений,  на их  габариты в плане  и их высоту, на их эстетические  качества. Каждый строительный материал – это химическое соединение, возможности которого  обязательно  учитывается  архитекторами  и строителями.

Преподаватель истории. Поскольку для каждой эпохи, для каждого исторического  периода характерны  формирование  и Развитие  определенных  убеждений, эстетических идеалов,  вкусов  и пристрастий, это обязательно находит  отражение  в архитектуре  возводимых сооружений и, следовательно,  в использовании наиболее подходящих для этого  строительных материалов, которые на какое-то  время становятся излюбленными.

I.                  Известняки в природе

Преподаватель химии. Химический элемент углерод  очень распространен в природе. Вспомним,  в  состав каких сложных веществ входит углерод, свойства этих  соединений, и посмотрим, как эти свойства  используются  в архитектуре.

      Какие природные  соединения углерода вы можете назвать?

      Обучающиеся   отвечают  на вопрос, демонстрируя образцы минералов.

Преподаватель химии. Поэт Н. М. Федоровский  создал  целую » Поэму о минералах»:

                                   По формуле,  как ни смотри,

                                   Они не рознятся никак.

                                   Все те же кальций це о три,

                                   Как мрамор, так и известняк.

Возникновение  и развитие русского каменного дела связано с известняком, который строители и архитекторы часто называют белым камнем.

Обучающийся. Известняки  образовались  примерно 230- 240 млн. лет назад на дне  обширного  морского бассейна, который в те далекие времена  покрывал Русскую равнину. Известняк  -  осадочная  горная порода, сложен в основном из одного минерала – кальцита   CaCO3) - и представляет собой пористый и сравнительно мягкий в обработке камень. Его можно ломать, распиливать, резать,  шлифовать. Ровные пиленые блоки  можно уложить с исключительной точностью  и получить идеально  гладкую поверхность стены. На белом камне  легко вырезать любой орнамент, не опасаясь, что одно неловкое движение  может расколоть весь камень. Он стоек к атмосферным  воздействиям. Чистые известняки – белого или светло серого цвета, но встречаются  известняки  темно – серого и даже  черного цвета. Такую  окраску им придают  примеси  органических веществ.

Преподаватель химии. Итак, какова формула известняка? Почему его назвали  белым камнем?  Основные свойства камня?

Обучающиеся  отвечают на вопросы,  записывают формулу  на доске.

III.   Выдающиеся памятники архитектуры Руси XII века

         Преподаватель химии. С XI века на Руси началось каменное  строительство.

Звучат колокола.

         Преподаватель химии. Белокаменные сооружения г. Владимира - гордость древнерусской архитектуры.

         Преподаватель истории. Давайте перенесёмся в Русь XII века. Известняк как излюбленный  строительный материал  того  времени использовался для отстройки Владимира.

      Обучающиеся  вспоминают, кто и почему  отстраивает в это время Владимир.

       Преподаватель истории. Андрей Боголюбский  решил сделать Владимир  стольным градом, поэтому необходимо было  придать столице  соответствующее архитектурное  обрамление. Отстраивать  город нужно было с ворот – первое впечатление купцы и послы, путники и путешественники получают при въезде в город.

         Андрей строит Золотые  ворота. Почему Золотые? Как в Киеве?      

Обучающийся. Владимир  перенимает эстафету у главного города – Киева.

Преподаватель истории. Владимирские Золотые ворота  имеют три главные функции. Какие?

Обучающийся. Оборонительная -  это мощное укрытие, эстетическое – торжественно оформленный  въезд в город,  религиозная – надвратная церковь.

Преподаватель истории. Белый камень используется  и для оформления въезда, и для храма, и для защиты.

«Успенский собор Владимира».

Преподаватель истории. Главный храм Владимира – Успенский собор. Он стал главным храмом  не только столицы,  но и всего княжества,  всей северо-восточной Руси, а позже – прообразом  московского Успенского собора. Какое впечатление  он производит?

          Обучающиеся  высказывают свои впечатления.

Преподаватель истории. Массивный, торжественный, нарядный.  Его украшают аркатурный пояс, щелевидные окна на  барабане  и шлемовидные  купола. Создается ощущение: раз в городе  такой собор, то должно быть  сильная власть.     

Демонстрируется слайд «Церковь  Покрова на Нерли »

Преподаватель истории. Жемчужна древнерусской архитектуры – церковь Покрова на Нерли  Владимирская область ). Построена  в 1165 г. близ  с. Боголюбова, при впадении реки Нерли  в  Клязьму. Это белокаменный одноглавый храм.

               Каковы ваши мгновенные ассоциации со словами » камень »?

                             Обучающиеся высказывают свои ассоциации.

Преподаватель истории. Твердый, тяжелый, грубый, пыльный, валяется на дороге, недоброе дело…  А теперь соберите все это воедино и посмотрите на камень Покрова на Нерли. Врастает в землю?  Впечатление тяжести?

Обучающийся. Легкость. Ощущение, что взлетит.

Преподаватель истории. Мастера заставляют  нас устремлять глаза вверх. Как?

Обучающийся. Удлиненный барабан, закомары, щелевидные окна, аркатурный пояс.   

«Дмитриевский собор Владимира ».

Преподаватель истории. Однокупольный Дмитриевский собор. Похож на церковь Покрова и Нерли. Но в чем отличия?

Обучающийся. Более приземленный, утяжеленный, более  внушительный, чем церковь.

Преподаватель истории. Как строители использовали  свойства белого камня?

Обучающийся. Обилие резьбы.

Преподаватель истории. Обилие фасадных скульптурных  украшений придает собору  величественность и парадность: это фигуру Александра Македонского, Всеволода Большое Гнездо, библейских  персонажей, изображения растений и животных.

Уже в XII веке мастера знали свойства белого камня и успешно их использовали.

IV. Химические свойства белого камня. Его применение в архитектуре

Преподаватель химии. Какие свойства известняка были использованы русскими мастерами?

                        Обучающиеся отвечают на вопрос.

Преподаватель химии. Владимирские мастера каменных дел  хорошо разбирались в возможностях белого камня. Стены выкладывали  из нарезанных  каменных блоков,  используя известковый  раствор в смеси с песком,  в два ряда, причем наружную поверхность каменных блоков  очень тщательно шлифовали. Промежутки , между стенами,  заполняли известняком, бутом, обломками горной породы  или обломками блоков. Всю эту начинку заливали известью. Такой вяжущий раствор под действием углекислого газа воздуха  постепенно твердел и прочно скреплял камни. Получалась довольно  прочная стена.

       Напишем уравнения о  химических реакция, лежащих в основе этого процесса.

К доске вызывается обучающийся. Он работает у доски, в то время как преподаватель рассказывает.

Преподаватель химии.  Известковый раствор готовили на месте.  Для получения извести использовали известняк, непригодный для строительства. Камни обжигали в специальных печах при высокой температуре, в результате они становились на треть, а иногда вдвое легче.

CaCO3  = CaO3 + CO2

Преподаватель химии.  Обожженные  камни обливали холодной водой, и они распадались  на мелкие комочки.

На доске

CaO + H2O = Ca (OH)2

Преподаватель химии. Свежегашеная известь Ca  OH)2 сразу же  использовалось для приготовления  раствора. Чем больше она лежала, тем больше теряла свои качества  поглощала CO2  из воздуха ) и становилась, как тогда  говорили, неклейкой.

На доске

Ca(OH)2 + CO2 =  CaCO3   + H2O

Преподаватель химии. Однако лучшей считалась известь, выдержанная 2- 3 года в яме  под слоем песка и воды.

Чтобы камень не разрушался,  его защищали от проникновения влаги. 

Дождевую воду отводили от стен карнизами  и капельниками. Чтобы  не просачивались  грунтовые воды, фундаменты и подошвы цоколей делали из тяжелых,  плотных песчаников, стены выкладывали  из малопористых пород известняка,  а для сводов, напротив,  выбирали самый пористый легкий известняк.

Преподаватель истории.  Не сомневались, что вы сразу  догадаетесь, о каком городе идет речь в стихотворении Н. Кончаловский:

       Град, что строил Долгорукий

       Посреди глухих лесов,

       Вознесли с любовью внуки

       Выше прочих городов.

Думаю, что вы знаете название этого стихотворения – «Наша древняя столица».

Мы отправляемся в Москву XV века. Москва становится  при0знанным центром, столицей объединенного  государства. Необходимо отстроить столицу. Образцом для строительства  стала  архитектура Владимира. Снова обратились  к белому камню.

 Преподаватель химии. Откуда брали белый камень?

Обучающийся показывает на карте области  месторождения  известняка.

Обучающийся. Известняки  широко распространены  в  Подмосковье. В домонгольский  период   (до 1237  г.) белокаменного градостроительства Владимира  известняк  добывали в каменоломнях у Подольска и Домодедова.  Позднее центр добычи камня  переместился  к низовьям  реки  Пахры и к Москве – реке. Здесь наибольшей известностью  пользуются  каменоломни  у села Мячково. Свежедобытый  из каменоломен  известняк намного мягче, чем вылежавшийся на воздухе, поэтому его рекомендовалось нарезать и обрабатывать сразу же, пока не высохнет  в порах вода (поры занимают  более четверти  всего объема).  Тогда строение получалось более  долговечными.

         «Успенский  собор Московского Кремля»

Преподаватель истории. Во время  монголо  –  татарского нашествия  многие строительные  секреты  забылись. Возведенный в Кремле  русскими мастерами  белокаменный собор рухнул недостроенным, и тогда из Италии  пригласили  известного  архитектора Аристотеля Фьораванти. Иван III  поручил ему построить собор по образу и подобию владимирского  Успенского собора.  Какое впечатление производит Успенский собор Московского Кремля?

Обучающийся. Более монументален, менее украшен, более торжествен, чем владимирский храм. Нет абсолютного  повторения.

Преподаватель истории. Фьораванти учил русских мастеров  обрабатывать  белый камень, создавать связующие  материалы.

В Успенском соборе  венчались на царство  русские цари и императоры, здесь зачитывали  главные царские указы. Его внешний вид  символизирует мощь  государства.

  «Благовещенский собор  Московского Кремля ».

Преподаватель истории. Благовещенский собор – домовая церковь  русских царей -  построена псковскими  мастерами. Какое  впечатления производит?

Обучающиеся делятся впечатлениями.

Преподаватель истории.  Девяти купольный собор не давит на человека, несмотря на обилие камня, он производит  впечатление игрушечного.

 «Архангельский собор  Московского Кремля».

Преподаватель истории. Начинается XVI век. В Москве  строится Архангельский собор. Видно, что строил его иностранец. Почему?

Обучающийся. Похож на светское  здание, на итальянское лаццо. 

В ходе беседы разбираются архитектурные особенности собора и обсуждается, как при этом использованы свойства камня.

Преподаватель истории. Собор действительно  построил итальянец Алевиз Новый. Он служил усыпальницей русских князей и царей.

 «Собор Василия Блаженного ».

Преподаватель истории. В соборе Василия Блаженного  (собор Покрова на Рву ) белый камень использовали уже только для отделки.

    Позднее белый камень используют реже. С  1930 – х гг. его применяют для облицовки зданий. Сегодня его можно увидеть на зданиях ТАСС, гостиницы  «Россия », редакций газет «Правда» и «Известия».

           Звучит музыка

V. Экологические проблемы и пути их решения

Преподаватель химии.  Камень - удивительное создание природы. Он не наделен жизнью, но все-таки  рождается, растет, борется за существование, имеет в подземном мире своих родственников, спутников и неприятелей…

Не наделенный жизнью в нашем обыденном понимании, камень живет по-своему, необычайно и непривычно…

Конец музыки. 

Преподаватель химии. Мы привыкли говорить, что камни вечны. Однако минералы, из которых состоят камни, устойчивы лишь при определенных температурах, давлении, составе окружающей среды.

Так, плотные известняки начинают разрушаться через  75-150 лет, они приходят в  угрожающие состояние через 200-400  лет, окончательное разрушение  происходит через  1200 лет. Что угрожает архитектурным сооружениям?

Что угрожает?	Защита
H2SO4                                               H2SO3                     Кислотные дожди    H2CO3                          HNO3	Известковая обмазка, побелка известью.
CaCO3+H2SO4 =  CaSO4 + COs2  +H2O	Фирнисы (смола из стволов слив, вишен, можжевельника)
Лишайники, мхи	Ганозис (смесь горячего  пчелиного воска с маслом)

Обучающийся. Промышленные предприятия, тепловые  электростанции, автомобильный транспорт городов выбрасывают в атмосферу различные химические вещества, губительные для белокаменной кладки и скульптуры. Особенно страшны для известняка, да и всех других камней, выбросов оксидов серы. Смешиваясь с влагой воздуха, они превращаются в серную кислоту  и тогда в виде кислотных дождей, туманов и снега  несут гибель памятникам.

Кислотные дожди, представляющие собой  слабые  растворы серной, сернистой, угольной, азотной  кислот, задерживаясь на поверхностях стен, деталей зданий, разрушают стенки  пор камня. Поверхность камня становится бугристой, а иногда и гладкой. Она темнеет, твердеет, образуется корочка, называемая  пленкой выветривания. До определенного момента такая пленка  как бы защищает поверхность камня от дальнейшего разрушения.

Однако наступает время,  когда загрязнение  атмосферы усиливается.  Карбонат кальция CaCO3 при воздействии  серной кислоты превращается в гипс CaSO4* 2H2O, объем которого больше  объема исходного карбоната кальция. В отдельных местах  пленки  образуются каверны (углубления),

заполненные массой гипса. Постепенно каверны сливаются, камень становится  рыхлым. В иных местах  от пленки отваливаются  обломки. Памятникам грозит гибель, они срочно нуждаются в  «лечении».

Есть у камня и другие недуги. Часто во влажной среде  на стенах возникают бурые, желтые, серые  и черные пятна из-за появления  на камне  микроскопических лишайников. Развиваясь лишайники делают поверхность камня неровный и рыхлой.

Разрушают камень и мхи. Они действуют двояко: механически – расширяя трещины камня корнями, как клиньями, и химически -  выделяя кислоты: щавелевую, гуминовую, угольную.

Обучающийся. Еще строители древности заметили, что жизнь известняка продлевает известковая обмазка (обработка известковым раствором -  тестообразной смесью гашеной извести, воды и песка).  При такой обмазке поверхности  известняка становится гладкой,  и влаге негде задержаться, ей трудней выполнять свою коварную роль.  Однако обмазка  применима не везде. Ее нельзя использовать  для обработки  резных  узоров. В таких случаях  применяли  побелку известью. Время от времени  эту процедуру  приходилось повторять.

В России в XVIII веке для сохранения каменной кладки применяли  специальные составы – фирнисы. Их готовили  из смол, добиваемых  из стволов  слив, вишен, можжевельника и других  пород дерева. Поверхности, покрытые  фирнисами,  приобретали  чрезвычайную  прочность:  на них не действовали ни жара, ни холод, ни огонь,  ни сырость. 

Есть еще один очень древний способ защиты камня - покрытые поверхности скульптур  и архитектурных  сооружений  смесью горячего  пчелиного воска с маслом,  которую называют ганозисом.  Изделия, покрытые восковым «лаком», прекрасно сохранились  в  течение многих  столетий и блестят как новые. Пчелиный воск – основа ганозиса -  пластичен, мягок, прочен и стоек, не пропускает воду, не гниет,  его химический состав не изменяется под действием температур, солнечной радиации. Он плотно приклеивается к поверхности и надежно защищает ее от вредных воздействий. Ганозисом  можно прикрывать любые памятники: из гранита, известняка, кирпича и других  материалов. Ганозис не сложно приготовить,  он дешев и экономичен в работе.

Звучит музыка.

VI.            Итоги урока.

Преподаватель истории.  Хочется закончить  рассказ о памятниках архитектуры словами  Н. В. Гоголя: « Архитектура – тоже летопись мира: она говорит тогда, когда  уже  молчат и песни, и предания…» В сооружениях из белого камня, в их художественном облике  можно прочесть многовековой героической  многострадальный путь нашей страны. Как в книгах, так и в памятниках искусства  отражается  то национальное  своеобразие, которое присуще народу.  Воплощенные в камень творческие замыслы древних мастеров  волнуют своей красотой,  возбуждают  гордость  за их создателей.

Преподаватель химии. Закончить урок хочется словами ученого – романтика, «поэта камня», академика Александра Евгеньевича Ферсмана: «Среди изменчивых и умирающих форм живой природы самыми долговечными  и незыблемыми  останутся художественные  достижения  обработанного камня; для  искусства он явится  тем незаменимым  материалом, из которого  будут слагаться   высшие  достижения  человеческого  вдохновения».

Преподаватель химии.  Сегодня мы ещё раз увидели, что наука и искусство всегда вместе. Любуясь произведениями  архитектуры, помните, что в их создании немалая роль  принадлежит химии. А знакомясь с научными  открытиями, знайте,  что они всегда найдут применение в жизни.

Дмитриевский собор во Владимире

 Успенский собор во Владимире

 Церковь покрова на Нерли

Архангельский собор Московского кремля

Успенский собор  в Москве

Благовещенский собор в Москве