close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

803.Обучение химии в современной школе традиции и инновации, ретроспективы и перспективы

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кировское областное государственное образовательное автономное учреждение
дополнительного профессионального образования (повышения квалификации)
Институт развития образования Кировской области
(КОГОАУ ДПО(ПК) «ИРО Кировской области»)
Лямин Алексей Николаевич
ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
монография
Киров 2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ББК 74.262.4
УДК 372.02, 372.854
Л 97
Печатается по решению редакционно-издательского совета ИРО Кировской области
Научный редактор: профессор кафедры химического и экологического образования
ФГБОУ ВПО РГПУ им. А. И. Герцена, Почётный работник ВПО РФ, Почётный профессор
РГПУ им. А. И. Герцена, доктор педагогических наук, профессор М. С. Пак.
Рецензенты:
‫ ־‬Русских Г. А., доцент, к. п. н., заслуженный учитель РФ, ректор КОГОАУ ДПО(ПК) ИРО
Кировской области;
‫ ־‬Береснева Е. В., доцент, к. п. н., профессор кафедры химии ФГБОУ ВПО ВятГГУ;
‫ ־‬Соколова Н. В., к. п. н., учитель физики, зам. директора по научно-методической и
экспериментальной работе ГОУ Гимназия №1 г. Кирово-Чепецка Кировской области.
Лямин Алексей Николаевич
Л 97 Обучение химии в современной школе *Текст+: традиции и инновации,
ретроспективы и перспективы. Монография/А. Н. Лямин. — Киров: ИРО Кировской области, 2012. – 329 с.
ISBN 978-5-4338-0071-7
В монографии изложены методологические основы интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии и теоретикометодические основы интегративных занятий по химии в современной школе. Рассмотрено содержание современного школьного курса химии с позиции
энергетической концепции на базе энергоэнтропийного учения. Приведена
структура курса химии современной школы, структура рабочей программы
по химии и структура информационно-технологической карты учебного занятия по химии в школе. Предложены программы элективных курсов. Монография предназначена научным работникам, методистам и преподавателям системы общего химического, профессионального и постдипломного педагогического образования, а также студентам, магистрантам, аспирантам, докторантам и слушателям образовательных учреждений, занимающимся проблемами общего химического образования.
ББК 74.262.4
УДК 372.02, 372.854
ISBN 978-5-4338-0071-7
© А. Н. Лямин, 2012
© ИРО Кировской области, 2012
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
3
Вместо предисловия
Ведущая тенденция развития современной цивилизации — интеграция разнообразных научных и философских воззрений на основе идеи гуманности, человеколюбия. Человеческое общество вступило в век господства микроэлектроники,
информатики и биотехнологии, которые в корне преобразуют
производство. Новому, более высокому уровню техники и технологии производства должна соответствовать новая, более
высокая ступень развития общества и самого Человека в их
взаимодействии с Природой.
Современная цивилизация требует от человека высокой
нравственности и мобильности — быстрого реагирования на
все изменения в окружающей среде, иными словами, общество требует от человека совокупности универсальных свойств,
выражающих его способность быть человеком, противостоять
техногенной экспансии в окружающий мир.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Современный человек знает значительно больше, чем
может увидеть или хотя бы вообразить. От этого меняется его
отношение к природе. Изучение окружающего Мира и поведение человека всё больше превращается в запутанную систему отношений и функций, постижимую только математическими методами.
Люди научились использовать энергию природы и энергию самого человека в таких масштабах, которые свидетельствуют о наступлении нового этапа истории цивилизации. Человек вынужден жить в постоянно растущей и угрожающей
всему его бытию опасности. Отсюда и стремление вновь обрести «естественность», «сообразность природе» в образе
жизни, лечении болезней, воспитании и обучении и т.п. В соответствии с этим глобальной целью современного образования должно стать развитие, способствующее удовлетворению нужд нынешнего поколения, не ставя при этом под угрозу судьбу будущих поколений. Речь идёт о создании универсальных условий для становления личностных функций человека — культуры нравственного выбора, рефлексивных механизмов поведения, индивидуально-ценностного смысла, самоопределения, реализации «Я» в избранной творческой
сфере, способности к автономии и свободе, способности к
принятию ответственных решений. Это привилегия, в первую
очередь, человека мыслящего, а не выученного.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы качества образованиѐ
Наиболее актуальной проблемой современности, по
данным UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural
Organization, Организация Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры), является проблема качества обра-
зования. Фундаментальные цели образования, сформулированные в документах UNESCO:
- научить получать знания (учить учиться);
- научить работать и зарабатывать (учение для труда);
- научить жить (учение для бытия);
- научить жить вместе (учение для совместной жизни).
В России проблема качества образования возведена в
ранг государственной (приоритетный национальный проект
«Образование», концепция долгосрочного социально- экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г., п.III. 4 Развитие образования, Национальная образовательная инициатива
«Наша новая школа»).
Концепция Петербургской школы (Лебедев О. Е., Тряпицына А. П., Роговцева Н. И. и др.) трактует образование как специально организованный процесс освоения социального опыта
и формирования на этой основе индивидуального опыта
учащихся по решению познавательных и личностных проблем, результатом которого является достижение обучаемыми определенного уровня образованности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Целями образования провозглашаются [14]:
∙ достижение уровня образованности, соответствующего
потенциалу обучаемого и обеспечивающего дальнейшее развитие его личности и возможности продолжения образования;
∙ формирование у каждого учащегося опыта индивидуальных достижений в реализации своих способностей;
∙ формирование и развитие у школьников опыта общения, основанного на взаимном уважении.
На педагогическом уровне в разное время проблема качества образования исследовалась по разным направлениям
известными учёными-дидактами:
− понятие качества как результата образовательной деятельности на уровне образовательных систем и личностных
образовательных достижений (Бордовский Г. А., Гершунский Б. Г.,
Машарова Т. В., Радионова Н. Ф., Тряпицына А. П. и др.);
− уровневый подход к усвоению знаний, умений и навыков в процессе обучения, обеспечивающий диагностику качества обученности (Беспалько В. П., Гаркунов В. П., Лернер И. Я.,
Пак М. С., Усова А. В. и др.);
− критерии эффективности отдельных сторон образовательной деятельности (Беляева А. П., Беспалько В. П., Гаркунов В. П., Кузнецова Н. Е., Кыверялг А. А., Ростовцева В. И., Тряпицына А. П., Щукина Г. И. и др.);
− подготовка учителя к проектированию адаптивной образовательной среды ученика (Русских Г. А.).
В современном общем химическом образовании, по
мнению многих учёных (Береснева Е. В., Журин А. А., Зайцев О. С.,
Карцова А. А., Пак М. С., Шелинский Г. И., Шишкин Е. А. и др.) и прак-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
7
тикующих учителей, остро обозначилась проблема формализации знаний учащихся.
Большинство школьников видит смысл получения химических знаний в субъективной оценке педагога и успешной
аттестации для возможности получения престижного профессионального «настоящего» образования и дальнейшей преуспевающей жизни.
Возникает противоречие между вариативностью методических средств и форм обучения школьников естественным
дисциплинам, в т.ч. химии, обновлением и совершенствованием дидактических и информационно-коммуникационных
средств обучения и низким уровнем развития внутренних мотивов учащихся к изучению данных дисциплин.
Центральное звено обозначенного противоречия мы
видим:
∙ в неоптимальном использовании методических средств
и приёмов обучения школьников химии относительно целей
современного общего образования;
∙ в формальном подходе к содержанию химического образования в школе и формально-логическом изложении
учебного материала;
∙ в преобладании формальной знаниевой парадигмы образования в ущерб деятельностной парадигме, что приводит к
доминированию репродуктивной деятельности школьника, отвечающего на вопрос «Как?», и угнетению творческой деятельности ученика с постановкой вопроса «Зачем?», «Почему?»;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ в несовершенстве оценивания и невостребованности
результатов школьного химического образования современным обществом;
∙ в неразрешённости проблем интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе.
За последние годы в школьном химическом образовании произошли существенные перемены. Уменьшилось количество учебных часов по БУП на изучение предмета,
предъявлены новые требования к результатам освоения образовательной программы, введена новая форма итоговой
аттестации школьников по химии ― ЕГЭ и др., но, вместе с
тем, содержание школьного химического образования практически не изменилось. Учитель химии вынужден в меньшее
количество часов «втолкнуть» прежнее содержание.
Эти и другие аспекты привели к тому, что изучение химии в школе потеряло свою привлекательность, стало формально-бумажным (используя символы, ученик составляет по равенству элементов произвольное уравнение, или просто запоминает правильно составленные уравнения, т.к. затем учитель требует именно такого воспроизведения материала).
В результате учащиеся чаще прибегают к запоминанию
определённых алгоритмов (штампов), мнемонических правил
и т.д., позволяющих, в определённых случаях (тех же штампах), получить удовлетворяющий контролёра ответ (зачастую
далеко не всегда разумный). Школьник не может прогнозировать свойства соединения, а, следовательно, и понимать его
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
9
значение. Большинство людей не умеют грамотно обращаться с веществами в быту и на производстве.
Решение проблемы качества химического образования
неразрывно связано с формированием осознанного стремления у современных школьников к получению химических
знаний, умений и их искренней заинтересованности в изучении данного предмета. В этих условиях особое значение приобретает совместная деятельность педагога и учащихся, направленная на формирование у школьников устойчивых мотивов к изучению химии через определение личностнозначимых смыслов химического образования.
Вопросы мотивации к изучению предмета разрабатывались и активно разрабатываются в методике обучения химии:
− формирование интереса к химии через специфику
предметного
содержания (Гаркунов В. П.,
Кузнецова Н. Е.,
Пак М. С., Ходаков Ю. В.);
− инновационные технологии обучения химии как фактор
повышения мотивации (Береснева Е. В., Кузнецова Н. Е.);
− познавательные и творческие задания по химии как
средство мотивации (Пак М. С., Титов Н. А., Титова И. М.);
− химический эксперимент как важнейший мотивирующий фактор (Давыдов В. Н., Злотников Э. Г., Чернобельская Г. М.);
− домашний эксперимент по химии как средство мотивации её изучения (Шипарева Г. А.);
− межпредметная интеграция как фактор, способствующий развитию мотивации (Байкова В. М., Близнецова О. И., Крючок Л. Н., Кузнецова Н. Е., Пак М. С., Родыгина И. В.);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− развитие у школьников внутренней мотивации изучения
химии (Евстафьева Е. И., Титова И. М.);
− использование исторического материала как средства
формирования мотивации при изучении химии (Карпушов А. Э.);
− интегративные занятия как средство формирования мотивов школьников к изучению химии (Лямин А. Н.).
Методология интегративного подхода (Пак М. С.) стимулировала разработку и реализацию:
− интегративно-модульного обучения химии (Ласточкин А. Н.);
− дидактико-методических основ реализации межпредметных связей в естественнонаучном образовании (Литвинова Т. Н.);
− элементов геохимии и минералогии в курсе химии в
средней школе (Баев С. Я.);
− интегративно-аксиологического подхода в химическом
образовании (Фадеев Г. Н.);
− интегративно-контекстного подхода обучения химии в
высшей школе (Пак М. С., Толетова М. К., Шутова И. В.).
Воспитание, образование, формирование культуры поколений — задача и обязанность современной школы. Сегодня проблемы культуры, культурной технологии, культурного
обеспечения социального развития стали первостепенными в
решении многих задач. Отсюда вытекает задача целостного
развития духовных и материальных сил человека, и выдвигаются новые требования к научной и мировоззренческой подготовке учащихся.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
11
Устранение обозначенного выше противоречия базируется на важном понимании того, что изучение в школе химии
как науки не самоцель ради самой химической науки, а важность, прежде всего, как составной части целого — культуры.
Научное знание может существовать только в определённой
культурной среде. Сделав его предметом и содержанием образования, его нельзя вырвать из этой среды. Любое знание,
входящее в структуру мировоззрения, вначале осмысливается,
очеловечивается, т.е. становится гуманитарным. Кроме того,
дробное (не интегративное) восприятие мира может навсегда
лишить человека как реальной оценки своего места в обществе, так и перспективы развития самого общества. Решить противоречия, сложившиеся в химическом образовательном пространстве, можно и, наверное, нужно посредством гуманитарного обновления обучения химии в современной школе.
«Целое мира призван постичь целостный человек и
сделать это может целостным способом мышления, в котором научный (дискретный, дифференцирующий, аналитический) ко всему подход сопряжен с художественно-образным,
синкретичным или синтезирующим» [5].
Различия обучения химии в, так называемой, традиционной школе и инновационной школе можно отразить в таблице (см. табл. 1):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 1
Клячевые
признаки
Традиционнаѐ школа
(экстенсивное обучение)
Перспективнаѐ школа
(интенсивное обучение)
индивидуально-ценностные
смыслы познания и понимания
природы; оптимальное сосуществование в социальной и
природной средах; профессиональное самоопределение
системные знания, универсальные умения, УУД, интегральный стиль мышления;
определяющий вопрос
«Зачем? Почему?»
идея
знания и умения, необходимые для продолжения химического образования
цель
специфические,
формальные знания и умения; выполнение ЕГЭ,
определяющий вопрос
«Как?»
методология
формально-логические
методы познания; информационно- фактическое изложение материала;
интегративно-гуманитарные
методы познания; ценностносмысловое проблемное изложение материала посредством
создания образов; формальная
и оценивающая логика
задачи
однозначность решения
вариативность решений
критерии
качества
однозначность, отметка
вариативность, оценка, самооценка
Таким образом, всё вышеизложенное детерминирует
ведущую идею школьного химического образования — гуманитарное обновление обучения химии в современной школе
посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний, обеспечивающее качество допрофессионального естественнонаучного образования.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
Раздел 1.
МЕТОДОЛОГО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕГРАЦИИ
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ И ГУМАНИТАРНЫХ ЗНАНИЙ
ПРИ ОБУЧЕНИИ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ
«...Мир задан человеку не вещно-натуралистически,
а духовно-смысловым образом как ценностнаѐ сущность,
подлежащаѐ понимания и истолкования»
Хайдеггер М.
Содержание раздела
1.1. Естественнонаучное и гуманитарное в обучении химии
1.2. Интегративно-гуманитарный
подход и гуманитарное обновление
химического образования
1.3. Интеграция естественнонаучных
и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе
1.3.1. Концептуальнаѐ модель.
1.3.2. Потребностно- стимулѐционно-мотивационный
компонент.
1.3.3. Содержательный
компонент.
1.3.4. Организационно- управленческий компонент.
1.3.5. Результативно-оценочный
компонент.
«Реальность, изучаемаѐ наукой, есть не что иное, как конструкциѐ нашего разума, а не
только данность».
Пригожин И., Стенгерс И.
Порядок из хаоса. М., 1986. С. 20.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Глава 1.1. Естественнонаучное и гуманитарное в
обучении химии
В современной дидактике выделяют два значения соотношения гуманитарного и естественнонаучного: в широком и
узком смысле слова.
В широком смысле слова естественнонаучный компонент понимается как метафора для обозначения научного освоения мира, а гуманитарный компонент служит как обозначение духовно-практических способов освоения мира, таких,
как мораль, искусство, религия.
В узком смысле слова это разделение проходит между
естественными науками и науками гуманитарного цикла. В
любом случае «гуманитарный» понимается как имеющий
отношение к человеку, ценностно-нагруженный, связанный с
отстаиванием значимости уникальной человеческой индивидуальности. В противоположность этому «естественнонаучный» традиционно (в классическом типе рациональности) рассматривается как ценностно-нейтральный.
Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных и важнейших знаний о природе, учёные ввели понятие
естественнонаучной картины Мира, под которой понимают
систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе
окружающего нас мира. Сам термин «Картина Мира» указывает, что речь идёт не о части или фрагменте знания, а о целостной системе. Как правило, в формировании такой картины
доминируют концепции и теории, наиболее развитых в определенный исторический период отраслей естествознания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
15
Концепции и методы наук о природе и естественнонаучная картина Мира в целом в значительной степени определяют научный климат эпохи. В теснейшем взаимодействии с
развитием наук о природе начиная с XVI в. развивалась математика, которая создала для естествознания такие мощные
методы, как дифференциальное и интегральное исчисления.
Однако без учёта результатов исследования экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в
целом будут заведомо неполными и ограниченными. Поэтому следует различать естественнонаучную картину Мира, которая формируется из достижений и результатов познания
наук о природе, и картину Мира в целом, в которую в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции
и принципы общественных наук. Следовательно, в дальнейшем мы будем использовать термины «Естественнонаучная
картина природы», «Научная картина Мира».
Естественнонаучные знания 1 ― знания о природе,
природных явлениях и законах, управляющих этими явлениями.
Система естественнонаучных знаний может быть представлена схемой (см. рис. 1.1.1).
1
из старославянского естьство – искусственное книжное образование от
общеславянского jestь, от др. русского знати, знать, признавать, соблюдать, от старославянского znati
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Рисунок 1.1.1
Система естественнонаучных знаний
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
КИНЕТИКА
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ
АППАРАТ
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТЕРМОДИНАМИКА
ВЕЩЕСТВА
ФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИ
СТРОЕНИЕ
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
И ТЕХНОЛОГИИ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
 Математика1 — естественная наука, изучающая пространственные формы и количественные отношения.
 Физика2 — естественная наука, изучающая простейшие
и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира.
 Химия3 — естественная наука, изучающая строение и
движение веществ, сопровождающееся изменением их состава, структуры и энергии.
1
от греч. Máthēma – наука
от греч. Phýsis – природа
3
предположительно от греч. Chēmía – древнее название Египта
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
17
 Биология1 — естественная наука (совокупность наук) о
живой природе и связях её с неживой природой.
 География2 — система естественных и общественных
наук, изучающих природные и территориально- производственные комплексы и их компоненты (ландшафтные системы).
 Экология3 — естественная наука об отношениях организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Это наука об экосистемах.
Экосистема — единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные (неживые) компоненты связаны между
собой обменом веществ и энергии.
 Естествознание — совокупность наук о природе, взятая как целое; одна из трёх основных областей человеческого
знания (наряду с науками об обществе и мышлении).
Гуманитарные знания — знания о человеке и его духовных потребностях.
 Философия4 — форма духовной деятельности человека, направленная на постановку, анализ и решение коренных
мировоззренческих (система принципов, взглядов, ценностей,
идеалов и убеждений, определяющих отношение к действительности, общее понимание Мира, жизненные позиции и программы
деятельности людей) вопросов, связанных с выработкой цель-
ного взгляда на Мир и на место в нём человека.
1
от греч. Bios – жизнь и logos – слово, речь, учение
от греч. Gé– Земля, gráphō – пишу
3
от греч. Óikos – дом, жилище, местопребывание
4
от греч. Philéō – люблю и sophia – мудрость; любовь к мудрости
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Систему гуманитарных знаний, на наш взгляд, можно
представить схемой (см. рис. 1.1.2).
Рисунок 1.1.2
Система гуманитарных знаний
ФИЛОСОФИЯ
СИСТЕМА
человек и его
духовные потребности
ПОНЯТИЙ
КУЛЬТУРА ЧЕЛОВЕКА
ФИЛОСОФИЯ
ИСКУССТВО И
СОЦИАЛЬНЫЕ НАУКИ
ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
ФИЛОСОФИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТРУДОВАЯ
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
ФИЛОСОФИЯ
Говоря о понятии «гуманитарное познание», следует
иметь в виду два его основных аспекта:
а) любое познание социально, поскольку оно возникает и
функционирует в обществе и детерминировано социальнокультурными причинами. В этом широком смысле всякое познание гуманитарное, т.е. связано с человеком;
б) познание общества, т.е. познание социальных процессов и явлений, есть одна из форм познавательной деятельности — в отличие от двух других: познания природы (естествознание) и самого познания, мышления (гносеология, логика, философия, эпистемология).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
19
При этом понятия «социальное познание», «гуманитарное познание», «социально-гуманитарное познание» употребляются как синонимы. Иногда социальное познание отличают от гуманитарного познания, понимая последнее как отражение мотивационно-смысловых, ценностных факторов и
целевых зависимостей.
Существует две основных — крайних, полярных позиций
к постановке и решению проблемы соотношения социальногуманитарного познания и естественнонаучного познания.
Первая позиция заключается в следующем. Никакого
различия между социальными и естественнонаучными формами и методами познания не существует. Так, польский историк и философ Е. Топольский, доказывая отсутствие специфики исторического познания, считает, что все проблемы, касающиеся исторического познания, являются проблемами,
касающимися одновременно всякого познания. Следствием
такого подхода явилось фактическое отождествление гуманитарного познания с естественнонаучным познанием, сведение (редукция) первого ко второму как эталону всякого познания. Подобный приём есть не что иное, как абсолютизация
роли естественных наук: научным считается только то, что относится к области этих наук, всё остальное не относится к научному познанию, а это философия («метафизика»), религия,
мораль, культура и т.д.
Сторонники второй позиции, стремясь найти указанное
своеобразие, гипертрофировали его, противопоставляя социальное знание естественнонаучному знанию, не видя между
ними ничего общего. Особенно характерно это было для
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
представителей баденской школы неокантианства (Виндельбанд, Риккерт). Суть их воззрений была выражена в тезисе
Риккерта о том, что «историческая наука и наука, формулирующая законы, суть понятия, взаимоисключающие друг
друга».
Традиционно считается, что для гуманитарных наук
главное внимание должно быть обращено не столько на
общность, сколько на индивидуальность, неповторимость и
даже уникальность событий и явлений духовной и социальной жизни. Поэтому для гуманитарных наук главным способом исследования является метод понимания, связанный с
истолкованием различных явлений.
Понимание — присущая сознанию форма освоения действительности, означающая раскрытие и воспроизведение
смыслового содержания предмета;
способ, посредством которого можно интерпретировать
или истолковывать явления и события индивидуальной духовной жизни и гуманитарной деятельности.
Такой метод исследования часто называют герменевтическим, по имени древнегреческого бога Гермеса, который, согласно легенде, служил посредником между людьми
и богами Олимпа. Поскольку смертные люди не понимали
божественный язык, то Гермес выступал как переводчик и истолкователь воли богов.
Несомненно, что для социального познания характерно
всё то, что свойственно познанию как таковому:
− описание и обобщение фактов (эмпирический этап);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
21
− теоретический и логический анализ с выявлением законов и причин исследуемых явлений, построение идеализированных моделей («идеальных типов», по Веберу) (теоретический
этап);
− объяснение и предсказание явлений адаптированных к
фактам (прогностический этап).
Проблема соотношения естественных наук и обществознания активно обсуждается и в современной, в том числе
и в отечественной, литературе. Так, В. В. Ильин, подчёркивая
единство, «родовую единообразность науки», фиксирует
крайние, а значит ошибочные, позиции в этом вопросе:
− натуралистика — некритическое, механическое заимствование естественнонаучных методов, что неизбежно культивирует редукционизм в разных вариантах: физикализм, физиологизм, энергетизм, бихевиоризм и др.;
− гуманитаристика — абсолютизация специфики социального познания и его методов, сопровождаемая дискредитацией «точных наук».
Учёный выдвинул тезис о естествознании и гуманитарных науках как ветвях одной науки как целого. По образному
выражению автора, естественник и гуманитарий «едят одно
блюдо», хотя с разных концов и разными ложками. Единство
всех форм и видов познания предполагает и определённые
внутренние различия между ними, выражающиеся в специфике каждой из них.
По мере дальнейшего научного прогресса происходит
ускоренный процесс появления все новых и новых научных
дисциплин и их ответвлений. Хотя при этом значительно воз-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
растают точность и глубина наших знаний о явлениях природы, одновременно ослабевают связи между отдельными научными дисциплинами и взаимопонимание между учёными.
Для решения данного противоречия в науке, в т.ч. и педагогической, разработан интегративный подход. Наиболее
цельно и полно теория и методология интегративного подхода в химическом образовании раскрыта в работах
М. С. Пак [23].
Пак Мария Сергеевна — профессор,
доктор педагогических наук, профессор
кафедры химического и экологического
образования ФГБОУ ВПО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена», Почётный работник высшего профессионального образования РФ, Почётный профессор РГПУ
им. А. И. Герцена. Область научных интересов: методология, теория и практика непрерывного химического и химико-педагогического образования. Автор более 400 научных трудов.
Прежде чем наука могла перейти к междисциплинарным и тем более интегративным исследованиям в целом, она
должна была заняться изучением отдельных групп явлений,
их элементов и особенностей. Именно такому этапу соответствует дисциплинарный подход, ориентированный на изучение специфических, частных закономерностей конкретных
явлений и процессов. По мере развития научного познания
становилось всё более очевидным, что такой подход не способствует открытию более глубоких общих закономерностей,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
23
которые управляют подобными явлениями, а тем более фундаментальных законов, относящихся к взаимосвязанным
классам явлений и целых областей природы. С помощью таких законов как раз и раскрываются единство природы, взаимосвязь и взаимодействие составляющих ее объектов и процессов. Именно поэтому фундаментальные законы отображают единство и целостность природы.
Особое значение для понимания единства не только естественнонаучного, но и социально-гуманитарного знания
имеют междисциплинарные методы исследования: системный метод, концепция самоорганизации, возникшая в рамках синергетики, а также общая теория информации.
Кибернетика, возникшая больше полувека назад, является одним из замечательных примеров междисциплинарного исследования, которая изучает с единой, общей точки зрения процессы управления в технических, живых и социальных
системах. Хотя конкретные процессы управления стали изучаться задолго до возникновения кибернетики, однако, каждая наука при этом применяла свои понятия и методы, вследствие чего трудно было выделить наиболее фундаментальные принципы и методы управления. Для этого потребовалось подойти к конкретным процессам управления с более
общей, абстрактной точки зрения и применить современные
математические методы исследования. Одним из результатов такого подхода явилось широкое использование математических моделей и применение новых эффективных вычислительных средств — компьютеров. Поскольку процесс
управления связан с получением, хранением и преобразова-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
нием информации, кибернетика дала мощный толчок и для
развития теории информации.
При системном подходе объекты исследования рассматриваются как элементы некоторой целостности или системы, связанные между собой определенными отношениями, которые образуют структуру системы. В результате взаимодействия этих элементов общие, целостные свойства системы качественно отличаются от свойств составляющих её
элементов и не сводятся к их сумме. Такие свойства называют
эмерджентными, или возникающими, поскольку они появляются или образуются именно в процессе взаимодействия
элементов системы.
Для понимания процессов эволюции исключительное
значение приобретают междисциплинарные исследования,
проводимые в рамках новой концепции самоорганизации,
которая была названа синергетикой. Новые результаты, полученные в этой области, показывают необоснованность
прежнего абсолютного противопоставления живых систем
неживым системам и проливают новый свет на проблему
возникновения живого из неживого. Эмпирический опыт и
теоретический анализ показывают, что процессы самоорганизации происходят и в системах неорганической природы.
Опираясь на эту концепцию, можно представить весь окружающий нас мир как самоорганизующийся универсум и тем
самым лучше понять современную научную картину Мира.
Всё это означает интеграцию естественнонаучных и гуманитарных знаний, интеграцию двух культур. Важно иметь в
виду, что истинно культурный человек принадлежит одно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
25
временно двум культурам, это человек, обладающий интегральным стилем мышления. Если же говорить о выдающихся
«умах», то многие из них достигли высот и в науке, и в искусстве: Леонардо да Винчи, М. В. Ломоносов, И. В. Гёте,
А. П. Бородин, И. А. Ефремов, Л. Н. Гумилев, А. Л. Чижевский,
С. Лем, И. Р. Шафаревич, А. Азимов и др.
Естественнонаучный мир нуждается в дополнении человеческими ценностями и смыслами. Наука и духовнопрактические способы освоения действительности (искусство,
мораль, религия) могут существовать, только дополняя друг
друга. Мир естествознания, и химии в т.ч., сам по себе лишён
надежды, сострадания, заботы и других экзистенциальных
человеческих качеств и чувств. Только через гуманитарные
основы человек может приобщиться к этим ценностям. Без
интеграции естественнонаучного и гуманитарного невозможно гармоничное развитие человека в единстве истины, добра
и красоты.
Современное естественнонаучное образование наполняется человеческими смыслами и ценностями через антропный принцип, синергетику, биоэтику и т.д.
Гуманитаризация невозможна без интеграции!
Интеграция без гуманитаризации не имеет смысла!
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Глава 1.2. Интегративно-гуманитарный подход и
гуманитарное обновление химического образованиѐ
Рассмотрим и уточним категориальный аппарат, связанный с проблемой гуманитарного обновления школьного химического образования, иначе при решении частных вопросов придётся всё время «спотыкаться» из-за нерешённости
общих методологических вопросов [24].
Гуманитарный1 — обращённый к человеку, предназначенный для человека, связанный с человеком с его интересами, культурой, историей, индивидуальными ценностями,
смыслом, и другими духовными и душевными аспектами
жизнедеятельности.
Гуманитарное содержание — содержание, включающее совокупность тонких (негрубых) инструментов влияния,
создающих условия для нового социального пространства,
для конвенциональной2 социальной игры, где «человек человеку — человек».
Гуманитарная технология3 — сложный (многофакторный, многостадийный, нелинейный, открытый) интеграционный
процесс получения гарантированного духовного продукта с
заданными свойствами, как позитивными (направленными на
созидание), так и негативными (направленными на разрушение),
1
от лат. Humanitas – человечество, человеческая природа, высокая образованность, культура.
2
от лат. Conventionalis – принятый, соответствующий договору, условию,
установившимся традициям.
3
от греч. Techne – искусство, мастерство, умение.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
27
посредством реализации системы ресурсов (духовных, интеллектуальных, материальных и др.).
Принципиально важна взаимосвязь понятий «гуманитарный» и «гуманный».
Гуманизм1 — мировоззрение, в основе которого признание ценности человека как личности, его права на свободное развитие и проявление своих способностей, утверждение
блага человека как критерия общественных отношений.
Гуманное содержание связано с представлениями о
ценности каждой человеческой жизни и каждого индивидуального смысла жизни, соотносимых друг с другом через
конвенциональную коммуникацию.
Гуманитарные технологии могут быть использованы как
в целях мира и духовного развития, так и в целях войны и насилия. Только открытые для всех и находящиеся внутри конвенциональной коммуникации гуманитарные технологии являются гуманными. Закрытые технологии воздействия не являются гуманными.
Открытые гуманитарные технологии — социальные технологии, реализующие программы обучения, воспитания и
духовного развития личности на основе комплексного использования знаний о человеке и его духовной культуре.
Гуманитарные технологии трактуются значительно шире, чем простое сведение этого понятия к использованию в
преподавании предмета содержания гуманитарных наук. В
толкование этого термина вкладывается глобальный иннова1
от нем. Humanismus, Г. Фогт 1859 г. от лат.Humanus – человеческий, человечный, человеколюбивый
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ционный смысл, а именно: воспитание человека, способного
принимать ответственные компетентные решения, которые
не угрожали бы судьбе будущих поколений. На первое место
выносится функция воспитания, что очень важно в современных условиях образования, так как ценностные смыслы и отношения в отличие от знаний и умений нельзя передать, а
можно только воспитывать.
Воспитательное воздействие содержания изучаемого
материала может быть положительным только в том случае,
если учащиеся «допускаются» к первичным действиям по
его дополнению своими пониманиями, смыслами, ценностями, т.е. участвуют в самом содержании. В противном случае
воспитательный эффект может оказаться прямо противоположным [31].
Таким образом, гуманитарные технологии позволяют
оптимально решить ещё одну проблему современного образования — обучения через воспитание, ибо присвоено может быть только то, что осмыслено и оценено!
Я. Корчак [15] писал, что ребёнок не готовится к жизни,
а живёт, соответственно и целевой смысл гуманитарных технологий заключается в актуальности и востребованности полученных школьником знаний и умений сегодня, а не потом в
будущем, потому что сиюминутно подросток познаёт мир,
учится, культурно развивается. Это составляет основу ценностных смыслов не только индивидуализации, профилизации,
но и формирования активной жизненной позиции, свободы
выбора, стержнем которого сегодня непременно должны
быть образованность и осведомлённость.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
29
Резюмируя изложенное, можно заключить, что любые
современные инновационные педагогические технологии
должны быть в первую очередь гуманитарными, что будет
являться залогом их эффективности. Решить эту проблему
можно только системно и комплексно, т.е. интегративно.
Следовательно, открытые гуманитарные технологии являются
одним из оптимальных дидактических ресурсов интегративного обучения, направленного на гуманитарное обновление
естественнонаучного, в т.ч. химического образования и повышения эффективности его взаимодействия с духовными
ценностями человека, потребностями общества, политикой и
бизнесом.
В настоящее время в методике обучения естественноматематических дисциплин просматривается тенденция увеличения доли научно-теоретического материала. Проводимый упор на научно-познавательные ценности и рассмотрение гуманитарных знаний как второстепенных привело к угасанию мотивов школьников к изучению школьных предметов
естественнонаучного цикла. Для решения проблемы, в первую очередь, нужно понимать, что основы наук, которые
представлены циклами школьных предметов, важны не сами
по себе, а, прежде всего как составная часть целого — культуры. Поэтому в сложившихся условиях очень важна интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении школьников предметам естественно-математического
цикла, в частности, химии.
Гуманитаризация обучения химии — процесс, направленный на взаимосвязь и синтез специфического «химическо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
го» содержания с содержанием наук о человеке, его истории,
культуре, ценностных смыслах и др., способствующий развитию индивидуальных качеств школьника посредством «человеческого фактора», без понимания которого учащимися теряется глубинный смысл учения.
К таким качествам учащегося можно отнести эмоции,
мотивы, волю с опорой на духовные цели и нравственные
ценности, на убеждения и идеалы — всё то, что определяет
культурного человека, гражданина.
Целями гуманитаризации химического образования
провозглашаются:
− формирование миропонимания учащихся на базе целостной естественнонаучной картины Природы и научной картины Мира;
− становление и развитие у школьников познавательного
интереса к изучению химии как части и феномену общечеловеческой культуры;
− развитие всех сфер личности учащихся, их возможностей, способностей и ориентации на ценности гуманистического характера.
Гуманитаризация обучения способствует развитию многих качеств личности, повышению уровня познавательных
процессов. Например:
− воля, предполагает борьбу мотивов. Волевое решение
обычно принимается в условиях конкурирующих, разнонаправленных влечений. Гуманитаризация обучения расширяет
круг этих влечений. И если они сформированы на высших
уровнях своего проявления, воля предполагает опору на ду-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
31
ховные цели и нравственные ценности, на убеждения и идеалы, т.е. формирование культурного гражданина;
− формирование знаний, но развитие только специальных
знаний предполагает развитие природных способностей.
Специфические же человеческие способности, имеющие общественно-историческое происхождение, остаются на низком
уровне. Благодаря их сочетаниям человек получает возможность развиваться полноценно и гармонично;
− эмоции и чувства характеризуют человека социальнопсихологически. Эмоциональное событие может вызвать
формирование новых эмоциональных отношений к различным обстоятельствам. Предметом любви — ненависти становится всё, что познаётся субъектом как причина удовольствия — неудовольствия. Школьный предмет химия может вызвать сильные эмоции и чтобы закрепить это состояние, нужна тесная связь с гуманитарными науками.
Гениальный австрийский физик Людвиг Больцман подчёркивал, что на формирование его мировоззрения огромную роль оказало творчество немецкого поэта Фридриха
Шиллера. Виднейший немецкий врач, металлург, философ и
естествоиспытатель, автор знаменитой и обстоятельной «Алхимии» ―Андреас Либавий, в XVI–XVII в.в. был профессором
истории и поэзии в Йенской академической школе. Первооткрывателем закона сохранения энергии является корабельный врач Юлиус Роберт Майер и др.
Гуманитаризация усиливает развитие познавательных
процессов, так как изложение материала идёт в психологиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ски адаптированной форме и требует от школьника меньшего
напряжения нервной системы и душевных сил.
Основываясь на приведённых философских концепциях
и интерпретации понятия гуманитаризации в дидактике, нами была предпринята попытка методологического синтеза
естественнонаучного и гуманитарного подходов с выделением нового интегративно-гуманитарного подхода в обучении
школьников химии (см. табл. 1.2.1).
 Интегративно-гуманитарный подход — методологический подход со своеобразной «призмой видения» всего образовательного процесса, в основе которого целостное объединение разнородных компонентов на базе понимания ценностных смыслов.
В таблице 1.2.1 представлены существенные признаки
методологических подходов, возможности их синтеза и планируемые результаты такого синтеза.
Важным достижением гуманитарного познания является принцип антипричинности, дополнительный к естественнонаучному постулату причинности. Естественнонаучный постулат причинности утверждает, что лишь прошлое способно
влиять на будущее (физическое время принципиально однонаправлено). Принцип антипричинности указывает, что существует и обратное влияние, более того, в каких-то случаях оно
может быть определяющим (историческое и психологическое
время нелинейно и может обретать цикличную форму. Заметим в
этой связи, что мифологическое время почти всегда циклично) .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
33
Таблица 1.2.1
Специфика и возможности методологических подходов
естественнонаучный
гуманитарный
интегративно-гуманитарный
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
герменевтика (от греч. Hermēneuo –
разъѐснѐя, hermēneutikos – разъѐснѐящий, истолковываящий) — искусство и теория истолкования,
имеющего целью выявить смысл,
исходя из объективных и субъективных оснований
идиографические (от греч. Idios
– особенный и grapho – пишу),
индивидуализирующие методы
— качественные методы интуитивного постижения реальности, выявляющие индивидуальные характеристики объекта
посредством связи его с «ценностѐми», идеальными сущностями, благодаря которым объект становится «значимым»
ЦЕЛЕВОЙ КОМПОНЕНТ
универсальные учебные действия
СИСТЕМА ЗНАНИЙ
системные знания о
природе; человек —
часть природы
индивидуально-ценностные,
смысловые, системные знания
о природе и обществе
аморфные знания об
объекте; человек — часть
мира (культуры)
ПРЕДМЕТ
естественный мир; модели, объекты и явления, демонстрирующие
управляющие законы
социально-культурные и природные системы в индивидуальносмысловом контексте
идеальный мир — продукт человеческой деятельности; невоспроизводимые явления, отражающие определённые
смыслы
ПОЗНАНИЕ
объяснение, формальная логика, законы,
принципы, причинноследственные связи,
индукция, дедукция,
обобщение
оценивающая логика и причинноследственная логика; осмысленная вера, основанная на ценностно-смысловой интерпретации события; интуиция; поиск смыслов
интуиция, понимание,
описание, оценивающая
логика, интерпретация,
вера, индивидуальность,
частности, придание
смыслов
РЕЗУЛЬТАТ
предметные знания,
специфические умения
вариативность решения; интерпретация; личностно-ценностные
смыслы; понимание; универсальные учебные действия
личностные, метапредметные; ценности и ценностные отношения; личная позиция
КРИТЕРИИ
правильность, полезность, безооднозначность решения;
пасность, духовность, прибыльправильность; отметка
ность, оценка и самооценка
вариативность решения;
оценка
личностно-значимая интеграционная деятельность учащегося
интеграционно-гуманитарная мотивирующая деятельность педагога
номотетические (от греч.
Nomos – закон и tetos – установленный), по Риккерту, генерализирующие (обобщаящие) методы — количественные методы логического постижения реальности, вырабатывающие общие понятия и
законы, формулирующие систему всеобъемлющих понятий
и законов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Проще всего понять принцип антипричинности, как
предвидение. «Результаты моего действия сегодня приведут к
нежелательным последствиям завтра. Поскольку эти последствия меня не устраивают, я не совершаю действия» .
Речь идёт о формальной обратной связи между абсолютным будущим и настоящим. Механизмом такой обратной
связи является разум, способный существовать вне фиксированной точки, именуемой настоящим.
Принцип антипричинности указывает, что «информация» (речь идет, разумеется, не о скалярной физической информации, но о сложном структурном объекте, ассоциированным с понятиями «разума», «креативности» и пр.) может распростра-
няться против оси времени.
Так, например, очень важно при обучении школьников
химии, наряду с формальной логикой исследования химических объектов, использовать оценивающую логику отбора и
изложения учебного материала (см. табл. 1.2.2).
Таблица 1.2.2.
формальнаѐ логика
оцениваящаѐ логика
Познание явлений через сформу- Познание явлений в их жизненном,
лированные законы, теории, прин- культурном, историческом значении.
ципы как критерии истины.
Это ценностные понятия.
Основные вопросы: Как? Почему?
Основные вопросы: Ради чего? Зачем?
Ведущий принцип: причинность
Ведущий принцип: антипричинность
Причина → следствие
Следствие → причина
Прошлое → будущее
Будущее → настоѐщее
Понимание рассматривается в гно- Понимание рассматривается в онтосеологическом контексте, как логическом контексте, как способ
способ познания
существования
Жизнь ― предмет познания и одновременно исходный пункт познания, следовательно, она изначально находится в состоянии понимания, а отправной
точкой является переживание.
Именно в переживании открывается живая реальность (Дильтей)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
35
Интегративно-гуманитарный подход представляет собой яркое воплощение единства всех форм знаний о Мире.
Познание в естественных, технических, социальных и гуманитарных науках в целом совершается по некоторым общим
принципам, правилам и способам деятельности, а это свидетельствует, с одной стороны, о взаимосвязи и единстве этих
наук, а с другой — об общем, едином источнике их познания,
которым служит окружающий нас объективный реальный
Мир: природа и общество.
Важнейшими функциями интегративно-гуманитарного
подхода в обучении школьников химии являются:
− методологическая (внутрипредметная и межпредметная
интеграция; методологический синтез, уровни, формы, механизмы
интеграции);
− формирующая (специфические, базовые и ключевые образовательные компетенции; эмоции, воля, мотивы, стиль мышления
и другие качества культурного гражданина);
− интегрирующая (дифференциация;
системообразование;
интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний; конгломерация, синтез, конструктивное моделирование);
− проектировочная (планирование целей и задач интегративного содержания, комплексного методического обеспечения,
форм адекватных методологии);
− прогностическая (предвидение результатов — допрофессиональных образовательных компетенций и др.).
Пример некоторых аспектов характеристики воды, акцентируемых внимание школьников при различных подходах
к обучению химии:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
36
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Естественнонаучный: вода ― H2O, вещество без вкуса,
без запаха, без цвета, имеет молекулярное строение, молярная масса составляет 18 г/моль, молекула угловая (104,5°) образована атомом кислорода и двумя атомами водорода, Тпл − 0° С, Тк − 100° С, ρ − 1000 кг/м3, диэлектрик, универсальный растворитель (ε – 78,3), создаёт нейтральную среду.
При нормальных условиях вода слабо диссоциирована:
.
При пропускании паров воды через раскалённый уголь
образуется т.н. водяной газ:
При повышенной температуре в присутствии катализатора вода реагирует с СО, СН4:
Вода реагирует с активными металлами и их оксидами:
,
с оксидами неметаллов:
,
является продуктом реакции нейтрализации и ОВР…
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
37
Гуманитарный: вода в твёрдом состоянии называется
льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным паром. Около ¾ поверхности Земли покрыто водой (океаны, моря, озёра, реки, льды), вода способна растворять в себе много
веществ, приобретая тот или иной вкус. При конденсации выводится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь,
снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. Вода является важнейшим веществом всех живых организмов на
Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле произошло в водной среде. Многие виды спорта используют для
занятий водные поверхности, лёд, снег и подводные глубины:
подводное плавание, хоккей, лодочные виды спорта, биатлон
и др.… Вода ― экономически важный продукт и средство
транспортировки. Вода ― объект вдохновения художников и
поэтов и др.…
Интегративно-гуманитарный: вода́ (оксид диводорода) — химическая формула Н2O, вещество, не имеющее цвета (в малом объёме), запаха и вкуса (физические свойства воды
представлены выше). Является сильнополярным растворителем (ε – 78,3). В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы) и, следовательно, является
электрическим проводником. Благодаря распространённости
в природе и аномально высоким значениям теплоты плавления и теплоты испарения, вода имеет ключевое значение в
формировании климата и погоды. Вода ― единственное вещество на Земле, которое может при нормальных условиях
одновременно существовать в трёх основных состояниях —
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
жидком, газообразном и твёрдом. Чистая вода — изолятор.
Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается
уменьшением объема на 9 %. При низких давлениях и температурах до 30° С вязкость воды с ростом давления падает. Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее
возможность существования и саму жизнь всех существ на
Земле. Она исполняет роль универсального растворителя, в
котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она
достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и, в то же время, достаточную
сложность образующихся соединений (химические свойства воды представлены выше). Благодаря водородным связям, вода
остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём
именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время. Одним из наиболее важных вопросов,
связанных с освоением космоса человеком и возможности
возникновения жизни на других планетах, является вопрос о
наличии воды за пределами Земли в достаточно большом
количестве. Известно, что некоторые кометы более чем
на 50 % состоят изо льда. Вода сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чём основан принцип действия микроволновой печи. В среднем в организме растений и животных содержится более 50 % воды. Вода входит в состав всех
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
39
жидкостей и тканей человеческого тела, составляя около 65 %
массы взрослого человека. Физиологическая потребность человека в воде в зависимости от климатических условий составляет 3 – 6 л в сутки. В составе мантии Земли воды содержится в 10 – 12 раз больше, чем количество воды в Мировом
океане. При средней глубине в 3,6 км Мировой океан покрывает около 71 % поверхности планеты и содержит 97,6 % известных мировых запасов свободной воды. Если бы на Земле
не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю
толщиной 3 км. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м, и около 1/8 поверхности
суши было бы затоплено водой. Вода — это одно из немногих
веществ на Земле, которые расширяются при переходе из
жидкой фазы в твёрдое состояние (кроме воды, таким свойством обладают висмут, галлий и некоторые соединения и смеси).
Морская вода при обычной её солёности 35 ‰ замерзает при
температуре (−1,91 °C). Вода отражает 5 % солнечных лучей, в
то время как снег — около 85 %, под лёд океана проникает
только 2 % солнечного света. Синий цвет чистой океанской
воды объясняется избирательным поглощением и рассеянием света в воде. Вода может гореть в атмосфере фтора, иногда даже с взрывом. При этом выделяется кислород и т.д.
Гуманитарное обновление обучения химии в современной школе — процесс модернизации и система мер, направленных на оптимальную интеграцию естественнонаучных и
общекультурных компонентов при обучении химии в школе
посредством использования индивидуальных ценностных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
смыслов и универсальных умений человека в пространстве
культуры (духовной и материальной) и во времени (истории).
Гуманитарное обновление обучения химии в современной школе возможно и эффективно при реализации следующих методических условий:
− комплексное планирование задач химического образования в современной школе и целостное решение их посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний;
− отбор и целостная реализация ценностных, дидактически значимых естественнонаучных и гуманитарных знаний в
условиях средней школы;
− интегрирующая роль энергоэнтропийной сущности природных и культурных объектов;
− использование стимуляционно-мотивирующих ситуаций
как интеграционного центра интегративной технологии проведения учебных занятий;
− активное вовлечение учащихся в различные виды творческой, групповой и индивидуальной работы, в самостоятельную работу по постановке и решению учебных проблем;
− создание высоко-эмоционального фона при проведении интегративных занятий по химии посредством создания
образов, ориентирующих на личностно-значимые ценностносмысловые установки учащихся и педагога;
− раскрытие практического и теоретического значения
химии в развитии общества, знакомство учащихся с «химией»
своего края и формирования ценностно-смыслового отношения к малой родине;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
41
− использование на занятиях специфических методов и
интегральных средств наглядности (Mind Mapping, интегративный эксперимент, стимуляционно-мотивирующие ситуации, познавательные интегральные задания, химический язык в интегральном контексте, литературно-художественные образы и исторические ретроспективы, эпиграф и др.);
− комплексно-интегративная методика оценки учебных
достижений школьника;
− высокий уровень химической образованности и общей
культуры педагога.
Глава 1.3. Интеграциѐ естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной
школе
Важнейшим средством гуманитарного обновления обучения химии является интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний ― процесс целостного объединения ранее разобщённых разнородных компонентов.
В качестве разобщенных компонентов выступают химические объекты (вещества, химические элементы, реакции, технологии и т.п.) с одной стороны и ценностные смыслы их изучения с другой стороны.
Механизм интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии разнообразен, но цель
интеграции одна ― формирование универсальных учебных
умений, которые обуславливают формирование универсальных учебных действий как структурно-функциональных компонентов продуктивной деятельности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
42
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Интеграция естественнонаучных и гуманитарных
знаний при обучении химии — это процесс и результат целостного объединения естественнонаучных и гуманитарных
компонентов (содержания, понятий, форм, средств и методов,
теории и практики, ценностных отношений и смыслов) , стимулирующий развитие культуры обучающихся, понимание ими
природы и значения человеческих ценностей в современном
мире, формирующих у школьников допрофессиональную
компетентность как интегральное выражение образовательных компетенций (включающих системные знания, универсальные умения и индивидуально ценностные смыслы, мотивы учения и
опыт творческой деятельности, ценность самообразования, отношения, эмоции и другие качества культурного человека).
С главной целью интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении школьников химии сопряжены такие аспекты обновления, как:
− допрофессиональная компетентность школьника как
интегральное выражение специальных, базовых и ключевых
образовательных компетенций, обеспечивающих качество
химического образования в современной школе;
− формирование научного миропонимания учащихся, базирующегося на основе научной картины Мира;
− целостность знаний школьников о человеке и природе,
ориентация на ценности гуманистического характера;
− выявление и создание гуманитарных основ химического
образования современного человека;
− становление познавательного интереса и мотива к изучению химии как части и феномену общечеловеческой куль-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
43
туры, развитие всех сфер личности учащегося, его возможностей, способностей и др.
Научная картина Мира не является совокупностью общих знаний, она представляет целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы.
Научная картина Мира — это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное обобщение и
мировоззренческо-методологический синтез различных научных теорий.
1.3.1. Концептуальнаѐ модель.
Концептуальная модель интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний (см. табл. 1.3.1.1) представляет собой совокупность структурных (методолого-теоретические основы, целевой, потребностно-стимуляционно-мотивационный, содержательный, организационно-управленческий, результативнооценочный) и функциональных (интеграционно-гуманитарная
мотивирующая деятельность учителя и ценностно-смысловая
интеграционная деятельность школьника) компонентов, обла-
дающую целостными свойствами и закономерностями.
Реализация интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе базируется на системе, которая включает ведущие идеи, методологические подходы и дидактические принципы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 1.3.1.1
Концептуальная модель интеграции
естественнонаучных и гуманитарных знаний
при обучении химии в современной школе
МЕТОДОЛОГО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
методологический синтез естественнонаучного и гуманитарного подходов к обучения школьников
ведущая идея
дидактические принципы
научности, системности, мотивации, проблемности, саморазвития, интерактивности, цикличности, открытости, практической
значимости, гуманизации
ЦЕЛЕВОЙ КОМПОНЕНТ
универсальные учебные действиѐ
ПОТРЕБНОСТНО-СТИМУЛЯЦИОННО-МОТИВАЦИОННЫЙ КОМПОНЕНТ
изменениѐ в мотивационной сфере учащихсѐ, направленные на доминирование
мотивов познаниѐ, учебных достижений, самообразованиѐ и самореализации
СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ
интеграциѐ естественнонаучных и гуманитарных модулей содержаниѐ
посредством энергоэнтропийного учениѐ
инвариантные базовые блоки и
модули школьного курса химии,
отражённые в федеральном
компоненте образовательного
стандарта
энергоэнтропийное
учение
личностно-значимые, ценностно-смысловые блоки, отражающие духовно-культурную
и историческую значимость
химического образования
ОРГАНИЗАЦИОННО-УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ
интеграциѐ естественнонаучных и гуманитарных методических средств и форм
обучениѐ посредством созданиѐ стимулѐционно-мотивируящих ситуаций
 Mind Mapping
 эпиграф
 интегративный эксперимент
 познавательные интегральные
задания
 химический язык в интегральном контексте
 исторические ретроспективы
 литературно-художественные
образы
 жизненные ситуации
стимуляционномотивирующая
ситуация













панорама
дискуссия
семинар
творческая работа
проект
публичная защита
практикум
домашний эксперимент
конференция
олимпиада
конкурс
инсценировка
музейный урок
РЕЗУЛЬТАТИВНО-ОЦЕНОЧНЫЙ КОМПОНЕНТ
интегральный стиль мышлениѐ, системные знаниѐ и универсальные умениѐ как
результат интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний
 системные знания
 универсальные умения
 осмысленная вера, основанная на духовно-ценностной интерпретации события
 индивидуально-ценностные
смыслы учения
 миропонимание
интегральный стиль
мышления
 рефлексия
 пооперационный и компонентный анализ
 уровневая методика оценки
 систематический рейтинг
качества обученности школьника
 самооценка
ЦЕННОСТНО-СМЫСЛОВАЯ ИНТЕГРАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩЕГОСЯ
ИНТЕГРАЦИОННО-ГУМАНИТАРНАЯ МОТИВИРУЮЩАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧИТЕЛЯ
фундаментализация обучения как средство оптимизации качества общего химического образования
методологические подходы
интегративногуманитарный,
компетентностный,
аксиологический,
блочно-модульный,
технологический
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
45
 Идея ведущая — специфический элемент, детерминирующий и интегрирующий цели, задачи, методы, формы и
технологии деятельности.
 Ведущая идея интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии: фундаментализация обучения как средство оптимизации качества общего химического образования.
 Фундаментализация1 обучения — формирование у
учащихся научного миропонимания, базирующегося на основе целостной естественнонаучной картины природы.
Качество образования ― интегральная характеристика,
отражающая диапазон и уровень образовательных услуг,
предоставляемых населению системой общего, профессионального и дополнительного образования в соответствии с
интересами учащегося, общества и государства.
Под качеством химического образования понимается
внешняя и внутренняя определенность процесса и результата
химического образования (его уровней, компонентов, свойств,
стадий, этапов развития), отражающая соответствие заданным критериям фактического и достигнутого (воплощённого в
деятельности и личности) и обнаруживаемая через свои свойства в процессе его функционирования [23].
Овладение образовательными компетенциями становится основной целью и результатом процесса обучения. Основные компетенции отражены в требованиях Федерального
государственного образовательного стандарта.
1
от лат. Fundamentalis − фундаментный, лежащий в основании
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Стандарт разработан на основе Конституции Российской
Федерации1, а также Конвенции ООН о правах ребенка2, учитывает региональные, национальные и этнокультурные потребности народов Российской Федерации.
Стандарт ориентирован на становление личностных характеристик выпускника («портрет выпускника школы») :
− любящий свой край и свою Родину, уважающий свой народ, его
культуру и духовные традиции;
− осознающий и принимающий традиционные ценности семьи,
российского гражданского общества, многонационального российского народа, человечества, осознающий свою сопричастность
судьбе Отечества;
− креативный и критически мыслящий, активно и целенаправленно познающий мир, осознающий ценность образования и науки,
труда и творчества для человека и общества;
− владеющий основами научных методов познания окружающего мира;
− мотивированный на творчество и инновационную деятельность;
− готовый к сотрудничеству, способный осуществлять учебно-исследовательскую, проектную и информационно- познавательную деятельность;
− осознающий себя личностью, социально активный, уважающий закон и правопорядок, осознающий ответственность перед
семьёй, обществом, государством, человечеством;
1
Конституция Российской Федерации (Собрание законодательства Российской Феде-
рации, 1996, № 3 ст. 152; № 7, ст.676; 2001 № 24, ст.2421; 2003, № 30, ст. 3051; 2004, №
13, ст.1110; 2005, № 42, ст.4212; 2006, № 29, ст.3119; 2007, № 1, ст. 1; № 30 ст. 3745;
2009, № 1, ст. 1, ст. 2; № 4, ст. 445) .
2
Конвенция ООН о правах ребенка, принятая 20 ноября 1989 г. (Сборник международных договоров СССР, 1993, выпуск XLVI).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
47
− уважающий мнение других людей, умеющий вести конструктивный диалог, достигать взаимопонимания и успешно взаимодействовать;
− осознанно выполняющий и пропагандирующий правила безопасного и экологически целесообразного образа жизни;
− подготовленный к осознанному выбору профессии, понимающий значение профессиональной деятельности для человека и общества;
− мотивированный на образование и самообразование в течение всей своей жизни.
Методологические подходы:
 методология1 — область знания, изучающая средства,
предпосылки и принципы организации познавательной и
практически-преобразующей деятельности;
совокупность познавательных средств, методов, приёмов,
принципов построения, используемых в науке, форм научного познания;
учение о структуре, логической организации, методах и
средствах деятельности;
наука о путях и средствах приращения нового знания.
• Интегративно-гуманитарный —
методологический
подход со своеобразной «призмой видения» всего образовательного процесса, в основе которого целостное объединение разнородных компонентов на базе понимания ценностных смыслов.
• Блочно-модульный — методологический подход, в основе которого систематизация информационно- функцио-
1
от греч. Methodos – буквально «путь к чему-либо» и logos – учение, слово
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
48
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
нальных узлов, обусловленных интегративной дидактической
целью.
• Технологический — методологический подход, оптимизирующий организацию педагогического процесса, которая
гарантирует планируемый результат за счет чёткого проектирования и точного поэтапного воспроизведения с использованием обозначенных методических, средств, продуманной и
обоснованной деятельности участников процесса обучения.
• Аксиологический1 — философское исследование природы ценностей;
методологический подход, ориентирующий процесс обучения на индивидуально-ценностные смыслы образования.
• Компетентностный — методологический подход, акцентирующий внимание на результате образования, причем
в качестве результата рассматривается не сумма усвоенной
информации, а способность человека действовать в различных ситуациях [11, С. 13].
 Компетентность2 — характеристика человека как результат оценки эффективности его действий, направленных
на разрешение определённого круга значимых для данного
сообщества задач [11, С. 10].
 Компетентность (по А. В. Хуторскому) — владение человеком соответствующей компетенцией, включающей его
личностное отношение к ней и предмету деятельности.
 Компетенция (по А. В. Хуторскому) — включает совокупность взаимосвязанных качеств человека (знаний, умений,
1
2
от греч. Axia – ценность и logos – учение, слово
от лат. Competentia, competo – добиваться; соответствовать, подходить
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
49
способов деятельности), задаваемых по отношению к опреде-
ленному кругу предметов и процессов необходимых для качественной продуктивной деятельности по отношению к ним.
 Образовательная компетентность — интегральное
качество человека, характеризующее его готовность решать
различные образовательные задачи в постоянно изменяющихся условиях, используя свои знания, опыт и духовные
ценности [14].
• Личностно-ориентированный —
методологический
подход, основанный на реализации личностной ориентации
содержания образования, состоящей в учете особенностей
личности субъекта обучения и выработке психофизических
качеств, способствующих оптимальному функционированию
школьника в учебной деятельности.
Доминирующие принципы:
 принцип1 ― основное исходное положение какой-либо
теории, учения, науки, мировоззрения;
внутреннее убеждение человека, его отношение к действительности, нормы поведения и деятельности;
основа устройства прибора, машины и т.п.
∙ Научности — определяет соответствие учебных элементов, выносимых для изучения школьникам, современному уровню развития химии и требование к ним в форме
представления информации об общенаучных и частных методах познания химической науки;
этот принцип является одним из определяющих принципов отбора содержания предметного обучения.
1
от лат. Principium – основа, первоначало; руководящая идея
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ Системности — предусматривает интеграцию всех
компонентов образования; единство обучения, воспитания и
развития; преподавания и учения; теории и практики; всех
видов учебной деятельности;
предполагает знания о химической форме движения материи в качестве интеграционного центра научных химических знаний. Этот принцип является важным для определения содержания обучения и особенностей получения знаний
о химической форме движения материи, так как на его основе осуществляется структурирование предмета.
∙ Проблемности — направленность на решение школьниками в процессе изучения программного материала учебных и других проблем, а не простое знакомство с элементами
знаний и иллюстрациями к ним.
∙ Практической значимости — направленность на понимание учащимся, где и когда получаемые им знания и вырабатываемые у него умения можно применить в жизни, либо
где эти знания будут необходимы для усвоения других знаний;
∙ Действенности — определяет переход знаний в убеждения и действия в процессе продуктивного взаимодействия
субъектов обучения.
∙ Мотивации1 — оптимизирует мотивирующее действие
организации учебного процесса.
1
франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к
действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
51
∙ Интерактивности1 —
предусматривает
учебнодеятельную активность всех субъектов в процессе обучения.
∙ Открытости — интегративная дидактическая система
химической подготовки школьника является открытой, за счёт
чего повышается эффективность её функционирования.
∙ Саморазвития и самосознания — принцип опирается на
осознание и обогащение человеком самого себя, своих психофизических сил и умственных способностей;
оценка мыслей и чувств, желаний и интересов, поступков
и действий их мотивов и целей, своего отношения к внешнему миру, другим людям и самому себе в процессе целесообразной деятельности, основанием, которого служит распредмечивание (присвоение) социального опыта и достижений
культуры, воплощённых в реалиях, вовлекаемых в процесс
той или иной деятельности [30].
∙ Цикличности2 ― предполагает совокупность взаимосвязанных явлений, процессов в обучении, образующих законченный круг развития в течение какого-либо промежутка
времени.
∙ Гуманизации3 ― система взглядов, выражающих блага
человека как высшую цель образования;
признание самоценности человека, его прав на свободу,
индивидульно-ценностного смысла жизни, справедливости и
милосердия как норм отношений между людьми, свободного
развития творческих сил и способностей каждого человека.
1
англ. Interactive, от лат. Inter – между, среди, взаимно,activus – деятельный,
действенный
2
нем. Zyklus, фр. Cycle, от лат. Cyclus, от греч. Kyklos − круг
3
от лат. Humanus – человечный
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Целевой компонент концептуальной модели представлен системой образовательных компетенций, определяющих
качество школьного химического образования (см. рис. 1.3.1.1).
Рисунок 1.3.1.1
Система образовательных компетенций школьника
КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ
(личностные результаты обучениѐ):
‫ ־‬информационная;
‫ ־‬регулятивная;
‫ ־‬коммуникативная;
‫ ־‬социально-правовая;
‫ ־‬мотивационная
(универсальные умениѐ, позволѐящие
решать жизненно-важные проблемы
различного уровнѐ и характера)
БАЗОВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ
(метапредметные
результаты
обучениѐ):
‫ ־‬системные знания;
‫ ־‬метапредметные умения
(способность к решения общеучебных проблем различного уровнѐ и характера)
СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ
(предметные результаты обучениѐ):
‫ ־‬предметные знания;
‫ ־‬специфические предметные умения
(способность к решения учебных
проблем предметного (химического)
характера)
Методологический
синтез естественнонаучных и гуманитарных знаний
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ
УЧЕБНЫЕ
ДЕЙСТВИЯ
Межпредметная
интеграция естественнонаучных
знаний
Внутрипредметная
интеграция химических знаний
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
53
1.3.2. Потребностно-стимулѐционно-мотивационный
компонент.
Любая самая эффективная технология обучения не
обеспечит достижения запланированных результатов без наличия у учащихся положительных устойчивых внутренних мотивов учения. Поэтому одной из основных задач интеграции
естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении
химии является формирование у школьников устойчивых мотивов к изучению предмета, к которым относятся:
− мотив познания (ориентация и побуждение на овладение
новыми знаниями, фактами, понятиями, законами, методами познания, умениями, приемами самостоятельной работы и рациональной организации труда);
− мотив учебных достижений (создание среды, побуждающей школьника к достижениям в учебной деятельности; антипод
мотива избегания неудач);
− мотив самообразования (направленность деятельности
на самосовершенствование знаний, умений и саморегуляцию учебной работы).
Механизм мотивации (по В. Г. Асееву) представляет собой
интеграцию подходов «сверху вниз» и «снизу вверх». Систематическая стимуляция учебной деятельности школьника, актуализация его потребностей в учебной информации составляет основу внешней мотивации «сверху вниз». Создание
стимуляционно-мотивирующих ситуаций (условий для достижения личностно-значимых для школьника результатов, удовлетворения познавательных интересов и желаний) избирательно
актуализируют отдельные ситуативные побуждения, которые
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
54
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
постепенно переходят в устойчивые внутренние мотивационные образования и реализуют внутреннюю мотивацию «снизу вверх». Необходимо отметить, как указывал Е. П. Ильин,
нельзя извне формировать мотивы, а можно только способствовать этому процессу.
 Мотив1 — сложное интегральное психологическое образование, которое должен построить сам субъект, следовательно, извне формируются не мотивы, а мотиваторы (и вместе с ними — мотивационная сфера личности) [12].
Н. В. Немова предлагает перечень педагогических условий к деятельности педагогов и школьников по развитию у
последних мотивов учебных достижений и самообразования (см. табл. 1.3.2.1, 1.3.2.2) [22].
Таблица 1.3.2.1
Педагогические условия
развития мотивов достижения учащихся
в учебной деятельности (по Н. В. Немовой)
перечень
факторов
перечень условий развитиѐ мотивов достижений
в учебном процессе
1. Уровень сложности и новизны задачи
поставленные задачи должны соответствовать
возможностям школьников и гарантировать им
успех не менее чем на 50 %
процесс выполнения задачи должен предос2. Проявление самотавлять возможности для принятия и исполнестоятельности
ния самостоятельных решений
методы побуждения к деятельности не должны
3. Методы побужденосить жёсткий, ограничивающий автономния к достижениям
ность и самостоятельность учащихся, характер
1
франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к
действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
перечень
факторов
4. Методы оценки
результатов деятельности
5. Условия состязательности
6. Возможности для
достижения успешных результатов
7. Личный пример и
ролевая позиция
значимых взрослых
55
перечень условий развитиѐ мотивов достижений
в учебном процессе
– учащиеся должны знать, каких результатов
ждёт от них учитель и по каким показателям
оценивается их деятельность;
– система контроля должна обеспечивать
объективное выявление результатов деятельности;
– оценка деятельности должна быть справедливой и объективной; все учащиеся, имеющие
одинаковые результаты, должны оцениваться
учителем одинаково;
– оценка учеников должна зависеть только от
результатов его учебной деятельности и ни от
чего другого.
состязательность учащихся должна быть с примерно равными возможностями
должны иметься все необходимые условия для
достижения учеником положительных результатов; их достижение не должно требовать от
школьников чрезмерного напряжения и приводить к перегрузкам
учитель должен быть мотивированным на
улучшение результатов учеников
– любые, пусть даже самые незначительные
8. Близкие и отдадостижения должны поощряться учителем;
лённые последствия
– методы вознаграждения должны превалидостижения успеха
ровать над методами наказания как отрицательным стимулированием
учителем должны создаваться такие условия,
9. Степень удовлепри которых потребность в приобретении, то
творённости пересть достижении более высокого уровня знавичных потребноний, становится для учащихся более актуальстей
ной, чем все другие, например, получения вознаграждения или избегания неудачи
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
56
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 1.3.2.2
Педагогические условия развития мотивов самостоятельной
познавательной деятельности учащихся (по Н. В. Немовой)
№
Деѐтельность учителѐ
Деѐтельность
Учащихсѐ
1
включает школьников в
предметно-практическую
деятельность с целью самостоятельной постановки учебной задачи
осуществляют предметно-практическую
деятельность, вызывающую затруднения
2
просит учащихся перечислить возникающие затруднения и назвать содержание недостающих
для решения новой практической задачи знаний.
Побуждает детей к самостоятельному формулированию учебной задачи
формулируют собственные затруднения
и устанавливают их
причины через описание недостающих
знаний. Перечисляют, каких знаний им
не хватает для решения практической задачи, и формулируют, чему они желали
бы научиться
3
организует деятельность
школьников по определению способов решения
учебной задачи; определению способа получения
знаний и перечня источников, из которых они
могут быть получены. Побуждение к принятию рациональных действий
ищут способы решения учебной задачи:
выдвигают гипотезы
для проверки, предлагают
источники
получения знаний,
способы разработки
новых знаний; планы
действий
Ожидаемые
Результаты
осознание неспособности решить поставленную задачу, чувство
дискомфорта, мотивация достижения успеха
в решении задачи и сотрудничества
поставленная и принятая учениками задача
учебной деятельности.
Мотивация на её решение. Мотив достижения
успеха, самореализации
в учебной деятельности
и сотрудничества; осознание нужности получения новых знаний для
последующего продвижения
в
освоении
предмета
составленный учениками вместе с учителем и
принятый ими, как собственный, план действий, план урока. Мотивация на его выполнение, на успех, на сотрудничество в достижении учебной задачи
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
№
4
5
6
организует самостоятельную деятельность по
приобретению
знаний
соответственно плану их
получения:
- по извлечению готовых
знаний из объяснения,
лекции, беседы учителя;
- по самостоятельному
созданию знаний путём
поисковой экспериментальной деятельности;
- по поиску и систематизации знаний из литературных источников;
- по общению с целью
обмена
информацией
друг с другом
организует самостоятельную деятельность учеников по нахождению, определению,
выработке
тех критериев (показателей), которые свидетельствуют, что практическая задача, а значит, и
учебная, решены верно,
следовательно, они научились
Деѐтельность
Учащихсѐ
включаются в деятельность по созданию новых знаний:
- по их получению в
готовом виде путём
слушания, конспектирования и т.д.;
- самостоятельному
созданию путём поисковой (коллективно- распределительной) деятельности в
паре, группе или индивидуально;
- извлечению знаний
из различных источников;
- из общения;
самостоятельно разрабатывают с помощью
полученных
знаний показатели
правильного решения практической задачи,
свидетельствующие о том, что
они научились действовать, то есть освоили новые знания
организует самостоятельную деятельность детей
по воспроизведению ими
новых знаний; организует
умственную деятельность
учащихся по применению
полученных знаний
воспроизводят полученные или созданные самостоятельно
знания; выполняют
деятельность
по
применению полученных знаний
Деѐтельность учителѐ
57
Ожидаемые
Результаты
освоение
учениками
различных
способов
получения новых знаний, самих новых знаний: понятий, законов,
способов деятельности,
различной информации
выработанные показатели для оценки знаний
и умений учеников.
Принятие и осознание
учащимися выработанных показателей в качестве объективных. Понимание того, каким
образом их можно использовать при оценке
качества знаний
поэтапная интериоризация знаний учащимися до их полного освоения; умение оперировать знаниями в требуемой форме – материальной, речевой или
умственной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
58
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
№
Деѐтельность учителѐ
Деѐтельность
Учащихсѐ
7
организует деятельность
учеников по самооценке,
взаимооценке новых и
отрабатываемых знаний
на каждом из этапов их
освоения. Побуждает детей к выявлению и исправлению ошибок, оказанию
взаимопомощи
одноклассникам; доброжелательной и принципиальной оценке деятельности друг друга и
своей собственной
выполняют оценочную деятельность: по
самооценке и взаимоценке академических
результатов
(предметных
знаний), способов их получения
(учебной
деятельности)
8
организует деятельность
учащихся по выбору пути
отработки (закрепления)
полученных
знаний,
обоснованию наиболее
рациональных для них
подходов к закреплению
полученных знаний и
применению их в новых и
измененных условиях
определяют ход действий по получению
необходимых
знаний, если практическая задача не выполнена, а также по
закреплению знаний,
разрабатывают план
своих действий
9
создает условия для самостоятельной деятельности детей по закреплению и развитию полученных знаний, оказывает
востребованную ими помощь
осуществляют самостоятельную
деятельность по закреплению знаний, самоконтролю, коррекции
ошибок
Ожидаемые
Результаты
умение оценивать свою
деятельность и деятельность друг друга.
Лучшее понимание осваиваемых
знаний.
Способность выбирать
наиболее рациональные способы получения
и отработки знаний.
Мотивация на людей,
на установление с ними
эффективных взаимоотношений, на получение более высоких результатов в учебе и исправление выявленных
ошибок
мотивация на улучшение качества знаний,
повышение степени их
обобщенности, освоенности, прочности, осознанности и т.д. Мотивация на сотрудничество,
оказание взаимопомощи, появление более
сильного мотива, удовлетворения своих собственных познавательных интересов, устранения ошибок
освоенные,
осознанные, обобщенные действия, способность действовать в разнообразных ситуациях, включая
новые. Ощущение чувства успеха
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
№
Деѐтельность учителѐ
Деѐтельность
Учащихсѐ
10
организует деятельность
школьников по проверке
качества усвоения ими
знаний. Проверяет и оценивает знания учеников
проверяют итоговое
качество
собственных знаний и знаний
своих товарищей
11
организует деятельность
учащихся по самостоятельному определению
содержания и объёма той
работы, которую каждому из школьников нужно
выполнить индивидуально дома
определяют объём и
содержание
своей
домашней работы,
разрабатывают, намечают в общих чертах план совместных
или индивидуальных
действий
59
Ожидаемые
Результаты
знание уровня собственных
достижений,
качества знаний, ошибок и их причин, путей
их устранения
мотивация на дальнейшую учебную деятельность, необходимое сотрудничество в её осуществлении. Мотивация
на самореализацию через творческую учебную и практическую
деятельность, удовлетворение собственных
познавательных интересов
1.3.3. Содержательный компонент.
Традиционно в школьном химическом образовании в
России со второй половины прошлого века обучение школьников химии строилось на базе классовой концепции (авт.).
После знакомства с первоначальными химическими понятиями все вещества распределяли по классам, на основании качественного состава вещества ― простые вещества (металлы и неметаллы), оксиды, гидроксиды (кислоты и основания), соли.
Схема, по которой работал ученик, заключалась в определении принадлежности (по составу) вещества определённому классу и прогнозировании его свойств на основе общих
свойств соединений данного класса. Затем рассматривались
вещества и их частные свойства согласно принадлежности
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
60
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
определённой группе в периодической системе образовывающего их элемента. При использовании классовой концепции в обучении школьников органической химии вещества
также классифицировались согласно их качественному составу (насыщенность, функциональные группы), а затем рассматривались характерные для каждого класса свойства.
При таком подходе в обучении химии возникает противоречие: чтобы определить продукты химической реакции,
ученик должен определить свойства реагентов по их классовой принадлежности, которая, в свою очередь, должна определяться свойствами вещества в процессе его взаимодействия с другим веществом.
Классовая концепция в обучении химии в школе позволяла достигать определённых результатов в условиях «профицитной» обеспеченности курса учебными часами, когда
можно было рассмотреть общее и частное с позиции диалектики, прогнозировать общие свойства, анализируя частные и
наоборот (индукция и дедукция). В современных условиях оптимизации учебного времени такой подход ставит больше проблем в школьном химическом образовании, чем решает. Общие свойства класса веществ не всегда соответствуют поведению вещества в конкретном процессе, а принадлежность к
определённому классу не является характеристикой свойств
вещества, а лишь характеризует его состав.
Таким образом, построение курса химии на принципах
классовой концепции в современной школе формализует
знания учащихся о процессе, требует больше времени на изучение фактического материала и нередко приводит к невер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
61
ным решениям, т.к. свойства вещества не абсолютны, а проявляются в движении. В итоге учащиеся чаще прибегают к запоминанию определённых алгоритмов, мнемонических правил и т.д., а это ведёт к нарушению принципа научности в
обучении химии.
Например: NaHCO3 ― питьевая сода, триоксокарбонат
водорода натрия (гидрокарбонат натрия) принадлежит к классу кислых солей, но в водном растворе образует щелочную
среду и активно взаимодействует с кислотами. Это свойство
питьевой соды широко используется в быту, в частности,
взаимодействие с лимонной кислотой в кулинарии.
Используя классовую концепцию в обучении школьников химии, весьма затруднительно научить их прогнозировать свойства бинарных соединений, не принадлежащих
классу оксидов ― H2O2 , LiH, NCl3 , I3N, PF3 , H4N2, комплексных
соединений и др.
Классовая концепция при обучении школьников химии
«запрещает»:
− взаимодействие азотной и серной кислот, как представителей одного класса ― кислоты;
− взаимодействие хлорида натрия и борной кислоты ―
слабая кислота не может вытеснять более сильную кислоту из
её солей;
− взаимодействие меди с бромоводородной кислотой,
т.к. медь ― «не активный» металл и др.
Неэффективность классовой концепции при обучении
органической химии проявляется, например, когда школьнику необходимо определить продукт взаимодействия реаген-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
тов более чем с одной функциональной группой, и содержащие углерод в разных гибридных состояниях. Когда нельзя
однозначно определить классовую принадлежность вещества
ученик затрудняется применить к веществу общие свойства
того или иного класса.
Например:
,
в соответствии с классовой концепцией, ученик относит
хлорэтановую кислоту к классу кислот и ошибочно определяет в качестве продукта хлорэтаноат натрия, игнорируя функциональную галогенную группу;
или:
,
в этой ситуации ученик должен явно представлять, что спиртовый реакционный центр и фенольный реакционный центр
по-разному реагируют со щелочами, а со щелочными металлами результат взаимодействия равноценный.
Решением обозначенной проблемы может, и, наверное,
должно быть обучение школьников химии на основе энергетической концепции (авт.).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
63
Теория производит тем большее впечатление, чем
проще её посылки, чем различнее явления, между которыми
она устанавливает связь, чем обширнее область её применения, отсюда глубокое впечатление, которое произвела на
меня термодинамика. Она — единственная физическая теория универсального содержания, относительно которой я
убеждён, что в пределах применимости её основных понятий она никогда не будет опровергнута.
Альберт Эйнштейн
Энергетическая концепция обучения школьников химии
предполагает, в качестве фундаментальной основы, использование учение о процессе на базе законов энергоэнтропики.
Энергоэнтропика1 ― универсальный метод исследования различных систем и явлений с помощью энергетических
балансов и энтропийных эффектов.
Содержательный компонент модели (см. рис. 1.3.3.1)
представлен инвариантными модулями школьного химического образования (обязательный минимум содержания основных
образовательных программ) и вариативными модулями, содержащими естественнонаучную составляющую и гуманитарную компоненту, определяющими личностно-значимые
смыслы химического образования. Все модули интегрируются посредством всеобщего энергоэнтропийного учения, позволяющего целостно объединить содержание всего школьного курса химии.
1
от греч. Enérgeia – действие, деятельность, entropίa – поворот, превращение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
64
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Рисунок 1.3.3.1
Содержательный компонент концептуальной модели
силы и направление
химического процесса
скорость и механизмы
химического процесса
строение вещества
свойства веществ
и их связь со строением
вещество и процесс
биогеохимические
циклы в природе
естественнонаучнаѐ база
(картины природы)
ЭНЕРГОЭНТРОПИЙНОЕ УЧЕНИЕ
1. Закон сохранения энергии.
2. Закон возрастания энтропии.
3. Закон уменьшения энтропии
саморазвивающихся систем.
4. Закон предельного развития.
5. Закон конкуренции.
учение о системах
гуманитарнаѐ интеграциѐ
(картины мира)
материя и движение,
энергия, энтропия
значение и применение веществ
в жизни, материалы, технологии
энергоэнтропийная
картина жизни
химия и здоровье:
лекарственные, отравляющие и
взрывчатые вещества
глобальные проблемы человека:
питание, ресурсы, экология, энергия
Во всех макроскопических системах материального мира — природы, техники производства, науки и др., непрерывно происходят изменения количеств энергии и энтропии,
изучая которые можно получить необходимые данные о закономерностях функционирования и развития этих систем
Игорь Васильевич Петрянов-Соколов, академик, Россия
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
65
В соответствии с современными представлениями, химию как науку можно определить:
 Химия — естественная наука, изучающая строение и
движение веществ, сопровождающееся изменением их состава, структуры и энергии, а также способы управления этими изменениями.
 Предмет химии ― изучение веществ и их движения с
целью создания веществ (материалов) с заданными свойствами и поиска новых источников энергии без нарушения экосистем.
 Основная задача химии ― экологически чистое производство веществ (материалов).
Каждой науке соответствует учебная дисциплина.
 Учебная дисциплина (предмет) — педагогически адаптированное содержание основ какой-либо отрасли деятельности человека.
Учебный предмет, его содержание, представляет собой
средство введения в деятельность, характерную для данной
науки или данной отрасли. Речь идёт не только о знаниях или
умениях, но и о способности мыслить категориями этих наук
и видов практики, об умении получать знания в этой сфере,
осознавать эти способы и производить адекватные этим способам действия.
Следовательно, учебный предмет химия ― педагогически адаптированное содержание основ химии, изучающей
вещества и их движение с целью создания веществ (материалов) с заданными свойствами и поиска новых источников
энергии без нарушения экосистем.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
66
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
В приведённых дефинициях вместо традиционно используемого термина «Превращение» введён термин «Движение», что наиболее точно отражает явление изменения
вещества.
В первоначальные понятия химии, реализуя принцип
интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний, резонно ввести понятие о системах.
 Система1 ― множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определённую
целостность, единство.
 Элемент2 ― понятие объекта, входящего в состав определённой системы и рассматриваемого в её пределах как
неделимого.
Элемент ― это такой компонент, который может быть
безразличен к специфике системы. В категории структуры могут найти отношение связи и отношения между элементами,
безразличными к его специфике. Понятие «Элемент» означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках
системы. Элемент является таковым лишь по отношению к
данной системе, в других же отношениях он сам может представлять сложную систему.
Существует несколько десятков определений термина «Система». Их различают, по меньшей мере, по двум аспектам: как отличить системный объект от несистемного и как
построить систему путём выделения её из окружающей среды. На основе первого подхода даётся дескриптивное (описа1
2
от греч. Sýstēma – целое, соединение
фр. Élément, от лат. Elementum – первоначало, стихия
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
67
тельное) определение системы, на основе второго подхода —
конструктивное, они могут сочетаться.
Примеры дескриптивных определений:
• система — комплекс взаимодействующих компонентов;
• система — совокупность элементов, находящихся в определённых отношениях друг с другом и со средой;
• система — обособленное от среды множество взаимосвязанных элементов, взаимодействующее с ней, как целое;
Примеры конструктивных определений:
• система — комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких
поставленных целей;
• система — конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в
соответствии с определенной целью в рамках определенного
временного интервала;
• система — отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания;
• система S на объекте А относительно интегративного
свойства (качества) есть совокупность таких элементов, находящихся в таких отношениях, которые порождают данное интегративное свойство.
Свойства систем:
связанные с целями и функциями:
− синергичность — максимальный эффект деятельности
системы достигается только в случае максимальной эффек-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
68
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
тивности совместного функционирования её элементов для
достижения общей цели;
− эмерджентность — появление у системы свойств, не
присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойства системы к сумме свойств составляющих её
компонентов (неаддитивность);
− целенаправленность — наличие у системы цели (целей)
и соподчинение целей её элементов;
− альтернативность путей функционирования и развития (организация или самоорганизация);
связанные со структурой:
− структурность — возможна декомпозиция системы на
компоненты, установление связей между ними;
− иерархичность — каждый компонент системы может
рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы).
связанные с ресурсами и особенностями взаимодействия со средой:
− коммуникативность — существование сложной системы коммуникаций со средой в виде иерархии;
− адаптивность — стремление к состоянию устойчивого
равновесия (гомеостаза), которое предполагает адаптацию
параметров системы к изменяющимся параметрам внешней
среды (однако «неустойчивость» не во всех случаях является дисфункциональной для системы, она может выступать и в качестве
условия динамического развития);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
69
− надёжность — способность системы сохранять уровень
качества функционирования при определённых условиях за
определённый период времени;
− интерактивность;
− обособленность — свойство, определяющее наличие
границ с окружающей средой.
Классификации систем.
В термодинамике системы классифицируются по характеру связей параметров системы с окружающей средой:
− открытые системы — свободно обменивающиеся
энергией, веществом и информацией с окружающей средой.
В открытых системах могут происходить явления самоорганизации, усложнения или спонтанного упорядочивания.
− замкнутые системы — обмен энергией, веществом и
информацией с окружающей средой ограничен.
∙ закрытые системы — обмениваются только энергией, но не обмениваются веществом;
∙ адиабатные системы ― обмен энергией запрещён,
обмениваются только веществом.
∙ изолированные системы — любой обмен исключён (идеализация);
По природной принадлежности различают следующие
системы (см. табл. 1.3.3.1):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
70
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 1.3.3.1
СИСТЕМЫ
материальные
неорганические системы
(физические, геологические, химические и др.);
живые системы
(клетки, организмы, популяции и др.);
социальные системы
(особый класс живых систем);
абстрактные
понятия,
гипотезы,
теории, научные знания о системах, лингвистические
(языковые), логические, числовые и др.
ландшафтные и экосистемы
(интегративные системы);
макроскопические 1
системы, состоящие из множества неупорядоченно движущихся
элементов, совокупное поведение которых подчиняется статистическим2, вероятностным законам;
форма причинной связи, при которой данное состояние системы
определяет последующие состояния не однозначно, а лишь с определённой вероятностью.
Это неавтономные системы, зависящие от постоянно меняющихся внешних условий, с очень большим количеством элементов
управлѐящие
организованные системы, обеспечивающие сохранение собственной структуры, поддержание режима деятельности и реализацию
программы, цели, задач
Химия рассматривает материальные макроскопические
системы.
 Химический элемент — вид одноядерных частиц, которые могут существовать как атомы или атомные ионы, а
также входить в состав простых и сложных веществ.
1
2
от греч. Makrós – большой, длинный и skopéō – смотрю
от лат. Status – состояние
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
71
 Движение — важнейший атрибут, способ существования материи, её самое основное, коренное свойство.
В самом общем виде движение это изменение вообще,
любое взаимодействие материальных объектов и смена их
состояний. Движение включает в себя все процессы,
происходящие в природе и обществе. В мире нет движения
без материи, как и не может быть материи без движения.
Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой
относителен и представляет собой один из моментов
движения. Движение осуществляется в пространстве и во
времени.
Общей количественной мерой движения материи является энергия.
 Энергия1 (Е, Дж) ― общая количественная мера различных форм движения материи.
 Энтропия2 (S, Дж∙К-1) ― мера необратимого рассеяния
энергии.
Чем больше рассеивается, деградирует энергия, тем
больше растёт величина энтропии.
Энергетика является внутренней сущностью любого
движения, т.е. является метапредметным понятием, объединяющим все науки, изучающие материальные, макроскопические, статистические системы.
1
от греч. Enérgeia – действие, деятельность, термин введён англ. учёным
Т. Юнгом в 1807 г.
2
от греч. Entropίa – поворот, превращение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
72
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Предмет энергоэнтропики — закономерности организации, функционирования и развития макроскопических статистических систем.
Выдающийся теоретик и
преподаватель
физики (США)
нобелевский лауреат, Ри́чард
Фи́ллипс Фе́йнман (Фа́йнман)
в 1961 году в лекциях так выразился о концепции энергии:
Существует факт, или, если
угодно, закон, управляющей всеми
явлениями природы, всем, что было
известно до сих пор. Исключений из
этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение
энергии. Он утверждает, что существует определённая величина,
называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая
не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, простонапросто отмечается то странное обстоятельство, что можно
подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа
будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать
это число — и оно останется прежним.
Обучение в школе естественным предметам с позиции
классовой концепции в основе предполагает использование
частного предметно-специфического материала (классификации, номенклатура и др.), что не способствует пониманию еди-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
73
ной сущности природных процессов и использованию единого инструментария изучения природных явлений. Интеграционные процессы при таком (дисциплинарном) подходе не эффективны, т.е. они просто не работают.
Без знания энергетических основ химического процесса
обучение химии сводится к формальному заучиванию, что с
чем реагирует и что образуется, не отвечая на вопрос «Почему?» и «Зачем?». Это приводит к формализации химических
знаний школьников и требует от них запоминания огромного
числа фактов вместо прогнозирования, а также ведёт к нарушению в содержании логических связей.
Использование энергетической концепции при обучении химии в школе предполагает и обуславливает отбор и
изучение предметного материала на фундаментальных законах энергоэнтропики. При этом реализуется интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний, обеспечивая понимание школьниками системы наук о природе и место химии в
этой системе, формируются универсальные умения и единые
подходы к изучению этих наук. Изучение законов энергоэнтропики позволяет глубже понять суть процесса и его закономерности, позволяет построить обучение школьников естественным наукам, в т.ч. химии, на единой базе энергетической концепции, т.е. оптимизирует формирование универсальных учебных действий школьников, без которых качественное современное образование не представляется возможным.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
74
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Базовые законы энергоэнтропики:
1. Закон сохранения энергии:
- ни одна материальная система не может функционировать или развиваться, не потребляя энергии, которая
расходуется на совершение работы, на изменение внутренней энергии системы и на рассеяние тепла в окружающую среду;
- самопроизвольный процесс направлен в сторону
уменьшения энергии ― принцип минимума энергии;
2. Закон возрастания энтропии:
- изолированные макроскопические системы стремятся самопроизвольно перейти из менее вероятного состояния в более вероятное состояние, т.е. из более упорядоченного в менее упорядоченное: ΔS > 0;
- возрастание энтропии ведёт к деградации энергии;
- в состоянии термодинамического равновесия системы с окружающей средой энтропия системы максимальна, а её изменение равно нулю: S ― max., ΔS = 0;
3. Закон уменьшения энтропии саморазвивающихся
систем:
- энтропия открытых управляющих систем в процессе их развития всегда уменьшается за счёт потребления
энергии от внешних источников ΔS < 0;
- при этом энтропия систем, служащих источником
энергии возрастает;
- любая упорядочивающая деятельность осуществляется за счёт расходования энергии и роста энтропии окружаю-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
75
щих систем и без такового происходить не может (стационарное состояние);
4. Закон предельного развития:
- материальные системы при прогрессивном развитии достигают предела при максимальном значении энтропии и минимальном значении внутренней энергии;
5. Закон конкуренции:
- преимущественное развитие получают системы,
которые при данных условиях достигают энергетического
минимума и максимально увеличивают энтропию окружающей среды.
Для дальнейшего понимания сущности энергетической
концепции при обучении школьников химии необходимо
уточнить базовые дефиниции:
 Вещество1 ― материальное образование, частицы которого обладают массой покоя и характеризуются внутренней
энергией
 Масса (m, Кг) — мера гравитационного взаимодействия и инертности тел.
 Масса покоя (m0 , Кг) — собственная масса тела.
Следуя определению, любой материальный объект, обладающий массой покоя и, характеризующийся внутренней
энергией, является веществом. Таким образом, снимается
терминологическое противоречие «физиков и химиков», что
1
заимствовано из старославянского языка. Связано по происхождению со
словом вещь, ст. сл. Вющь
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
76
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
есть вещество. Стекло с позиции материализма является веществом, а при обучении химии делается акцент на том, что
стекло это смесь веществ и данный термин не входит в область понятия вещества. Формально химики правы в отношении смеси веществ, но далее следует ложное заключение.
Аналогичная ситуация в школьном курсе сложилась с понятиями «молекула», «атом» ― частица вещества и/или вещество и др. Такая казуистика приводит к непониманию школьником сути понятия.
 Химическое соединение (индивидуальное вещество) —
физически неделимое вещество, образованное частицами,
связанными между собой химическими связями.
 Смесь — образованное совокупностью химических соединений вещество, делимое физическими методами на индивидуальные вещества (химические соединения).
Также необходимо уточнить дефиницию термина «Тело». В учебниках физики 7 класса, а затем и при изучении химии, приводится сомнительное с научных позиций определение: тела ― это всё что нас окружает, а вещество ― это то, из чего состоят тела. Данное определение
неверно построено и не отражает внутренней сущности объекта. Так, руководствуясь данным определением, мы должны
отнести к телам воздух, небо, почву, туман и т.п., что лишено
какого либо смысла.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
77
 Тело1 ― ограниченная в пространстве порция вещества,
характеризующаяся размерами, массой, объёмом и энергией.
При изучении химии в школе целесообразно придерживаться следующей группировки веществ по существенным
признакам, определяющими их свойства и применение (см. табл. 1.3.3.2).
Таблица 1.3.3.2
ВЕЩЕСТВА
сталь, гранит, воздух, вода, медь, хрусталь, молоко, ДНК, поваренная соль,…
ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
простые
металлы:
Au, Fe, Pb, Cr, Ti…
неметаллы:
P4 , O2 , S8 , C, Si, I 2
СМЕСИ
гомогенные:
сложные
растворы, спланеорганические:
вы, воздух, молоH2O, NaCl, H3N…
ко, кровь…
органические:
гетерогенные:
H4C,
H22C12O11,
гранит, землѐ,
H5C2OH….
суспензии…
МАТЕРИАЛЫ
природные:
деревѐнный брус, шерстѐнаѐ
ткань…
искусственные:
бумага, вискознаѐ ткань…
синтетические:
линолеум, капроноваѐ ткань
твёрдые
жидкие
газообразные
сода, сахар, иод, стекло…
бензин, вода, льнѐное масло...
BZ, озон, аммиак, пропан…
мономеры (НМС)
полимеры (ВМС)
силикат, этен, винилацетат, глякоза…
целлялоза, дакрон, ПВХ, кевлар, целлофан…
кристаллические
аморфные
молекулярные: сера, лёд, парафин…
атомно-ковалентные: алмаз, пирит, кварц...
атомно-металлические: металлы и сплавы...
ионные: сода, медный купорос, лѐпис…
пластмассы:
плексиглас, эбонит, пластилин, ПВХ…
волокна:
шёлк, нитрон, ПАН, лавсан, вискоза…
эластомеры:
резина, латекс, каучук…
В соответствии с предметом химии необходимо с первых уроков обучения химии ввести термин «Материал».
1
исконно русское слово общеславянского происхождения от др. русского
тѣло, общеславянское tělo – вещество, существо материальное как противоположность духу, образ, вид, изображение, идол, тело человека
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
78
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
 Материал1 ― вещество или смесь веществ, из которых
изготавливается что-либо или которые способствуют какимлибо действиям;
в последнем случае уточняют: это вспомогательный или расходный материал.
 Явление — проявление развития, изменения чегонибудь, движение. Совокупность процессов материальноинформационного преобразования, обусловленных общими
причинами.
Носителем химической формы движения материи является система атомов, ионов, радикалов или молекул (вещество), а в основе движения лежит разрушение и образование связей или перераспределение электронной плотности между частицами, при этом вновь образующиеся частицы приобретают качественно новые свойства. Радиус действия химических сил составляет порядка 10-10 – 10-6 м, величина энергетических эффектов составляет от 10 до
103 кДж∙моль-1, а температурный интервал равен 10 – 4000 К.
 Процесс2 ― последовательная смена явлений, состояний в развитии чего-нибудь или совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата.
 Самопроизвольный процесс — процесс, проходящий
при данных условиях без участия внешних сил.
Особенностью химической формы движения является
статистичность, которая проявляется в том, что химический процесс (реакция) есть акт взаимодействия большо1
2
через польск. Material, из лат. Materia – вещество, первичная порода, начало
от лат. Processus − продвижение, ход развития
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
79
го, 1018 и более, количества частиц, образующих вещество,
свойства которого определяются только при взаимодействии.
 Реакция1 — действие, состояние, процесс, возникающие в ответ на какое либо воздействие.
 Химическая реакция (процесс, явление) ― движение вещества (в), сопровождающееся изменением его (их) состава,
структуры и энергии.
 Реагент2 ― вещество, вступающее в химическую реакцию (в органической химии — наиболее активное, атакующие частицы, вещество).
 Продукт ― вещество, образующееся в ходе химической реакции.
 Субстрат3 ― в органической химии вещество (частица, в которой у углерода происходит разрыв существующей ковалентной связи и образование новой ковалентной связи) , подвер-
гающееся атаке реагента.
Согласно дефиниции термина «химическая реакция» и
определения физики (научная дисциплина, изучающая наиболее
общие свойства материального мира, свойства и строение материи, формы её движения, общие закономерности явлений природы)
можно заключить, что химический процесс является частным
случаем физического процесса. В основе любого химического
явления лежит физический процесс, приводящий к изменению состава, структуры и внутренней энергии вещества. Особенность заключается в том, что химическим мы называем
1
от лат. Re − приставка, указывающая на повторное, возобновляемое действие или на противодействие и action − действие
2
от лат. Re − против, agentis – действующий
3
от лат. Substratum − основа, подстилка
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
80
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
лишь тот процесс, который связан именно с изменением состава вещества. Поэтому противопоставление физических и
химических явлений лишено смысла, более того такой подход формирует у школьника неверное понимание естественнонаучной картины природы и научной картины Мира.
Все материальные макроскопические системы, характеризуются общей количественной мерой ― энергией.
В СИ энергия E (Дж, Джоуль) имеет размерность:
равную
– силе умноженной на длину E ~ F·l;
– давлению умноженному на объём E ~ p·V;
– импульсу умноженному на скорость E ~ p·υ;
– массе умноженной на квадрат скорости E ~ m·υ²;
– заряду умноженному на напряжение E ~ q·U;
– мощности умноженной на время E ~ N·τ.
Между единицами энергии, применяемыми в разных
системах, существуют определённые соотношения (см.
табл. 1.3.3.3).
Механическое движение тел в курсе физики характеризуют с позиции сил ― законы Ньютона. В соответствии со
вторым законом Ньютона, наибольшее воздействие оказывает тело с наибольшей массой и наибольшим ускорением (импульсом):
или
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
81
Внутренняя сущность движущей силы заключается в изменении энергии движущегося тела:
В соответствии с третьим законом Ньютона, силы всегда
действуют парами «действие-противодействие». Если тело 1
и тело 2 находятся в одной системе, то суммарная сила в системе, обусловленная взаимодействием этих тел равна нулю:
Таблица 1.3.3.3
Соотношение единиц энергии
единица
эквивалент
Дж
эрг
7
межд. кал
1,359·10-3
1
10
1 эрг
10-7
1
2,38846·10-8
6,24142·1011 1,359·10-10
1 межд. Дж
1,0002
1,0002·107
0,23889367
6,24267·1018
1,36·10-3
1 кгс∙м
9,80665
9,80665·107
2,34227
6,12074·1019
1,334·10-2
1 Вт∙ч
3,6·103
3,6·1010
8,5985·102
2,24691·1022
4,89463
2,42017·101
6,32429·1020
1,3513
1
2,61316·1019
5,692·10-3
9,99331·10-1
2,61141·1019
5,689·10-3
3,82679·10-20
1
2,178·10-22
1,75671·102
4,59056·1021
1
1 межд. кал (calIT)
1,013278·102 1,013278·109
4,1868
4,1868·107
1 терм.кал (калTX)
4,18400
4,18400·107
1 электрон-вольт
1,6022·10-19 1,60219·10-12
(эВ)
1 л.с.∙с
7,355·102
7,355·109
6,24142·10
л.с.∙с
18
1 Дж
1 л∙атм
0,238846
эВ
В соответствии с первым законом Ньютона, в замкнутой
системе не существует несбалансированных внутренних сил.
Это приводит к тому, что центр масс замкнутой системы (то
есть той, на которую не действуют внешние силы) не может
двигаться с ускорением.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
82
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Отдельные части системы могут ускоряться, но лишь таким образом, что система в целом остается в состоянии покоя
или равномерного прямолинейного движения. Однако, в том
случае, если внешние силы подействуют на систему, то её
центр масс начнёт двигаться с ускорением, пропорциональным внешней результирующей силе и обратно пропорциональным массе системы.
Проводя аналогии движения тела с движением вещества, можно заключить:
• в химическую реакцию вступают вещества с противоположными свойствами (кислота-основание, окислитель- восстановитель);
• чем сильнее различие в свойствах реагирующих веществ, тем больше движущая сила процесса, когда различие
в свойствах стремится к нулю, химическая реакция стремится
к состоянию равновесия;
• внутренняя сущность движущей силы химического процесса заключается в изменении внутренней энергии системы (реагентов и продуктов).
Отличие заключается в том, что разность в энергии
взаимодействующих тел можно определить по разности масс
и скорости тела, а для разности энергий веществ таким показателем служит энергия связей, образующих вещество.
Изменение внутренней энергии системы (реагент — продукт), т.е. прохождение химической реакции можно представить графически (см. рис. 1.3.3.2).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
83
Рисунок 1.3.3.2
E
EA
EРЕАГЕНТЫ
∆Er
EПРОДУКТЫ
0
τ
На рис. 1.3.3.2 приведена графическая схема самопроизвольного процесса с выделением энергии в окружающую
среду. Традиционно в химической литературе для подобных
процессов приводится термохимический термин «Экзотермическая1 реакция», но энергия может выделяться не только
в тепловой форме, а, также, в форме света, звука, совершения
полезной работы и др. Поэтому данный термин не точно отражает внутреннюю сущность процесса.
По графику можно сделать обобщающие выводы:
∙ химическая реакция (процесс, явление) — движение веществ, сопровождающееся изменением их состава, структуры
и энергии, посредством разрыва химических связей в реагентах и образования новых химических связей в продуктах;
1
от греч. Exo – вне, снаружи и therme – тепло
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
84
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ реакции проходят самопроизвольно с выделением
энергии, если внутренняя энергия продукта меньше внутренней энергии реагентов. Такие реакции называются экзоэнергетическими1;
∙ в ходе выделения энергия может принимать различные
формы: тепловую, механическую, звуковую, электрическую,
электромагнитную, гравистатическую и др.;
∙ для начала химической реакции необходима определенная энергия для достижения активного состояния частиц — энергия активации (ЕA);
∙ количество выделившейся энергии в ходе химической
реакции определяется только начальным (внутренняя энергия
реагентов) и конечным (внутренняя энергия продукта) состоянием процесса, называется энергетическим эффектом и соответствует на графике (∆Er).
Аналогично можно построить график химической реакции, идущей с поглощением энергии (см. рис. 1.3.3.3) и сделать
соответствующие выводы:
∙ реакции проходят с поглощением энергии, если внутренняя энергия продуктов больше внутренней энергии реагентов. Такие реакции называются эндоэнергетическими2;
∙ поглощаться энергия из окружающей среды может в
различных формах: тепловой, электрической, световой, радиация, электромагнитной и др.;
∙ энергия активации эндотермических процессов больше
энергии активации обратных экзотермических процессов;
1
2
от греч. Exo – вне, снаружи и enérgeia – действие, деятельность
от греч. Endon – внутри и enérgeia – действие, деятельность
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
85
∙ эндотермические процессы требуют постоянной затраты энергии;
∙ количество поглощенной энергии определяется только
начальным и конечным состояниями процесса, называется
энергетическим эффектом и соответствует на графике (∆Er).
Рисунок 1.3.3.3
E
EA
EПРОДУКТЫ
∆Er
EРЕАГЕНТЫ
0
τ
Общие выводы:
1. Энергия в ходе химической реакции не возникает и не
исчезает, а только передается в различных формах в эквивалентных количествах;
2. Сколько энергии выделяется в ходе химического процесса, то ровно столько же будет поглощаться при прохождении обратного процесса;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
86
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
3. Количество энергии, необходимое для разрушения связей между частицами, равно количеству выделяемой энергии
при образовании такого же количества таких же связей.
Закон сохранения энергии
Ни одна материальная система не может функционировать или развиваться, не потребляя энергии, которая
расходуется на совершение работы, на изменение внутренней энергии системы и на рассеяние тепла в окружающую среду:
,
или в интегральной форме
Общий запас энергии системы неизменен.
При отсутствии работы над системой и потоков энергии ― вещества, когда δW = 0, δQ = 0, выполнение системой
работы приводит к уменьшению запаса внутренней энергии
системы. Поскольку запас внутренней энергии системы ограничен, то процесс, в котором система бесконечно долгое
время выполняет работу без подвода энергии извне, невозможен, что запрещает существование вечных двигателей
первого рода.
Первое начало термодинамики: вся теплота, подводимая к системе, расходуется на изменение внутренней
энергии системы и на совершение работы против внешних
сил:
∙ при изобарном процессе (давление постоянно) p =const
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
87
∙ при изохорном процессе (объём постоянен) V =const
∙ при изотермическом процессе (внутренняя энергия, а равно и температура, постоянна) ΔU = 0, T = const
где m — масса газа,M — молярная масса газа,CV — молярная
теплоёмкость при постоянном объёме,p, V, T — давление,
объём и температура газа соответственно, причём последнее
равенство верно только для идеального газа.
Самопроизвольный процесс направлен в сторону
уменьшения энергии системы ― принцип минимума энергии:
− чем меньше внутренняя энергия продукта и, следовательно, выше его устойчивость, тем больше энергии выделяется в ходе химической реакции;
− самопроизвольный процесс направлен в сторону устойчивости (стабильности) вещества.
На основе закона сохранения материи составляются уравнения химических реакций:
∙ закон сохранения вещества (количество элемента до реакции равно количеству элемента после реакции). В уравнении
реакции равенство достигается с помощью коэффициентов
перед формулой вещества, например:
;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
88
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ закон сохранения заряда (сумма зарядов до реакции равна
сумме зарядов после реакции, сумма частичных зарядов в веществе
равна нулю). При составлении формулы вещества равенство
достигается с помощью индексов у соответствующих элементов или группы элементов, а в уравнении реакции равенство
достигается с помощью коэффициентов перед формулой вещества, например:
;
∙ закон сохранения энергии (общий запас энергии системы
постоянен). В уравнении химической реакции постоянство
энергии выражается обозначением энергетического эффекта (±E, ±ΔE), причём, E и ΔE равны абсолютно и противоположны по знаку. Например, горение метана (газовая плита) и
образование в верхних слоях атмосферы, под действием жёсткого ультрафиолетового излучения, озонового слоя:
.
Озон обеспечивает сохранение жизни на Земле, т.к. озоновый
слой задерживает наиболее губительную для живых организмов
часть УФ радиации Солнца с длиной волны менее 300 нм, наряду с
углекислым газом озон поглощает ИК излучение Земли, препятствуя её охлаждению.
В промышленности озон получают из воздуха или кислорода
в озонаторах действием тихого электрического разряда. Озон для
озонотерапии в медицине получают только из кислорода. Одним
из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлори-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
89
рованием, является отсутствие токсинов после обработки, тогда
как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксина.
Молекула трикислорода неустойчива и при достаточных
концентрациях в воздухе, при нормальных условиях, озон
самопроизвольно распадется до дикислорода с выделением
энергии. Причём энергии выделяется количество эквивалентное образованию озона из кислорода. Повышение температуры и пониженное давление увеличивают выход кислорода.
При больших концентрациях озона процесс может носить
взрывной характер:
На основе закона сохранения энергии можно определить критерии возможности химической реакции:
 образование веществ с большими энергиями связей, т.е. с меньшей внутренней энергией относительно реагентов:
− выпадение осадка,
− образование комплексного соединения и др.;
в результате энергия системы реагент — продукт уменьшается, энергия выделяется ∆Er < 0 (принцип минимума энергии);
 образование летучих веществ;
в результате продукт покидает зону реакции и уменьшает
энергию системы реагент — продукт (принцип минимума энергии), и, вместе с тем, по 2 закону энергоэнтропики увеличивает энтропию окружающей среды ∆Sr > 0.
Например, процесс биоокисления углеводов:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
.
Реакция идёт с образованием летучих продуктов с высокоэнергетическими связями, т.е. энергия системы сильно
убывает, процесс возможен самопроизвольно
(для глюкозы: ∆Hr = -2803 кДж; ∆Sr = 228 Дж∙К-1; ∆Gr = -2871 кДж).
Вызывает интерес процесс фотосинтеза, описываемый
уравнением:
.
По уравнению видно, что данный процесс идёт с поглощением энергии и уменьшением энтропии системы реагент — продукт. Следовательно, данный процесс не является
самопроизвольным, т.е. возможен только при действии солнечной энергии, и подчиняется 3 закону энергоэнтропики,
увеличивая энтропию источника энергии. Так устроен наш
Мир, что любой живой организм осуществляет собственную
деятельность за счёт расходования энергии и роста энтропии
внешних систем.
...всеобщая борьба за существование живых существ — это
борьба за энергию, которую можно использовать при переходе энергии от Солнца к Земле. Для её использования растения распускают
«неизмеримо огромную поверхность листвы» и заставляют солнечную энергию «прежде чем она упадёт до уровня температуры
земной поверхности», выполнять химические синтезы не подвластные лаборатории.
Людвиг Больцман, физик, Австрия 1886 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
91
Также проходит процесс биосинтеза белка, только в роли внешнего источника выступает не Солнце, а параллельные
реакции метаболизма продуктов фотосинтеза.
Окружающий нас Мир состоит из диссипативных систем, и в этом Мире повсюду обнаруживается эволюция, разнообразие форм и неустойчивость.
 Диссипативная система — система, способная создавать и поддерживать порядок из хаоса (Алан Матисон Тьюринг,
Англия 1952 г.).
Энергоэнтропийный цикл биосферы как основу естественнонаучной картины природы можно представить в виде
схемы (см. рис. 1.3.3.4).
− В год воспроизводится 3,32×1011 т биомассы, из них на
долю континентов приходится 2,46×1011 т, а на долю Мирового океана 8,6×1010 т.
− Фитомасса океана, составляющая 0,14 % от всей фитомассы биосферы, производит 25,9 % всей первичной продукции Земли.
− Биомасса Мирового океана составляет всего 0,2 % от
суммарной биомассы живых организмов биосферы, притом,
что поверхность океана занимает 70,2 % поверхности Земли.
− Живое вещество биосферы сосредоточено в зелёных
растениях; масса организмов, не способных к фотосинтезу, составляет менее 1 %, притом, что число видов растений составляет около 21 % от общего числа видов организмов Земли.
− Ежегодная ассимиляция углекислого газа на Земле в результате фотосинтеза составляет примерно 3,41×1011 т (суша 2,53×1011 тонн и океан 8,8×1010 тонн), и это связывание ком-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
92
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
пенсируется практически эквивалентным выделением углекислого газа в атмосферу, благодаря дыханию организмов.
Количество углекислого газа, вовлекаемого в цикл «фотосинтез ― дыхание», составляет менее 10 % общего количества
углекислого газа в атмосфере. За последние 100 – 150 лет содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось на 15 %.
− В связи с фотосинтезом в биосфере в круговорот вовлекаются 1×109 т азота, 2,6×108 т фосфора и 2,0×108 т серы и создается 2,82×1011 т органических веществ.
− За год возобновляется менее 14 % (3,32×1011 т/2,4264×1012 т)
биомассы Земли, а суммарная масса животных (2,3×1010 т)
потребляет 2,82×1011 т растительного органического вещества, т.е. в 12,26 раза больше собственной массы.
− Количество биомассы (2,4264×1012 т) примерно в 10 раз
превышает ежегодно вырабатываемое в процессе фотосинтеза количество органического вещества (2,82×1011 т). Общая
масса вещества, прошедшего биосферу, в 12 раз превышает
массу Земли. Так работает «Живая фабрика».
− В течение 6-7 лет в процессе фотосинтеза поглощается
объём углекислого газа равный количеству всего углекислого
газа атмосферы. За 3000-4000 лет обновляется весь кислород
атмосферы, а в течение 10 млн. лет фотосинтез перерабатывает массу воды, равную массе всей гидросферы. Если учесть,
что биосфера существует на Земле не менее 3,8-4 млрд.
лет (Земля примерно ― 4,5 млрд. лет), то можно сказать, что воды Мирового океана прошли через биогенный цикл, связанный с фотосинтезом, не менее 1 млн. раз.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
93
Рисунок 1.3.3.4
Энергоэнтропийный цикл биосферы
ПОЛНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
СОЛНЦЕ
S > 0
1,2×1034 Дж/год
АТМОСФЕРА
Излучение, достигающее
 (O2) = 21 %;  (N2) = 78 %;  (CO2) = 0,039 %;
Земли:
5,3×1024 Дж/год
ЧЕЛОВЕК
ЗАТРАТЫ ЧЕЛОВЕКА: 3,141020 Дж/год, 1978 год
S > 0
S > 0
Удвоение каждые 10 лет
ЖИВОТНЫЙ МИР
Прирост биомассы
3,321011 т/год
5,31021 Дж/год
расход на биопроцессы:
6,17×1022 Дж/год
SН > 0
Дыхание: [CH2O]n + nH2O + nO2 → nCO2 + 2nH2O
38 мольАТФ
для n=6,
G310 = -2880 кДж/моль
G310 = 3831 = 1178 кДж/моль;
КПД = 1178/2880 = 0,409
ИТОГО:
40,9 % − биосинтез, 59,1 % − обогрев и рассеивание,
прирост зоомассы − 51010 т/год;
запас зоомассы: суша − 21010 т, океан − 3109 т.
излучение,
поглощаемое
Землёй:
2,5×1024 Дж/год
излучение,
усваиваемое растениями:
1,855×1024 Дж/год
испарение:
1,25×1024 Дж/год
поглощение сушей:
6,25×1023 Дж/год
перенос тепла от
экватора к полюсам:
3,77×1023 Дж/год
мощность
ветра:
6,27×1022 Дж/год
мощность
рек:
19
9,41×10 Дж/год
мощность приливов:
3,14×1019 Дж/год
мощность вулканов:
9,41×1018 Дж/год
H2O
CO2
H3N
CH4
и др.
S > 0
РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР
Фотосинтез: nCO2 + 2nH2O → [CH2O]n + nH2O + nO 2
3,41×1011
2,82×1011
2,48×1011
т/год
т/год
т/год
21
∆G°= 479 кДж/моль;
4,5×10 Дж/год КПД = 0,002
ИТОГО:
прирост суммарной фитомассы – 2,82×1011 т/год;
запас фитомассы: суша – 2,4×1012 т, океан – 3,4×109 т.
ежегодное сокращение на 20 % – 25 %
Всё более высокий уровень дифференциации сосредотачивается во всё меньшем объёме; фитомасса океана 0,14 %
производит 25,9 % всей первичной продукции Земли; более
упорядоченные формы (SН > 0) вытесняют менее упорядоченные с высоким уровнем энтропии!
N –1×10 9
т/год
S – 2,0×108
т/год
ЗЕМЛЯ
P – 2,6×108
т/год
C;
органические
соедиединения
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
94
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− Население Земли (5 млрд.) ежегодно потребляет около 1 млрд. тонн продуктов питания, что соответствует 1,5×1019 Дж, т.е. около 0,33 % (1,5×1019 /4,5×1021) всей энергии,
запасаемой фотосинтезом.
− Общее потребление энергии в мировом масштабе составляет около 4×1020 Дж ежегодно, что составляет менее 10 % годовой продукции фотосинтеза.
− Разведанные запасы ископаемого топлива (нефть, газ,
уголь, торф) по запасам в них используемой энергии соответствуют продукции фотосинтеза на Земле приблизительно
за 100 лет, что эквивалентно также энергии, которая соответствует всей биомассе Земли.
Все эти величины отражают огромную важность фотосинтеза в истории Земли. Закономерность развития биосферы — всё более высокий уровень дифференциации сосредоточивается во всё меньшем объёме.
 Синергия1 — суммирующий эффект взаимодействия
двух или более факторов, характеризующийся тем, что их
действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы.
Например:
− жизнь не может быть явлением разрозненных процессов и явлений, проявляя синергизм совместно взаимодействующих протекающих явлений и процессов на системном
уровне в процессе ― системогенеза;
− соединение (синергизм) двух и более кусков радиоактивного материала, при превышении критической массы в сумме
1
от греч. Syn – вместе, ergos – действующий, действие
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
95
дают выделение энергии, превосходящее излучение энергии
простого суммирования отдельных кусков;
− знания и усилия нескольких человек могут организовываться таким образом, что они взаимно усиливаются.
 Самоорганизация — процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация
сложной динамической системы;
процесс упорядочения (пространственного, временного или
пространственно-временного) в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её составляющих
В использовании предложенных критериев для прогнозирования возможности процесса и определении продукта
реакции у школьника могут возникать определённые трудности. В частности, определение и сравнение значений энергий
связи в веществах. Эту проблему можно решить, если, в качестве критерия химического процесса, использовать разность
значений электроотрицательности элементов, образующих
реагенты.
 Электроотрицательность (χ) условная величина, характеризующая способность элемента приобретать отрицательный заряд (притягивать электроны).
В настоящее время для определения значений электроотрицательности элемента существует много различных методов, результаты которых хорошо согласуются друг с другом,
за исключением относительно небольших различий, и, во
всяком случае, внутренне непротиворечивы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
96
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Электроотрицательность характеризует способность ядра
к поляризации ковалентных связей. Если в двухядерной молекуле АВ электроны, образующие связь, притягиваются к ядру В сильнее, чем к ядру А, то элемент В считается более
электроотрицательным, чем элемент А (Аδ+―Вδ⁻).
Лауреат двух Нобелевских
премий: по химии (1954) и
премии мира (1962), а также
Международной Ленинской
премии «За укрепление мира
между
народами» (1970),
американский учёный Лайнус Полинг в 1932 г. предложил для количественной характеристики электроотрицательности использовать термодинамические данные об
энергии связей А—А, В—В и А—В соответственно Есв (АА),
Есв (ВВ) и Есв (АВ), определив тем самым её относительные
значения (см. табл. 1.3.3.4).
Таким образом, значение электроотрицательности характеризует энергию поляризации связи, что весьма важно
для определения реакционных центров в частице.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
97
Таблица 1.3.3.4
Существует более 20-ти различных шкал электроотрицательности. Шкала Полинга охватывает значения от 0,7 для
франция до 3,98 для фтора; за ним следует кислород (3,44) и
далее хлор (3,16) и азот (3,04). Щелочные и щелочноземельные металлы имеют наименьшие значения электроотрицательности, лежащие в интервале 0,7 – 1,2, а галогены — наибольшие значения, находящиеся в интервале 2,66 – 3,98.
Электроотрицательность элементов, образующих вещества с
амфотерными свойствами, находится в середине общего интервала значений и, как правило, близка к 2 или немного
больше 2. Для большинства переходных металлов значения
электроотрицательности лежат в интервале 1,5 – 2,0.
Общие закономерности изменения значений электроотрицательности:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
98
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ в периоде с увеличением заряда ядра электроотрицательность элемента возрастает;
∙ в группе с увеличением заряда ядра электроотрицательность элемента убывает
K < Ba < Na < Ca < La < Mg < Mn < Be < Al < V < Cu ≈ Si < Sn < B <
Sb < Te < As < P < H < Pb < Au < C < Se < S < I < Br < N < Cl < O < F;
∙ с увеличением степени окисления элемента его электроотрицательность увеличивается, S-2 < S0 < S+2 < S+4 < S+6;
∙ с увеличением заряда иона электроотрицательность
элемента возрастает, H- < H < H+.
Одним из наиболее развитых в настоящее время подходов является подход Сандерсона. В основу этого подхода легла идея выравнивания электроотрицательностей элементов
при образовании химической связи. В многочисленных исследованиях были найдены зависимости между значениями
электроотрицательности по Сандерсону и важнейшими физико-химическими свойствами неорганических соединений.
Очень плодотворной оказалась и модификация метода Сандерсона, основанная на перераспределении электроотрицательности в молекуле для органических соединений.
В соответствии с номенклатурой IUPAC, символы элементов, образующих вещество, при составлении химической
формулы располагают строго в порядке увеличения их электроотрицательности. Последний элемент, редко два последних элемента, имеет отрицательную степень окисления. В
случае соединений образованных сложными ионами, расположение элементов и их степени окисления определяются
индивидуально в каждом ионе.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
99
По закону сохранения заряда сумма произведений степеней окисления элементов и их индексов в формуле вещества, равна нулю. В случае отдельного иона, сумма степеней
окисления элементов (умноженная на индекс элемента в формуле вещества) должна быть равна заряду иона.
Например:
В соответствии с изменением электроотрицательности
элементов, входящих в состав вещества, изменяются и его
свойства (см. таблицу 1.3.3.5).
Таблица 1.3.3.5
чем ниже
электроотрицательность элемента
тем ярче выражены:
металлические,
основные,
восстановительные
свойства вещества
K; KH; K2O; KOH
чем выше
электроотрицательность элемента
тем ярче выражены:
неметаллические,
кислотные,
окислительные
свойства вещества
H2S; S; SO3; H2SO4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таким образом, можно оптимизировать критерии возможности прохождения химической реакции с позиции энергетической концепции:
 чем больше различаятсѐ электроотрицательности элементов, образуящих реагенты, тем более возможно химическое взаимодействие между ними (закон сохранениѐ энергии и принцип минимума энергии);
 в результате химической реакции элементы с наиболее различными значениѐми электроотрицательности
образуят один из продуктов (закон сохранениѐ энергии и
принцип минимума энергии);
 наиболее возможны химические процессы, идущие с
образованием осадков в растворах, с образованием комплексных ионов (закон сохранениѐ энергии и принцип минимума
энергии) и образованием летучих продуктов (принцип минимума энергии, закон увеличениѐ энтропиии).
Сравнение значений электроотрицательности элементов помогает школьнику увидеть и понять наиболее общие
закономерности поведения веществ:
− щелочные и щелочноземельные металлы находятся в
природе только в виде соединений ― галогениды, нитраты,
сульфаты, карбонаты и др;
− большинство металлов покрыты на воздухе оксидной
плёнкой;
− небольшая часть металлов растворима в воде ― натрий,
кальций и др.;
− большинство металлов корродируют на воздухе в присутствии воды;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
101
− основными компонентами руд являются оксиды, сульфиды и др.;
− небольшая часть металлов находится в природе в самородном состоянии ― золото, платина и др.;
− силициды, арсениды, фосфиды, гидриды, карбиды, нитриды ― разлагаются водой;
− галогениды «неметаллических» элементов подвержены
гидролизу;
− оксиды азота и оксиды галогенов нельзя получить прямым синтезом при стандартных условиях;
− оксид фтора не существует и др.…
Кислотно-основное взаимодействие.
Большинство школьников не испытывают трудностей в
составлении уравнения реакции серной кислоты с гидроксидом натрия, т.к. реагенты принадлежат противоположным
классам (серная кислота ― класс кислот, гидроксид натрия ―
класс растворимых оснований), следовательно, при взаимодействии проходит реакция обмена (нейтрализации), в результате
которой образуется соль ― сульфат натрия и вода:
,
но гораздо сложнее, с позиции классовой концепции, школьнику составить уравнение взаимодействия концентрированной серной кислоты с концентрированной азотной кислотой (оба реагента принадлежат одному классу ― кислоты, следовательно, реакция невозможна), а, между тем, этот процесс широко используется в органической химии для нитрования.
Используя критерии возможности химической реакции,
школьник приходит к выводу, что значения электроотрица-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
102
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
тельности элементов в составе серной кислоты несколько
больше, чем значения электроотрицательности элементов
образующих азотную кислоту (серная кислота содержит большее количество кислорода). Следовательно, серная кислота по
отношению к азотной кислоте может проявлять кислотные
свойства и вступать с ней в кислотно-основное взаимодействие. Так как, значения электроотрицательности различаются
незначительно, процесс требует определённых условий активации, что достигается повышением концентрации реагентов
и повышением температуры:
.
Образующийся
катион (диоксиазота-катион, нитроилкатион, ион нитрония — устар.), является активным нитрующим агентом (сравните электроотрицательности образующих
его элементов).
С позиции энергетической концепции удобно иллюстрировать амфотерные свойства воды:
.
Сравнивая значения электроотрицательности образующих реагенты элементов, приходим к выводу, что пентафторид фосфора (V) проявляет в воде кислотные свойства, а фосфид трилития по отношению к воде ведёт себя как основание. Соответственно, в первом случае вода проявляет основные свойства, а во втором процессе вода проявляет кислотные свойства.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
103
Традиционно сложная школьнику для изучения тема
«Гидролиз солей» (т.к. с классовых позиций затруднительно определить возможность гидролиза соли, потому что понятие классов соединений не включает понятие сильные и слабые кислоты и
основания) «легко укладывается» в рамки энергетической кон-
цепции. Силу кислот и оснований можно оценить, сравнивая
электроотрицательности элементов.
Гидролиз соли это равновесный процесс кислотноосновного взаимодействия ионов соли с водой. В соответствии с 5-ым законом энергоэнтропики, чем выше значение
электроотрицательности элементов, образующих катион, тем
больше возможность гидролиза соли по катиону с образованием кислой среды:
,
аналогично, чем меньше значение электроотрицательности
элементов, образующих анион, тем больше степень гидролиза соли по аниону с образованием щелочной среды:
.
Именно поэтому, гидрокарбонат натрия, принадлежащий классу кислых солей, образует в водном растворе щелочную среду.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
104
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Если катион образован элементами с большими значениями электроотрицательности, а анион образован элементами с малыми значениями электроотрицательности, есть
смысл говорить о гидролизе по катиону и аниону. Кислотность среды в этом случае определяется константами равновесия соответствующих обратимых реакций:
.
Если гидролиз идёт по катиону и по аниону и продуктами являются газ и осадок, в этом случае (см. критерии возможности химического процесса) процесс проходит необратимо (прочерк в таблице растворимости) , т.е. такая соль в водном
растворе существовать не может, равно, как и образовываться в воде:
Использование значений электроотрицательности при
определении кислотно-основных свойств вещества имеет
свои ограничения в применении. Так, бинарные водородные
соединения в водных растворах в силу увеличения поляризации анионов увеличивают кислотность с ростом радиуса
аниона, т.е. с увеличением порядкового номера элемента в
группе кислотность его водородного соединения увеличивается. При этом электроотрицательность элементов, образующих вещество уменьшается (см. табл. 1.3.3.6).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
105
Поэтому кислотность тиолов выше кислотности соответствующих спиртов, а кислотность тиокарбоновых кислот выше
кислотности соответствующих карбоновых кислот и т.п.
Таблица 1.3.3.6
  <  <  < 
кислотность
  <  <  < 
кислотность
 <  <  < 
кислотность
Окислительно-восстановительное взаимодействие.
Традиционно при изучении темы «Окислительновосстановительные реакции», школьнику предлагается следующий алгоритм по составлению уравнений окислительновосстановительных реакций методом электронного баланса:
− определить степени окисления элементов, образующих
реагенты и продукты;
− определить элементы, изменяющие свою степень окисления;
− выписать эти элементы с указанием первоначальной и
конечной степени окисления;
− определить смещение (перемещение) определённого количества электронов по закону сохранения заряда;
− составить электронный баланс;
− по «Принятию» и «Отдаче» электронов определить
«Окислитель» и «Восстановитель»;
− используя электронный баланс, расставить коэффициенты в уравнении реакции.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
106
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Данный порядок приводит к верному решению, если
определены все реагенты и все продукты реакции. Если же,
хотя бы одно, вещество не указано у школьника возникает
противоречие — для того чтобы определить недостающих
участников химической реакции необходимо знать какое из
веществ в данном процессе является окислителем, а какое
является восстановителем, но определить это ученик может
лишь после составления электронного баланса.
При использовании энергетической концепции в обучении химии, порядок составления уравнений окислительновосстановительных реакций несколько иной. Ученик, в первую очередь, по разности значений электроотрицательности
элементов, образующих реагенты, определяет, какой реагент
проявляет в данном процессе восстановительные свойства и
повышает степень окисления, образующего его элемента. Затем школьник определяет реагент, проявляющий окислительные свойства и, соответственно, понижающий степень
окисления, входящего в его состав элемента. Далее, учитывая
реакцию среды и значения электроотрицательности элементов, образующих вещества, несложно прогнозировать возможные продукты реакции и недостающие реагенты.
Пример окислительно-восстановительного взаимодействия: определите возможность взаимодействия азотной и
соляной кислот.
Сравнивая значения электроотрицательности элементов, образующих эти вещества, приходим к выводу, что значения электроотрицательности элементов, образующих азотную кислоту, больше, чем значения электроотрицательности
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
107
элементов, входящих в состав хлороводорода. Следовательно, азотная кислота по отношению к соляной кислоте может
проявлять окислительные свойства и вступать с ней в окислительно-восстановительную реакцию. Азотная кислота проявляет окислительные свойства и понижает степень окисления
азота от +5 до +4, или до +2. Соляная кислота проявляет восстановительные свойства и повышает степень окисления хлора от -1 до 0. Следовательно, продуктами реакции, помимо
воды (наиболее различающиеся по значениям электроотрицательности элементы), могут быть оксид азота (II) или оксид
диазота (IV) и хлор. Разность значений электроотрицательности хлора (-1) и азота (+5) не значительная, следовательно,
процесс требует повышенной температуры и высокой концентрации кислот:
.
Этот процесс имеет большое значение в технологии производства азотной кислоты, а, именно, вода, используемая в технологическом процессе, не должна содержать хлорид ионы, иначе аппараты, в силу активной коррозии, придут в негодность.
В России смесь крепких соляной и азотной кислот называли
королевской водкой (М. В. Ломоносов, 1742 г.), царской водкой
(М. Парпуа, 1796 г.), селитро-соляной кислотой (В. В. Петров,
1801 г.), азотноводохлорной кислотой (Г. И. Гесс, 1831 г.); известны
и другие названия. Слово «Водка», первоначально появилось в русском языке примерно в XIII—XIV веках как уменьшительное от сло-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
108
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ва «Вода», и имело таковое значение основным вплоть до середины XIX века. Понятие «спиртной напиток» слово «Водка» приобрело где-то между XIV и XIX веками первоначально как диалектное, и
лишь в конце XIX, в начале XX века стало обозначать единственно «крепкий спиртной напиток».
Проблемным вопросом в процессе обучения химии с
позиции классовых воззрений является определение продуктов химической реакции, если возможно несколько вариантов, т.к. классовая концепция не предполагает альтернативных продуктов. В окислительно-восстановительных реакциях,
в случаях с промежуточными степенями окисления, действительно возможны несколько продуктов, содержащих один и
тот же элемент в разных степенях окисления, в зависимости
от активности реагента, его концентрации, температуры и др.
Например, взаимодействие азотной кислоты с железом в
зависимости от концентрации кислоты (см. рис. 1.3.3.5).
В уравнении химической реакции
мы обозначаем доминирующий при
данных условиях продукт, пренебрегая изменением условий во времени.
При взаимодействии азотной
кислоты с железом всегда образуется
смесь продуктов, содержащих азот в
разных степенях окисления. Причём,
чем выше концентрация кислоты,
Рисунок 1.3.3.5
тем меньше глубина окисления. Дымящая азотная кислота (90 % и выше) пассивирует железо.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
109
При прохождении окислительно-восстановительных реакций в растворах значительное влияние на глубину прохождение процесса, а, следовательно, и на состав продукта оказывает среда раствора. В кислой среде окислительные процессы идут наиболее глубоко (кислая среда предполагает повышенную электроотрицательность см. выше), в щелочной ―
наименее, а в нейтральной среде образуется промежуточный
продукт. Например, взаимодействие тетраоксоманганата (VII)
калия (перманганата калия) с триоксосульфатом (IV) калия (сульфитом калия) в растворах с разной кислотнощелочной средой:
.
Как видно из приведённых уравнений реакций наиболее сильный окислительный процесс проходит в кислой среде с максимальным понижением степени окисления марганца. Образующийся в щелочной среде зелёный тетраоксоманганат (VI) калия (манганат калия), на воздухе практически сразу окисляется до оксида марганца (IV).
Процесс восстановления перманганата калия эффективен для демонстрации, т.к. раствор перманганата калия малиновой окраски обесцвечивается в кислой среде, буреет с
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
110
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
выпадением осадка в нейтральной среде и окрашивается в
изумрудно-зелёный цвет в щелочной среде.
Самый сильный окислительный процесс происходит на
аноде (электрод, от которого направлено движение электронов),
а самый сильный восстановительный процесс происходит на
катоде (электрод — источник электронов).
Пример: определите продукты электролиза водного
раствора нитрата калия на инертных электродах.
Традиционно школьник, применяя правило определения продуктов электролиза (ряд активности металлов), выбирает в качестве катодного продукта ― водород, т.к. калий занимает положение в самом начале ряда активности металлов. В качестве анодного продукта школьник должен определить ― молекулярный кислород, т.к. нитрат-ион является
анионом кислородсодержащей кислоты.
Однако если опустить инертные электроды под напряжением в крепкий раствор калийной селитры, мы не обнаружим в катодном пространстве водорода.
Электролиз является окислительно-восстановительным
процессом. На катоде всегда проходит восстановительный
процесс и понижение степени окисления элементов. На аноде, соответственно, проходит процесс окисления и повышение степени окисления элементов.
В данном случае система состоит из молекул воды, ионов калия и нитрат-ионов. Согласно 5-му закону энергоэнтропики, на катоде легче всего будут восстанавливаться вещества, содержащие элементы с наибольшим значением электроотрицательности способные понижать свою степень окисле-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
111
ния ― NO3-(нитрат-ион легко восстанавливается, см. выше взаимодействие железа с азотной кислотой). Соответственно, на
аноде будут окисляться вещества, образованные элементами
с наименьшими значениями электроотрицательности и способные повышать свою степень окисления ― H2O (см.
табл. 1.3.3.7).
Таблица 1.3.3.7
СИСТЕМА
H2O; K+; NO3-.
Катод (-)
Анод (+)
и
Необходимо обратить внимание на изменение количества реагентов в ходе процесса, а, следовательно, с течением времени по
мере уменьшения количества нитрат-ионов, начнёт доминировать процесс восстановления молекул воды.
Правило продуктов электролиза, применяемое при обучении школьников с позиции классовой концепции, показывает, что кислородсодержащие анионы на аноде не окисляются. Между тем, с позиции энергетической концепции сравнением значений электроотрицательности элементов, можно
констатировать преимущественное окисление на аноде триоксосульфат (IV) ионов (SO32-) до тетраоксосульфат (VI)
ионов (SO42-). Электролизом раствора буры (Na2B4O7) получают мощное отбеливающее средство — пероксоборат
натрия (NaH2BO4). При повышенной концентрации тетраоксо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
112
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
сульфат (VI) ионов (SO42-) в анодном пространстве водного
раствора при электролизе образуются октаоксосульфат (VI)
ионы (S2082-) и др.
Вещества, содержащие элементы с высокими значениями электроотрицательности в низших степенях окисления,
не могут проявлять окислительные свойства за счёт этих элементов, т.к. у окислителя должна понижаться степень окисления элемента. Аналогично, не могут проявлять восстановительные свойства вещества, содержащие элементы с низкими
значениями электроотрицательности, но находящиеся в высших степенях окисления:
Если изучению неорганических соединений в школьном
курсе химии 9 класса предшествует рассмотрение общих
принципов в 8 классе, то изучение органической химии практически сразу начинается с рассмотрения отдельных классов
веществ. Первые уроки, отводимые на знакомство с теорией
строения органических веществ, не достигают цели, т.к. без
знания частных свойств нельзя понять и вывести общие закономерности, а заучивание крайне неэффективно.
Изучение органической химии, вполне самостоятельной
естественнонаучной дисциплины, необходимо начинать с
введения в курс, в котором необходимо рассмотреть историческую справку, общие вопросы строения органических соединений и особенности их реакционной способности.
 Органическая химия ― наука, изучающая строение и
свойства углеводородов и их производных, определяющая
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
113
создание и развитие новых областей науки и техники (Карл
Шорлеммер, Германия 1890 г.).
Классы органических соединений (см. табл. 1.3.3.8,
рис. 1.3.3.6.).
Таблица 1.3.3.8
УГЛЕВОДОРОДЫ
алифатические (ациклические)
карбоциклические
алициклические ароматические
алканы
циклоалканы
алкены
арены
алкины
циклоалкены
алкадиены
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ
кислородсодержащие
спирты
фенолы
эфиры простые
альдегиды
кетоны
кислоты
эфиры сложные
ангидриды
серусодержащие
азотсодержащие
тиолы
нитро
тиоэфиры
амиды
дитиоэфиры
амины
сульфокислоты
нитрилы
галогенсодерж.
гетероциклы
фуран
галогенпроизводные
галогенангидриды
пиран
тиофен
пиррол
пиридин
Притом, что органические вещества по сравнению с неорганическими веществами образованы преимущественно
элементами (С, H, O, N, S…), многообразие их несравнимо
больше. На современном этапе известно почти 30 миллионов
природных и синтетических органических веществ и только 700 тысяч неорганических соединений.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
114
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Объяснить этот факт с позиции классовой концепции затруднительно. Попробуем разобраться с позиций энергетической концепции:
Рисунок 1.3.3.6.
аминокислоты
алканы
алкены
алкины
нитросоединения
алкадиены
амины
циклоалканы
сложные эфиры
кислоты
арены
кетоны
альдегиды
спирты
простые эфиры
фенолы
− у атома углерода на внешнем уровне 4 электрона и
столько же орбиталей, т.е. атом углерода может образовывать 4 ковалентные связи, при этом, отсутствие неподелённых
электронных пар и вакантных орбиталей определяет энергетическую стабильность соединения;
− энергетическая близость s- и p-орбиталей второго энергетического уровня атома углерода обуславливает возможность их гибридизации (sp, sp2 и sp3), а, следовательно, возможность существования в одном соединении различных по
кратности ковалентных связей;
− атомы углерода энергетически не могут образовывать
двухатомных молекул в стабильном состоянии, но легко образуют разветвлённые цепи и кольца;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
115
− значение электроотрицательности углерода имеет малое различие со значением электроотрицательности водорода, следовательно, углерод образует с водородом слабополярные связи и органические соединения имеют преимущественно молекулярную структуру, что выгодно с энергоэнтропийных позиций (летучие соединения);
− энергетическая близость связей C―C, C―O, C―N, C―S,
C―H обуславливает возможность их нахождения в одной молекуле.
 Реакционная способность — относительная характеристика химической активности вещества, учитывающая как
разнообразие реакций, возможных для данного вещества,
так и их скорость.
 Реакционный центр — область частицы субстрата, непосредственно атакуемая реагентом.
Реакционная способность — понятие относительное, т.е.
она определяется по отношению к конкретному партнёру по
реакции. При этом вещество, содержащее атакуемый реакционный центр называют субстратом, а атакующее вещество
называют реагентом. Чем выше реакционная способность
вещества, тем больше скорость процесса.
Реакционная способность органических веществ обусловлена поляризацией и энергиями углеродных связей. Как
было показано выше, реакционную способность органических соединений и условия прохождения реакций с их участием можно прогнозировать в зависимости от значения
электроотрицательности углерода в реакционном центре.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
116
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Электроотрицательность углерода зависит от его степени окисления, гибридного состояния и количества связей с
радикалами (первичный, вторичный, третичный углерод).
Чем выше степень окисления углерода, тем больше значение его электроотрицательности. Чем больше вклад sорбитали в гибридное состояние углерода, тем выше значение его электроотрицательности (χ С sp3 <χ С sp2 <χ С sp).
В силу электроно-донорных свойств метильных групп и
индуктивного эффекта, значение электроотрицательности
первичного углерода выше значения электроотрицательности
вторичного углерода, а значение электроотрицательности
вторичного углерода выше значения электроотрицательности
третичного углерода. Соответственно различаются и энергии
связи (χ (Сперв) >χ (Свтор) >χ (Стрет); Есв (Сперв) > Есв (Свтор) >
Есв (Стрет)).
Химические свойства органических соединений можно
представить в зависимости от гибридного состояния углерода
и типа функциональной группы (см. табл. 1.3.3.9, 1.3.3.10.).
Таблица 1.3.3.9.
тип гибридизации
углерода
χ
sp3
2,5
sp2
sp
свѐзи
типы реакций
одинарные замещение,
σ-связи
крекинг
двойная
2,8 σ-связь и
присоединение
π-связь
условиѐ
жёсткие:
hν, эл. ток, Т
полярный
растворитель
тройная
присоединения,
полярный
3,2 σ-связь и
замещение конрастворитель
две π-связи цевого водорода
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
тип гибридизации
углерода
sp2, арены
χ
свѐзи
117
типы реакций
условиѐ
σ-связи и
присоединение
жёсткие: hν, Т
π- электронное
замещение
в кислота
кольцо,
кольцо
Льюиса
кратность 1,5
Таблица 1.3.3.10.
функциональные
группы
свѐзи
типы реакций
условиѐ
одинарные
σ-связи
замещение
одинар― OH спирты ные
σ-связи
одинар― OH фенолы ные
σ-связи
замещение
Т, неполярный растворитель
щелочная среда
отщепление
кислота Льюиса, Т
― Hal
― СОН
― COOH
двойная
σ-связь и
π-связь
двойная
σ-связь и
π-связь
одинарная
σ-связь
― NH2
― NO2
отщепление
щелочная среда
замещение
в
кольцо,
кислота Льюиса
2,4,6-положения
присоединение щелочная среда
мягкий окислитель,
окисление —
сильный восстановосстановление
витель, температура
сильный восстаноокисление —
витель или окисливосстановление
тель
замещение кислотного водо- щелочная среда
рода
основные свойкислая среда
ства
одинарная
σ-связь
двойная
σ-связь и восстановление
π-связь
активный восстановитель
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
118
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Процессы с участием органических веществ, как правило, проходят в несколько элементарных последовательных
реакций (стадий). Общая скорость процесса определяется
скоростью самой медленной (лимитирующей) стадии. Скорость лимитирующей стадии определяется её энергией активации. Чем меньше энергия активации лимитирующей стадии, тем выше скорость процесса.
В многостадийных процессах промежуточные стадии
включают образование интермедиатов.
 Интермедиат1 — нестабильная промежуточная частица, образуемая в ходе химического процесса.
Устойчивость интермедиатов зависит от его строения и
определяет механизм процесса.
Эффективным средством активизации процесса является катализатор2.
 Катализ — процесс ускорения химической реакции в
присутствии веществ — катализаторов, которые взаимодействуют с реагентами, но в реакции не расходуются и не входят
в состав продуктов.
Для процессов in vivo особенно важен катализ, осуществляемый ферментами (энзимами) (см. рис. 1.3.3.7.).
Фермент3 — высокоспецифичный биокатализатор белковой природы.
1
от лат. Inter –между, промежуточный, media –средство, среда
от греч. Katalysis –разрушение
3
от лат. Fermentum –закваска
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
119
Рисунок 1.3.3.7.
Графическая схема реакции без участия катализатора
и в присутствии фермента
E
EА1
EА2
E*А1
фермент-субстратные
комплексы
E*А2
интермедиаты
Eреагенты
∆Er
Eпродукты
0

Большинство органических реакций приводят к образованию нескольких изомерных продуктов (5 закон энргоэнтропики). При проведении реакции в мягких условиях практически полностью образуется изомер, скорость образования которого наибольшая (более вероятный, доступный), а процесс
называется кинетически1 контролируемый. При проведении
реакции в жёстких условиях в продуктах доминирует наиболее устойчивый (с наименьшей внутренней энергией) изомер, а
процесс называется термодинамически2 контролируемый.
Например, алкилирование толуола при разных температурах (см. рис. 1.3.3.8.):
1
2
от греч. Kinetikos – приводящий в движение
от греч. Therme –тепло, dynamis – сила
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
120
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Рисунок 1.3.3.8.
Графическая схема алкилирования толуола
при разных температурах
E
EА1
EА2
E*А1
E*А2
Eреагенты
∆Er*
E*продукты
Eпродукты
0
∆Er

Наиболее энергетически устойчивым в данной реакции
является 3-метилтолуол (мета-метилтолуол), хотя образование 2-метилтолуола и 4-метилтолуола (орто- и пара-продукта)
происходит быстрее и метильная группа является 2, 4, 6ориентантом (о-, п-ориентантом).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
121
При доминирующем образовании одного из альтернативных продуктов говорят о высокой региоселективности
процесса.
 Региоселективность1 — предпочтительное прохождение химической реакции по одному из нескольких реакционных центров субстрата.
Например:
,
хлор, по сравнению с бромом, имеет более высокое значение
электроотрицательности и проявляет большую активность в
реакциях галогенирования. В силу большой активности хлора,
процесс хлорирования характеризуется низкой региоселективностью и незначительным преобладанием кинетически
контролируемой реакции, т.к. метильные группы более доступны для атаки и их в 3 раза больше. При бромировании
реализуется высокая степень региоселективности и, почти
полное доминирование термодинамически контролируемой
реакции, т.к. третичный углерод имеет повышенную электронную плотность и меньшую электроотрицательность, а,
следовательно, более устойчивый продукт. Именно по этой
причине химики-органики избегают прямого хлорирования,
1
от лат. Regio, regionis − место, область, selectuo − выбор
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
122
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
тем более фторирования, углеводородов, т.к. образуется
трудноразделимая смесь изомерных продуктов.
В школьном курсе органической химии представлены
окислительно-восстановительные реакции гидрирования, галогенирования, окисления перманганатом калия в разных
средах, серебряного и медного зеркала, горения, реже озонирования.
Например, реакции гидрирования:
,
значения электроотрицательности углерода в степени окисления -2 и водорода в степени окисления 0 близки, поэтому
прогнозируем жёсткие условия процесса (температура, давление, катализатор).
В ацетилене степень окисления углерода несколько
выше, чем в этилене, соответственно и условия гидрирования
несколько мягче:
.
Восстановление карбонильных соединений до спиртов:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
123
.
Особое место в органическом синтезе занимает процесс
восстановления ароматических нитросоединений до аминов:
значение электроотрицательности азота значительно выше
значения электроотрицательности водорода, отсюда логичный вывод о мягких условиях восстановления нитробензола.
Получить анилин можно восстановлением нитробензола водородом при комнатной температуре в момент выделения
последнего из смеси концентрированного раствора щёлочи с
алюминиевыми стружками:
,
для восстановления нитробензола можно использовать и
раствор кислоты, например соляной, с железными опилками,
но образующийся анилин, может взаимодействовать с кислотами с образованием анилиний-катиона [H5C6NH3]+.
Впервые восстановление нитробензола сульфидом диаммония провёл в 1842 г. великий русский химик-органик
Н. Н. Зинин:
,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
124
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
движущая сила данного процесса увеличивается за счёт образования газообразного аммиака (2 закон энергоэнтропики) и
выпадения серы в осадок.
Реакции галогенирования:
,
в силу индуктивного эффекта метильные группы в пропане
повышают электронную плотность на вторичном углероде и,
тем самым, снижают его электроотрицательность. С позиции
энергетической концепции, вторичный углерод по сравнению
с первичным должен быть наиболее подвержен атаке бромом с его высоким значением электроотрицательности. При
этом необходимо указать на пространственную доступность
метильных групп по сравнению с вторичным углеродом. Таким образом, пространственный фактор (кинетически контролируемая реакция) определяет образование 1-бромпропана, а
энергетический фактор (термодинамически контролируемая реакция) обуславливает образование 2-бромпропана. Соотношение количеств продуктов реакции позволяет сделать вывод о высокой региоселективности данного процесса, т.е.
доминирует наиболее устойчивый продукт.
Значение электроотрицательности у хлора существенно
выше, чем у брома, следовательно, выше его активность и
ниже степень региоселективности реакции хлорирования
пропана.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
125
.
При повышении температуры активность хлора возрастает и доминирующую роль в образовании продукта начинает играть кинетический фактор.
.
Практически все природные органические вещества и
большинство синтетических органических веществ горят на
воздухе:
горение органических веществ характеризуется теплотой сгорания (Qс) и выделением газообразных продуктов. В соответствии с энергетической концепцией по 1 закону энергоэнтропики и 2 закону энергоэнтропики, процесс горения идёт с
уменьшением энергии системы реагент ― продукт, т.е. является самопроизвольным.
Окисление органических соединений в растворах осуществляется сильными окислителями ― перманганат калия,
дихромат калия; и мягкими окислителями, такими как аммиачный раствор оксида серебра (I), гидроксид меди (II) и др.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
126
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
В жёстких условиях (сильный окислитель, кислая среда,
температура) окисление проходит более глубоко, так, жёсткое окисление алкенов приводит к образованию смеси кислот и кетонов (концевая метильная группа при двойной связи
окисляется до оксида углерода (IV)). Мягкие условия окисления (комнатная температура, нейтральная или щелочная среда,
мягкий окислитель) алкенов способствуют образованию двухатомных спиртов ― гликолей (реакция Вагнера).
Реакция серебряного зеркала (проба Толленса) и проба Феллинга используются для идентификации альдегидной
группы, т.к. являются мягкими окислителями и в процессе не
окисляют другие центры
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
127
Кислотно-основные свойства органических веществ:
Кислотность и основность (как и окислитель- восстановитель) являются не абсолютными, а относительными свойствами соединений. Кислотные свойства обнаруживаются только в присутствии основания, а основные свойства проявляются — только в присутствии кислоты.
Выраженными основными свойствами, по аналогии с
аммиаком, в силу наличия донорной неподелённой пары
электронов, характеризуются амины:
.
В алифатических аминах, в силу электронодонорных
свойств метильных групп, электроотрицательность азота несколько ниже, чем в аммиаке. Следовательно, основность
алифатических аминов больше чем у аммиака.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
128
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
В ароматических аминах электроотрицательность азота,
в силу электроноакцепторных свойств ароматического кольца, больше, чем электроотрицательность азота в аммиаке.
Следовательно, основность анилина и его производных
меньше чем у аммиака
Большое значение в синтезе ароматических соединений
играют реакции алкилирования и ацилирования. Впервые
процесс был проведён Ш. Фриделем и Дж. Крафтсом в 1877 г.
и впоследствии получил название ― реакция ФриделяКрафтса. Этот процесс является каталитическим и в качестве
катализатора используются вещества с кислотными свойствами, например галогениды алюминия и бора. С позиций
классовой концепции объяснить механизм катализа затруднительно. Используя энергетическую концепцию, прогнозируем взаимодействие, например, хлорида алюминия (III) с
хлорсодержащими органическими соединениями с образованием тетрахлоралюминат-аниона:
.
Образующиеся при этом карбокатионы, являются реакционноспособными частицами и активно атакуют субстрат с
образованием интермедиата. Эта стадия в процессе является
лимитирующей, т.е. определяет скорость всего процесса:
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
129
Далее, образующийся интермедиат быстро взаимодействует с тетрахлоралюминат-анионом с образованием хлорида алюминия (III):
.
Таким образом, трихлорид алюминия, активно участвуя
в процессе, в последней стадии полностью воспроизводится в
неизменном количестве.
Положение замещенияв бензольное кольцоу аренов
определяется природой радикала и функциональной группы
при кольце, так называемых в органической химии ― ориентантов I-го и II-го рода (см. табл. 1.3.3.11.).
Ориентанты I-го рода смещают электронную плотность в
кольце в положение — 2, 4, 6 (орто- и пара-положения):
, при этом, ориентанты I-го рода могут активировать кольцо для электрофильной атаки и могут дезактивировать кольцо, увеличивая электроотрицательность в силу
отрицательного электронно-индуктивного эффекта.
Ориентанты второго рода оттягивают электронную
плотность из кольца, увеличивая электроотрицательность,
тем самым дезактивируя его, и направляют электрофильную
атаку в положение — 3, 5 (мета-положение):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
130
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
.
Таблица 1.3.3.11
Ориентанты I-го и II-го рода
положение
сильно
активируящие
заместители
2, 4, 6замещение
OH, NH2, NHR, Ar, R, OR, NHCOR,
NRR'
OCOR, SR
3, 5замещение
-
активируящие
заместители
-
дезактивируящие
заместители
сильно
дезактивируящие заместители
Cl, Br, I
-
CHO, COR, COOH,
NO2, CN, NH3+
COOR, CCl3
В силу повышенной электроотрицательности углерода в
sp-гибридном состоянии, алкины с концевой тройной связью,
способны проявлять слабые кислотные свойства, которые не
характерны для других углеводородов:
Для идентификации многоатомных спиртов используют
реакцию со свежеосаждённым гидроксидом меди (II), в которой многоатомный спирт проявляет кислотные свойства. Образуется бис (этандиокси-1,2) купрат (II)-анион интенсивного
синего цвета:
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
131
Вызывает интерес реакция этерификации. При очевидности кислотных свойств у карбоновой кислоты и, соответственно, основных свойств у спирта, по данным анализа с помощью меченых атомов, отрыв гидроксильной группы происходит именно у кислоты. Обучение химии с классовых позиций не даёт логичного решения данной проблемы. Необходимо обратить внимание на то, что это равновесный процесс,
катализируемый минеральными кислотами. Образующийся
при диссоциации минеральной кислоты протон атакует карбоксильную группу, т.к. её электроотрицательность выше,
чем у спиртовой группы:
.
В результате взаимодействия образуется реакционноспособный карбокатион, который атакует спирт по кислородному центру гидроксильной группы:
,
образующийся катионный комплекс является интермедиатом, а стадия является лимитирующей.
Затем происходит быстрая перегруппировка с отщеплением воды и протона в количестве эквивалентном первой
стадии процесса:
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
132
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Большое значение в органическом синтезе имеют реакции с участием реактива Гриньяра, как наиболее универсальный способ получения органических веществ разных классов (см. рис. 1.3.3.9., 1.3.3.10.).
Данный реактив впервые применил в 1899 г. французский химик-органик Филипп Антуан Барбье. Француз Франсуа́
Огю́ ст Викто́ р Гринья́р в 1900 г. усовершенствовал метод, разделив процесс на две самостоятельные реакции: получение
реактива RMgHal и его взаимодействие с субстратом. За это
открытие Гриньяр в 1912 г. был удостоен Нобелевской премии, а реактив был назван его именем.
Рисунок 1.3.3.9.
Синтез органических соединений
с участием реактива Гриньяра
Реактивы Гриньяра обычно синтезируют в абсолютном
простом эфире (этоксиэтане, пентоксипентане или тетрагидрофуране) реакцией металлического магния с галоге-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
133
нопроизводным алифатического, алициклического или ароматического углеводорода.
,
Обычно для синтеза реактива Гриньяра применяют
бромпроизводные углеводородов, т.к. иодпроизводные приводят к сложной смеси продуктов, хлорпроизводные малоактивны, а фторпроизводные углеводородов с магнием не реагируют.
Рисунок 1.3.3.10.
Синтез органических соединений
с участием реактива Гриньяра
Таким образом, энергетическая концепция, основанная
на законах энергоэнтропики, позволяет прогнозировать возможные продукты реакции, активность процесса и необходимые условия его прохождения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
134
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
1.3.4. Организационно-управленческий компонент.
Организационно-управленческий компонент модели
представлен подсистемой, содержащей общие и специфические, естественнонаучные и гуманитарные методические
средства и организационные формы интегративных занятий
по химии. Компоненты подсистемы интегрируются посредством стимуляционно-мотивирующей ситуации.
 Стимуляционно-мотивирующая ситуация — ситуация, характеризующаяся сознательно вызванным высокоэмоциональным состоянием ученика, детерминирующая личностно значимые условия (личностно-ценностные смыслы удовлетворения собственных желаний, потребностей, стремлений) направленные на достижение образовательных целей.
Для практики обучения особенно важно положение о
том, что мышление не может быть сведено к функционированию уже готовых знаний. Процессы мышления включают
анализ и синтез, абстрагирование и обобщение. В ходе педагогических исследований было выявлено, что наиболее ярко
продуктивные процессы мышления выступают при постановке и решении человеком различных проблем, выдвигаемых
жизнью. Правомерность этого положения подтверждается
тем, что проблемность ― неотъемлемая черта познания, так
как наличие проблем обусловлено всеобщей взаимосвязью и
взаимообусловленностью явлений в мире. Мышление же,
являясь опосредованным познанием, берёт свое начало в
проблемности познания.
С. Л. Рубинштейн и его сотрудники установили следующий основной факт: «…Возможность освоения и использования
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
135
человеком предъявляемых ему извне знаний — понятийных обобщений и способов действия или операций — зависит от того, насколько в процессе собственного его мышления созданы внутренние условия для их освоения и использования [27, С. 232]». «Человек
доподлинно владеет лишь тем, что сам добывает собственным
трудом [28, С. 34]».
В качестве одной из главных психических реальностей
при исследовании творческих процессов мышления была открыта проблемная ситуация, которая, как отмечают психологи, является начальным моментом мышления, источником
творческого мышления, помогающая разрешить вопросы не
только управления процессом усвоения знаний, но формирования и развития мотивов учения школьников. Именно проблемная ситуация помогает вызвать определенную познавательную потребность у школьников, дать необходимую направленность их мысли и тем самым создать внутренние (личностно-значимые) условия (смыслы) для усвоения учебного материала, обеспечив таким образом возможность педагогу управлять этим процессом.
Именно поэтому, в качестве внутренней сущности стимуляционно-мотивирующей ситуации мы рассматриваем
системную цепь проблемных ситуаций. Стимуляционномотивирующая ситуация рассматривается нами как одно из
главных условий возникновения познавательных мотивов, так
как она помогает школьникам осознать тему урока и её
смысл в жизни ученика посредством, специально для этого,
организуемой учебно-познавательной деятельности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
136
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Главное преимущество использования таких ситуаций в
отличие от простого словесного разъяснения учителя заключается в том, что проблема не ставится извне, а возникает у
самого школьника в процессе его работы. А это ведёт к тому,
что мотивы ученика совпадают с целью решения проблемы.
Возникшая на основании собственной деятельности учащегося проблема обладает большой побуждающей силой, т.к. несёт на себе смыслообразующее начало что способствует
«принятию» её учеником.
Наибольшую трудность для педагогов представляет сам
процесс создания стимуляционно-мотивирующих ситуаций.
Так, по проведенным И. А. Ильницкой исследованиям,
до 80 % опрошенных учителей не могут привести примеры
проблемных ситуаций или приводили неверно. Многие педагоги склонны любой вопрос, заставляющий ребенка воспроизводить полученную информацию, называть проблемной
ситуацией. Особенно трудно для учителей создание системы
проблемных ситуаций при изучении целого раздела, в то
время как это очень важно для развития творческого мышления школьников [13].
Чтобы разрешить это противоречие (между необходимостью и неумением создания проблемных ситуаций) , необходимо
определить: «Что такое проблемная ситуация?», «Что она в
себя включает?», «Каковы её основные компоненты?». Наиболее чётко и последовательно компоненты проблемной ситуации разработаны психологом А. М. Матюшкиным [19,
С. 28-47+. В качестве основного компонента А. М. Матюшкин
и др. выделяют неизвестное, раскрываемое в проблемной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
137
ситуации (то есть новое усваиваемое отношение, способ или условие действия). Поэтому, чтобы создать проблемную ситуацию в обучении, отмечает А. М. Матюшкин, нужно поставить
школьника перед необходимостью выполнения такого задания, при котором подлежащие усвоению знания будут занимать место неизвестного. Уже сам факт столкновения с трудностью, невозможностью выполнить предложенное задание
с помощью имеющихся знаний и способов действия рождает
потребность в новом знании. Эта потребность и является основным условием возникновения проблемной ситуации и
одним из главных её компонентов.
Психологами установлено, что ядром проблемной ситуации должно быть какое-то личностно-значимое для человека рассогласование (противоречие) между известным или
еще неизвестным, которое требуется открывать. Однако при
столкновении с трудностью у ученика может и не возникнуть
познавательный мотив (противоречие не будет создано), если
задание, которое должно выявить затруднение у обучаемых,
даётся без учёта их возможностей (интеллектуальных возможностей и достигнутого ими уровня знаний). Поэтому в качестве
еще одного компонента проблемной ситуации А. М. Матюшкин и др. выделяют возможности учащегося в анализе условий поставленного задания и усвоении (открытии) нового
знания. Не слишком трудное, не слишком лёгкое задание не
способствует возникновению проблемной ситуации.
Итак, в психологическую структуру проблемной ситуации входят три компонента [19]:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
138
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
1. Неизвестное, которое должно содержать видимое или
подразумеваемое противоречие, рассматриваемое в качестве движущей силы процесса познания. Осознание противоречия учеником порождает у него потребность в действии, т.е. создаёт его мотивированность.
2. Познавательная потребность, мотив деятельности для
разрешения возникшего противоречия.
3. Интеллектуально-познавательные возможности ученика, включающие его творческие способности и имеющийся
жизненный опыт, причём, чем выше познавательные возможности ученика, тем больше информации и тем более общие отношения могут быть предоставлены ему в качестве
неизвестного.
Таким образом, первый компонент проблемной ситуации составляет её предметно-содержательную сторону, второй ― стимуляционно-мотивирующую направленность, а
третий выражает её объективно-личностный аспект. В соответствии с этими особенностями психологической структуры
проблемной ситуации А. Н. Матюшкин даёт следующее определение этому понятию:
 Проблемная ситуация — особый вид мыслительного
взаимодействия субъекта и объекта, характеризующийся таким психическим состоянием, возникающим у субъекта (учащегося) при выполнении им задания, которое требует
найти (открыть или усвоить) новые, ранее неизвестные субъекту знания или способы действия [19, С. 139].
Большинство педагогов (Бабанский Ю. К., Лернер И. Я.,
Махмутов М. И.) проблемную ситуацию рассматривают,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
139
прежде всего, как ситуацию затруднения. Однако многие
учёные обращают внимание не только на затруднение; в качестве основного звена проблемной ситуации они выделяют
противоречие (Вилькеев Д. В., Зильберман Б. Г., Матюшкин А. М.,
Мелешко С. И., Скаткин М. Н.). Большой интерес представляет
следующее положение С. Л. Рубинштейна: «Особенно острую
проблемность приобретает ситуация при обнаружении в ней
противоречий. Наличие в проблемной ситуации противоречивых
данных с необходимостью порождает процесс мышления, направленный на их «снятие» [26, С. 15]».
Проблемная ситуация характеризует определенное психическое состояние школьника, возникающее в процессе выполнения задания, которое помогает ему осознать противоречие между потребностью выполнить задание и невозможностью осуществить это с помощью имеющихся знаний.
Осознание такого противоречия пробуждает у учащегося потребность в открытии (усвоении) новых знаний о предмете,
способе или условиях выполнения действия.
Таким образом, проблемная ситуация, в нашем понимании, это ядро стимуляционно-мотивирующей ситуации,
выраженное в психическом состоянии интеллектуального затруднения школьника, вызванном осознанием им противоречия между потребностью и возможностью выполнения
учебного задания.
В процессе осознания школьниками возникающего (созданного, стимулируемого) противоречия при выполнении принятой ими учебной задачи учащиеся приходят к пониманию
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
140
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
необходимости интеграции и универсализации знаний, умений и способов учебных действий.
Психологический подход к классификации проблемных
ситуаций осуществлен А. М. Матюшкиным [19, С. 37-47+. В основу он положил три основания:
− Действие:
∙ неизвестное — цель (предмет действия);
∙ неизвестное — способ действия;
∙ неизвестное — новые условия действия.
− Уровень развития учащихся.
− Уровень интеллектуальных возможностей ребенка.
Е. Л. Мельникова [21+ разделяет проблемные ситуации
по критерию эмоционального переживания:
− с удивлением;
− с затруднением явным;
− с затруднением скрытым.
Дидактический подход к классификации использовали
Ю. К. Бабанский [3] — приёмы создания проблемных ситуаций: аналитический, синтетический, использования сравнений, классификаций и систематизации; М. И. Махмутов —
классификация, основанная на способах создания проблемных ситуаций [20]:
− при столкновении учащихся с жизненными явлениями,
фактами, требующими теоретического объяснения;
− при организации практической работы школьников;
− при побуждении обучаемых к анализу жизненных явлений, приводящих их в столкновение с прежними житейскими
представлениями об этих явлениях;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
141
− при формулировании гипотез;
− при побуждении школьников к сравнению, сопоставлению и противопоставлению;
− при побуждении учеников к предварительному обобщению новых фактов;
− при исследовательских заданиях.
Н. Е. Кузнецова и М. А. Шаталов [17+ выделяют:
1. Ситуации неожиданности — создаются при ознакомлении учащихся с учебным материалом, вызывающим удивление, поражающим своей необычностью.
2. Ситуации конфликта — возникают при наличии противоречия между:
- теоретически возможным способом решения учебной
задачи, найденным учащимся на основе своих знаний интегрального характера, и невозможностью его практического
осуществления;
- практически достигнутым результатом (известным
фактом) и недостаточностью только предметных знаний для
его теоретического обоснования;
- жизненным опытом учащихся, их бытовыми понятиями, представлениями и научными знаниями.
3. Ситуации опровержения — создаются, когда обучаемым на основе всестороннего интегрального анализа предлагается обоснованно доказать несостоятельность какого-либо
предположения, идеи, вывода, гипотезы, проекта и т.п.
4. Ситуации предположения — возникают, когда предполагается существование какого-либо явления или закона,
теории и др., расходящихся с полученными ранее системны-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
142
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ми знаниями, или же требуется доказать справедливость выдвинутого предположения.
5. Ситуации неопределенности — создаются, когда учащимся предъявляют задание с недостаточными или избыточными данными для получения однозначного ответа.
Все группы классификаций проблемных ситуаций определяют способы создания стимуляционно-мотивирующих ситуаций. Когда проблемная ситуация будет принята учеником
к решению, тогда она становится мотивом к началу мышления. В этом случае говорят о том, что проблемная ситуация
переросла в учебную проблему.
 Учебная проблема ― форма практической реализации,
созданной
в
процессе
обучения
стимуляционномотивирующей ситуации, определяющей направление мыслительной деятельности школьника и побуждающей к учебной деятельности по интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний и умений с целью усвоения новых понятий,
новых способов учебных действий.
В педагогике выделяют следующие приёмы вывода из
проблемной ситуации [21]:
− учитель «заостряет» противоречие и сообщает учебную
проблему;
− учащиеся самостоятельно осознают противоречие и
формулируют учебную проблему;
− педагог побуждает учеников осознать противоречие и
сформулировать учебную проблему в диалоге;
Формы, типы, методы интегративных занятий.
Этапы деятельности по присвоению информации:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
143
 Этап1 — временной период, характеризующийся каким-либо событием;
стадия, ступень, момент в развитии чего-либо.
 Информация2 — сообщение о положении дел гделибо, о состоянии чего-либо; сведения об окружающем мире
и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальными устройствами;
обмен сведениями между людьми и специальными
устройствами, обмен сигналами в животном и растительном
мире;
1. Мотивация3 — динамический процесс функционирования системы мотивов, в котором одни мотивы доминируют, причинно побуждая деятельность, а другие, подавляя, угнетают [12];
процесс, в результате которого определённая деятельность приобретает для индивида известный личностный
смысл, создаёт устойчивость его интереса к ней и превращает
внешне заданные цели его деятельности во внутренние потребности личности [4].
2. Целеобразование — процесс порождения новых целей
в деятельности человека, одно из проявлений мышления [12].
3. Стратегия4 (планирование) — выстроенная система задач по достижению поставленной цели.
1
отфр. Étape – переход, перегон
англ. Information, от лат. Informatio – разъяснение, осведомление
3
франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к
действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать
4
фр. Stratégie, нем. Strategie от греч. Stratēgia, stratos – войско и agein – вести
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
144
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
4. Построение ориентировочной основы действий —
система условий, на которую реально опирается человек при
выполнении действия. Она может совпадать с объективно
необходимой, но может и не совпадать с ней [32].
5. Последовательность действий — дидактическая задача действия, способ действия, результат действия.
6. Рефлексия1 — процесс самопознания индивидом внутренних психических актов и состояний, в том числе и со стороны других субъектов и общностей [30].
7. Оценка — определение и выражение в условных баллах-знаках (отметка, примечание автора), а также в оценочных
суждениях учителя степени усвоения учащимися знаний и
умений, установленных программой, уровня прилежания и
состояния дисциплины [30];
самооценка — мера соответствия внутреннего мира субъекта внешнему, с его требованиями, законами, нормами,
обычаями и традициями.
8. Коррекция2 — исправление, улучшение, совершенствование результата обучения.
Элементы образовательного процесса:
 Образовательный процесс — системный процесс
взаимодействия педагогов и учащихся между собой и друг с
другом, в ходе которого учащийся по мере всё более глубокого и всестороннего участия в обучении и учении, воспитании
и самовоспитании, развитии и саморазвитии движется от ро1
франц. Reflexion – размышление, обдумывание; от лат. Reflecto, reflexum,
от позднелат. Reflexio – поворачивать, обращать назад
2
нем. Korrektion, фр. Correction, лат. Correctio – исправление, поправка, улучшение, от лат. Correctus – выправленный, Corrigo – выправляю, исправляю
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
145
ли пассивного объекта деятельности педагога к полноправному соучастнику этого процесса, иными словами, становится
субъектом педагогической взаимодеятельности.
1. Организация деятельности — мотивация, целеполагание, стратегия.
2. Изучение нового материала — построение ориентировочной основы действий и последовательность действий,
приводящие к усвоению новой информации.
3. Закрепление — порядок действий, направленный на
осмысленное применение изученного материала в различных ситуациях, кодирование и декодирование информации.
4. Повторение — последовательность действий с изученным и закреплённым материалом, рефлексия.
5. Контроль — выявление отклонений фактических параметров деятельности объекта от нормативных как одна из
ведущих функций управления, проверка, наблюдение с целью проверки, система оценок качества образования.
6. Коррекция — исправление, совершенствование результата обучения.
Эти элементы составляют базу любого учебного процесса, в том числе и учебного занятия, хотя, совсем необязательно все шесть элементов должны иметь место. Это зависит от
типа учебного занятия (см. табл. 1.3.4.1.).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
146
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 1.3.4.1.
Группировка этапов деятельности
по присвоению информации,
элементов образовательного процесса
и типов учебных занятий
этапы деѐтельности по присвоения информации
мотивациѐ
целеобразование
стратегиѐ
основа
действий
действиѐ
рефлексиѐ
оцен
корка
рекциѐ
элементы образовательного процесса
организациѐ изучение нодеѐтельно- вого матести
риала
закрепление
повторение
контроль
коррекциѐ
типы учебных занѐтий
организационное занѐтие,
урок-панорама
урок изучениѐ
нового материала
урок закреплениѐ
урок по- контрольно- урок
втореучётный
корниѐ
урок
рекции
 Тип1 — яркий образец, модель для группы каких-либо
предметов, явлений; классификационное понятие в научной
систематике — минералогической, геохимической, астрономической и т.п.;
вид, род, разновидность чего-либо; совокупность взаимосвязанных характеристик или наиболее существенных
свойств, присущая ряду языковых систем в целом или их отдельным подсистемам (в лингвистике);
художественный образ в произведениях литературы и
искусства, в индивидуальных чертах которого воплощены
наиболее характерные признаки лиц определенной катего-
1
от греч. Týpos – отпечаток, форма, образец
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
147
рии; категория лиц, предметов, явлений с общими характерными признаками.
Типы учебных занятий:
1. Урок-панорама, организационное занятие.
2. Урок изучения нового материала.
3. Урок закрепления.
4. Урок повторения:
– вводное повторение — актуализация и активизация
ранее изученного материала для оптимального восприятия
новой информации;
– текущее повторение — активизация в ходе изучения
нового материала элементов этой же темы;
– поддерживающее повторение — активизация материала ранее изученных тем;
– систематизирующее повторение — укрупнение элементов изученного материала путём объединения их в группы и кластеры по различным признакам, и выстраивание системы причинно-следственных связей и взаимосвязей между
этими объединениями;
– обобщающее повторение — установление содержательных основных и функциональных линий учебной темы (раздела, курса…), ключевых элементов (фактов, законов, понятий, действий…), ценностных установок;
– итоговое повторение — активизация материала всего
учебного курса для выяснения его логической структуры и
выстраивания системы внутрипредметных и межпредметных
связей.
5. Контрольно-учётный урок.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
148
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
6. Урок коррекции.
Методы обучения.
 Обучение1 — целенаправленный педагогический процесс организации и стимулирования активной учебнопознавательной деятельности обучаемых по овладению научными знаниями, умениями и навыками, развитию творческих
способностей,
мировоззрения,
нравственноэстетических взглядов и убеждений.
 Метод2 — способ познания, подход к изучению явлений природы и общественной жизни;
приём, система приёмов в какой-либо деятельности, способ осуществления чего-либо; способ достижения какой-либо
цели, решения конкретной задачи; определенным образом
упорядоченная деятельность, в т.ч. по воспроизведению в
мышлении изучаемого предмета;
совокупность приемов или операций практического или
теоретического освоения (познания) действительности.
В качестве основы учебной деятельности школьников
по решению учебных проблем М. И. Махмутовым была предложена классификация методов, основанная на соотношении
в обучении таких функций учителя, как [20]:
− изложение и объяснение новых знаний;
− уровень
организации
самостоятельной
учебнопознавательной деятельности учащихся.
1
восходит к общеславянскому učiti, имеющей основу древнерусского укъ –
учение, заимствованного из общеславянского языка, образовано от одного
корня с навык, обычай, привычка, учить
2
фр. Méthode, нем. Methode, ит. Metodo, от лат. Methodus, от греч.
Méthōdos – путь исследования, способ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
149
В зависимости от преобладания в учебном процессе одной из них выделяется несколько методов обучения:
− монологическое изложение;
− диалогическое изложение (подводящий и побуждающий
диалоги);
− эвристический;
− поисковый;
− исследовательский.
На наш взгляд, это оптимальная, с позиций интегративно-гуманитарного подхода, группировка методов обучения.
Унифицированная В. В. Гузеевым, на основе уровня самостоятельности школьника в учебном процессе, эта система
методов обучения может быть эффективно использована при
обучении химии в современной школе.
Элементами классификации методов обучения были
определены (см. рис. 1.3.4.1.) [6]:
− начальные условия;
− промежуточные задачи;
− способы решения промежуточных задач.
Рисунок 1.3.4.1.
Модель методов обучения (по В. В. Гузееву)
Промежуточные задачи (проблемы)
Начальные
условия
Планируемые
результаты
Способы решениѐ промежуточных задач (проблем)
Учитель должен владеть всеми элементами этой модели.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
150
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Вопрос таков, какие из элементов этой модели школьник получит в готовом виде, а какие станут результатом его
самостоятельных усилий? Ответ на этот вопрос и будет характеристикой того или иного метода обучения (см. рис. 1.3.4.2.).
Если ученик знает от учителя, из какого значения надо
исходить (исходные данные), через какие промежуточные задачи (учебные проблемы) надо пройти и каким образом их решить (способы), то его функции сводятся к запоминанию и воспроизведению, следовательно, можно говорить об объяснительно-иллюстративном (репродуктивном) методе обучения.
Если ученику неизвестны промежуточные задачи, но открыто всё остальное, то это программированный метод обучения. Получив результаты по первой программе действий,
надо перейти ко второй и т.д. до получения планируемых результатов. Главное понятие программированного метода
обучения это обучающая программа — совокупность материала и предписаний для работы с ним.
В случае, когда открыты промежуточные задачи (проблемы), но способ их решения не сообщается, ученику приходится пробовать разные пути, пользуясь множеством эвристик, и так повторяется после получения каждого объявленного промежуточного результата. Это традиционная схема
эвристического поиска, т.е. эвристического метода обучения.
Если ученику неизвестны промежуточные задачи (проблемы) и пути их решения, то его поиск приобретает
более сложный характер. В этом случае мы имеем дело с
проблемным методом обучения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
151
Рисунок 1.3.4.2.
Алгоритм определения использованного педагогом
метода обучения (по В. В. Гузееву)
НЕТ
НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ
АКТУАЛИЗИРОВАЛ
УЧИТЕЛЬ
МОДЕЛЬНЫЙ
ДА
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЗАДАЧИ
СФОРМУЛИРОВАЛ УЧИТЕЛЬ
НЕТ
ДА
ИХ РЕШЕНИЯ
ДАЛ УЧИТЕЛЬ
ДА
ОБЪЯСНИТЕЛЬНОИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ
ИХ РЕШЕНИЯ
ДАЛ УЧИТЕЛЬ
НЕТ
ДА
НЕТ
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПРОГРАММИРОВАННЫЙ ПРОБЛЕМНЫЙ
Метод, при котором исходные условия не выделяются
учителем, а отбираются самим учеником в зависимости от его
понимания задачи (проблемы). При необходимости школьник
возвращается к началу, вносит изменения в начальные условия и вновь проходит весь путь. И так до тех пор, пока учащийся либо достигнет планируемых результатов, либо докажет, что это невозможно. Весь этот процесс напоминает ис-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
152
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
следовательский процесс моделирования, вследствие чего
метод и получил название модельного.
Главные достоинства этой классификации — простота и
технологичность (см. табл. 1.3.4.2.).
Таблица 1.3.4.2.
Классификация методов обучения (по В.В. Гузееву)
схема метода
название метода
объяснительноиллюстративный,
репродуктивный метод
программированный метод
эвристический метод
проблемный метод
модельный метод
Используя в качестве основания приведённые типы и методы, можно представить матрицу разнообразия форм интегративных занятий (см. табл. 1.3.4.3.).
 Форма1 — наружный вид, внешние очертания предмета; способ проявления, осуществления или выражения чеголибо; установленный образец чего-либо; шаблон; установленный порядок совершения чего-либо; принятые нормы поведения.
1
от лат. Forma – лик, облик, фигура, устройство
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
153
Таблица 1.3.4.3.
Матрица разнообразия форм интегративных занятий
метод объѐснительнотип урока иллястративный
программированный
эвристический
проблем- модельный
ный
организационный
лекция
рассказ
беседа
экскурсия
семинар
сам.раб.
-
-
изучения
нового
материала
лекция
рассказ
беседа
лаб. раб.
практ. раб.
экскурсия
семинар
лаб. раб.
практ. раб.
собеседов.
сам.раб
-
закрепления
беседа
экскурсия
лаб. раб.
практ. раб.
семинар
лаб. раб.
практ. раб.
семинар
собеседов. диктант
опрос
повторения
лекция
рассказ
беседа
практикум
контрольно- учётный
-
практ. раб.
зачёт
коррекции
беседа
консультация
лаб. раб.
практ. раб.
консультация
семинар
практикум
опрос
опрос
практ. раб.
зачёт
семинар
лаб. раб.
практ. раб.
семинар
опрос
диктант
опрос
семинар
экзамен
практикум
собеседование
– Лекция — систематическое, последовательное, монологическое изложение педагогом (лектором) учебного материала, как правило, строго научного теоретического характера.
– Семинар — форма групповых занятий по какой-либо
проблеме при активном обсуждении участниками заранее
подготовленных сообщений, докладов и т.п.
– Рассказ — устное повествовательное изложение учебного материала, допускающее простоту языка изложения и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
154
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
отражение личной позиции в оценке излагаемых событий и
фактов, но не нарушающее при этом научную логику.
– Беседа — полилогическая или диалогическая форма организации обучения, при которой учитель посредством реализации продуманной системы вопросов подводит (подводящий диалог) или побуждает (побуждающий диалог) учащихся к
осмысленным ответам и пониманию сути вопроса или проверяет усвоение ими ранее изученного материала.
– Экскурсия1 — групповая форма организации учебного
занятия, дающая возможность изучать реальные объекты в
естественной обстановке.
– Практическая работа — выполнение обучаемыми заданий практической направленности с использованием необходимых материальных средств, целью которых является
применение системных знаний, формирование и развитие
обобщённых умений и опыта организационных действий, хозяйственных и других навыков.
– Лабораторная работа — форма учебного занятия,
проводимого в лабораторных условиях с применением приборов, лабораторного оборудования, инструментов, материалов, лабораторной посуды, препаратов, реактивов и др.;
один из видов практических работ.
– Практикум — комплекс практических и лабораторных
работ, сгруппированных в единую систему учебных занятий.
– Самостоятельная работа — организационная форма
обучения, предпосылка дидактической связи различных методов между собой.
1
от лат. Excursio – прогулка, поездка
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
155
– Консультация — индивидуальное или групповое собеседование, проводимое по плану или по мере надобности на
любых этапах учебной деятельности.
– Собеседование — индивидуально организованная беседа на определённую тему с целью выявления предрасположенности и подготовленности ученика к определённому
виду деятельности.
– Опрос — организация устной проверки знаний учащихся, проводимая с целью актуализации, активизации, повторения, закрепления, контроля и учёта учебных достижений в
вопросно-ответной форме.
– Диктант — одна из форм письменного опроса.
– Зачёт — форма контрольно-учётного учебного занятия
без балловой отметки.
– Экзамен1 — организационная форма контрольноучётного занятия с оцениванием, выраженным в баллах или
балловом эквиваленте.
Технологическое ядро организационно- управленческого компонента концептуальной модели интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в
современной школе может быть представлено в виде схемы (см. рис. 1.3.4.3.).
1
от лат. Examen; латинское слово, обозначавшее прежде всего язычок,
стрелку у весов, затем, в переносном значении, оценку, испытание
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
156
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Рисунок 1.3.4.3.
Технологическое ядро
организационно-управленческого компонента
репродуктивный
общенаучный
язык
и метапонятия
оценка учебэвристический ных достижений ученика
ФОРМЫ
познавательные СТИМУЛЯЦИОННОинтегральные МОТИВИРУЮЩАЯ
СИТУАЦИЯ
задания
решение
учебной
проблемы
программированный
МЕТОДЫ
СРЕДСТВА
ЭПИГРАФ — МОТИВ
MINDMAPPING
интегративный
эксперимент
проблемный
модельный
рефлексия
комплексная
учебная проблема
Процесс изучения какой-либо определенной темы (раздела) можно организовать по-разному. В настоящее время в
школе чаще всего используется традиционная линейная
форма: после достаточно общего введения отдельные темы
излагаются по очереди, обычно все более и более комплексно. Связи с повседневной жизнью (опытом) ученика если и
рассматриваются то, как правило, в самом конце темы (раздела) не в последнюю очередь из-за того, что они
представляют собой наиболее интегральные темы. Преимущество этой линейной методики состоит в повышении комплексности (от простого к сложному) , что облегчает понимание школьником учебного материала. Но очевиден и недостаток: собственные интересы ученика слишком долго не
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
157
удовлетворяются; обучаемый не имеет возможности обзора
темы (раздела) в целом и зачастую оказывается не готов ждать
интересующих его вопросов, тем более что в этом длительном процессе они просто иногда оказываются забытыми.
 Mind Mapping1 — создание и использование карт мыслей или идей по поводу той или иной темы, отражение тематических представлений в форме «карты-дерева».
Начать преподавание какой-либо темы с «мозгового
штурма» — это вполне сложившийся метод. Mind Mapping
представляет собой дальнейшее развитие этой методики (см.
рис. 1.3.4.4.) [1, 2].
Mind Mapping — предоставляет возможность с самого
начала получить обзор темы (раздела), выявить её интегративность, сформулировать вопросы, предложить план изучения темы (раздела) и не терять его из вида в течение всего
учебного процесса. Ученики акцентируют внимание (своё и
учителя) на личностно значимые, ценностно-смысловые вопросы (проблемы) данной темы (актуализация потребностей) ,
что позволяет учителю реализовывать в процессе обучения
личностную ориентацию и качественно подготовиться к созданию стимуляционно-мотивирующих ситуаций на уроках по
данной теме. Горизонтальные и вертикальные связи устанавливаются с самого начала, что обеспечивает осуществление
внутри- и межпредметной интеграции в обучении.
1
англ. [maind] – мышление, направление мыслей; умственная деятельность,
умственные способности; разум, ум, склад ума; mapping – составление карты или схемы; отображение, соответствие; отображение в виде карты (распределения); составление схемы; преобразование данных (из одной
формы в другую)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
158
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Рисунок 1.3.4.4.
Технология «Mind Mapping»
-
экономия времени
отсутствие мысленного «корсета»
творчество
индивидуальная манера
радость восприятия
предшествующая работа
последующая работа
- упорядочивание мыслительной
деятельности
- система форм представления соответствующая устройству мозга
- визуализация:
левое — логика, правое — образ
- изображение как таковое
Польза?
Что это?
«Mind Mapping»
(карта мыслительной деѐтельности)
Когда применѐть?
Какие предпосылки?
Что нужно?
- для большинства тем
- первая структуризация
- накопление идей
- при дефиците времени
- планирование целей,
задач, проблем
- обобщение
- открытие новых
методик
- «зеленый свет»
правому полушарию!
- длѐ мыслей нет
преград!
- бумага
- фломастер, маркер
- интерактивная
доска
- техника
- интеллект
- просто печатать!
Технология Mind Mapping достаточно проста: школьникам предлагается назвать все ключевые слова, которые приходят им в голову в связи с названной темой (интеграционный
центр), затем эти пункты упорядочиваются, систематизируются по областям. Обозначенные пункты оформляются вокруг
центра (темы) в форме дерева (возможны варианты), где роль
веток играют различные тематические области, к которым,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
159
как плоды, «подвешиваются» выделенные пункты (см.
рис. 1.3.4.5.).
Рисунок 1.3.4.5.
Mind Mapping по теме «Вода»
фазовые состояния
энергия
физика
температура
теплоёмкость
сила Архимеда
аномальные свойства
биология
химия
вещество
структура
кислород, оксиды
водород, горение
растворы, гидроксиды
нейтральная среда
амфотерность
физические свойства
клетка
флора
фауна
жизнь
эволюция
база
морские сражения
климат
история
промышленность
география
ВОДА
экономика
сырьё, охладитель
транспорт, энергетика
интеграция
валеология
отдых
питание
гигиена
спорт
топливо
очистка водоёмов
медицина
лечебные ванны
лекарственные препараты
физиологический раствор
экология
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
160
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Mind Mapping позволяет преодолеть противоречие между целостностью жизненного (в т.ч. и познавательного) опыта
школьника и усечённостью, фрагментарностью, однобокостью предметного изучения объектов, процессов или явлений, что приводит к неполноценности знаний и снижению
интереса к изучаемой дисциплине.
Кроме того, существует возможность с помощью Mind
Mapping узнать что-либо о представлениях и предварительном опыте учащихся, что весьма ценно для работы учителя
при подготовке и проведении интегративных занятий.
Методически это представляет собой очень хороший
способ вхождения в тему (раздел) для большой группы обучаемых, предоставляющий возможность каждому школьнику,
при относительно небольших затратах времени, назвать тот
аспект, который ему значим, и существует гарантия, что эти
аспекты в учебном процессе не будут забыты.
Mind Mapping может быть использован на уроке разными способами:
− как вхождение в тему (раздел) — урок панорама (см.
рис. 1.3.4.6);
− как подведение итогов (повторение, закрепление, обобщение) изучения темы в кодированной форме, что обеспечивает
оптимальное запоминание учебного материала, для фиксации результатов обсуждения, для документирования проекта; как помощь в обучении и т.д.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
161
Рисунок 1.3.4.6
Mind Mapping по теме «Спирты»
-
дрожжи
флора
генотип
метаболизм
фермент
грибы
физиология
БИОЛОГИЯ
-
задачи
горение
продукты
брожение
реакция
молекула
получение
-
ХИМИЯ
-
ФИЗИКА
- мифы
- религия
- древнее
производство
ИСТОРИЯ
физические свойства
текучесть
теплоемкость
теплота
скорость
энергия
растворитель
диффузия
запах
СТРОЕНИЕ
СВОЙСТВА
СПИРТЫ
- сохранение
ресурсов
- чистый вид
топлива
- проблемы
использования
ГЕОГРАФИЯ
-
БАЗА
лес
нефть
газ
демография
спирт
алкоголь
водка
вино
пиво
настойка
ЛИНГВИСТИКА
- алкоголизм
- эмоции
- отдых
ИНТЕГРАЦИЯ
ЭКОЛОГИЯ
ВАЛЕОЛОГИЯ
- настойки
- дезинфекция
- примочки
- духи
- лосьон
- гели
МЕДИЦИНА
ПАРФЮМ
-
сырьё
резина
кожа
пластик
волокно
пищевая
- дешевизна
- доступность
- бизнес
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЭКОНОМИКА
- вино
- праздник
КУЛЬТУРА
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
162
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Диагностика срезовых работ учащихся и педагогическое
наблюдение позволяют утверждать, что применение Мind
Мapping оптимально стимулирует формирование у школьников универсальных умений, таких как наблюдение, сравнение, анализ, синтез, обобщение, моделирование; с переходом к более сложным методам познания: индукции, дедукции, интуиции.
Необходимо отметить, что систематическое использование Мind Мapping приводит к определенному совершенствованию метода учащимися, кроме того, школьники явно заинтересованы в составлении карт, т.к. это облегчает им подготовку к уроку и позволяет дать более «красивый», выдержанный ответ, таким образом, идёт совершенствование умений школьников кодировать и декодировать информацию,
составлять и использовать конспект. Но самое главное, при
использовании этой технологии ученик неформально сам
становится участником организации учебного процесса, в котором учитываются его запросы, что мобилизует школьника
на рефлексию.
Можно утверждать, что при данной организации обучения школьник осознает процесс познания как личностнозначимый и, следовательно, использование Mind Mapping активизирует формирование устойчивых внутренних мотивов
учащихся к изучению предмета.
В качестве важнейшего средства интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении школьников
химии можно отметить введение эпиграфа к уроку с последующим его обсуждением в конце урока.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
163
 Эпиграф1 — цитата или краткое изречение, предваряющее сочинение или отдельный его раздел, в котором поясняются замысел, идея произведения или его части [16].
Использование афоризмов, изречений великих мыслителей, литературных цитат (учёных, поэтов, политиков и др.) необходимо для создания стимуляционно-мотивирующих ситуаций на уроке и для рефлексии учащихся.
Этот приём стимулирует познавательную активность и
рефлексию собственной деятельности школьников, что приводит к оптимизации процесса формирования интегрального
стиля мышления (ценностно-смысловых отношений) и мотивов
школьников к изучению химии.
Например, к уроку по теме «Промышленный синтез аммиака» можно использовать афоризм Софокла: «Люди всегда
осыпают проклятиями всё то великое, что входит в их
жизнь», или изречение Луи де Бройля: «Каждый успех наших
знаний ставит больше проблем, чем решает».
Для повышения уровня качества системных знаний и
универсальных умений школьников, формирования и развития устойчивых внутренних мотивов учения целесообразно
применять комплекс средств, направленных на раскрытие
творческого потенциала учащихся. Одним из таких средств
являются познавательные интегральные задания по химии,
обладающие свойствами динамичности, открытости, устойчивости, саморегуляции и саморазвития личности.
1
от греч. Epigraphe – надпись
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
164
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
 Познавательное интегральное задание — учебное
задание, предполагающее поиск новых системных знаний и
способов (универсальных умений), стимуляцию активного использования в учении интеграционных процессов (связей,
синтеза), воспитание ценностей и индивидуально- ценностных смыслов учения (интегральный стиль мышления), формирование универсальных учебных действий.
Познавательные задания интегрального характера мы
рассматриваем как средство организации и управления учебной деятельностью учащихся в процессе познания.
При разработке и применении познавательных интегральных заданий при обучении школьников химии мы базируемся на методологии интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний и руководствуемся следующими дидактическими принципами: научности; системности; систематичности; практической значимости; проблемности; доступности;
синтеза номотетических и идиографических методов познания; цикличности; интерактивности и мотивации; систематизации, углубления и расширения знаний и формирования
универсальных умений; самостоятельности и творческой активности; учёта индивидуальных особенностей школьников;
легитимности.
 Легитимный1 — находящийся в соответствии с действующим в данном государстве законом, опирающийся на
принятые в данном обществе ценности.
Педагогически обоснованная система познавательных
интегральных заданий позволяет осуществить все функции
1
фр. Légitime, от лат. Legitimus – законный
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
165
обучения, поэтому в каждой познавательной задаче учителю
необходимо выделять не только её роль в приобретении
знаний и место в логике содержания учебного материала, но
и в активизации учебно-познавательной деятельности учащихся, сопутствующей её решению. Познавательные интегральные задания не выполняются по готовым образцам, а
прогнозируют новые решения, в которых нужны предвидение, догадка, ориентация на перспективы познания и углубление, совершенствование имеющихся знаний и умений. С
помощью таких заданий учитель создаёт стимуляционномотивирующую ситуацию на уроке, активизирует деятельность школьников по нахождению выхода из неё, приводит в
активное состояние все психологические процессы, познавательные силы субъектов обучения.
Процесс разрешения стимуляционно-мотивирующей
ситуации требует от учеников волевых усилий, интеллектуального напряжения, а её разрешение, завершающее познавательный акт, удовлетворяет их собственные интересы, воспитывает ценностные отношения и вызывает у них положительные эмоции.
Познавательные интегральные задания можно разделить на три типа:
1. Задания, требующие в процессе решения использования системных знаний и интегрированных умений. Например:
а) во время бега человек массой 60 кг расходует в среднем 418,4 кДж/км. Вычислите массы следующих продуктов, которые эквивалентны затратам энергии бегуна на дистанции 5 км:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
166
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
молоко, сосиски, яблоки, шоколад, чипсы (калорийность продуктов указана на упаковочном материале или ярлыках);
б) известно, что при понижении температуры на 10° С, в соответствии с правилом Вант Гоффа, скорость химического процесса уменьшается в 2-4 раза. Тем не менее, если у человека температура тела падает хотя бы на 2° С – 3° С, это приводит к серьезным, часто необратимым последствиям. Объясните этот
факт.
2. Задания, содержащие интегративную информацию.
Например:
а) какое время потребуется альпинисту, чтобы сварить яйцо вкрутую на высоте 6000 м, где давление равно 47,19 кПа, если
принять температурный коэффициент реакции денатурации яичного белка равным 4, а время варки в домашних условиях —
5 минут?;
б) составьте графическую формулу вещества:
карвон — (5-изопренил-2-метилциклогексен-2-он) компонент жевательной резинки и масла мяты, обусловливающий запах тмина;
дибунол — (2, 6-дитретбутил-4-метилфенол) антиоксидант.
3. Задания, в ходе решения которых школьники получают
новые системные знания и овладевают интегрированными
умениями. Например:
а) при 17° С сердце лягушки совершает 30 сокращений в минуту, а при 27° С — 60 сокращений в минуту. Какова частота сокращений сердца лягушки при 20° С, 25° С и 30° С?;
б) человек, находясь на сорокаградусной жаре, потерял с потом 0,5 л воды. На сколько градусов нагрелось бы его тело, если бы
он был лишён возможности потеть?;
в) в качестве противорвотного средства применяют 0,5%ный водный раствор вещества, содержащего: 23,762 % углерода,
70,29 % хлора и имеющего плотность паров по воздуху рав-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
167
ную 1,741379. Определите формулу этого вещества, составьте
структурную формулу и дайте название веществу в соответствии с номенклатурой IUPAC.
Большой эффективности достигают познавательные интегральные задания, в которых сочетаются все три типа.
Например:
а) согласно имеющимся оценкам, 5 % населения планеты носит на себе 5 млн. т лишнего жира. Сколько энергии заключено в
этом жире? Сколько людей в течение года можно накормить избыточно потреблёнными этой частью населения продуктами, если одному человеку в среднем в день нужно 2656,34 ккал энергии?;
б) небольшое количество инертного газа аргона вводится в
колбу лампы накаливания для предотвращения испарения вольфрама с нити. Какой объём аргона, при нормальных условиях, необходим для заполнения колбы объёмом 0,2 л при давлении 173 Па?
Что бы Вы сказали об эффективности использования таких ламп?;
в) за год цех выработал 13,76 т яблочной эссенции, на что израсходовали 10,2 т изовалериановой кислоты и 8,8 т изоамилового
спирта. Определите массовую долю выхода эссенции. Составьте
графические формулы и названия (IUPAC) всех веществ. Укажите
условия прохождения процесса;
г) какой объём кислорода (н. у.) выделится в атмосферу, если
известно, что в процессе фотосинтеза растения планеты ассимилируют ежегодно углекислый газ массой 200 млрд. т?
Анализ условия познавательного интегрального задания
осуществляется путем постановки общих и специальных вопросов, позволяющих выяснить, что дано в задании и что
требуется найти, с помощью которых намечаются предварительные преобразования условий задания для достижения
искомого. Формулирование вопросов при поиске неизвестно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
168
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
го в стимуляционно-мотивирующей ситуации свидетельствует
о таком этапе, когда ситуация преобразуется в теоретическую (учебную) проблему, в которой неизвестное выступает
как искомое, требуемое знание или умение.
Например, создана стимуляционно-мотивирующая ситуация неожиданности: потребность организма человека в кислороде не всегда одинакова. Когда человек сидит, он потребляет
в час 10 л – 12 л кислорода, а во время усиленной работы — 60 л и
даже 100 л., при этом известно, что в 5 л воды способно раствориться 100 мл (н.у.) кислорода. В нашем организме около 5 л крови.
В состав кровяной плазмы входит 90 % воды. Каким образом обеспечивается потребление такого количества кислорода организмом. Налицо явное противоречие: минимально требуемое
количество кислорода в 100 раз больше того количества, которое может раствориться.
Учитель правильно поставленными вопросами (Какова
доля воды в составе крови в организме человека? Какой объём кислорода способен раствориться в ней? Какие вещества, кроме воды, входят в состав крови? Каким образом организм обеспечивает
себя таким количеством кислорода?) создаёт условия для осоз-
нанного анализа учащимися ситуации и преобразовании её в
учебную проблему: обеспечение кислородом организма или функциональная роль гемоглобина в крови человека и т.п.
Основываясь на работах Е. А. Шишкина и рекомендациях О. С. Зайцева, мы составили краткую памятку школьникам
для выполнения познавательных интегральных заданий [9,
10, 34]:
1. Внимательно ознакомьтесь с текстом задания, прочитав
его несколько раз.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
169
2. Попробуйте своими словами сформулировать текст задания, чтобы он был более вам понятен.
3. Запишите условия и требования в удобной форме: с помощью
символов и условных обозначений, с помощью рисунков и т.д.
4. Четко сформулируйте цель задачи. Поставьте перед собой
вопрос — зачем это задание вам предложено, что нового может
дать решение задач?
5. Представьте себе, что вы действуете в условиях задачи, и
ищите выход из затруднения. Задайте себе как можно больше вопросов — почему? Зачем?
6. Мысленно переберите в памяти случаи, хотя бы отдаленно
напоминающие описание задания. Проведите аналогии и попытайтесь использовать прежний опыт в данной ситуации. Старайтесь максимально использовать все имеющиеся у вас знания,
приобретенные при изучении других дисциплин, почерпнутые из научно-популярной литературы, жизненного опыта. Но имейте в виду, что прежний опыт не всегда приемлем в новых условиях, требующих новых знаний, и может привести к неправильным результатам.
7. Составьте список недостающих данных, которые вам предстоит найти в справочной литературе.
8. Попробуйте составить план действий по решению данной
проблемы. Для этого разбейте проблему на несколько составляющих её более мелких проблем. Определите промежуточные задачи.
9. Выдвигайте как можно больше всевозможных идей и гипотез
по решению проблемы (игнорируя, очевидно, абсурдные). Запишите их.
Помните, что не страшно выдвинуть неправильную гипотезу,
обидно пропустить верную.
10. Составьте для решения необходимые уравнения реакций и
отберите нужные математические уравнения. Если это необходимо, преобразуйте их.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
170
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
11. Произведите все необходимые математические действия с
заданной точностью.
12. Помните, что с размерностью числовых величин выполняются такие же математические операции. Несоответствие размерности величины говорит о неправильности преобразований.
13. Сравнивайте (оценивайте) полученные результаты. Выпадение численного значения свойства объекта из определенной закономерности указывает на его аномальное поведение, что может быть причиной проблемы и является ключом к её решению.
14. Проверьте решение, составив и решив обратную задачу,
или используя полученные результаты в новых условиях.
15. Подумайте, какие еще сведения можно получить из данного
решения? Постарайтесь из полученных данных вычленить и сформулировать новую проблемную ситуацию.
Человек, способный ставить и объяснять проблемы, —
это человек с творческим мышлением!
Для учителей можно предложить следующие рекомендации к оценке выполнения учеником познавательного интегративного задания:
1. Число обнаруженных и сформулированных проблем (поиск проблемы намного более трудоемок и сложен, чем её последующее решение и
это должно учитываться при оценке).
2. Число решений (правильных или близких к правильным) заданной
проблемы, число подходов к решению и т.п.
3. Перечисление факторов, влияющих на свойства веществ,
ответственных за поведение вещества в описываемом явлении.
4. Интегральность решения проблемы. Например, число привлекаемых к решению теорий из различных дисциплин, способов
действий, математических операций.
5. Осуществление операций систематизации и классификации
предлагаемых данных.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
171
6. Ранжирование признаков или факторов ответственности
за прохождение процесса.
7. Обнаружение наибольшего числа признаков общности и различия у объектов.
8. Число критических замечаний, выявленных недостатков и
ошибок.
9. Качество научной речи (химического языка) легко оценивается
по числу и точности использованных в описании или объяснении научных терминов.
Преподаватель должен поощрять любой, кроме абсурдного, ответ и стараться обсуждение решений предоставлять самим учащимся.
Ученики обязательно должны быть ознакомлены с критериями решения и предъявляемыми к ним требованиям.
В качестве примера можно привести следующие формы
использования в школе познавательных интегральных заданий по химии:
 Упражнения — простые по составу и характеру выполнения задания, направленные на усвоение и совершенствование системных знаний, интегрированных умений в процессе репродуктивной и частично поисковой деятельности.
Упражнения могут быть направлены на закрепление
только что изученного на уроке учебного материала, понятия
или закона, теоретических положений или ведущих идей, закономерностей, темы или раздела курса химии. Упражнения
также могут быть использованы для создания стимуляционно-мотивирующей ситуации при изучении нового материала,
обобщения и закрепления усвоенных ранее знаний, допол-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
172
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
нения, углубления или расширения имеющихся у школьников
знаний по теме.
Например: 8 класс. Тема «Оксиды». При выполнении
упражнения по классификации следующих оксидов — K2O;
SO2; Al2O3; N2O5; MnO; Cr2O3; CaO; Mn2O7; CO2; P2O5; CrO3, с последующим сравнением с эталонным ответом, у учащихся
возникает ситуация конфликта при отнесении оксидов марганца (VII) и хрома (VI) к кислотным оксидам. В ходе анализа
предложенной ситуации формулируется учебная проблема, в
каких случаях оксиды металлов могут быть отнесены к кислотным оксидам? Такая же ситуация может быть создана с
использованием несолеобразующих оксидов, таких как вода,
угарный газ, оксид азота (I) и т.п.
При изучении темы 8 класса «Вода» учащимся предлагается, на основании молекулярной структуры воды, определить правильные ответы в перечне:
температура плавления воды — ниже 100° С, выше 100° С;
температура кипения воды — выше 1000° С, ниже 1000° С; вода в
твердом состоянии — пластична, хрупка; вода обладает свойством — проводника электрического тока, диэлектрика.
При выборе ответов у учащихся возникает ситуация
конфликта: с одной стороны, они знают, что молекулярные
вещества являются диэлектриками, с другой, житейский опыт
подсказывает, что «вода» хорошо проводит электрический
ток. Таким образом, задаётся учебная проблема: что мы понимаем под словом «вода» в повседневной жизни или существует ли вещество вода в природе? Выход из созданной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
173
ситуации может служить отправной точкой введения в тему
«Растворы» (принцип цикличности);
 Химические задачи — познавательные задания с вопросительной ситуацией, включающие в себя условие, функциональные зависимости и требование ответа;
цель, поставленная в конкретных условиях, требующая
применения известного, или изобретения нового способа для
её решения.
Химические задачи, в отличие от математических, имеют свою специфику, обусловленную тем, что химические
формулы и уравнения содержат в скрытом виде определённые количественные данные. Для решения задачи необходимо выяснить отношения между данными и искомой величиной, установить соответствующие им закономерности. Химические задачи самое популярное средство образования
школьников и широко используются для создания различных
стимуляционно-мотивирующих ситуаций на уроке.
Например, ситуацию неожиданности при изучении темы 8-го класса «Вода» можно создать, предложив ученикам
решить расчётную задачу:
«Каким мог быть максимальный вес водяного паука, если бы он
опирался на 5 см2 водной поверхности».
Приняв, что в процессе эволюции видов максимальный
вес водяного паука ограничивался лишь поверхностным натяжением воды, тогда вес паука (mg) не должен превышать
силу равную 0,05 м ×0,07275 Н∙м-1. Учитывая, что g = 9,8 м∙с-2, находим m = 0,05 м × 0,07275 кг∙м∙с-2∙м-1 / 9,8 м∙с-2. Полученная величина (m 0,3711 г) вызывает у школьников удивление и жела-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
174
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ние выяснить причину. Формулируется учебная проблема —
аномальные свойства воды в природе.
Ситуацию конфликта можно создать при изучении темы 8-го класса «Галогены», используя задачу:
«Определите энергии связей в двухатомных молекулах галогенов, если тепловые эффекты синтеза фтороводорода, хлороводорода, бромоводорода и иодоводорода равны соответственно (270,9 кДж/моль), (-92,4 кДж/моль), (-36,1 кДж/моль) и (26,57
кДж/моль). Энергия связи в молекуле водорода составляет 436 кДж/моль, фтороводорода — 568 кДж/моль, хлороводорода — 431 кДж/моль, бромоводорода — 366 кДж/моль и иодоводорода — 299 кДж/моль. Теплота испарения брома и йода составляет 30 кДж/моль и 62,4 кДж/моль соответственно. По полученным
данным установите и объясните закономерность изменения энергии связи в молекулах галогенов».
Решив задачу, ученики получают данные по энергиям
связи: фтор — 159 кДж/моль, хлор — 241 кДж/моль, бром —
193 кДж/моль, иод – 151 кДж/моль в газообразном состоянии . Числовое значение энергии связи в молекуле фтора выпадает из
общей закономерности, хотя ученики знают, что чем меньше
радиус атомов, образующих связь, тем больше энергия связи.
Осознание учеником данной ситуации конфликта перерастает
в учебную проблему, требующую рассмотрения строения молекул галогенов.
Используя задачу:
Ученик, желая получить водород, растворил 0,65 г цинка в растворе азотной кислоты. Выделившийся газ школьник собрал и провёл пробу на чистоту водорода. Ожидаемого эффекта не последовало. Ученик решил, что использованная кислота слишком разбавлена. Прав ли он?;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
175
при изучении темы 9-го класса «Азотная кислота» можно создать ситуацию опровержения. Учащимся после анализа приведенного факта предлагается выяснить причину неоправдавшего надежды ученика эксперимента. Возникает учебная
проблема — взаимодействие азотной кислоты с металлами.
Ситуация предположения может возникнуть при изучении темы «Гидролиз солей» в 9 классе в ходе решения следующей задачи:
Для полной нейтрализации 100 мл 0,1 М раствора гидроксида
натрия ученик использовал 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты. После сливания растворов школьник провел контрольную пробу индикатором. Изменение цвета индикатора указывало на щелочную среду раствора. В чём ошибся ученик?
При решении поставленной проблемы девятиклассники
предполагают, о недостаточности их знаний относительно
поведения веществ в водных растворах и формулируют учебную проблему — взаимодействие солей с водой.
Ситуация неопределенности может быть задана при использовании задач с избыточными или неполными данными
для однозначного ответа.
Например, задача:
В некоторых учебных пособиях авторы используют задание: во
сколько раз увеличится скорость синтеза аммиака, если давление в
сосуде увеличить в 3 раза. Как бы вы решили такую задачу?
При выполнении задания школьники сталкиваются с
проблемой, а именно недостатком данных. В приведенном
примере это отсутствие кинетического уравнения синтеза
аммиака. Следовательно, в предложенном виде задача неразрешима. Созданная ситуация задаёт учебную проблему —
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
176
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
количественная зависимость скорости химической реакции от
концентрации реагентов.
Весьма ценным приёмом создания стимуляционномотивирующих ситуаций в обучении химии является анализ
художественных произведений и публицистики, а точнее, отрывков из них, содержащих информацию, имеющую отношение к теме урока. Использование художественной литературы при обучении химии предоставляет учителю химии большие возможности для нравственного и эстетического воспитания на уроке, определяя тем самым индивидуальноценностные смыслы учения.
При изучении темы 8-го класса «Строение атома» можно создать стимуляционно-мотивирующую ситуацию, используя стихотворение В. Я. Брюсова «Мир электрона»:
Быть может, эти электроны ―
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может,
каждый атом ―
Вселенная, где сто планет;
Там ― всё, что здесь,
в объёме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть,
как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Их мудрецы, свой мир бескрайный
Поставив центром бытия,
Спешат проникнуть
в искры тайны
И умствуют, как ныне я;
А в миг, когда из разрушенья
Творятся токи новых сил,
Кричат, в мечтах самовнушенья,
Что бог свой светоч загасил!
Учащимся после цитирования стихотворения может
быть предложен вопрос: «С какой моделью атома ассоциируются у Вас слова автора и почему?».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
177
Прочтение стихотворения А. Ахматовой «Вечер»:
Молюсь оконному лучу —
Он бледен, тонок, прям.
Сегодня я с утра молчу,
А сердце — пополам
На рукомойнике моем
Позеленела медь,
Но так играет луч на нём,
Что весело глядеть.
Такой невинный и простой
В вечерней тишине,
Но в этой храмине пустой
Он словно праздник золотой
И утешенье мне.
при изучении в 8 классе раздела «Вещества и процессы в окружающей нас природе и технике» или при изучении в 9
классе темы «Коррозия металлов» позволит учителю создать
ситуацию конфликта ― «Почему медь стала зелёной?»
В 9 классе при изучении темы «Азот» учащимся можно
процитировать отрывок из романа А. П. Казанцева «Пылающий остров» и привести «химическую канву» сюжета произведения *18]:
На несуществующем острове Аренида был обнаружен фиолетовый газ — чрезвычайно активный катализатор взаимодействия азота с кислородом (в его присутствии для начала реакции
достаточно зажечь спичку). Этот газ террористы решили использовать для уничтожения ряда стран. Учёный, открывший газ, решил помешать этому и поджёг воздух над островом, вследствие
чего остров превращается в огромный завод, перерабатывающий
азот и кислород земной атмосферы в оксиды азота. Лишь усилия
учёных многих стран помогли спасти атмосферу Земли.
Затем учащимся предлагается ответить на ряд проблемных вопросов:
− возможно ли взаимодействие азота с кислородом при стандартных условиях? Почему?;
− происходит ли взаимодействие азота с кислородом в атмосфере? Почему?;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
178
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− каким образом герои романа решили уничтожить ряд стран?;
− почему остров превратился в огромный реактор по синтезу оксидов азота? Чем это грозит?;
− предположите, каким образом ученые в романе смогли спасти
атмосферу Земли?;
− оцените реальность существования такого катализатора;
− как вы оцениваете полезность создания такого катализатора
для общества?;
− появилось ли у вас желание познакомиться с произведением?
При изучении темы 9-го класса «Фосфор» можно напомнить учащимся, что благодаря свойству фосфора светиться в темноте А. К. Дойл избрал его в качестве средства придать такой устрашающий вид знаменитой собаке Баскервилей из одноименной повести автора:
«Чудовище лежало перед нами … Его огромная пасть все ещё
светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза
были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. «Фосфор», – сказал я».
Затем учитель может создать ситуацию опровержения в
форме вопроса: «Как вы думаете, насколько реален сюжет
повести со светящейся собакой, если для этого использовали
белый фосфор?» Также педагог, используя факт свечения белого фосфора, может создать ситуацию предположения, организовав поисковую деятельность учащихся по объяснению
этого факта. По мере осознания противоречия учащимися
формулируется учебная проблема: взаимосвязь строения и
свойств различных аллотропных модификаций фосфора.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
179
На основе анализа художественного произведения или
публицистики можно организовать творческую работу группы
или одного учащегося. Например, на материале главы XVII
романа Ж. Верна «Таинственный остров» ученикам можно
предложить ознакомиться с данной главой произведения и
составить уравнения реакций получения Сайрусом Смитом
тринитроглицерина [18].
В обучении школьников химии применяются химикосимволические, графические, буквенные и цифровые диктанты. Графический диктант проводится следующим образом:
а) ученики делают «заготовку»: на тетрадном листе проводят горизонтальную линию, делят её на равные отрезки по количеству вопросов — утверждений,
б) учитель даёт устно задания в форме утверждений;
в) ученики при ответе «да» заполняют отрезки острыми углами
вершинами вверх, при ответе «нет» — горизонтальной чертой, в результате чего имеем графическое изображение из условных знаков.
Например, ученикам предлагается ответить на ряд вопросов — утверждений:
1. При стандартных условиях газ. 2. Имеет молекулярное
строение. 3. Молекула неполярная. 4. Молекула образована только
σ-связями. 5. Не имеет запаха. 6. Вид гибридизации обусловливает
плоскую форму молекулы. 7. В молекуле реализуются ковалентные
полярные связи. 8. Проводит электрический ток. 9. Водный раствор имеет кислую среду. 10. Взаимодействует с кислотными оксидами. 11. Участвует в жизнедеятельности организмов. 12. Токсично для человека. 13. Применяется для тушения пожаров. 14. Избыточная концентрация ведёт к экологическому кризису. 15. Является основной составной частью атмосферы Марса. 16. Образуется в процессе дыхания. 17. Является причиной возникновения
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
180
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
парникового эффекта. 18. Образуется в процессе горения органических веществ. 19. В твёрдом виде носит название «сухой лед». 20. В
чистом виде в природе не существует.
Правильный ответ:
I вариант — «Вода»
1
2
3
4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
II вариант — «Углекислый газ»
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Учителю удобно иметь заранее сделанный «ключ» —
дешифратор для быстрой проверки результатов графического
диктанта. Также можно использовать при ответах цифры или
строчные буквы, в этом случае диктанты будут называться
цифровой или буквенный диктант.
Дидактические игры — занимательные познавательные
задания с игровой ситуацией, предназначенные для решения
образовательных задач обучения химии и развития положительной мотивации учения школьника.
Игра — один из универсальных видов человеческой
деятельности. Она прошла путь развития, параллельный становлению и развитию человеческого общества. Игры включаются в процесс воспитания личности человека с момента
его младенчества и до глубокой старости. Они являются активным видом учебно-познавательной деятельности учащихся в процессе обучения их в средней школе. Игровая форма
организации познавательных интегральных заданий даёт
возможность учителю перевести любознательность учащихся
к предмету в стойкий интерес его изучения, повысить качест-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
181
во, интенсивность, лёгкость и быстроту усвоения предметного
материала.
Дидактические игры способствуют:
− развитию у школьников устойчивых внутренних мотивов
процесса познания;
− развитию мышления, внимания, сосредоточенности,
памяти, наблюдательности, сообразительности;
− формированию познавательной дисциплины;
− формированию умения применять знания в жизненных
ситуациях и при решении учебных проблем, принимать ответственные решения;
− формированию критического отношения к окружающим
учащегося объектам и явлениям;
− воспитанию нравственных, коммуникативных, гуманистических качеств личности.
 Химические загадки — определение названия предмета, явления по указанию некоторых признаков.
Химические загадки позволяют сделать процесс обучения химии более интересным и продуктивным. Приведём
примеры некоторых химических загадок.
− Логогриф — химическая загадка, в которой загаданное
слово меняет свое смысловое значение при прибавлении к
нему или отнятии от него букв. Например, от названия благородного газа отнимите две буквы и получите название реки (радон – Дон).
− Метаграмма — загадка, в которой новое слово можно
получить, заменив в исходном слове лишь одну букву на другую. Например, в названии благородного металла замените
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
182
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
одну букву и получите слово, обозначающее топкое место (золото – болото).
− Анаграмма — загадка, в которой новое слово получают
из данного путём перестановки букв и слогов, а также при
обратном чтении (справа налево). Например, в названии химического элемента переставьте первую букву в конец слова и
получите название одного из видов четырёхугольника (бром).
− Шарада — загадка, в которой загаданное слово состоит
из частей, являющихся самостоятельными словами. Например, начало — химический элемент, конец — стихотворение,
а целое растёт, хотя и не растение (бор – ода).
Также к загадкам можно отнести различные кроссворды, сканворды, ребусы и т.п.
Творческие задания — это наиболее трудные по характеру познавательные интегральные задания, требующие владения системными знаний, интегрированными умениями и
опытом эвристической деятельности.
В качестве творческого задания, учащимся могут быть
предложены самостоятельное составление химических задач
разного уровня по определенной теме, разработка дидактических игр, составление кроссвордов, сканвордов, ребусов на
химические темы и др.
Написание химических сочинений и сказок является познавательным творческим заданием, в котором ученики отражают лично-ценностное отношение к изучаемому материалу. Преподаватель может предложить такое задание по окончании изучения большой темы. Перед предъявлением задания педагог должен выяснить, какие вопросы, ключевые поня-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
183
тия рассмотрены, с какими сложностями ученики встретились
при изучении темы и в чём их причина, какие наиболее яркие
факты, закономерности, аномалии выделяют школьники в
предложенном учебном материале по теме. При написании
сказки, очерка, эссе и т.п. учащихся нужно сориентировать на
доступность, проблемность и научность содержания. Предложить школьникам написать текст для младших брата или сестры, знакомых, родителей с целью заинтересовать их содержанием и в доступной форме дать понятие о веществах, законах,
процессах и т.д. Выполнение таких работ способствует воспитанию индивидуальных ценностных отношений и смыслов
учения, глубокому познанию, оказывает серьёзное влияние на
нравственное и интеллектуальное развитие подростка.
Например, домашняя творческая работа: написать сочинение на тему «Жизнь без топлива» с примерным планом:
1. Как изменилась бы ваша жизнь в таком мире?
2. К чему было бы вам труднее всего привыкнуть?
3. К чему было бы вам легче всего привыкнуть? Почему?
4. Что можно предложить во избежание такой ситуации?
Жизнь без топлива и энергоресурсы 21 века.
Сочинение по химии.
Матушкин Алексей. 8 «б» 1997 г.
«Берестяная газета России». 2050 год
Человечество, неразумно пользовавшееся топливом и энергоресурсами в 20 веке, во время технического прогресса, теперь
жалеет об этом. Все топливные ресурсы исчерпаны. И хотя экологическая ситуация в целом улучшилась, люди голодают. Остается
надежда только на величайших учёных современности, которые
упорно трудятся над решением сложившейся ситуации, над созда-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
184
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
нием принципиально новых видов топлива. Иначе человечество
вымрет. Но пока жизнь планеты середины 21 века представляет
эпоху Средневековья. Тогда без машин даже можно было добывать
хоть какое-то сырьё, где полезные ископаемые были недалеко от
поверхности. Сейчас же их нет нигде. Без топлива остановилась
жизнь крупнейших мегаполисов мира: Лондона, Нью-Йорка, Токио,
Москвы…
Нигде не функционирует транспорт и приходится возвращаться к лошади. Многие работы, выполняемые раньше с помощью машин, приходится делать своими руками. Выполняя большие
работы, люди теряют больше энергии, но чтобы возместить её
потери, людям требуется больше питаться богатой калорийной
пищей. Но из-за отсутствия топлива не работает с\х техника,
поэтому обрабатывать землю приходится вручную, земля не
удобряется, все с\х мероприятия приходится проводить своими
руками. Урожаи из-за этого очень резко снизились и качество продукции ухудшилось. В связи с этим человечество не получает необходимого количества энергии, возникают новые болезни, с которыми люди уже не в силах бороться. Резко возросла смертность, и
если ничего не изменится, то не пройдет и 10 лет, прежде чем человечество перестанет существовать. Но всё же будем надеяться на лучшее.
Высококалорийной вам пищи!
До встречи в следующем номере!
Жизнь без топлива и энергоресурсы 21 века.
Сочинение по химии.
Кормщиковой Анастасии. 8 «б» 1997 г.
Чтобы представить себе жизнь без топлива, я решила, прежде всего, спросить мнения на счёт этого у своих родителей и у
бабушки.
Мама:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
185
Я думаю, что жизнь без топлива и энергии невозможна. Человечество исчезнет (вымерзнет). Останутся лишь нецивилизованные племена в субтропиках. Цивилизация окажется отброшенной в каменный век.
Папа:
В таких условиях можно использовать гравитацию (самый
простой способ — это использование планеров). Также можно использовать магнитное поле Земли, применяя магниты с изменяемой плотностью. Сейчас известны поезда на магнитной подушке,
но пока человечество не сумело приспособить магнитное поле
Земли. Использование солнечной энергии. Оно может выражаться
в том же транспорте. Известно несколько видов транспорта с
использованием солнечных батарей. Это экологически чистый вид
транспорта. К сожалению, они пока очень примитивные, громоздкие. Известна выработка энергии, основанная на разности температур слоев Мирового океана.
Бабушка:
Я считаю, что топливо не нужно. И без него жизнь будет
прекрасна. Будет потепление, ледники растают, а топливо совсем
не понадобится.
Это всего лишь предположения моих родных. Я считаю маловероятным, что топливо и энергоресурсы полностью исчезнут.
Ведь учёные создают всё новые и новые виды топлива, правда, пока
не выяснили, как их рационально использовать, ведь они очень дороги (например, водород — для разложения воды не могут подобрать катализатор, который удешевляет реакцию).
Но наших мнений недостаточно для подведения итогов.
Перенесемся же во времена Гельмгольца, строго сформулировавшего 1-е начало термодинамики, и попытаемся установить
связь 1 н.т. с жизнью без топлива и энергоресурсов.
Гельмгольц:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
186
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
1-е начало термодинамики — закон сохранения энергии в
применении к процессам, в которых происходит передача теплоты, однозначность внутренней энергии определяется тем, что ее
изменение определяется лишь значениями внутренней энергии в
начальном и конечном состоянии.
1-е начало термодинамики утверждает, что если система
совершает термодинамический цикл (то есть возвращается в конечном счёте в исходное состояние), то полное количество теплоты, сообщенное системе на протяжении цикла, равно совершенной ею
работе.
Из энциклопедии мы узнаем, что приведенная выше формулировка 1-го начала равнозначна утверждению о невозможности
вечного двигателя 1-го рода. Но что же такое «вечный двигатель»? Обратимся с этим вопросом к Парижской Академии Наук.
Парижская А. Н.:
Вечный двигатель (лат. Perpetuum mobile) — воображаемый
двигатель, который, будучи раз пущен в ход, совершал бы раздельно работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергию извне. Идея вечного двигателя противоречит закону сохранения и
превращения энергии и неосуществима. Первые проекты механического вечного двигателя относятся к 13 веку. К концу 18 века
вследствие бесплодности многовековых попыток создания вечного
двигателя мы (Парижская А. Н.) перестали рассматривать эти
проекты.
Наряду с вечным двигателем 1-го рода рассмотрим и вечный
двигатель 2-го рода — воображаемую периодически действующую
машину, которая целиком превращала бы в работу теплоту, извлекаемую из окружающих тел (океана, атмосферы, воздуха и т.д.).
При этом должна уменьшаться суммарная энтропия среды и вечного двигателя, что противоречит 2-му началу термодинамики.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
187
Теперь на основе услышанного и изученного попытаемся сделать вывод:
Без топлива и энергоресурсов, без привнесения теплоты извне, без совершения какой-либо работы над системой извне, изменение внутренней энергии в системе невозможно.
Жизнь человеческой цивилизации тесно связана с добычей и
совершенствованием источников энергии, тем богаче и цивилизованнее жизнь. Ведь вся история цивилизации — это история борьбы за территории, за источники энергоресурсов и топлива.
Жизнь без топлива и энергоресурсы 21 века.
Сочинение по химии
Островской Елены. 8 «б», 1997 г.
Топливо.… Очень немногие задумываются над значением
этого слова. Я провела небольшой опрос, задавая людям один и
тот же вопрос: «Что произойдет, если топливо на нашей планете
закончится? Возможно ли это?» Большинство людей ответили,
что они никогда не думали об этом, что это их не волнует. Многие сказали, что такое невозможно, что топливо будет всегда.
Некоторые надеются на то, что в будущем учёные изобретут
что-нибудь. И лишь несколько человек по-настоящему заинтересовались этим вопросом. Вот как в общих чертах они представили
себе жизнь без топлива: «Сначала в несколько раз возросли цены на
бензин, резко поднялась стоимость за электроэнергию и отопление, горячую воду стали подавать лишь на несколько часов вдень.
Вскоре машины превратились в металлолом, который в огромном
количестве лежал на свалках. Из транспорта остался лишь велосипед. В этом, конечно, есть свои плюсы: воздух стал чище, на улицах стало намного спокойнее и безопаснее.
Недостатки такого положения особенно сильно стали видны
зимой. Заходя с улицы в квартиру, никто не раздевался и даже не
разувался, так как дома было не теплее, чем на улице. Батареи со-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
188
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
всем сняли, потому что они поглощали тепло, которое и так имелось в очень недостаточном количестве. Деревья и деревянные сооружения постепенно исчезли (их использовали в качестве топлива).
Жители Крайнего Севера стали переселяться на юг, где теплее.
Южные части материков оказались перенаселёнными, тогда как
на Севере пустовали огромные территории. Из-за перенаселения
начались эпидемии различных болезней. Люди стали умирать сотнями и даже тысячами.
В качестве источника света давно уже используются свечи,
но так как их не хватает, то люди рано ложатся спать. Самое
старшее поколение ещё помнит о том, что когда-то существовали телевизоры и магнитофоны, что дома и улицы по ночам освещались яркими лампами, а на стенах висели батареи и обогреватели. Малышам же это рассказывали как красивую и интересную
сказку.
Да, жизнь без топлива была бы ужасна. Большая часть населения планеты просто вымерла бы. В живых остались бы лишь некоторые дикие племена южных материков. Люди же, изнеженные
цивилизацией, вряд ли смогли бы приспособиться к таким условиям. Но неужели перспективы на будущее настолько мрачны. Да,
природные богатства исчерпаемы, но ведь существует неисчерпаемая энергия Солнца. Уже сейчас созданы солнечные батареи,
осуществляющие прямое превращение солнечного света в электричество, топливные элементы, непосредственно превращающие в электричество химическую энергию. Но это очень дорогие
способы, требующие больших материальных затрат. Остается
лишь надеяться, что в дальнейшем будут найдены более дешевые
и эффективные устройства для добычи электроэнергии. Кроме
того, электричество можно получать не только за счет сжигания
топлива, но и другими способами, например, на атомных и гидро-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
189
электростанциях. Используется также геотермальная энергия и
энергия, выделяющаяся при сжигании мусора.
Все же в основном сегодня расходуются невозобновляемые
полезные ископаемые: уголь, нефть, природный газ. Чем же можно
будет заменить эти полезные ископаемые, в особенности нефть?
Во-первых, открытие новых месторождений. Это может смягчить остроту вопроса. Например, всё более обычным становится
использование морских месторождений. Кроме того, многообещающей выглядит добыча твердой нефти из нефтеносных пород
и песков.
Альтернатива нефти — получение жидкого топлива из угля.
К сожалению, эти источники очень дороги, но со временем, по мере
исчезновения нефти, положение может измениться. Предлагается
также вариант «нефтяных плантаций». Существует более 2000
видов растений семейства молочаев, способных поглощать солнечную энергию и сохранять её в виде углеводородов, а не углеводов. Но можно ли использовать это для получения конкурентоспособных заменителей нефти, станет известно со временем.
Мы видим, что у человечества есть перспективы для решения вопросов, касающихся топлива и энергоресурсов, но будут ли
использованы эти перспективы в полной мере, покажет будущее.
Жизнь без топлива.
Сочинение по химии.
Вепревой Светланы. 8 «б» 1997 г.
Настал давно энергетики век,
И получаем, что
И это знает человек.
все топливо пойдет
Куда ни повернешь главу свою,
На изменение температуры, где
Ни обратишь мельком свой взор, человек живет,
Увидишь ты: всю жизнь твою
И на совершение работы,
Окутал энергии хор.
Чтоб жить
А если задать простой вопрос?
хоть без какой-то заботы.
А если порвётся энергии трос?
Вряд ли обойдется
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
190
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Хотя солнце, ветер и вода
Будут давать энергию всегда.
Нам ее будет мало. И тогда
Без топлива встанут
в ряд поезда,
И будет только
на велосипедах езда.
Не сходить ни в музей,
ни в театр — никуда;
Не послушать,
не посмотреть — скукота!
Энергия пойдет только
в дома и на предприятия,
У которых важные
для человека занятия.
без роста цен,
И это прибавит
государству проблем.
Начнется общая суета,
Все будут разбегаться кто куда;
То есть хаотичность
в обществе возрастет,
А число людей вряд ли упадёт.
Чтобы такого
не случилось никогда,
Не беги ты никуда.
Запомни наказание, человек:
Чтобы прожить будущий век
Без проблем и забот,
Энергии веди строгий расчёт.
Для выражения научных знаний, в том числе и их основ,
используются языки наук, естественные и искусственные. Последние наиболее приспособлены для отражения результатов познания в данной области науки. К ним относится и, так
называемый, «химический язык», содержащий в своем составе химическую терминологию, номенклатуру и символику.
Без «химического языка» невозможно изучение основ химии.
С помощью терминов передаются знания, усваиваются понятия, осваиваются и используются разнообразные способы познавательной деятельности, необходимые для осуществления учения. Различные аспекты «химического языка» могут
быть эффективно использованы для познавательных интегральных заданий.
Например:
ситуацию конфликта на уроке в 8 классе по теме «Кислород» можно создать, предложив учащимся объяснить ис-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
191
торическое латинское и русское название кислорода. Почему
ему дали такое название?;
ситуация предположения возникает на уроке в 8 классе
по теме «Химические формулы» при сообщении ученикам
факта, что Дж. Дальтон использовал для обозначения атомов
азота, водорода, кислорода, серы соответствующие символы:
,
при постановке вопроса — какие вещества обозначал
Джон Дальтон следующими знаками:
?;
ситуация опровержения может быть создана на заключительном уроке по теме «Азот» в 9 классе использованием
этимологии термина «азот»;
ситуация неожиданности возникает при сообщении
учащимся факта, что смесь одного объёма азотной кислоты с
тремя объёмами соляной кислоты называют «царской водкой» с VIII в. Своё название «царская водка» получила благодаря способности взаимодействовать с золотом — «царём
металлов». По мере осмысления факта учащимися актуализируется учебная проблема — обусловленность свойств
«царской водки» свойствами азотной и соляной кислот. Эта
ситуация может быть использована на уроке в 9 классе по теме «Азотная кислота» или «Металлы I группы побочной подгруппы». Также полезно в данном случае предложить уча-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
192
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
щимся познавательную задачу по происхождению названия «царская водка»;
Проблемным вопросом «Какая закономерность прослеживается между старыми русскими и современными названиями веществ:
− соляной спирт — хлороводородная кислота,
− селитряной спирт — азотная кислота,
− нашатырный спирт — раствор аммиака,
− купоросное масло — серная кислота,
− царская водка — смесь соляной и азотной кислот?»
можно создать ситуацию неопределённости, которая
детерминирует учебную проблему — зависимость физических свойств вещества от его строения и связь свойств вещества с его названием.
При обеспечении качества химического образования
необходимо учитывать, что оно будет неполным без процесса решения учащимися учебно-познавательных заданий интегрального характера практической направленности, предъявляемых преподавателем в форме соответствующего эксперимента и заданий к нему.
Химический эксперимент1 — метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях
исследуются явления природы.
Химический эксперимент выполняет интегративную
функцию: обучения (системные знания, универсальные умения),
развития (память, мышление, мотивы, воля, универсальные учеб-
1
от лат. Experimentum – проба, опыт
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
193
ные действия и др.) и воспитания (нравственное, трудовое, эстетическое, экономическое, ценностные смыслы и др.).
Эксперимент является источником и специфическим
методом познания химических объектов, решения учебных
проблем и проверки гипотез. С другой стороны, химический
эксперимент является специфическим средством иллюстрации химических явлений, средством исследования учебных
проблем, совершенствования, закрепления, применения знаний на практике, доказательства истинности химических знаний, развития и воспитания человека.
Основные цели, достигаемые посредством демонстрационного и лабораторного эксперимента:
− усвоение важнейших методов исследования природы;
− раскрытие сущности химических явлений;
− формирование системы химических понятий;
− обеспечение оптимального изучения понятий, законов,
теорий;
− формирование умений применения знаний на практике;
− формирование и совершенствование практических экспериментальных умений;
− развитие интереса к предмету и мотивация познавательной деятельности;
− развитие творческих способностей и формирование
универсальных учебных действий.
Технология постановки эксперимента в системе интегративных занятий по химии предполагает следующие формы
реализации демонстрационного и лабораторного опыта в логической цепочке познания:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
194
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
I. Постановка эксперимента → создание проблемной ситуации → выдвижение гипотезы → обсуждение гипотезы →
формулирование учебной проблемы → решение учебной
проблемы → выводы.
II. Проблемная ситуация → выдвижение гипотезы → обсуждение гипотезы → формулирование учебной проблемы → постановка эксперимента → решение учебной проблемы → выводы.
Центральным звеном в подготовке и организации химического эксперимента является система познавательных интегральных заданий к нему.
8 класс. «Методы познания веществ и химических явлений. Экспериментальные основы химии».
Демонстрационный эксперимент «Взрыв смеси перманганата калия и магния» [8].
Оборудование: полиэтиленовый баллон 100 см3, выпрямитель В-24, защитный экран, штатив с лапкой и кольцом, кристаллизатор с песком, полиэтиленовый баллон 1500 см3.
Реактивы: порошок магния, перманганат калия твёрдый.
Ход эксперимента: соберите прибор для взрыва смеси магния
с перманганатом калия как показано на рисунке.
Для этого возьмите пластиковую, лучше прозрачную, ёмкость
от лекарственных препаратов, клея и т.п. объёмом 100-150 см3. В
пробке баллона проделайте шилом два отверстия на максимальном
расстоянии друг от друга. В отверстия вставьте электроды (вилка от
штепселя, зажимы и др.), между которыми зажмите нихромовую проволоку, предварительно закрученную в виде спирали (спираль от лабораторной плитки открытого типа).
Электроды с помощью проводников соедините с выходом выпрямителя. Затем пробку ёмкости закрепите в лапке штатива и внеси-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
195
те в неё смесь 1 г сухого порошка перманганата калия и 0,15 г порошка магния. Закрутите в крышку баллон. Сверху баллон накройте
большим по размеру прозрачным пластиковым баллоном (например,
ёмкость от газированной воды), закрепив его в кольце штатива. Под собранный прибор поставьте кристаллизатор с песком. Выпрямитель
отставьте от реакционного сосуда на 1,5-2,0 м.
+
ВПШ 024
Рис. Прибор для демонстрации взаимодействия
перманганата калия с магнием
Включите выпрямитель в сеть и ручкой регулировки плавно
подайте напряжение. Через 4-6 с раздастся взрыв, будет видна
вспышка и реакционный сосуд разрушится.
При демонстрации эксперимента возникает стимуляционно-мотивирующая ситуация — причина разрушения баллона, которая трансформируется в учебную проблему — явления, сопровождающие химические реакции.
После демонстрации данного эксперимента при изучении темы «Металлы» в 9 классе полезно предложить учащимся ряд познавательных интегральных заданий:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
196
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− Возможно ли горение магния в атмосфере углекислого газа, в
воде?
− Объясните применение магния при зарождении фотоискусства, в качестве «фотовспышки».
− Какие средства пожаротушения можно использовать для
тушения горящего магния?
При изучении в 11 классе темы «Термодинамика химических процессов» использование эксперимента по взрыву
перманганата калия и магния также сопровождается познавательными интегральными заданиями:
− Попробуйте на данном эксперименте доказать закон сохранения энергии — основной закон природы.
− Попытайтесь в наиболее общем виде сформулировать, что
вы понимаете под словом «взрыв».
− Какие явления сопровождают взрывной процесс?
− Какими способами можно предотвратить взрывное течение
реакции?
− Попытайтесь определить физические и химические основы
взрывного процесса.
− Обсудите тему «Взрыв — благо, взрыв – катастрофа».
После изучения темы курса химии 9 класса «Электролитическая диссоциация веществ» в качестве практической работы можно предложить школьникам познавательное экспериментальное задание:
В медицине применяют водные растворы: хлороводорода (8,2 % – 8,4 %), перманганата калия (0,5 %), тиосульфата натрия (30 %), аммиака (10 %), сульфата магния (20 %), хлорида кальция (10 %), сульфата цинка, гидрокарбоната натрия, хлорида натрия, хлорида калия, бромида натрия, бромида калия, иодида натрия, сульфата меди (II), нитрата серебра (0,1 %), пероксида
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
197
водорода (3 %). Идентифицируйте каждый раствор, не используя
других реактивов.
Учащиеся решают данную проблему сначала теоретически табличным методом, а затем проверяют решение экспериментально. Но возможен и иной путь решения проблемы — сначала провести эксперимент парным сливанием растворов, результаты которого заносятся в таблицу, а затем
идентифицируют растворы.
По окончании работы полезно предложить учащимся
творческое домашнее задание:
используя дополнительные источники, определите области
использования данных растворов в медицине и на каких свойствах
этих растворов основано данное применение.
Изучение темы «Гидролиз солей» в 9 классе целесообразно начать, предложив учащимся демонстрационный эксперимент:
«Изменение цвета индикатора в растворах солей».
«Значение pH растворов различных солей».
Для этого можно использовать растворы карбоната натрия, сульфата цинка, хлорида натрия, универсальный индикатор или цифровую лабораторию.
Проведение этого демонстрационного эксперимента
создаёт ситуацию предположения, которая перерастает в
учебную проблему: влияние строения вещества на его свойства, условия кислотно-щелочного равновесия в растворах. В
ходе решения проблемы выдвигаются гипотезы, в том числе
и гипотеза взаимодействия ионов, образующих соль, с водой,
которые доказываются экспериментально. При доказательстве верной гипотезы учащиеся проводят лабораторный экспе-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
198
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
римент с растворами различных солей, на основании, которого формулируется вывод. По окончании решения выдвинутой
учебной проблемы учащимся можно предложить несколько
познавательных заданий, которые также рекомендуется выполнить с использованием лабораторного эксперимента.
Например:
− выявить и экспериментально доказать влияние температуры раствора на прохождение гидролиза;
− определить продукты реакции раствора сульфида натрия с
раствором трихлорида алюминия;
− обосновать сущность данной реакции.
При изучении на углублённом уровне в 11 классе темы
«Окислительно-восстановительные процессы. Электролиз
растворов и расплавов» учащимся могут быть предложены
экспериментальные задания по проведению окислительновосстановительных реакций, определению продуктов процесса и проведению электролиза раствора соли:
Сравните активность взаимодействия гранулированного цинка с 20 % раствором серной кислоты: в одном случае с чистым
раствором серной кислоты, а в другом случае при добавлении нескольких капель раствора медного купороса. Объясните наблюдаемый эффект с позиций энергетической концепции.
При проведении электролиза 0,1 М раствора нитрата натрия
на электродах выделились газообразные продукты. Определите,
какие вещества образовались в ходе процесса, если известно, что
газ, выделившийся на катоде, может вступать в реакцию с газом,
выделившимся на аноде, при грозовом разряде. Также, выделившийся на катоде газ может взаимодействовать с газом, выделившимся
на аноде, при комнатной температуре при поджигании.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
199
В ходе изучения в 9 классе раздела «Первоначальные
представления об органических веществах, химия и жизнь»
или изучения в 10 классе раздела «Органические вещества и
процессы в жизни человека» можно предложить учащимся
выполнить творческую экспериментальную работу:
В три стаканчика с 3 % раствором пероксида водорода внесите: в один ― кусочек сырого мяса или сырого овоща, в другой стаканчик кусочек варёного мяса или сваренного овоща, а в третий
стаканчик добавьте 2-3 мл слюны. Проанализируйте и объясните
наблюдаемые эффекты.
После изучения этих разделов школьникам можно
предложить выполнение домашней практической работы:
Исследуйте свой рацион на предмет калорийности питания и
собственные энергетические затраты. На основании полученных
данных составьте недельное меню как оптимальный вариант сбалансированного питания.
Ход работы: в течение трёх месяцев аккуратно записывайте
все, что съедаете. Исключить можно только простую или газированную воду (без сиропа). Это будет ваш дневник питания.
Перед началом эксперимента определите свой вес с точностью
до 0,1 килограмма. Через каждые две недели эксперимента повторяйте взвешивание. Используя ваши дневниковые записи за две недели и необходимые таблицы, подсчитайте, сколько каждого из перечисленных компонентов (жиры, белки, углеводы, витамин С,
кальций, железо) пищи вы потребили? Сравните данные с рекомендуемыми нормами. Сделайте выводы. Сопоставьте полученные данные с полученной разницей в вашем весе. Полученные результаты
представьте в виде графика (изменение веса и изменение состава и
калорийности пищи каждые две недели). По окончании работы
представьте оптимальный, на Ваш взгляд, недельный рацион с приложением меню на каждый день.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
200
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
В последнее время в контрольно-измерительные материалы итоговой аттестации школьников стали вводить текстовые задания экспериментального содержания. Ученику
предлагается воспроизвести описываемые процессы в форме
написания соответствующих уравнений реакций. Такие задания будут более эффективными, если их использовать в контексте стимуляционно-мотивирующей ситуации:
1. Хорошо растворимое в воде белое кристаллическое вещество А имеет эмпирическую формулу Н4СN2. При нагревании вещества А с твердым гидроксидом натрия выделяется газ с резким запахом, а при добавлении к сухому остатку концентрированной серной
кислоты выделяются крайне ядовитые пары с плотностью по водороду равной 13,5.
− Составьте графическую формулу вещества А и назовите его в
соответствии с номенклатурой IUPAC.
− Напишите уравнения всех предложенных процессов.
− Предложите порядок действий решения задачи.
2. Школьник, желая получить металлическую медь, внёс 0,5 г
порошка магния в 200 мл сантимолярного раствора медного купороса. В результате произошло сильное разогревание и вскипание
раствора с образованием бледно-голубого осадка.
− Объясните «неожиданный» результат эксперимента и напишите необходимые уравнения реакций.
− Определите массу отфильтрованного и прокалённого осадка.
− Как, по-вашему, нужно изменить условия процесса с теми же
веществами, чтобы достичь желаемого результата?
3. В лаборатории, при постоянной температуре воздуха, поставили три открытых стакана одинакового объёма: один ― с
дистиллированной водой, второй ― с раствором серной кислоты с
массовой долей вещества равной 80 % и третий ― с известковой
водой. Через некоторое время с жидкостями произошли изменения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
201
Перечислите, какие изменения могли произойти в каждом из
стаканов. Составьте уравнения реакций.
Содержание и уровень сложности познавательных интегральных заданий, определяются дидактической целью и соответственно этапами, на которых они применяются:
− этап актуализации знаний и умений учащихся;
− этап изучения нового материала;
− этап закрепления изученного материала;
− этап обобщения и систематизации знаний и умений,
а также уровнем сформированности у учащихся системных
знаний и универсальных умений.
На этапе актуализации знаний и умений учащихся с целью активизации познавательного интереса учащихся, их
мыслительных способностей, а также настроя на продуктивную учебно-познавательную деятельность можно использовать познавательные вопросы, упражнения. Например, вхождение в тему урока «Спирты» можно начать с подводящих утверждений, анализируя которые школьники самостоятельно
определяют тему занятия:
бесцветная, летучая легкокипящая жидкость с характерным
запахом и жгучим вкусом. Горит синеватым пламенем с выделением большого количества тепла. Название образовано от древнегреческого, в переводе означающее «дух», «газ», «хаос». Является
продуктом метаболизма живых организмов, однако относится к
наркотическим веществам, вызывая привыкание. Наиболее чувствительны к её влиянию центральная нервная система, особенно
клетки коры больших полушарий мозга. Вызывает возбуждение,
связанное с ослаблением процессов торможения. Обладает большой растворяющей способностью. Смешивается с водой в любых
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
202
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
отношениях. Известна и производится с древних времен. В природе
образуется в результате брожения сочных сахаросодержащих
плодов. Применяется в медицине в качестве растворителя при
приготовлении экстрактов, настоек, в качестве антисептика и
раздражающего средства. В промышленности используется как
сырьё для получения каучуков, резины, пластмасс. Также её используют в смеси с бензином в качестве моторного топлива. В пищевой промышленности используется как растворитель вкусовых
добавок, красителей и т.д. В парфюмерии как растворитель душистых веществ. Наряду с огромной пользой принесла человечеству и
огромный вред, особенно воздействуя на его генофонд.
На этапе изучения нового материала учитель предлагает
учащимся ряд познавательных интегральных заданий, направленных на отработку определенных учебных действий
школьника, показывает образцы их выполнения. На данном
этапе можно использовать работу по алгоритмическому
предписанию, задания на обоснование утверждений, задания аналогии, познавательные задания с использованием логико-понятийных схем, рисунков, моделей. Использование
таких заданий способствует формированию у школьников
универсальных учебных действий, самостоятельности в обучении и потребности в самообразовании.
Например, при изучении темы в 8 классе «Структура
вещества» учащимся можно предложить сгруппировать выданные образцы веществ по структуре:
молекулярные — сахар, сера, иод, спирт, вода и др.......................,
атомно-ковалентные — песок, пирит, магнетит и др................,
атомно-металлические — медная проволока, нихром и др….......,
ионные — соль, сода, медный купорос, квасцы и др........................,
аморфные — пластилин, стекло, парафин и др..............................
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
203
при изучении темы «Металлы» в 9 классе, можно использовать демонстрационный эксперимент:
«взаимодействие лития с водой и натрия с водой проходят с
разным наблюдаемым эффектом. Какая из этих реакций проходит
с большим энергетическим эффектом. Объясните противоречивость наблюдаемого эффекта».
На этапе закрепления учебного материала важно использовать специально сконструированные задания, позволяющие учащимся усваивать изучаемые понятия в постоянном их преобразовании и развитии. Школьникам можно
предложить тесты выборки, дополнения, аналогии, соответствия, тесты равенства, разноуровневые задания, работу с интегративными карточками, познавательные интегральные задания с использованием схем, рисунков, моделей. На данном
этапе учащимся можно использовать работу с обобщающей
таблицей, конспектом, Mind Mapping.
Примеры заданий, используемых на этапе закрепления
материала.
Тесты выборки.
Равновесие в реакции:
смещается в сторону выхода продуктов при добавлении вещества:
а) NaCl; б) NaHCO3; в) C2H5OH; г) H3CCOOH.
Тесты аналогии.
Если концентрацию реагента В увеличить в 3 раза, то скорость
реакции, которая имеет кинетическое уравнение υr= kC2(A)C(B) увеличивается в 3 раза, а если концентрацию вещества А увеличить
в 3 раза, то скорость реакции ………….............................(увеличится в 9 раз).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
204
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Тесты соответствия.
Найдите соответствие между исходными веществами и продуктами электролиза их водных растворов на инертном аноде:
Исходные вещества
Продукты реакции
1.H2
2.O2
3.Sn
4.NO, N2
5. H2O
6. Ba
7.CO2
8. HNO3
А.Na2S
Б.KNO3
В.Ba(OH)2
Г.NaHCO3
A
Б
В
Г
3
4
2
2
Установите соответствие между предложенными растворами и водородным показателем среды:
Раствор
pH среды
1.0,50
2. 7,00
3. 14,00
4. 16,00
5.-1
6.0,00
7.8,34
8.10,50
А.0,1 M NaHCO3
Б.10-2 M H22C12O11
В.10-9 M KOH
Г.10 M HNO3
A
Б
В
Г
7
2
2
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
205
Тесты дополнения.
В реакции горения алюминия, кислород по отношению к алюминию проявляет свойства ……….………........................................(окислителя).
При взаимодействии карбида кальция с водой, карбид кальция
по отношению к воде проявляет свойства ............................(основания).
Разноуровневые задания.
Задание 1 (репродукция).
Рассчитайте константу равновесия системы:
Н2(Г) + I2 (Г) = 2НI(Г), если равновесные концентрации водорода и
иода соответственно равны 0,005 моль/л, а равновесная концентрация иодоводорода равна 0,03 моль/л...........................................(36).
Задание 2 (эвристика).
Вычислите равновесные концентрации водорода и иода, если
известно, что их начальные концентрации равны по 0,02 моль/л, а
равновесная концентрация иодоводорода равна 0,03 моль/л
.....................................................................................................(0,005 моль/л).
Заполните таблицу:
Факторы,
влиѐящие на
скорость химической реакции
1. Природа
реагирующих
веществ
2. Концентрация реагентов
3. Температура
5. Поверхность раздела
Закономерности изменениѐ скорости
при действии этих факторов
Энергия связей в реагентах. Чем меньше энергия
связей, тем выше реакционная способность реагента. ЕА — минимальная энергия, необходимая
для активации эффективного соударения реагирующих частиц. С уменьшением EА скорость химической реакции возрастает.EА — характеристика химической реакции, обусловленная составом и строением реагентов
кинетическое уравнение химической реакции υr =
kCx(A)Cy(B) где А и В — реагенты, x, y — порядок
реакции, k — коэффициент скорости реакции
уравнение Аррениуса k = Ce-EA/RTeSA/R
чем больше поверхность раздела (степень измельчения твёрдого вещества) тем больше скорость реакции
Почему изменѐетсѐ скорость
реакции
Чем меньше Ea, тем
больше эффект соударения реагирующих частиц.
увеличение количества частиц увеличивает число соударений
увеличение количества активных частиц
увеличение площади
контакта реагентов
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
206
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Задание 3 (трансформация).
Константа равновесия системы: Н2(Г) + I2 (Г) = 2НI(Г) при некоторой температуре равна 40. Определите равновесные концентрации водорода и иода, если исходные концентрации этих веществ
одинаковы и равны 0,03 моль/л .............................................(0,0072 моль/л).
Заполните таблицу:
1
2 υ =?
А
Б
В
А+В=Y
А + 2В = D
2А + В = 2E
υ =?
если С(A) увеличить если С(В) увеличить
3
в 3 раза, то υ =?
в 3 раза, то υ =?
4 КР =?
КР =?
C(А) = 0,5 моль/л;
С(A) = 0,2 моль/л;
[B] = 0,5 моль/л;
*А+ = 0,1 моль/л;
5
[A] = 0,25 моль/л;
[B] = 0,05 моль/л;
Кр =?
Кр =?
υ =?
если С(A) и С(В) увеличить в 3 раза, то υ =?
КР =?
C(А) = 0,5 моль/л;
[B] = 0,4 моль/л;
[E] = 0,2 моль/л;
Кр =?
В последнее время широкую практику получили, так называемые, контекстные задачи по химии с использованием
кейс-метода:
В нашей крови содержится большое количество красных кровяных телец — эритроцитов, около 250 миллионов в одной капле!
Основное вещество, которое они содержат ― гемоглобин. Каждый
эритроцит содержит около 3,74×10-14 кг гемоглобина. Молярная
масса гемоглобина человека составляет в среднем 66000 г∙моль-1, а
каждая молекула гемоглобина содержит 4 ядра железа. 1 г гемоглобина способен присоединять 1,34 мл молекулярного кислорода.
− Сколько ядер железа содержится в одном эритроците?
− Какую массу железа можно выделить из одной капли крови?
− Какую биологическую роль играет железо в гемоглобине?
− Качественно оцените точность, полученных Вами данных.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
207
− Почему приведена средняя, а не точная молярная масса гемоглобина?
− Какие знания необходимы для решения данной задачи?
Долгое время иод не находил применения, но в 1904 г. русский
военный врач Филончиков ввел в медицинскую практику 5-10 %-е
спиртовые растворы йода для обработки краёв свежих ран.
− Определите объём 5%-ой «Йодной настойки», который можно приготовить из 10 г иода, плотность её составляет 950 кг∙м-3.
− Какой состав имеет «йодная настойка», и как на этом примере можно обосновать физико-химическую сущность растворов?
− Качественно оцените точность, полученного результата.
− Какую биологическую роль играет иод в живых организмах?
В середине XVIII века дантисты, а затем и хирурги начали использовать для анестезии различные газы. Один из классических
анестетиков, газ А, был впервые получен в конце XVIII века разложением соли B при 180°С по уравнению:
Современный газ-анестетик С, открытый на 100 лет позднее А, можно получить разложением соединения D при 0°С по уравнению:
В промышленном масштабе С получают в качестве побочного продукта при разгонке воздуха и используют для исследовательских и медицинских целей. Так, благодаря высокой способности
поглощать рентгеновское излучение его используют как контрастное вещество при исследовании головного мозга. Фториды С находят применение как мощные окислители и фторирующие агенты. В виде фторидов С удобно хранить и транспортировать чрезвычайно агрессивный фтор. Хранят и транспортируют С под дав-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
208
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
лением 5±0,5 МПа при 20°С в герметичных стальных баллонах
оранжевого цвета с черной надписью.
Газы А и С не реагируют с кислотами и щелочами и не горят,
однако А способен поддерживать горение веществ, а газ С — нет.
Плотность газа С при н.у. составляет 5,86 кг/м3.
− Составьте эмпирические и графические формулы веществ.
− Дайте название каждому веществу в соответствии с номенклатурой IUPAC.
Пигмент свинцовых белил ― это основной карбонат свинца
(природный минерал гидроцеруссит). Свинцовые белила (пигмент,
растертый с маслом) характеризуется высокой белизной и кроющей способностью. Последняя создается при использовании не кристаллического, а аморфного пигмента. В давние времена (с XVI в.)
этот пигмент получали по так называемому голландскому рецепту. Чтобы оценить сложность процесса, приведем подробный рецепт: свернутые спиралью свинцовые листы помещали в глиняные
горшки с вставленными в них глиняными кругами с отверстиями.
Под эти круги наливали уксус. Горшки закрывали свинцовыми листами и ставили друг на друга по нескольку тысяч. Этот штабель
горшков заваливали конским навозом и остатками корья от дубления кож. Внутри таких куч из-за окисления навоза создавалась
высокая температура и атмосфера углекислого газа… Через 3 месяца горшки извлекались и с листов свинца соскребался пигмент,
который затем кипятился с водой… Этот процесс вполне можно
назвать тонким неорганическим синтезом. Конечно, с годами он
был вытеснен более доступными способами. Недостатком свинцовых белил является их почернение на воздухе.
− Выведите формулу пигмента свинцовых белил, если известно, что массовая доля оксида свинца (II) в них составляет 86,33%,
массовая доля оксида углерода (IV) – 11,35%, массовая доля воды –
2,32%; молярная масса белил равна 775 г/моль.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
209
− Предложите химизм производства свинцовых белил по голландскому рецепту. Напишите уравнения происходящих при производстве реакций.
− Почему в настоящее время запрещено производство свинцовых белил во многих странах, в том числе в России?
− Почему при хранении на воздухе свинцовые белила чернеют?
Напишите уравнение реакции.
− Предложите способ реставрации почерневших со временем
картин, написав уравнение реакции.
− Какие еще соединения свинца используют в качестве пигментов масляных красок? Приведите названия и цвет двух пигментов на основе соединений свинца, формулы и химические названия этих соединений.
На этапе обобщения и систематизации знаний и умений
речь идёт о более сложных мыслительных операциях, поэтому целесообразно использовать познавательные интегральные задания творческого характера.
8 класс «Закон сохранения материи — основа химических явлений».
Пуская кровь заболевшему матросу, корабельный врач Юлиус
Роберт Майер обратил внимание на необычно алый цвет венозной
крови. Его наблюдения показали, что в жарких странах венозная
кровь гораздо светлее, чем в северных.
Как этот факт помог Майеру в открытии закона сохранения и
превращения энергии?
8 класс «Методы познания веществ и химических явлений. Экспериментальные основы химии».
По результатам исследования выданных Вам образцов, используя житейский опыт и знания, классифицируйте вещества:
железо, медь, сера, алюминий, кварц, графит, олово, уголь.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
210
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− Что вы приняли за основу классификации?
− Можно ли распространить предложенную вами классификацию на все простые вещества? Почему?»
8 класс «Водород и его соединения, вода, растворы».
В походных условиях Вы оказались в ситуации, когда запас
питьевой воды исчерпан, а до ближайшего населённого пункта далеко. Но есть природный источник воды.
Предложите простой и эффективный способ дезинфекции природной воды, используя имеющиеся у Вас вещества и материалы.
8 класс «Вещества и процессы в природе и технике».
По каналам СМИ был передан необычный прогноз погоды:
температура воздуха ― семьдесят семь градусов по Фаренгейту,
атмосферное давление ― один бар,
влажность воздуха ― шестьдесят восемь сотых,
направление ветра ― норд-ост,
средняя температура воды в мировом океане ― двести
семьдесят восемь целых пятнадцать сотых градусов Кельвина,
скорость ветра ― пять сотых дюйма в час,
суточное количество осадков ― два умноженное на десять в
восьмой степени нанометров,
среднесуточная потребность человека в энергии ― сто девятнадцать целых шесть десятых килоджоулей на один килограмм веса.
Как, по-вашему, должен звучать данный прогноз сегодня.
9 класс «Спирты и карбоновые кислоты».
Из жизненного опыта вы знаете, что спирт (этиловый) ― яд,
однако он широко используется в медицине и пищевой промышленности. Почему?
Почему при обсуждении вреда алкоголя на первое место выдвигают проблему демографии и судьбу будущих поколений?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
211
Почему в термометрах для измерения температуры воздуха и
воды используют спирт, а в медицинских термометрах (градусниках) ртуть?
Почему люди, находящиеся на улице в зимнее время в состоянии
алкогольного опьянения, чаще всего страдают от обморожений,
ведь употребление спирта «разогревает» организм?
Почему в Бразилии 70 % транспорта работает на спирте в качестве топлива?
10 класс «Кислородсодержащие органические соединения. Спирты».
При проведении судебно-медицинской экспертизы после дорожно-транспортного происшествия у водителя в крови были обнаружены следы этилового спирта. На суде прокурор построил своё
обвинение на этом факте, но адвокат доказал несостоятельность обвинения и выиграл процесс. Какими фактами мог аргументировать свою защиту адвокат?
Производство спиртосодержащих напитков можно считать
одним из первых «промышленных синтезов» в истории человечества. Изложите свою обоснованную точку зрения на этот факт.
Познакомьтесь с 6, 7, 8, 9 главами первой книги Моисея, бытие,
Библия. Что можно сказать об отношении христианской веры к
вину. Приведите примеры, характеризующие отношение к вину
других религий.
10 класс «Органическая химия. Углеводы. Химия и здоровье».
Известно, что избыточное потребление сластей способствует развитию кариеса. Как это можно объяснить? Предложите
способ защиты зубов, позволяющий любителям сластей не ограничивать себя в лакомстве.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
212
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
10 класс «Органические вещества и процессы в жизни человека».
Для ухода за предметами личной гигиены (ополаскивание зубных щёток,
бритвенных станков и др.) используют 6% раствор пероксида водорода.
Предложите пошаговую инструкцию
приготовления 200 мл такого раствора из лекарственного препарата ― гидроперит (см. рис.).
10 класс. «Химия в повседневной жизни. Моющие и
чистящие средства».
Многие шампуни изготавливают на основе производных лауринового спирта CH3(CH2)10CH2OH:
Это вещество стало основным сырьём для производства современных средств гигиенической косметики (шампуней, зубных
паст) не случайно. Известно, что самым лучшим мылом является
мыло, приготовленное из кокосового масла, это масло на 52 % состоит из триглицеридов лауриловой кислоты CH 3(CH2)10COOH. Присутствие группировки CH3(CH2)10 в составе моющих средств обеспечивает хорошее пенообразование. Особенно широко используют
натриевую соль лаурилсульфоновой кислоты — лаурилсульфоната
натрия ―CH3(CH2)10CH2OSO3Na, который получают из лауринового
спирта и серной кислоты с последующей нейтрализацией щелочью
натрия:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
Часто используют
[CH3(CH2)10CH2N(CH3)3]+Cl-:
и
213
хлоридлаурилтриметиламмония
.
Основное преимущество этих соединений заключается в том,
что моющие средства на их основе можно использовать в жёсткой воде. И хотя оба соединения являются производными лауринового спирта, механизмы их действия в жёсткой воде различны. Попробуйте объяснить это различие.
Если вы занимаетесь оптовыми поставками парфюмернокосметической продукции в регион, где большие трудности с пресной водой и для бытовых целей часто приходится пользоваться
морской водой, какой шампунь вы будете закупать для реализации
в этом регионе: изготовленный на основе лаурилтриметиламмония или лаурилсульфоната натрия — при условии, что цена их одинакова [25]?
11 класс. «Восстановительные свойства металлов. Электрохимический ряд напряжений (стандартных электродных
потенциалов) металлов».
Вы усомнились в качестве ювелирного изделия на предмет
содержания в нём золота. Предложите наиболее простой экспрессспособ отличия золота от похожих серебряно-медных и бериллиевых сплавов в домашних условиях, используя доступные вещества.
Помните, что изделие не должно быть повреждено.
11 класс, углублённый уровень. «Азот. Проблемы связывания атмосферного азота».
Напишите научно-популярную статью по проблемам фиксации атмосферного азота.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
214
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
На этапе контроля знаний и умений учащихся используются всевозможные виды заданий: письменные ответы на
вопросы; решение нетипичных и нестандартных задач; составление собственных заданий, тесты, познавательные экспериментальные задания и т.д.
Например, итоговая контрольная работа за курс химии
средней школы (углублённый уровень).
Форма: традиционная.
Время: 45 мин. × 2.
Для решения используйте краткий химический справочник (авторы: Рабинович В. А., Хавин З. Я. под ред. А. А. Потехина и А. И. Ефимова).
1. а) Источником солнечной энергии служит следующая последовательность реакций ядерного синтеза:
Составьте суммарное уравнение процесса «горения» водорода на Солнце. Определите количество выделяющейся энергии в
данном процессе ядерного синтеза из 1 г водорода. Сравните полученную величину с энергией сгорания 1 г водорода в атмосфере кислорода;
б) При взрыве водородной бомбы происходит ядерный процесс:
Поставьте пропущенные символы. Определите количество
энергии, которое может выделиться в ходе данного синтеза с участием 1 г трития. Сравните полученную величину с энергией сгорания 1 г углерода.
Для обоих вариантов: сделайте вывод об эффективности
использования ядерной энергии.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
215
2. а) в каком из веществ выше прочность химических связей —
О2 (дикислород) или О3 (трикислород)? На основании, каких фактов
вы сможете сделать данное заключение? Приведите доказательства. Что можно сказать о распространённости этих веществ в
природе?
б) в каком из веществ выше прочность химических связей —
Н2О (оксид диводорода) или Н2О2 (пероксид диводорода)? На основании, каких фактов вы сможете сделать данное заключение? Приведите доказательства. Что можно сказать о распространённости этих веществ в природе?
Для обоих вариантов: в чём вы видите сходство использования озона и пероксида водорода в хозяйстве, на чём оно основано?
3. а) при сжигании этановой кислоты в кислороде выделилось
235,9 кДж теплоты и осталось 10 л кислорода (104,1 кПа, 40° С).
Рассчитайте массовые доли компонентов в исходной смеси;
б) для получения металлического железа 48 г руды, содержащей 46,7 % железа и 53,3 % серы по массе, подвергли обжигу, а окалину прокалили с 18,1 г алюминия. Как изменилось энергетическое
состояние в системе в результате реализованных процессов?
4. а) полное растворение образца цинка в соляной кислоте
при 20° С заканчивается через 27 минут, а при 40° С время полного
растворения такого же образца составляет 3 минуты. За какое
время данный образец цинка растворится при 55° С?
б) сравните, одинаково ли изменится скорость химического
процесса при нагревании от (-22° С) до (-11° С) или от 11° С до 22° С?
Докажите правильность своего утверждения.
5. а) для травления радиомонтажных плат их погружают в
раствор трихлорида железа (III). При этом медная фольга с незащищённых участков растворяется. Составьте уравнение проходящего процесса. Докажите принципиальную возможность его
прохождения;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
216
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
б) известно, что соли марганца катализируют процесс разложения пероксида водорода. Ученик, желая сравнить действие неорганических и биокатализаторов (ферментов), использовал для разложения пероксида водорода перманганат калия (марганцовку) и
кусочек сырого картофеля (каталаза). По результатам эксперимента ученик сделал вывод: «Неорганические катализаторы эффективнее ферментов». Согласны ли вы с данным выводом? Если
нет, то в чём заключалась ошибка ученика, ведь процесс с использованием перманганата калия происходит более интенсивно?
6. а) при 300° С и 300 атм в равновесной смеси синтеза аммиака
объёмом 1 л присутствовало 0,9 моль водорода, 1,4 моль аммиака
и азот. Определите количественный состав исходной смеси для
синтеза аммиака, если при данной температуре Кс процесса составляет 9 л2/моль2. Определите выход синтеза по объёму;
б) при пропускании постоянного тока силой 6,4 А в течение 30 минут через расплав вещества, содержащего трёхзарядные
ионы металла, было получено 1,07 г чистого металла. Определите
этот металл. Предположите состав сырья.
В соответствии с концептуальной моделью интеграции
естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении
химии в современной школе нами была разработана поэтапная технология подготовки и проведения интегративного
школьного занятия по химии (см. табл. 1.3.4.4).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
217
Таблица 1.3.4.4
Поэтапная технология подготовки и проведения интегративного занятия по химии в современной школе
ПРЕДИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (подготовка к занятию)
Интеграция целей и задач урока в ведущую идею занятия. Определение темы и места урока в учебном курсе. Определение типа, формы и методических средств занятия. Выбор эпиграфа к занятию. Анализ содержания урока и выделение учебных
элементов. Установление внутрипредметных связей с учебными элементами предыдущих уроков и межпредметных связей с учебными элементами смежных дисциплин. Интегрирование учебных элементов в целостную систему знаний и умений.
Проектирование стимуляционно-мотивирующих ситуаций по теме урока. Отбор методических средств постановки и решения проблемы. Отбор познавательных интегральных заданий, адекватных решаемой учебной проблеме. Определение критериев системных знаний, универсальных умений и универсальных учебных действий
школьников. Проектирование домашнего задания.
ИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (занятие)
Экспозиция
Завязка
Основное
действие
Развязка
Актуализация темы урока. Актуализация знаний и умений учащихся
адекватно теме занятия. Акцентирование внимания школьников на интегративный характер знаний. Эпиграф к уроку. Мотивация школьников
к учебной деятельности.
Создание стимуляционно-мотивирующей ситуации и формулирование
учебной проблемы. Целеполагание. Стимулирование интереса к учебной деятельности и актуализация познавательных потребностей
школьников. Вскрытие интегративного характера учебной проблемы.
Направление учебно-познавательной активности учащихся.
Оценивание противоречия и сущности учебной проблемы. Интеграция
естественнонаучных и гуманитарных знаний школьников для решения
проблемы. Оптимальная реализация интеграционных процессов как
методологическая основа выдвижения гипотезы и построения плана
проверки её истинности или ошибочности. Подтверждение или опровержение выдвинутой гипотезы. Мотивация поиска решения (учения).
Нахождение решений и доказательство их правильности. Интеграция
знаний и способов деятельности. Мотивация учения, учебных достижений и познания.
ПОСТИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (занятие и домашняя работа)
Рефлексия
и оценивание результатов
Формирование универсальных учебных действий в качестве средства
дальнейшего познания, решения новых творческих задач и постановки
новых учебных проблем. Анализ эпиграфа. Мотивация самообразовательной деятельности, учебных достижений и познания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
218
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
1.3.5. Результативно-оценочный компонент.
Результативно-оценивающий компонент модели включает уровневую методику определения качества школьного
химического образования:
– химических знаний и специфических умений;
– системных знаний и универсальных умений;
– динамики развития у школьников мотивов изучения
предмета;
– сформированности у обучаемых ценностных отношений (интегральный стиль мышления) и универсальных учебных
действий.
 Знания — результат процесса познания действительности, отражающий её в сознании человека в виде представлений, суждений, понятий, гипотез, теорий, принципов, концепций, законов, закономерностей и др.; идеальное выражение в
знаковой форме объективных свойств и связей мира [30].
 Система (системные) знаний (я) — знания об объектах
окружающего мира, о языках, о методах познания теорий, законов, закономерностей смежных наук, о технологии производств, о социально-значимых проблемах, мировоззренческие знания. Вообще — комплексное знание об объекте,
функционирующее за счёт, главным образом, структурнофункциональных и содержательно-логических связей.
 Понимание — присущая сознанию форма освоения
действительности, означающая раскрытие и воспроизведение смыслового содержания предмета.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
219
 Понятие1 — мысль, представляющая собой обобщение предметов и явлений по их специфическим признакам
(понимание, представление) , не выраженная строгой формулировкой;
форма мышления, отражающая общие закономерные
связи, существенные стороны, признаки явлений, которые закрепляются в их определениях (дефинициях).
 Представление — чувственно-наглядный, обобщённый образ предметов и явлений действительности, сохраняемый и воспроизводимый в сознании и без непосредственного воздействия самих объектов на органы чувств.
 Умения — освоенные субъектом способы выполнения
действия, обеспечиваемые совокупностью приобретенных
знаний и навыков [30].
 Универсальные (интегрированные, обобщённые) умения — умения систематизировать, устанавливать причинноследственные связи, практически использовать знания из
разных областей, кодировать и декодировать информацию,
переносить знания в нестандартные условия, комплексно и
системно решать учебные проблемы.
 Ценностные ориентации (отношения) — отражение в
сознании человека ценностей, признаваемых им в качестве
стратегических жизненных целей и мировоззренческих ориентиров [30].
1
от понѐть, которое связано происхождением с общеславянским jęti, др. рус.
Яти – взять, схватить
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
220
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
 Мировоззрение1 (миросозерцание) ― система обобщённых взглядов на мир и место человека в нём, на отношение
людей к окружающей их действительности и самим себе, а
также обусловленные этими взглядами их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности.
 Моделирование ― исследование объектов познания на
их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (живых и неживых систем, инженерных конструкций, разнообразных процессов — физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объек-
тов (для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов их построения и т.п.).
 Интегративная (блочно-модульная) методика анализа
качества образования — методика для анализа и оценки качества относительно самостоятельных и специфичных блоков
(знаний, умений, ценностно-смысловых отношений) и их модулей.
Интегративность этой методики обусловлена тем, что
она реализует в комплексе разнообразные критерии, качественные показатели, количественные параметры, методы
компонентного (В. И. Ростовцева) и пооперационного (А. В. Усова) анализа, письменные контрольные и творческие работы,
экспериментальные творческие работы, тесты разного типа,
рейтинг, анкеты и др. [23].
При оценке знаний школьника реализуется критерий «Качество знаний». При определении качества знаний
выделяют их: полноту, глубину, системность, осознанность,
прочность. Диагностируемыми характеристиками качествен1
от нем. Weltanschauung – мировоззрение, Wridoutlook, visiondumonde
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
221
ного овладения знаниями являются 5 уровней их сформированности:
1.
2.
3.
4.
5.
Узнавание;
Неполное воспроизведение;
Воспроизведение;
Интеграция и применение;
Трансформация.
В образовательной практике средней общей школы
обозначенные уровни трансформируются в пятибалльную
систему.
Качество сформированных универсальных умений (метапредметных и специфических предметных) представляет собой существенную определенность интегративного характера. В этой качественной определенности интеграционным
центром выступают интеллектуальные (логические, интегрированные и доказательные) умения, формируемые общелогическими методами обучения (индукция, дедукция, аналогия, анализ,
сравнение, обобщение, абстрагирование, конкретизация, систематизация, интуиция).
При анализе и оценке качества специфических предметных (химических) умений следует выделять следующие их
группы [23]:
− организационно-химические (готовить рабочее место,
выполнять химические задания и т.п.) ;
− содержательно-интеллектуальные (применять специфические методы химической науки, использовать химические законы
и теории);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
222
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− информационно-коммуникативные (общаться на химическом языке, кодировать, декодировать и перекодировать информацию с химического языка и наоборот);
− химико-экспериментальные (планировать и выполнять
химический эксперимент);
− расчётно-вычислительные (решать расчётные, расчётноэкспериментальные задачи) ;
− оценочные (давать оценку химическим объектам и процессам с их участием);
− изобразительно-графические (представлять химические
объекты и процессы графически);
− конструктивно-моделирующие (собирать установки, приборы, модели, макеты, аппараты химических объектов) ;
− самообразовательные (самостоятельно повышать свой
«химический уровень», осуществлять информационный поиск, изучать литературные источники, проводить домашний эксперимент, осуществлять самостоятельно выбранную индивидуальную
образовательную траекторию по изучению химии) ;
− проектировочные (планировать и осуществлять различные образовательные и исследовательские проекты химической
направленности).
Для выявления у школьников мотивов познания, учебных достижений и самообразования мы выделяем пять показателей. Мотиву познания школьника соответствуют: 1) наличие вопросов по изучаемой теме; 2) наличие интереса к содержанию учебного материала; 3) предложение решения учебных проблем; 4) использование дополнительной литературы; 5) динамика
и стабильность оценок по предмету.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
223
Мотиву учебных достижений школьника соответствуют: 1)
участие в обсуждении предложенных вопросов и проблем; 2) выбор
степени сложности задания; 3) готовность к сотрудничеству с
учителем и учениками; 4) эмоциональное отношение к уроку; 5) величина итоговых оценок по предмету.
Мотиву самообразования школьника соответствуют: 1) самостоятельное формулирование проблем по ходу изучения учебного материала; 2) темп самостоятельной работы на уроке; 3) регулярность выполнения домашних заданий; 4) выбор дополнительных
заданий; 5) результативность участия во внеурочной учебной
деятельности.
Контроль и учёт знаний и умений — это важнейшие составные части образовательного процесса.
Контроль1 — проверка, наблюдение с целью проверки.
 Контроль в химическом довузовском образовании —
это определение состояния объема и качества химических
знаний, умений и ценностных отношений каждого ученика и
всего ученического коллектива (группы) в соответствии с
требованиями Федерального государственного образовательного стандарта.
Наиболее актуальным представляется системный контроль, подразумевающий такую организацию контроля качества знаний, при которой учёту, контролю и оцениванию подлежат все элементы учебно-познавательной деятельности,
которые выполняют обучаемые в процессе изучения данного
курса, при этом реализуются мониторинг качества обученности через систематический рейтинг и принцип гуманизации в
1
фр. Controle<contre – против, role – список, двойнойсписок
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
224
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
обучении. Систематический рейтинг обученности может быть
представлен в виде таблицы (см. табл. 1.3.5.1) [33, С. 42].
Таблица 1.3.5.1
Систематический рейтинг обученности школьников
оценка,
%
оценка,
баллы
10
5
164=64
32
5
32
5
32
45
288
6 Выполнение практических работ
7 Выполнение домашних работ
Итоговый контроль (дифференцированный за8
15
5
96
32
10
64
Итого на все виды работ
100
640
№
наименование деѐтельности обучаемых
1 Посещение занятий (1 балл за занятие)
2 Ведение рабочей тетради
Участие в занятиях (ответы на вопросы, крат3
кие сообщения, выступления, замечания)
Выполнение творческих заданий (рефераты,
4 доклады, выступления на конференциях и олимпиадах, изготовление наглядных пособий и т.д.)
Выполнение тематических работ (познава5
тельных заданий по темам)
чёт, экзамен, исследовательская работа и т.п.)
Специфические результаты обучения школьников химии
должны быть интегрированы с результатами межпредметного и метапредметного (универсального) уровня, включающих:
− самоопределение (личностное, профессиональное, жизненное);
− действие смыслообразования, то есть установление
учащимися связи между целью учебной деятельности и её
мотивом. Ученик должен задаваться вопросом о том, «какое
значение, какой смысл имеет для меня изучение химии» , и уметь
находить ответ на него;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
225
− действие нравственно-этического оценивания усваиваемого содержания, исходя из социальных и личностных
ценностей, обеспечивающее личностный моральный выбор;
− сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в
формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;
− умения учащихся организовать свою образовательную
деятельность, определять её цели и задачи, выбирать обобщённые способы и другие средства реализации цели, применять информационно-коммуникационные технологии при
поиске, сбору, продуцированию информации, взаимодействовать в группе и оценивать достигнутые результаты;
− готовность к профессиональному выбору в мире профессий, на рынке труда и в системе профессионального образования с учётом собственных интересов и возможностей;
− сформированность собственной позиции по отношению
к информации, получаемой из разных источников.
Возможности гуманитарного обновления обучения химии посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний достаточно широки. Постановка и решение
метапредметных и предметных результатов обучения химии
в школе обусловлены, прежде всего, ФГОС нового поколения,
предусматривающим обеспечение качества общего химического образования, универсальности действий, компетентности и творческой самостоятельности, необходимых в различных сферах жизнедеятельности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
226
Для заметок
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
227
Раздел 2.
ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ
Все должно быть изложено так просто,
как только возможно, но не проще.
Альберт Эйнштейн
Содержание раздела:
2.1. Структура и содержание курса
химии в современной школе
2.2. Структура и содержание рабочей программы по химии
2.3. Структура и содержание информационно-технологической карты учебного занятия
2.4. Структура и содержание программы элективного курса
2.4.1. Энергоэнтропика — основа
изучениѐ природных процессов.
2.4.2. Введение в курс органической химии.
Он взрослых изводил вопросом
"Почему?"
Его прозвали "маленький философ".
Но только он подрос, как начали ему
Преподносить ответы без вопросов.
И с этих пор он больше никому
Не досаждал вопросом "Почему?".
С. Я. Маршак.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
228
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
2.1. Структура и содержание курса химии в современной школе
Согласно обязательному минимуму содержания основных образовательных программ Федерального государственного образовательного стандарта, реализации интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний и энергетической
концепции на базе законов энергоэнтропики при обучении
химии в современной школе, можно предложить следующую
структуру школьного курса химии (см. табл. 2.1.1., 2.1.2.).
Таблица 2.1.1.
Структура курса химии в основной школе
класс
8 КЛАСС
раздел
методы познания
веществ и химических явлений
компонент
химия как наука;
материя и вещество;
система и энергия;
химическая реакция как форма
движения
материи;
закон сохранения
материи — основа
химического процесса;
методы изучения
химии,
эксперимент;
научная терминология
строение вещества и периодический
закон
классификация веществ и
процессов
химический
элемент и его
свойства,
строение атома, иона;
периодическая система
химических
элементов и
периодический закон;
химическая
связь и структура вещества
основные
группы веществ
и
классы неорганических соединений, номенклатура;
различные
группы химических
реакций
вещества и процессы в природе и технике
воздух — смесь
газов, кислород,
горение и дыхание;
водород и его
соединения, вода, растворы;
углекислый газ и
фотосинтез;
смеси и материалы, разделение смесей;
минералы и руды;
загрязнение окружающей среды
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
класс
229
9 КЛАСС
раздел
теоретические
основы химического процесса
компонент
кислотноосновное взаимодействие,
теория электролитической диссоциации, равновесие в растворах электролитов, реакции
обмена;
теория ОВР;
скорость химической реакции
и влияющие на
неё
факторы,
катализ
элементы с
элементы с
низкими зна- первоначальвысокими значениями
ные представчениями элекэлектроотри- ления об оргатроотрицацательности и нических ветельности и их
их важней- ществах, химия
важнейшие
шие соединеи жизнь
соединения
ния
простые вещества — неметаллы;
водородные
соединения;
кислородсодержащие соединения;
производство
важнейших неорганических
соединений
простые вещества — металлы и сплавы;
оксиды и соединения
с
другими элементами;
металлургия;
коррозия металлов
углеводороды
и топливо;
спирты и карбоновые
кислоты, алкоголизм и наркомания;
белки, жиры,
углеводы и рациональное
питание;
полимеры
и
материалы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
230
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Таблица 2.1.2.
Структура курса химии в старшей школе 1
класс
раздел
компонент
1
10 КЛАСС
введение в курс органической химии
органическая химия
как наука и её предмет;
изомерия и многообразие
органических веществ;
классификация и номенклатура органических веществ;
особенности прохождения реакций с
участием органических веществ;
электронные
эффекты и типы органических реагентов,
реакционный центр
и субстрат;
типы химических реакций с участием органических веществ
функциоуглеводорональные
ды — основа
группы и
органичепроизводные
ских соедиуглеводоронений
дов
свойства
алифатических углеводородов
в sp3-,
sp2-,
spгибридном
состоянии
углерода;
свойства
ароматических углеводородов;
свойства
алициклических углеводородов
свойства галогенсодержащих алифатических и
ароматических соединений;
свойства кислородсодержащих алифатических
и
ароматических соединений;
свойства азотсодержащих
алифатических и ароматических соединений;
органические
вещества и
процессы в
жизни человека
углеводородное сырьё и
экономика;
получение органических
веществ;
органические
материалы;
вещества живых
клеток,
биосинтез и
метаболизм;
лекарственные препараты, витамины,
биологическиактивные добавки;
синтетические
моющие
средства, бытовая химия
курсивом выделены элементы, изучаемые в курсе химии старшей школы на
углублённом уровне
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
класс
раздел
11 КЛАСС
химическая статика
(учение о
веществе)
учение о
системах;
чистые
вещества и
смеси,
дисперсные и коллоидные
системы;
строение
вещества;
уровни организации
вещества
компонент
231
химическая динамика
(учение о процессе)
термодинамика
химического
процесса;
кинетика химического процесса и механизм
химической реакции;
химическое равновесие;
равновесные
процессы в растворах электролитов, гидролиз;
электродные потенциалы
и
окислительновосстановительные процессы,
электролиз;
элементы с промежуточными
значениями
электроотрицательности и их
важнейшие соединения
железо и его соединения, чёрная
металлургия;
алюминий, цинк,
хром, медь, марганец и др., цветная металлургия;
драгметаллы и
ювелирное производство;
кремний — элемент
неживой
природы;
соединения фосфора, минеральные удобрения
методы научного
познания
наука и учебная
дисциплина;
закон, принцип,
концепция, теория, метод;
эмпирический
уровень познания
и рациональный
уровень
познания;
логика, индукция,
дедукция, интуиция, анализ и
синтез, модель и
моделирование;
интернет как источник информации и цифровые
ресурсы;
естественнонаучная картина природы и научная
картина Мира
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
232
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
2.2. Структура и содержание рабочей программы по
химии
МОАУ Лицей № 21 г. Кирова
Рабочая программа составлена на основе авторской программы: Химия *Текст+: рабочие программы учителя: 8-11 классы/ *Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара+; Под ред. Н. Е. Кузнецовой. — М.:
Вентана-Граф, 2011. – 160 с., допущенной Министерством образования и науки РФ
УТВЕРЖДАЮ
Рассмотрено на заседании
Директор
методического объединения
МОАУ Лицей №21 г. Кирова
Кожевникова Л. Д.
«___» ____________ год «_____»__________ год
Принято на
педагогическом совете
Протокол № ___________
Протокол № __________
Протокол № ___________
«___» ___________ год
Гербовая печать, подпись
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по химии длѐ 8 класса
Составитель программы:
Лямин Алексей Николаевич
учитель химии высшей категории,
Почётный работник общего образования РФ,
к. п. н., доцент
Рецензенты:
1. Русских Г. А., ректор КОГОАУ ДПО (ПК) ИРО Кировской области;
2. Береснева Е. В., профессор кафедры химии ФГБОУ ВПО Вятский государственный гуманитарный университет, к. п. н., доцент
3. Буторина Е. И., учитель химии высшей категории МОАУ Лицей № 21
г. Кирова, заслуженный учитель РФ.
2012 г.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
233
Пояснительная записка
Программа предназначена для преподавания курса химии в 8ых классах МОАУ Лицей № 21 г. Кирова с учебной нагрузкой 70 часов (2 учебных часа в неделю, 2 часа — резервное время) с использованием УМК под ред. Кузнецовой Н. Е.
Содержание и дидактическое обеспечение курса соответствуют требованиям Федерального государственного образовательного стандарта 2011 г.
Ведущей идеей курса химии является методологический
синтез обучения, развития и воспитания, обеспечивающий формирование образованного, химически грамотного, духовно развитого гражданина, ведущего здоровый образ жизни и способного к адаптации в
окружающей природной и социальной средах, обладающего активной
жизненной позицией, готового к принятию ответственных компетентных решений, вносящего свой вклад в развитие социума, не ставя при
этом под угрозу судьбу будущих поколений, мотивированного к дальнейшему образованию и самообразованию.
Стратегическая цель курса химии заключается в формировании образовательных компетентностей учащихся как результата оптимальной интеграции естественнонаучных, в т. ч. химических,
и гуманитарных знаний и методов обучения, обеспечивающих индивидуально-ценностные структурированные знания о природе, ценностное отношение к человеку и жизни, устойчивые внутренние мотивы
школьников к изучению наук о природе (профориентацию и специализацию, самообразование), осмысленную веру, понимание и реальную самооценку собственного существования, фундаментализацию и
качество общего образования.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
234
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Дидактические задачи курса химии:
∙ создавать оптимальные условия химического образования современного школьника посредством интеграции естественнонаучных
и гуманитарных знаний;
∙ формировать у школьников систему знаний основ химической
науки и технологии посредством их добывания, переработки и применения;
∙ формировать универсальные умения (уметь обращаться с
основными веществами, ставить простейший химический эксперимент, использовать основное химическое оборудование, выполнять требования техники безопасности, интерпретировать результаты эксперимента и трансформировать их применительно
к жизненным ситуациям, и др.), определяющие универсальные
учебные действия школьников;
∙ раскрыть роль химии в познании природы и жизни общества, в
целостности знаний о человеке и природе;
∙ показать необходимость химического образования для решения повседневных жизненно важных проблем
∙ развивать у школьников устойчивые внутренние мотивы к изучению химии как части и феномену общечеловеческой культуры;
∙ развивать, средствами предмета, все сферы личности учащихся, их возможности, способности и ориентации на ценности гуманистического характера;
∙ воспитывать, средствами предмета, культурные и духовные
ценности учащихся, и их нравственное поведение в окружающей
среде.
Дидактическое обеспечение курса химии:
− Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 8 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений / под ред. Н. Е. Кузнецовой /
Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова, Н. Н. Гара, А. Ю. Жегин. 3-е изд., перераб. — М.: Вентана-Граф, 2009. – 224 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
235
− Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова, А. Н.
Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.
− Мультимедиа презентации, таблицы, схемы, 3D модели, видеофрагменты.
− Лабораторное оборудование с использованием цифровых технологий, коллекции веществ и минералов, коллекции материалов.
Учебно-тематический план курса
Название раздела,
темы
Кол-во учебных часов
Формы
контролѐ
общее теориѐ практика
Введение
1
1
-
Раздел 1.
Методы познания веществ и химических явлений
23
19
4
Тема 1.1.
Химия как наука.
1
1
-
-
Тема 1.2.
Материя и вещество.
Тема 1.3.
Системы и энергия.
Тема 1.4.
Химическая реакция как форма
движения материи.
..............................................
Письменные работы, устный опрос, практические
работы.
10
8
2
Контрольная работа №1, практическая работа №1.
2
2
-
-
4
3
1
Практическая работа №2.
....... ......... ............. ...........................
Спецификация учебных элементов
Введение ...............................................................................
Раздел 1. Тема 1.1. ...............................................................
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
236
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Раздел 1. Тема 1.2. Материя и вещество
Ведущая идея изучения темы: материальное единство мира, взаимосвязь наук о природе.
Дидактическая цель изучения темы: формирование у
школьников базовых знаний о веществе, его основных свойствах и
классификации, умений описывать вещества и группировать их по
существенным признакам.
Рассматриваемые в теме вопросы: материя; вещество и
тело; атомно-молекулярное учение; атом; ион; молекула; химический
элемент; абсолютные и относительные атомные и молекулярные массы; количество вещества и молярная масса вещества; простые и сложные вещества; смеси; материалы природные, искусственные и синтетические; молекулярное и немолекулярное строение вещества; металлы и неметаллы; периодическая система химических элементов,
период и группа; электроотрицательность химического элемента и её
зависимость от положения элемента в периодической системе; формула вещества как способ выражения качественного и количественного состава вещества.
Основные термины и понятия: материя, вещество, атом,
молекула, ион, химический элемент, материал, моль, молярная масса, периодическая система химических элементов, период, группа,
символ химического элемента, электроотрицательность химического
элемента, формула вещества, индекс.
Демонстрации: модели атомов и молекул; диффузия газообразных, жидких и твёрдых веществ; броуновское движение коллоидных частиц иода в молоке; коллекции минералов, металлов, материалов; плавление и горение серы; разложение пероксида водорода
под действием биокатализаторов и взаимодействие пероксида водо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
237
рода с перманганатом калия; качественная проба на кислород; варианты периодических таблиц химических элементов; электронная таблица химических элементов; коллекция веществ количеством один
моль; таблица количественных отношений при расчётах по формуле
вещества.
Учащиеся после изучения темы должны знать / понимать:
− определения понятий: материя, вещество и тело, атом, молекула, ион, химический элемент, простое и сложное вещество, смесь, материал, количество вещества, моль, атомная масса, молекулярная
масса, молярная масса, электроотрицательность химического элемента, химическая формула;
− основные положения атомно-молекулярного учения и вклад
учёных в его создание и развитие (Левкипп, Демокрит, Ломоносов,
Лавуазье, Дальтон);
− структуру периодической системы химических элементов (период, группа);
− символы наиболее распространённых химических элементов;
− группировку веществ по структуре, свойствам, нахождению в
природе;
− эмпирическую формулу вещества как математическую модель,
выражающую его качественный и количественный состав.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− различать по строению атом, ион, молекулу;
− определять молярную массу атомов, ионов и молекул;
− сравнивать электроотрицательности химических элементов по
положению элемента в периодической системе;
− производить простейшие расчёты по формуле вещества (количество, масса, доля);
− различать по формуле простые и сложные вещества;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
238
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− различать по свойствам вещества молекулярного и немолекулярного строения;
− описывать и группировать (металл, неметалл, молекулярного
строения, немолекулярного строения) вещества по основным свойствам (фазовое состояние при ст.у., цвет, запах, летучесть, хрупкость, плавкость, растворимость в воде, электропроводность).
Примеры познавательных заданий:
1. В соответствии с предлагаемым планом (фазовое состояние,
цвет, запах, летучесть, легкоплавкость, хрупкость, электропроводность)
опишите следующие вещества: сахар, поваренная соль, йодная настойка, сода питьевая, полиэтилен, бумага, никель (ключ от замка). По
результатам наблюдений сделайте выводы о принадлежности каждого из веществ к группам: молекулярного, немолекулярного или металлического строения, кристаллическим веществам или аморфным полимерам, индивидуальным соединениям или смесям.
2. Какой из элементов наиболее распространён в биосфере?
3. Какое вещество наиболее распространено на Земле?
4. Перечислите как можно больше свойств воды.
5. Используя лабораторные весы, карандаш и линейку, определите плотность выданного образца медной проволоки. Оцените полученный результат и относительную погрешность измерений.
6. С древнейших времён людей беспокоила проблема строения
тел (вещества). Всё время возникали вопросы:
– Как долго можно делить вещество на части?
– Какова наименьшая частица вещества? И др....
Наверное, эти вопросы и Вас волновали с детства;
В 1547 г. итальянцем Поджо Браччолини в Швейцарии была
найдена рукопись. Прочтите отрывок из неё и постарайтесь определить, о каких явлениях идёт речь:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
239
Тит Лукреций Кар (I век до н.э.)
«О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ»
Книга вторая
<...>
Существуют тела, которых мы
видеть не можем...
Ведь осязать, как и быть
осязаемым, тело лишь может.
И, наконец, на морском берегу,
разбивающем волны,
Платье сырее всегда, и,
на солнце, вися, оно сохнет;
Видеть, однако, нельзя,
как влага на нём оседает,
Да и не видно того, как она
исчезает от зноя.
Значит, дробится вода
на такие мельчайшие части,
Что недоступны они
совершенно для нашего глаза…
Ибо лежит за пределами
нашего чувства
За основание тут мы берём
положение такое:
Из ничего не творится ничто
по Божественной Воле
И оттого только страх
всех смертных объемлет,
Что много видят явлений они
на земле и на небе нередко,
Коих причины никак усмотреть
и понять не умеют
Вот посмотри:
Всякий раз, когда
солнечный свет проникает
В наши жилища и мрак
прорезает своими лучами
Множество маленьких тел
в пустоте ты увидишь, мелькая,
Мечутся взад и вперед
в лучистом сиянии света;
Можешь из этого ты уяснить
себе, как неустанно
Первоначала вещей в пустоте
необъятной мятутся.
Так о великих вещах помогают
составить понятье
Малые вещи, пути намечая
для их постиженья.
Кроме того, потому
обратить тебе надо вниманье
На суматоху в телах,
мелькающих в солнечном свете,
Что из нее познаешь ты
материи также движенье,
Происходящее в ней потаенно
и скрыто от взора.
Ибо увидишь ты там,
как много пылинок меняют
Путь свой от скрытых толчков
и опять отлетают обратно,
Всюду туда и сюда разбегаясь
во всех направленьях.
Знай же: идёт от начал
всеобщее это блужданье,
Первоначала вещей
сначала движутся сами,
Следом за ними тела
из малейшего их сочетанья,
Близкие, как бы сказать,
по силам к началам первичным,
Скрыто от них получая толчки,
начинают стремиться,
Сами к движенью
затем понуждая тела покрупнее.
Так, исходя от начал,
движение мало-помалу
Наших касается чувств,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
240
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Будто бы в вечной борьбе
они бьются в сраженьях и битвах,
В схватки бросаются вдруг
по отрядам, не зная покоя,
Или сходясь, или врозь
беспрерывно опять разлетаясь.
и становится видимым также
Нам и в пылинках оно,
что движутся в солнечном свете,
Хоть незаметны толчки,
от которых оно происходит.
<...>
7. Плотность металлического осмия при комнатной температуре
составляет 22,5 г∙см-3, а плотность лития, при тех же условиях, в 42,45
раз меньше. Атом, какого из этих элементов занимает меньший объём в конденсированном состоянии?.....................................................(Os)
Раздел 1. Тема 1.3. ...............................................................
Список основной и дополнительной литературы
Для учителя:
1. Американское химическое общество. Химия и общество *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1995. – 560 с.
2. Биографии великих химиков *Текст+: Пер. с нем. / Под ред.
К. Хайнига;Перевод Крицмана В. А.; Под ред. Г. В. Быкова, С. А. Погодина. — М.: Мир, 1981. – 386 с.
3. Лямин, А. Н. Интегративное обучение химии в современной
школе *Текст+: Монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,
2007. – 294 с.
4. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изучения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.
5. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов вузов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―
СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.
6. Химия *Текст+: рабочие программы учителя: 8-11 классы /
*Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара+; Под ред. Н. Е. Кузнецовой. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 160 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
241
7. Шишкин, Е. А. Методика обучения решению задач по химии *Текст+: учебное пособие для студентов химических специальностей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению задач по
химии» / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.
8. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: Пер. с англ. / П. Эткинс. — М.:
Мир, 1991. – 216 с.
Для учащихся:
1. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова, А. Н.
Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.
2. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 8 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова,
Н. Н. Гара; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. – 4-е изд., перераб. — М.:
Вентана-Граф, 2012. – 256 с.
3. Энциклопедия для детей *Текст+. Том 17. Химия / глав.ред.
В. Володин; вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.
Поурочный план курса
Тип, форма
и методические
Тема урока
Дата средства
организации занѐтиѐ
……...........…..….. ....….
…….…..……..
Раздел 1.
12.10. КонтрольТема 1.2.
2012 но-учётный
Урок 1.2.10.
урок в форМатерия и веме
письщество.
менной
контрольной работы.
.......................... .......... .....................
Дидактическое
обеспечение занѐтиѐ
Требованиѐ к
обѐзательному усвоения в
соответствии с ФГОС
знать
………........ ……...
Текст
контрольной
работы
№1.
примечаниѐ
уметь
...…….... ..............
................. .......... ............
..............
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
242
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Тип, форма
и методические
Тема урока
Дата средства
организации занѐтиѐ
Раздел 1.
13.11. Урок изучеТема 1.5.
2012 ния нового
Урок 1.5.1.
материала в
Сущность хиформе промических реблемного
акций с позидиалога с
ций закона соиспользохранения маванием ретерии.
ального
эксперимента
и
моделирования
Дидактическое
обеспечение занѐтиѐ
Требованиѐ к
обѐзательному усвоения в
соответствии с ФГОС
знать
примечаниѐ
уметь
Учебник,
набор
шаростержневых моделей,
реактивы
и оборудование,
мультимедиа
презентации
…………............ …….... ………….…… ……...…… .……… ……….. ........…..
Раздел 1.
20.11.
Тема 1.6.
2012
Урок 1.6.3.
Качественный
и количественный
анализ.
Индикаторы
Контрольно-учётный
урок в форме практической работы.
Инструкционные
карты,
набор
реактивов
и
оборудование.
....................... ......... .................. .............. ......... ........... .............
Приложение
Тексты контрольных работ.
Контрольная работа №1. Химические элементы и вещества в свете атомно-молекулярного учения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
243
Задания базового уровня сложности.
1. Из предложенных символов выберите символ, обозначающий
молекулу серы:
1) S2-; 2) S8; 3) Se; 4) S; 5) S+6.
2. Молярную массу равную 30 г∙моль-1 имеет:
1) O2; 2) 2O; 3) S8; 4) NO; 5) S2-.
3. Электроотрицательность элементов возрастает в ряду:
1) H →Li →Na →K; 2) Cl →S →P →Si; 3) Al →S →O →F;
4) K →Ca →C →Sn.
4. Установите соответствие между формулой вещества и группой
веществ, к которой оно может быть отнесено, цифры, соответствующие каждой букве, расположите в порядке возрастания их числового
значения:
формула вещества
группа веществ
1) простое вещество.
2) сложное вещество.
3) молекулярное вещество.
4) немолекулярное вещество.
5) металл.
6) неметалл.
А) H2O (вода).
Б) CaCO3 (мрамор).
В) He (гелий).
Г) Au (золото).
А
Б
В
Г
2, 3
2, 4
1, 3, 6
1, 4, 5
5. Медь добывают из пяти основных минералов (руд): халькопирит или медный колчедан (основной компонент — CuFeS2), ковеллин (CuS), халькозин или медный блеск (Cu2S), борнит (Cu5FeS4), куприт (Сu2О). Определите, какая из этих руд наиболее богата медью.
6. Определите количество частиц, образующих образец чистой
меди объёмом 1 см3 при 25° C, ρ(Cu) = 8920 кг∙м-3.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
244
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Задания повышенного уровня сложности:
1. Известно, что химические элементы кислород и водород образуют два устойчивых при нормальных условиях вещества молекулярного строения. В одном из соединений содержание кислорода составляет —94,12 %, во втором соединении содержание кислорода составляет —88,89 % и оно в 1,89 раза легче первого вещества. Определите эмпирические формулы обоих веществ и опишите известные
вам свойства каждого из них ……………………………………………………..(H2O2, H2O)
2. Насколько больший вес смог бы поднять воздушный шар объёмом 280 м3, заполненный водородом, а не гелием, если допустить,
что газы находятся при нормальных условиях. Почему для этих целей
не используют водород ……………..…………………..…………………………(на 25,2 кг).
Инструкционные карты практических работ и лабораторных опытов.
Лабораторная работа «Химический процесс»
Цель: знакомство с химическим явлением.
Реактивы и оборудование: лабораторные пробирки, разбавленные растворы медного купороса и соды, соляная кислота (1:5).
Ход работы:
∙ Смешайте попарно вещества.
∙ Опишите, что происходит при смешивании.
∙ Отметьте, в каких случаях изменяются свойства веществ.
∙ Выделите существенные признаки изменений с веществами.
∙ По результатам эксперимента заполните таблицу.
HCl р-р
CuSO4 р-р
NaHCO3 р-р
HCl р-р
нет наблюдаемых
признаков
нет наблюдаемых
признаков
бурное вскипание,
разогрев
CuSO4 р-р
нет наблюдаемых
признаков
нет наблюдаемых
признаков
вскипание, разогрев
и выпадение осадка
NaHCO3 р-р
бурное вскипание,
разогрев
вскипание, разогрев
и выпадение осадка
нет наблюдаемых
признаков
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
245
Химический опыт: «Химическое реле»
Реактивы и оборудование: плоскодонная колба объёмом 0,2 л,
коническая колба объёмом 100 мл с притёртой пробкой, KOH — гидроксид калия (кристаллический), C6H12O6 — глюкоза (кристаллическая), 3,7-бисдиметиламинофенотиоцианит хлорид тригидрат
(метиленовый синий) 0,1 % раствор, H2O дист. — вода.
Проведение опыта:
∙ в плоскодонной колбе приготовить щелочной раствор глюкозы,
для этого в 100 мл подогретой до 60° С – 70° С воды растворить 10 г
глюкозы и 0,1 г гидроксида калия;
∙ полученный раствор прилить в коническую колбу, заполнив её
третью часть, мысленно отметить цвет раствора;
∙ в коническую колбу с порцией щелочного раствора глюкозы с
помощью мерной пипетки внести 1 мл 0,1 % раствор метиленового
синего, закрыть колбу пробкой и мысленно отметить цвет раствора;
∙ оставить коническую колбу с раствором в покое на некоторое
время, после чего мысленно отметить цвет раствора;
∙ энергично встряхнуть коническую колбу с раствором, после чего мысленно отметить цвет раствора;
∙ циклично повторить действия с порцией щелочного раствора
глюкозы и метиленового синего несколько раз;
∙ какое аргументированное объяснение Вы могли бы предложить наблюдаемому явлению.
Примечание: Если, после продолжительного использования
раствора, обесцвечивание наступает слишком долго, нужно на несколько секунд открыть колбу для забора свежей порции воздуха.
...................................................................................................
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
246
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Наглядные дидактические материалы
Основные уравнения для расчётов по формуле вещества
Памятка для вычислений по уравнению химической реакции:
1. Проанализируйте, что требуется найти, и что для этого дано.
2. Оформите условие задачи (найти; дано; решение).
3. Составьте уравнение химической (их) реакции (ий).
4. Все данные величины выразите в количествах (см. табл.).
5. По стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции
определите соотношения количеств реагентов и продуктов.
6. Если в условии задачи приведены данные для двух и более
реагентов, по соотношению определите, какое вещество дано в избытке, а какое в недостатке.
7. По соотношению и найденному количеству вещества данного
в недостатке определите количество вещества, требуемого найти.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
247
8. Найденное количество вещества выразите в требуемых единицах (см. табл.).
Основные классы неорганических веществ
и генетическая связь между ними
Li2O; CaO; FeO
нормальные
АМФОТЕРНЫЕ
ОСНОВНЫЕ
щёлочи
KOH; Ba(OH)2...
KMnO4; Mg(NO3)2; AgCl; ZnS…
нерастворимые
Al2O3; ZnO;
SnO; PbO
P4O10; N2O5;
SO3; CO2; CrO3;
Mn2O7; As2O3...
О
К
С
И
КИСЛОТНЫЕ
NaHCO3; NH4H2PO4; Mg(HSO3)2
АМФОТЕРНЫЕ
(CuOH)2CO3; (PbOH)2CO3…
Zn(OH)2; Al(OH)3
двойные
КИСЛОТЫ
KAl(SO4)2; CaAl2(SiO4)2…
HNO3; H2SO4;
HMnO4; H5IO6…
смешанные
БЕЗРАЗЛИЧНЫЕ
H2O; CO; N2O;
NO; SiO…
Li K
F2
Cu(OH)2; Fe(OH)3
основные
Д
Ы
кислые
CaClOCl; ZnBrCl…
HI; HF; H2Se;
H3N; B6H2…
комплексные
K[II2]; [Cr(H2O)6]Cl3; Na[Au(CN)2]
Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb
O2
Cl2
N2
Br2
S8
C
Se
I2
ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
(H)
H2
Cu Ag
P4 As4
Hg
Sb
Pt
B
Г И Д Р О К С И Д Ы
СОЛИ
БИНАРНЫЕ
ОСНОВНЫЕ
Au
Si
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
248
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
2.3. Структура
информационно-технологической
карты учебного занѐтиѐ
Тема курса: «Вещества и процессы в окружающей нас
природе и технике. Водород и его важнейшие соединения».
Тема урока: «Пероксид водорода».
Ведущая идея урока: пероксид водорода — важнейшее
вещество в жизни человека.
Главная дидактическая цель урока: универсальные
умения на базе системных знаний, определяющие универсальные учебные действия по решению учебных и жизненных проблем, личностно-ценностные смыслы и мотивация
школьников изучения химии.
Задачи урока:
1. Создать цепь проблемных ситуаций на уроке как необходимое условие для развития логического и абстрактного
мышления учащихся методами сравнения, обобщения, индукции, дедукции, интуиции. Последовательно осуществлять
принцип индивидуализации в обучении.
2. Стимулировать у школьников умения формулировать
учебную проблему, определять цели, задачи и находить пути
их решения, используя творческий потенциал и элементы
учебно-исследовательской деятельности.
3. Сформировать понятия катализа и катализатора, автокатализа, биокатализатора — фермента, реакционной способности, выработать умения и навыки применения знаний о
строении вещества при прогнозировании химической активности вещества и возможности его использования в жизни.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
249
4. Формировать интегративное мышление школьников
путём раскрытия взаимосвязи физических и химических процессов и их использования в жизни, интеграции гуманитарных и естественнонаучных знаний и методов исследования.
5. Развивать самостоятельность и практическую активность учащихся, навыки грамотно излагать свою точку зрения
и доказательно отстаивать её, а также умение общения в
коллективе на основе уважения чужого мнения.
6. Оптимизировать условия внутренней мотивации учения школьников.
7. Показать красоту процесса познания как ценность для
каждого человека.
8. Развивать у учеников культуру нравственного выбора.
Ведущая учебная проблема темы: зависимость свойств
вещества от его природы.
Главная учебная проблема урока: зависимость свойств
пероксида водорода от его строения и их использование в
жизни человека.
Интеграционные связи:
− внутрипредметные (химические знаки, химические формулы,
уравнения реакций; энергия связи; катализ и катализаторы; ОВР) ;
− межпредметные (математика — действия с положительными и отрицательными числами; физика — агрегатное состояние вещества; биология — ферменты).
Дидактический раздаточный материал к уроку: текст;
химические стаканы V = 100 мл; 10 % раствор пероксида водорода,
вода, перманганат калия кристаллический.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
250
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Информационно-коммуникационные средства обучения: мультимедиа-презентация, интерактивная доска.
Эпиграф к уроку: «Как много мы знаем, и как мало мы
понимаем»
Альберт Эйнштейн
ЭКСПОЗИЦИЯ
Дидактическая задача: подготовка школьников к работе на
уроке, мотивация обучаемых к решению учебной проблемы и достижению цели урока.
Деятельность педагога: постановка расчётной задачи с
выходом на тему урока; акцентирование внимания учащихся на дидактическом раздаточном материале к уроку, мотивация школьников
к осмыслению эпиграфа.
Деятельность учащихся: решение задачи и принятие темы
урока, первичное осмысление цели занятия и эпиграфа к уроку.
Метод: объяснительно-иллюстративный (репродуктивный),
эвристический.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Показатель результатов решения задачи: правильность
решения задачи; внимание и заинтересованность школьников раздаточным материалом; предложения обучаемых по формулировке
учебной цели (проблемы).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
251
ЗАВЯЗКА
Дидактическая
задача:
создание
стимуляционномотивирующей ситуации посредством выполнения эксперимента.
Деятельность педагога:
1. Актуализация знаний внутренних факторов (строение): структура, геометрия молекулы;
2. Демонстрация 3D-моделей молекул воды и пероксида водорода с указанием геометрических параметров с предложением к
школьникам заполнить таблицу;
3. Рассмотрение ассоциированных молекул пероксида водорода
в конденсированной фазе и физических свойств пероксида водорода;
4. Создание стимуляционно-мотивирующей ситуации по идентификации раствора пероксида водорода посредством проведения
исследовательского эксперимента; предложить школьникам по итогам эксперимента заполнить таблицу.
Акцентировать внимание школьников на результате:
5. Постановка вопроса: «Чем вызваны ваши затруднения при ответе на вопросы и при заполнении таблицы?»;
6. Указание школьникам на нетипичность (нестандартность)
реальных проблем разного характера и необходимость знаний общих закономерностей, приведённых в учебниках, в приложении к
конкретным ситуациям (как правило, не рассмотренных в учебной и
другой литературе);
7. Формулирование учебной проблемы и постановка учебной
цели: «выяснить физические и химические свойства пероксида водорода и их зависимость от строения; на основании определённых
свойств пероксида водорода прогнозировать его использование в
повседневной жизни»;
8. Выражение готовности оказать помощь школьникам в решении учебных проблем.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
252
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Деятельность учащихся:
1. Заполнение таблицы по строению и физическим свойствам
пероксида водорода;
2. Выполнение эксперимента и ответы на вопросы предложенные педагогом;
3. Выдвижение гипотез — «химическая активность пероксида
водорода выше, чем у воды, что определяется строением» и др.;
4. Объяснение затруднений — «не хватает знаний», «нет объяснений в учебных пособиях» и др.;
5. Участие в формулировании учебной проблемы и в постановке
учебной цели (мотивированной ситуацией).
Метод: проблемный.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Показатель решения задачи: эмоциональное состояние
учащихся; работа с раздаточным материалом; активность школьников в обсуждении эксперимента и выдвижении рабочих гипотез;
формулирование учащимися учебной цели (задачи, проблемы).
ОСНОВНОЕ ДЕЙСТВИЕ
Дидактическая задача: организация поиска решения выдвинутой проблемы.
Деятельность педагога:
1. Актуализация знаний внутренних факторов (строение): энергия связи, полярность молекулы;
2. Демонстрация 3D-моделей молекул воды и пероксида водорода с указанием энергетических параметров;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
253
3. Демонстрация химического эксперимента по разложению пероксида водорода в присутствии катализатора и биокатализатора:
Реактивы и оборудование: конические колбы 100 мл, 10 %
раствор пероксида водорода, 0,1 М раствор сульфата меди (II),
скарификатор, спирт, лучинка, спиртовка.
Выполнение: В две колбы Эрленмейера прилить равные количества раствора пероксида водорода. В первую колбу добавить несколько миллилитров раствора сульфата меди (II). После вскипания
раствора внести в колбу тлеющую лучинку. Во вторую колбу внести немного мелкого мусора, например угольный порошок от сгорания лучинки, и добавить несколько капель крови, полученной при
проколе пальца скарификатором (дезинфекция!).
4. Обращение внимания школьников на продукты процесса —
кислород, вода, неизменность раствора сульфата меди (II), обильность выделения пены с выносом мусора во второй колбе;
5. Проецирование на интерактивную доску информации о процессе разложения пероксида водорода, о понятиях катализ, катализатор, биокатализатор, цепная реакция, свободный радикал;
Деятельность учащихся: обсуждение, анализ, обобщение,
запись конспекта.
Метод: объяснительно-иллюстративный, проблемный.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная.
Показатель результата решения задачи: активная работа обучаемых по решению промежуточных задач; уточняющие вопросы; формулирование определений, выводов; записи в тетради.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
254
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
РАЗВЯЗКА
Дидактическая задача: создание условий для нахождения
и доказательства верного решения проблемы.
Деятельность педагога:
1. Демонстрация окислительно-восстановительных свойств пероксида водорода:
Реактивы и оборудование: цилиндры объёмом 100 мл; 10 %
раствор пероксида водорода;0,1 М раствор иодида калия; 0,1 М
раствор перманганата калия.
Выполнение: в два цилиндра прилить равные количества
растворов перманганата калия и иодида калия. В оба цилиндра добавить половинные объёмы раствора пероксида водорода.
2. Проецирование уравнений наблюдаемых реакций на интерактивную доску.
3. Подведение учащихся к выводу: «Используя знания строения
веществ, можно прогнозировать их свойства, а, следовательно, и
грамотно использовать их в повседневной жизни»;
4. Мотивация школьников к трансформации полученных знаний
и умений посредством познавательного интегрального задания: «На
каких свойствах пероксида водорода основано его применение в медицине, технике, косметологии, химчистке. Назовите препараты,
которые для этого используются»;
5. Предложение учащимся выполнить задания из раздаточного
материала; установка на творчество: «Плохих гипотез не бывает,
суть решения заключается в выборе верной гипотезы из множества других, следовательно, чем больше гипотез, тем выше вероятность решения проблемы. Важно не бояться выдвинуть неверную
гипотезу, важно не пропустить истинную!».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
255
Деятельность учащихся:
1. Коллективное обсуждение проблемы, выдвижение гипотез и
способов решения, формулирование вывода;
2. Индивидуальное выполнение познавательных интегральных
заданий.
Метод: программированный, проблемный.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная, парная.
Показатель результатов решения задачи: активность
обучаемых при обсуждении проблемы, гипотез и решений; участие в
формулировании выводов; исправления и дополнения в таблице к
ученическому эксперименту; самостоятельность при решении проблемных заданий.
РЕФЛЕКСИЯ И ОЦЕНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Дидактическая задача: мобилизация учащихся на рефлексию; оптимизация системных знаний и универсальных умений
школьников для успешного усвоения последующих тем курса; мотивация учащихся к самостоятельной творческой работе и к организации собственного образовательного пространства.
Деятельность педагога:
1. Мотивирующие на рефлексию вопросы: «Что нового узнали?», «Чему научились?», «Смогли ли вы решить поставленные перед собой вопросы, задачи? Что этому способствовало?», «Что
лучше: знать (уметь выводить) закономерности или использовать
фактический материал из внешних источников?», «Помогает ли в
обучении опорный конспект? Как его лучше оформить?»;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
256
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
2. Формулирование совместно со школьниками основных выводов (чисто химических проблем не бывает, поэтому для решения
нужно использовать системные знания и универсальные умения).
Знание закономерностей компенсирует незнание фактов;
3. Побуждение школьников к анализу эпиграфа;
4. Пояснение и установка на выполнение домашнего задания;
5. Оценивание работы школьников на уроке.
Деятельность учащихся:
1. Участие в формулировании выводов по уроку.
2. Обсуждение эпиграфа.
3. Первичное осмысление и принятие домашнего задания.
Метод: эвристический.
Форма организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Показатель результатов решения задачи: конспект,
выдвижение положений к общему выводу, всесторонний анализ и
комментарии к эпиграфу, запись и уточняющие вопросы по домашнему заданию, положительно-эмоциональное состояние школьников
и их готовность к дальнейшей работе.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− определение понятий: катализ, катализатор, биокатализатор —
фермент, автокатализ;
− связь и зависимость реакционной способности вещества и его
строения;
− вещества, широко используемые в практике: пероксид водорода, пергидроль, гидроперит.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
257
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− называть изученное вещество по «тривиальной» и номенклатуре IUPAC;
− объяснять свойства пероксида водорода на основе строения;
− характеризовать возможность и направление окислительновосстановительного процесса с участием пероксида водорода;
− определять продукты и реагенты для осуществления заданного
процесса с участием пероксида водорода;
− трансформировать знания о строении и свойствах пероксида
водорода для решения жизненно важных проблем;
− выполнять универсальные учебные действия по проведению
химических реакций с участием пероксида водорода;
− проводить расчёты с использованием формулы пероксида водорода;
− осуществлять поиск информации с использованием современных средств и критически её оценивать;
− использовать приобретенные знания и умения для адекватного
поведения в природе и обществе, для дальнейшего образования и
самообразования.
Учащиеся после изучения темы должны использовать
приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:
− понимания глобальных проблем, стоящих перед человечеством — энергетика и др.;
− объяснения процессов с использованием пероксида водорода
в быту — отбеливание, дезинфекция, обесцвечивание...;
− безопасной работы с изученными веществами;
− экологически грамотного поведения в природе и обществе.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
258
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ
«Как много мы знаем, и как мало мы понимаем»
Альберт Эйнштейн
Эйнштейн (Einstein) Альберт
(14.3.1879г., Ульм, Германия, — 18.4.1955г.,
Принстон, США), физик-теоретик, один из
основателей современной физики, иностранный
член-корреспондент
РАН
(1922 г.) и иностранный почетный член АН
СССР (1926 г.). Родился в Германии, с 1893 г.
жил в Швейцарии, с 1914 г. в Германии, в
1933 г. эмигрировал в США. Создал частную (1905 г.) и общую (1907-1916 г.г.) теории относительности. Автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввёл понятие фотона (1905 г.), установил законы
фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), предсказал (1917 г.) индуцированное излучение. Один из создателей статистической физики: развил статистическую теорию броуновского
движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую
статистику Бозе – Эйнштейна. С 1933 г. работал над проблемами
космологии и единой теории поля. В 30-е г.г. выступал против фашизма, войны, в 40-е — против применения ядерного оружия.
В 1940 г. подписал письмо президенту США, об опасности создания
ядерного оружия в Германии, которое стимулировало американские
ядерные исследования. Один из инициаторов создания государства
Израиль. Нобелевская премия по физике 1921 г. за труды по теоретической физике, в т.ч. за открытие законов фотоэффекта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
259
Задание 1. Известно, что химические элементы кислород и
водород образуют два устойчивых при нормальных условиях вещества молекулярного строения. В одном из соединений содержание
кислорода составляет — 94,12 %, во втором соединении содержание кислорода составляет — 88,89 % и оно в 1,89 раза легче первого
вещества. Определите эмпирические формулы обоих веществ,
дайте им названия в соответствии с номенклатурой IUPAC и опишите известные вам свойства каждого из них.
Тема урока: «Пероксид водорода»
Ведущая идея темы: пероксид водорода — важнейшее вещество в жизни человека.
Цель изучения темы: строение и свойства пероксида водорода, определяющие его роль в жизни человека.
Первое сообщение о пероксиде водорода имеется у Гумбольдта, который ещё в 1790 г. обнаружил, что оксид бария при
нагревании поглощает кислород воздуха, превращаясь в пероксид
бария. 12 лет спустя на то же явление указали Гей-Люссак и Тенар.
Эти исследователи описали также и способ получения перекисей
натрия и калия сжиганием щелочных металлов в избытке кислорода. Хотя Гей-Люссак и Тенар подвергали эти соединения тщательному исследованию, в частности, изучали разложение их водой, углекислотой и соляной кислотой, — перекиси водорода они
тогда не обнаружили. Они её не заметили из-за весьма кратковременного её присутствия в их опытах.
Пероксид водорода был открыт Тенаром в 1818 г. При изучении действия различных кислот на пероксид бария Тенар обнаружил новое вещество и решил первоначально, что оно является
представителем класса кислот, особенно богатых кислородом.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
260
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Лишь в процессе дальнейших исследований, удалив из этого нового
вещества свободные кислоты, он установил, что оно состоит
только из водорода и кислорода и имеет состав H2O2. Тенар назвал
его поэтому «окисленной водой» или «перекисью водорода».
Тенар (Thenard) Луи Жак (1777 –
1857), французский химик, член Парижской академии наук. Основные работы
посвящены преимущественно неорганической химии. Исследования проводил совместно с Гей-Люссаком.
В 1809 г. изучил реакцию хлора с водородом. Доказал, что йод и хлор — химические элементы, и что хлороводородная и иодоводородная кислоты не
содержат кислорода. В 1818 г. открыл
пероксид водорода и получил его в чистом виде.
 Пероксиды — химические соединения, в структуру которых
входит пероксидная группа (— O — O —).
Задание 2.
Заполните таблицу:
Параметр
Геометрическая форма
Длина связи (нм, 10-9 м):
O—H
O—O
Угол связи
Наличие водородных связей
H2O
H2O2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
261
Физические свойства пероксида водорода:
Пероксид водорода — бесцветная сиропообразная жидкость
со слабым своеобразным (металлическим, озоновым) запахом, смешивающаяся с водой, спиртом, эфиром в любых соотношениях, под достаточно уменьшенным давлением перегоняющуюся без разложения.
Замерзание Н2О2 сопровождается сжатием (в отличие от воды). Белые
кристаллы плавятся при (-0,43° С), т.е. почти при той же температуре,
что и лёд. Теплота плавления пероксида водорода равна
12,5 кДж/моль, теплота испарения составляет 51,6 кДж/моль (при
25° С). Под обычным давлением чистый Н2О2 кипит при 150,2° С с
сильным разложением (причём пары могут быть взрывоопасны). Плотность чистого Н2О2 в твёрдом состоянии равна 1,71 г/см3, 1,47 г/см3
при 0° С и 1,45 г/см3 при 20° С. Жидкий пероксид водорода, подобно
воде, сильно ассоциирован. Показатель преломления Н2О2 (1,41), а
также её вязкость и поверхностное натяжение несколько выше, чем у
воды (при той же температуре).
Задание 3.
Проведите исследовательский эксперимент:
Реактивы и оборудование: химические стаканы, 10 % раствор
пероксида водорода, вода, перманганат калия кристаллический.
Проблема: используя предложенное оборудование и реактивы, определите склянку, содержащую раствор пероксида водорода.
Заполните таблицу:
вопрос
Что вы ожидали увидеть?
Что наблюдали?
Продукты процесса
Предложите
реакции
уравнение
вода
пероксид водорода, 10 % р-р
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
262
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Задание 4.
Заполните таблицу:
Параметр
Энергия
связи
(кДж/моль):
O—H
O—O
Степени окисления:
H
O
Вывод о реакционной
способности
H2O
H2O2
Химизм процесса разложения пероксида водорода
Схема:
 Цепная реакция — химическое взаимодействие, в котором
появление промежуточной активной частицы (свободного радикала,
атома, возбуждённой молекулы) вызывает цепь превращений исходных веществ.
 Свободный радикал — нейтральная одно или многоядерная
высокореакционноспособная короткоживущая частица, характеризующаяся наличием на внешнем энергетическом уровне непарного(ых) электрона(ов).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
263
Восстановительные свойства пероксида водорода:
Катализатор: MnO2
Вывод: процесс — автокаталитический (аутокатализ).
 Катализ /от греч. katalysis – разрушение/ — процесс ускорения химической реакции в присутствии веществ — катализаторов, которые взаимодействуют с реагентами, но в реакции не расходуются и
не входят в состав продуктов.
При гомогенном катализе исходные реагенты и катализатор
находятся в одной фазе (газовой или жидкой), при гетерогенном —
газообразные или жидкие реагенты взаимодействуют на поверхности
твердого катализатора.
Катализ обусловливает высокие скорости реакций при небольших температурах; предпочтительное образование определенного
продукта из ряда возможных. Каталитические реакции являются основой многих химико-технологических процессов, например, производства серной кислоты, некоторых полимеров, аммиака. Большинство процессов, происходящих в живых организмах, также являются
каталитическими (ферментативными).
 Катализатор — вещество, увеличивающее скорость химической реакции или вызывающие её, но не входящее в продукты.
 Автокатализ (аутокатализ) /от греч. Autos – сам, katalysis –
разрушение/ — ускорение химической реакции одним из её продуктов, играющим роль катализатора.
 Ферменты (биокатализаторы) /от лат. Fermentum – брожение, закваска/ иногда называют энзимами /от греч. En – внутри,
zyme – закваска/ — органические вещества белковой природы, кото-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
264
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
рые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в
них реакции, но не входят в состав продуктов.
Взрывы Н2О2 объясняются сильной экзотермичностью реакции
разложения, цепным характером процесса и значительным снижением энергии активации разложения Н2О2 в присутствии различных
веществ, о чем можно судить по следующим данным:
катализатор
Без катализатора
Ионы (I–)
Платина
Ионы (Fe2+)
Каталаза
энергиѐ активации,
кДж/моль
относительнаѐ скорость
реакции при 25° С
73
56
48
42
7
1
1,1∙103
2,3∙104
2,5∙105
3∙1011
Окислительные свойства пероксида водорода:
 Реакционная способность — характеристика относительной
химической активности вещества, учитывающая как разнообразие
реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость.
Задание 5.
На основании изученных свойств пероксида водорода предположите важнейшие области его применения:
область применениѐ
свойство
..................................................................................... ...............................................
Задание 6.
Интерпретируйте предложенный эпиграф и сформулируйте
собственные выводы по занятию.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
265
Домашнее задание:
1. Учебник § 64, «Пероксид водорода», выполните упражнения.
2. Проведите домашний эксперимент:
в три стаканчика прилейте равные количества 3 % раствора
пероксида водорода. В первый стаканчик внесите кусочек сырого
картофеля, во второй стаканчик внесите кусочек отварного картофеля, а в третий добавьте немного слюны.
Проанализируйте предложенный эксперимент. Выделите проблему, решите её и обоснуйте свое решение.
3. В походных условиях Вам необходима вода для питья и приготовления пищи, но запасы закончились. Предложите экспресс-способ
очистки воды из природных источников, используя средства необходимые каждому туристу.
2.4. Структура программы элективного курса
2.4.1. Энергоэнтропика — основа природных процессов
Пояснительная записка
«Во всех макроскопических системах материального мира —
живой и неживой природы, техники, производства, науки и т.д.
непрерывно происходят изменения энергии и энтропии,
изучая которые можно получить необходимые данные
о закономерностях функционирования и развития этих систем».
И. В. Петрянов-Соколов, академик, Россия.
Представленный программой элективный курс рассчитан на 68 учебных часов, включает инвариантную и вариантную части и предназначен для реализации в системе среднего общего образования, начального профессионального образования и среднего профессионального образования.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
266
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Ведущая идея курса: образовательные компетентности учащихся как результат оптимальной интеграции естественнонаучных и
гуманитарных знаний, обеспечивающих индивидуально-ценностные
структурированные знания о природе, ценностное отношение к человеку и жизни, устойчивые внутренние мотивы учащихся к изучению наук о природе, осмысленную веру, понимание и реальную самооценку собственного существования.
Главная дидактическая цель курса: фундаментализация
системы естественнонаучного, в т.ч. химического, образования на базе
энергоэнтропийного учения, обеспечивающая формирование:
∙ системных знаний и универсальных умений,
∙ интегрального стиля мышления и универсальных учебных действий,
∙ устойчивых мотивов получения дальнейшего образования и самообразования,
∙ качество допрофессионального химического образования.
Задачи курса:
∙ формировать системные знания учащихся о природных явлениях с позиций энергетической концепции;
∙ развивать универсальные умения школьников, определяющих
универсальные учебные действия по использованию полученных знаний в жизненных ситуациях;
∙ формировать интегральное мышление школьников посредством развития их представлений о Мире с материальных и духовных
позиций;
∙ формировать навыки работы учеников с информацией;
∙ воспитывать у школьника положительно-эмоциональное отношение к жизни и учению посредством показа красоты процесса
познания как ценности для каждого человека, гуманного отношения
к окружающему миру, ответственности за принятие решений;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
267
∙ развивать творческую активность учащихся и устойчивые внутренние мотивы учения.
Дидактическое обеспечение курса:
1. Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней
школы *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 64 с.
2. Лямин, А. Н. Обучение химии в современной школе *Текст+:
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы. Монография /А. Н. Лямин. — Киров: ИРО Кировской области, 2012. – 329 с.
3. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изучения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.
4. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов вузов. / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―
СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.
5. Мультимедиа-слайды, 3D модели, цифровая лаборатория, химические реактивы и оборудование, видеофрагменты, схемы и таблицы.
Тематический план курса
№
Наименование раздела, темы
ИНВАРИАНТНАЯ ЧАСТЬ
I
материя и движение
1.1
виды и формы существования материи
1.2
движение материи
1.3
система естественных наук
II
энергоэнтропика
2.1
энергия и энтропия
2.2
термодинамика
Кол-во учебных часов
10
4
4
2
24
4
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
268
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
2.3
I и II – начала термодинамики
2.4
законы энергоэнтропики
III
учение о самоорганизации материи
3.1
неравновесная термодинамика
3.2
диссипативные структуры
3.3
синергетика
3.4
теория катастроф
ВАРИАТИВНАЯ ЧАСТЬ
IV
энергоэнтропийная картина жизни
10
2
10
2
4
2
2
24
«Информация и кибернетика сквозь призму энергоэнтропики», «Труд, потребности и психоэнергия», «Энергоэнтропика материального производства», «Экономика, деньги, энергоэнтропика», «Социология и энергоэнтропика», «Мир с энергоэнтропийно меняющимся лицом» и др.
4.1
4.2
4.3
4.4
жизнь, организм, биосфера
биоэнергетика
энергоэнтропийный цикл биосферы
энергоэнтропика и эволюция
ВСЕГО
1
16
2
5
68
Спецификация учебных элементов
Раздел I. Материя и движение.
Тема 1. Материя, её виды и формы существования.
Цель изучения темы: развитие представлений школьников
о материальном и духовном начале Мира.
Рассматриваемые вопросы: материя; основные виды материи (поле, вещество, тело, жизнь, человек, общество...); формы
существования материи — время и пространство; материальные
объекты; диалектические законы (спиралеобразность развития, переход количества в качество, отрицание отрицания, единство и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
269
борьба противоположностей); принципы (от абстрактного к конкретному, единства интеграции и дифференциации, единства исторического и логического, цикличности, неопределённости); категории (материя и движение, время и пространство, качество и количество, мера, единичное, особенное и всеобщее противоречие,
сущность и явление, содержание и форма, необходимость и случайность, возможность и действительность).
Основные термины и понятия: материя; время и пространство; поле (гравитационное, электромагнитное, сильное — ядерное,
слабое); вещество (химическое соединение, смесь, простое, сложное,
природное, искусственное, синтетическое, кристаллическое, аморфное, молекулярное, атомно-ковалентное, атомно-металлическое
ионное, пластмассы, эластомеры, волокна, материал, композит);
тело; мегамир; макромир; микромир; масса и энергия.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, 3D модели, таблицы,
модели и коллекции веществ, видеофрагменты.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные понятия и дефиниции: поле, вещество, тело, материал, смесь, мегамир, макромир, микромир, масса и энергия;
− классификацию и группировки веществ;
− взаимосвязь вещества и поля, времени и пространства, массы и
энергии;
− материальное единство мира;
− основные законы диалектики, принципы и категории.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− классифицировать и группировать вещества по различным
признакам;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
270
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− устанавливать логические связи между материальными объектами и их взаимодействиями;
− объяснять материальность мира в контексте диалектических
представлений.
Тема 2. Движение материи.
Цель изучения темы: формирование представлений школьников об абсолютности движения как основном свойстве материи и
об относительности покоя.
Рассматриваемые вопросы: движение; основные формы
движения материи (субатомное, химическое, физическое, биологическое, геологическое, кибернетическое).
Основные термины и понятия: движение; система; материальный носитель; виды систем; процесс; явление.
Демонстрации: мультимедиа-слайды; виртуальная лаборатория; эксперименты «горение свечи» и «нагревание нихромовой
спирали под действием электроэнергии».
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− суть философской категории «движение», дефиниции — «система», «процесс», «материальный носитель»;
− формы движения материи, объекты и характеристики;
− статистическую природу процесса;
− признаки физических и химических процессов и их диалектическое единство;
− классификацию и основные свойства систем;
− материальные макроскопические системы.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
271
− по материальному носителю определять вид движения материи и наоборот;
− устанавливать причинно-следственные связи явлений;
− объяснять диалектическое единство природных явлений (процессов).
Тема 3. Система естественных наук.
Цель изучения темы: формирование системы понятий о
диалектическом единстве естественных наук и соответствующих дисциплин.
Рассматриваемые вопросы: систематизация естественных
наук, основанная на формах движения материи; химия, физика, биология, география — естественные базовые науки; наука и учебная
дисциплина; основные выводы по разделу.
Основные термины и понятия: наука, учебная дисциплина, химия, физика, биология, география, экология, естествознание.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, схемы и таблицы.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные термины и дефиниции: наука, учебная дисциплина,
химия, физика, биология, география, экология, естествознание;
− материальное и диалектическое единство естественных наук;
− методы познания; материальные объекты; формы движения;
учебные дисциплины, соответствующие естественным наукам.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− классифицировать естественные науки по объекту изучения и
соответствующей форме движения материального носителя;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
272
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− определять естественные базовые учебные дисциплины и науки по их существенным признакам;
− объяснять диалектическое и материальное единство, взаимосвязи естественных наук.
Раздел II. Энергоэнтропика.
Тема 1. Энергия и энтропия.
Цель изучения темы: формирование и развитие представлений школьников об энергии, как источнике всех деятельных сил и
мере движения всех видов материи; энтропии, как меры рассеяния
энергии и увеличения всех форм беспорядка, т.е. основных критериев (показателей) развития материального мира.
Рассматриваемые вопросы: энергия и её виды (потенциальная, кинетическая, внутренняя); закон сохранения энергии —
основной закон природы; постоянство энергии мира; энтропия, её
виды (тепловая, структурная, информационная, негэнтропия), исторический аспект и развитие понятия в науке.
Основные термины и понятия: энергия (потенциальная, кинетическая, внутренняя, полная); энтропия; негэнтропия; вероятность; статистичность.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, эксперимент «Взрыв
смеси перманганата калия и магния», виртуальная лаборатория.
Демонстрационный эксперимент «Взрыв смеси перманганата калия и магния» (см. страницу 210)
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные термины и дефиниции — энергия (потенциальная,
кинетическая, внутренняя, полная); энтропия; негэнтропия; вероятность; статистичность;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
−
−
−
−
273
уравнения, обозначения, размерности величин;
энергетический и энтропийный смысл существования Мира;
диалектическую связь энергии и энтропии;
исторический аспект открытия закона сохранения энергии.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− определять процесс (явление) с энергоэнтропийных позиций;
− использовать понятия энергии и энтропии для решения учебных проблем;
− рационально использовать информацию (СМИ, Интернет,
учебно-научно-популярная литература и др.).
Тема 2. Термодинамика.
Цель изучения темы: обобщение, интеграция, систематизация знаний и умений школьников по использованию всеобщего учения о теплоте и работе.
Рассматриваемые вопросы: термодинамика — часть энергоэнтропики; термодинамические системы (открытые, закрытые,
изолированные, адиабатные); термодинамические параметры системы (внешние, внутренние, экстенсивные, интенсивные); состояния систем (равновесное, метастабильное, стабильное, неравновесное, стационарное); процессы и их виды (самопроизвольные, несамопроизвольные, обратимые, квазистатические — равновесные,
необратимые — неравновесные); условия обратимости процессов;
основной постулат термодинамики; термодинамические функции (состояния — внутренняя энергия, энтропия, температура,
давление, объём и др., перехода — теплота и работа); изобарный,
изохорный, изотермический, адиабатный процессы; стандартные и
нормальные условия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
274
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Основные термины и понятия: термодинамика; теплота;
работа; системы (открытые, закрытые, изолированные, адиабатные); термодинамические параметры системы (внешние, внутренние, экстенсивные, интенсивные); состояния системы (равновесное,
стабильное, нестабильное, неравновесное, стационарное); процессы (изотермические, изохорные, изобарные, адиабатные, самопроизвольные, несамопроизвольные, обратимые, необратимые, квазистатические, неравновесные); стандартные и нормальные условия.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, виртуальная лаборатория, эксперимент «Равновесная система: иод — вода», «Равновесная система: иод ― пероксид водорода ― аскорбиновая кислота».
Эксперимент «Равновесная система: иод — вода».
Оборудование: химический стакан V = 500 мл, стеклянная палочка.
Реактивы: 5 % спиртовый раствор I2∙KI — йодная настойка,
[H10C6O5]n — крахмал, 1 M раствор KOH, 0,5 M раствор H2SO4, H2O —
вода дистиллированная.
Ход эксперимента: химический стакан наполовину заполните
дистиллированной водой. Добавьте к воде 2 г крахмала. Тщательно
перемешайте до получения гомогенного раствора. К полученному раствору добавьте 2 –3 капли йодной настойки. Появится интенсивно синее окрашивание. К системе добавьте порцию щёлочи калия до полного обесцвечивания раствора. При дальнейшем прибавлении к системе
раствора серной кислоты окрашивание возобновляется, а при добавлении раствора щёлочи калия окраска исчезает.
Механизм процесса:
мы имеем дело с реакцией диспропорционирования иода в
воде, которая, в зависимости от кислотности среды, может проходить
в прямом и обратном направлениях, т.е. является обратимой:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
275
Эксперимент «Равновесная система: иод ― пероксид
водорода ― аскорбиновая кислота».
Оборудование: химический стакан V = 500 мл, стеклянная палочка, химический стакан V = 100 мл.
Реактивы: [H10C6O5]n— крахмал, 5 % спиртовый раствор I2∙KI —
йодная настойка, 1 M раствор KOH, 0,5 M раствор H2SO4, аскорбиновая кислота, гидроперит, H2O — вода дистиллированная.
Ход эксперимента: пол-литровый химический стакан наполовину заполнить дистиллированной водой. Добавьте к воде 2 г крахмала. Тщательно перемешайте до получения гомогенного раствора. К
полученному раствору добавьте 2 –3 капли йодной настойки. Появится интенсивно синее окрашивание. Предварительно разотрите две
таблетки гидроперита и порошок высыпьте в синий раствор. Всё тщательно перемешайте.
В маленьком стакане, заполненном на три четверти водой, растворите одну таблетку аскорбиновой кислоты. Полученный раствор
по каплям добавляйте к окрашенному раствору до исчезновения окраски. После обесцвечивание раствора добавление раствора аскорбиновой кислоты прекратить. Через несколько секунд раствор в
большом стакане резко возобновляет синюю окраску. При дальнейшем прибавлении раствора аскорбиновой кислоты вновь происходит
обесцвечивание и т.д.
Механизм процесса:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
276
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные термины и дефиниции;
− математические уравнения, обозначения, размерности термодинамических величин — учения о теплоте и работе;
− взаимосвязь параметров и состояния системы;
− зависимость вида процесса от условий;
− основные термодинамические функции;
− параметры стандартных и нормальных условий;
− термодинамику как часть энергоэнтропики.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− определять вид системы, процесса по параметрам и условиям;
− описывать состояние системы и процесс, используя термодинамические функции и параметры;
− применять знания основных положений термодинамики как
базовых при изучении естественнонаучных дисциплин;
− использовать полученные знания для решения учебных проблем.
Тема 3. Первое и второе начала термодинамики.
Цель изучения темы: представления учащихся о процессе с
позиций I и II начал термодинамики.
Рассматриваемые вопросы: теплота и работа; первое начало термодинамики как выражение закона сохранения энергии;
I н.т. для изобарного и изохорного процессов; энтальпия; изменение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
277
энтальпии процесса; взаимосвязь изменений энтальпии и внутренней
энергии системы; закон Гесса; энергия активации; графическое моделирование процесса; второе начало термодинамики и его вероятностный характер; совокупность I и II н.т. для описания обратимых и необратимых процессов; самопроизвольность процесса в заданном направлении; направление процесса; изобарно-изотермический потенциал (энергия Гиббса); максимальная полезная работа процесса; экзоэнергетические и эндоэнергетические процессы; химическое и
термодинамическое равновесие.
Основные термины и понятия: теплота; работа; теплоемкость; работа расширения и полезные виды работы; теплопроводность, конвекция, излучение; энтальпия процесса; энтропия процесса; стандартные изменения энтальпии, энтропии, энергии Гиббса;
энергетический эффект процесса; максимальная работа процесса;
полная энергия и скрытая энергия процесса; изобарноизотермический потенциал; экзо- и эндоэнергетические процессы;
химическое и термодинамическое равновесие; кинетика.
Демонстрации: мультимедиа-слайды; схемы и таблицы.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− процесс с позиции термодинамической возможности и вероятности;
− теплоту и работу как функции перехода системы;
− I н.т. как выражение закона сохранения энергии и энергетический (энтальпийный) фактор процесса (возможность);
− принцип минимума энергии как следствие первого начала
термодинамики;
− причинно-следственную связь энергии связи, внутренней энергии, изменения энтальпии, возможности процесса, энергетического
эффекта;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
278
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− энергию активации как следствие энергетического распределения Больцмана-Максвелла;
− графические схемы экзо- и эндоэнергетических процессов;
− закон Гесса и следствия из него;
− II н.т. как вероятностный характер процесса;
− суммарное выражение I и II н.т. для обратимых и необратимых
процессов;
− энергию Гиббса, максимальную работу процесса и его направление;
− условия и направление самопроизвольного процесса;
− зависимость кинетики процесса от термодинамических параметров;
− диалектическое единство I и II н.т.;
− условия химического и термодинамического равновесных состояний;
− основные термодинамические функции (dH, dS, dG, dF, δQ,
δW), их математические выражения и операции с ними;
− образ процесса, ассоциированный с производством, где энтропийный фактор — директор, а энтальпийный — экономист.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− использовать уравнения и математические выражения для решения различных проблем;
− объяснять процесс с энергоэнтропийных позиций как результат
действия возможности и вероятности (принцип минимума энергии и
возрастания энтропии);
− использовать табличные значения при решении проблемных
заданий;
− использовать знания о прохождении процесса в прикладном
значении;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
279
− определять самопроизвольность процесса при заданных условиях и, наоборот, определять условия, необходимые для осуществления процесса;
− прогнозировать результат взаимодействия;
− объяснять природные явления;
− проектировать деятельность по осуществлению каких-либо
процессов (определять условия, прогнозировать результат).
Практическая работа «Определение теплоты сгорания
парафина»
Оборудование: стеклянная палочка, химический стакан V = 250 см3, водный термометр, свеча парафиновая, штатив с
кольцом, весы лабораторные.
Реактивы: вода, лёд.
Цель работы: экспериментально установить значение ∆Hс (парафина).
Ход работы:
− налейте в стакан 100 мл воды. Внося кусочки льда, охладите её на 9 – 10° С ниже комнатной температуры. Удалите лишний лёд;
− взвесьте банку с водой и запишите определённое значение массы;
− соберите прибор (см. рис.);
− закрепите свечу на стеклянной пластине.
Для этого капните расплавленным парафином
на пластину и прижмите свечу;
− определите и запишите массу свечи с
пластиной;
− измерьте и запишите температуру воды с точностью до 0,2° С;
− поставьте свечу под стакан с водой и зажгите её. Верхняя часть
пламени свечи должна быть на расстоянии 2 см от дна банки. Осторожно при нагревании перемешивайте воду термометром;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
280
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− по мере сгорания свечи может возникнуть необходимость
опустить банку, чтобы пламя свечи было точно под дном на необходимом расстоянии. Соблюдайте при этом осторожность;
− продолжайте нагревание до тех пор, пока температура не поднимется выше комнатной на столько же градусов, на сколько она была ниже её до начала эксперимента (например, если температура
воды вначале была 15° С, а в комнате 25° С, то вы должны нагреть
воду до 35° С). Сразу после этого погасите пламя;
− продолжайте помешивание, пока температура воды не перестанет повышаться. Запишите наибольшее достигнутое значение
температуры воды;
− определите массу остывшей свечи с подставкой, включая массу
всего оплавленного парафина, перенесите данные в таблицу:
величина
значение
масса свечи с подставкой (г)
масса стакана (г)
масса стакана с водой (г)
масса воды (г)
температура в комнате (°С)
температура воды исходная (°С)
температура воды конечная (°С)
разность температур воды (°С)
масса термометра (г)
масса свечи с подставкой и оплавленным парафином (г)
масса сгоревшего парафина (г)
удельная теплоемкость воды (Дж/г∙К)
удельная теплоемкость стекла (Дж/г∙К)
4,184
0,84
Расчёт теплоты сгорания парафина:
− определить количество теплоты, полученное системой, состоящей из банки, воды, термометра:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
281
− определить теплоту сгорания в Дж/г, для этого:
− перевести единицы из кДж/г в кДж/моль:
− основной компонент парафина — С25Н52.
Ответьте на вопросы:
− в чём заключается основная погрешность определения, если
− определите изменение энтальпии сгорания парафина по уравнению реакции;
− на основании полученных данных рассчитайте энтальпии сгорания пропана и октана, если
в молекуле СН4 — 4 равноценные связи (С—H). На 1 связь приходится — 890/4 кДж/моль.
В молекуле пропана С3Н8 — 8 связей (С—Н) и 2 связи (С—С).
В молекуле парафина С25Н52 — 52 связи (С—Н) и 24 связи (С—С),
зная, сколько энергии эквивалентно 1 связи С—Н можно определить эквивалентность связи (С—С);
− оцените погрешность, сравнив полученные результаты с табличными данными (рассчитайте из уравнений сгорания пропана и
октана);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
282
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− сделайте вывод об эффективности использования данных веществ в качестве топлива (предварительно пересчитайте теплоту
сгорания алканов в кДж/г);
− при сгорании некоторых порошкообразных металлов, например алюминия или магния, выделяется значительное количество тепла (их теплоты сгорания равны 31 кДж/г и 25 кДж/г соответственно). Приведите, по крайней мере, две причины, по которым их не
используют в качестве заменителей топлива.
Тема 4. Законы энергоэнтропики.
Цель изучения темы: формирование знаний школьников о
законах энергоэнтропики как базы для изучения различных явлений
в окружении человека и умений использовать эти знания для решения жизненных проблем и принятия адекватных ответственных решений.
Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропика как универсальный метод исследования различных систем; законы энергоэнтропики (закон сохранения энергии; закон возрастания энтропии; закон
уменьшения энтропии открытых развивающихся систем; закон
предельного развития; закон конкуренции); подведение итогов изучения раздела.
Основные понятия и термины: энергоэнтропика; законы
энергоэнтропики; конкуренция и развитие.
Демонстрации: таблицы, мультимедиа-слайды, эксперименты по исследованию химических процессов с помощью цифровой лаборатории, видеофрагменты.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− законы энергоэнтропики;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
283
− приложение законов энергоэнтропики к макросистемам;
− общность методов познания окружающего мира.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− интегрировать и систематизировать знания об окружающем
мире на базе законов энергоэнтропики;
− объяснять природные явления с позиции энергоэнтропики;
− выполнять универсальные учебные действия для объяснения
явлений и прогнозирования развития различных систем.
Раздел III. Учение о самоорганизации материи.
Тема 1. Неравновесная термодинамика.
Цель изучения темы: формирование у школьников представлений о неравновесных процессах в открытых системах как объективной реальности.
Рассматриваемые вопросы: природные системы; неравновесные процессы в открытых системах с позиций термодинамики;
теорема И. Пригожина; стационарное состояние в сравнении с равновесным состоянием.
Основные понятия и термины: неравновесный процесс;
открытая система; стационарное состояние; теорема И. Пригожина.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты, схемы и таблицы.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− неравновесные процессы как способ развития открытых систем
с позиций законов энергоэнтропики;
− теорему И. Пригожина и её приложение к биосистемам;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
284
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− положения неравновесной термодинамики как следствие
классических законов энергоэнтропики;
− диалектическое единство реального и идеального.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− объяснять природные явления с позиций неравновесной термодинамики;
− отличать стационарное состояние системы.
Тема 2. Синергетика.
Цель изучения темы: формирование представлений школьников о синергетике как науке, базирующейся на законах энергоэнтропики и наиболее полно описывающей существование саморазвивающихся систем.
Рассматриваемые вопросы: синергетика — наука о превращении хаоса в порядок; объект синергетики; исторический аспект
становления и развития синергетических представлений; синергетический цикл; положения синергетической теории; синергетическая
модель, в основе которой лежит утверждение о фундаментальности
вероятностных закономерностей в развитии мира и всех его систем,
при этом случайность и неопределенность выступают как важнейшие
свойства мироздания; синергетические законы в жизни человека.
Основные термины и понятия: синергетика; хаос; порядок; саморазвитие; самоорганизация.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, система: глюкоза ―
кислород ― метиленовый синий, видеофрагменты.
Демонстрационный эксперимент «Система глюкоза ―
кислород ― метиленовый синий»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
285
Реактивы и оборудование: плоскодонная колба объёмом 1 л с
притёртой пробкой, H2O дист. — оксид диводорода (вода), KOH — гидроксид калия (кристаллический), C6H12O6 — глюкоза (кристаллическая), 3,7-бисдиметиламинофенотиоцианит хлорид тригидрат
(метиленовый синий) 0,1 % раствор.
Ход эксперимента:
в колбе приготовить щелочной раствор глюкозы, для этого
в 500 мл подогретой до 40° С – 50° С воды растворить 50 г глюкозы
и 0,5 г гидроксида калия.
В полученный раствор внести 1 мл 0.1 % раствора метиленового синего. Раствор приобретает голубую окраску. Без какого-либо
воздействия на колбу с раствором голубая окраска постепенно исчезает, и раствор становится практически бесцветным. При энергичном
встряхивании раствор снова становится голубым и т.д. Если, после
продолжительного использования раствора, обесцвечивание наступает слишком долго, нужно на несколько секунд открыть колбу для
забора свежей порции воздуха.
Механизм процесса:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
286
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− базовые положения синергетической теории;
− основные термины и дефиниции: синергетика; хаос; порядок;
саморазвитие; самоорганизация;
− элементы синергетической картины мира.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− использовать положения синергетической теории для объяснения самоорганизации природных и социальных систем.
Тема 3. Теория катастроф.
Цель изучения темы: ознакомление школьников с механизмами самоорганизации систем.
Рассматриваемые вопросы: теория катастроф; скачок;
флуктуации; точки бифуркации; самоорганизация материи; нелинейные эффекты; релаксация; общие положения самоорганизации социо-природных систем.
Основные термины и понятия: теория катастроф; скачок;
флуктуация; точка бифуркации; время релаксации.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основы учения о самоорганизации материи;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
287
− основы обобщенной синергетической картины мира.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− использовать знания, полученные при изучении раздела для
объяснения устройства мира (в рамках среднего общего образования) и решения различных проблем.
Тема 4. Диссипативные структуры.
Цель изучения темы: формирование у школьников понятия
«Диссипативная структура» как одного из основных положений о самоорганизации материи.
Рассматриваемые вопросы: диссипативная структура как
открытая, неравновесная, нелинейная система, способная приспосабливаться к внешним условиям (развиваться); колебательные нелинейные системы как модель диссипативных структур (реакция Белоусова-Жаботинского).
Основные понятия и термины: диссипативная структура;
колебательная нелинейная система; нелинейные колебания и волны,
осцилляторы, солитоны; самоорганизация.
Демонстрации: мультимедиа-слайды; эксперимент «Химический осциллятор Бриггса-Раушера»; видеофрагмент.
Демонстрационный эксперимент «Химический осциллятор Бриггса-Раушера» модернизированный (прим. авт.).
Реактивы и оборудование: мерные цилиндры объёмом 1 л —
3 шт., KJO3 — триоксоиодат (V) калия (иодат калия), H2SO4 конц. — тетраоксосульфат (VI) диводорода (серная кислота), пропандиовая (малоновая) кислота, Н2О2 15 % (33 %) раствор — пероксид диводорода,
крахмал, MnSO4∙5H2O — тетраоксосульфат (VI) марганца пентагид-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
288
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
рат (сульфат марганца пятиводный), H2O дист. — оксид диводорода (вода).
Ход эксперимента:
в первом цилиндре (А) приготовить подкисленный раствор иодата калия, для этого в 100 мл подогретой до 60° С – 70° С воды растворить 10,75 г триоксоиодата (V) калия и добавить 1 мл концентрированной серной кислоты. Затем водой довести объём раствора в
цилиндре до 250 мл.
Во втором цилиндре (В) приготовить раствор пероксида водорода. Для этого отмерить в цилиндре 198,33 мл пероксида водорода (15 % р-ра) или 90 мл пероксида водорода (33 % р-ра) и довести
водой объем раствора до 250 мл.
В третьем цилиндре (С) приготовить раствор пропандиовой
(малоновой) кислоты. Для этого в 100 мл воды растворить 3,9 г малоновой кислоты, 1,2 г пятиводного сульфата марганца и несколько капель заранее приготовленного 0,03 % раствора крахмала, затем объём довести до 250 мл дистиллированной водой.
Механизм процесса:
схема процесса:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
уравнения реакций:
289
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
290
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
NB в целях оптимального катализа рекомендуем в раствор добавить
несколько капель заранее приготовленного раствора соли церия, для чего в
50 мл концентрированной серной кислоты растворить 8 – 10 штук кремней
для бытовых зажигалок.
Для демонстрации все растворы тщательно перемешать, а затем в цилиндр (А), по возможности, синхронно вливаются растворы
из цилиндров (В) и (С). Через определенное время (зависит от
температуры), порядка 5 – 15 с, в цилиндре (А) происходит периодическое изменение окраски — от рыжей, через белую (бледножелтую) до тёмно-синей и обратно. Если демонстрацию проводить в
чашке Петри, то можно наблюдать волны (распространение периодически меняющейся окраски по поверхности из точек бифуркации).
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− теорию диссипативных структур как пример открытых, неравновесных систем, с происходящими в них нелинейными процессами;
− мир как способ существования диссипативных систем.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− объяснять существование природных систем с позиций диссипативных структур;
− моделировать диссипативные системы;
− проводить колебательные химические реакции как пример
диссипативной структуры.
Раздел IV. Энергоэнтропийная картина жизни.
Тема 1. Жизнь, организм, биосфера.
Цель изучения темы: определение базовых понятий для
рассмотрения способов существования живых организмов с позиций
законов энергоэнтропики и учения о самоорганизации материи.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
291
Рассматриваемые вопросы: жизнь как философская категория; организм как открытая неравновесная самоорганизующаяся
система; биология как естественная наука; биосфера как область активной жизни.
Основные термины и понятия: орган, организм, жизнь,
биосфера, биология.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные термины и дефиниции: орган, организм, жизнь, биосфера;
− интегративный характер рассматриваемых вопросов;
− существование жизни на планете как совокупность условий самоорганизации открытых неравновесных систем в стационарном состоянии.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− использовать полученные знания для понимания организации
жизни на Земле.
Тема 2. Биоэнергетика.
Цель изучения темы: формирование у школьников системных знаний о способах существования живых организмов как открытых неравновесных стационарных систем, способных к самоорганизации, и интегрированных умений школьников определять условия
существования организмов, использовать полученные знания для
адекватного ответственного поведения в природе и обществе.
Рассматриваемые вопросы: биоэнергетика как внутренняя
сущность жизнедеятельности; метаболизм как совокупность химиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
292
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ских реакций, обеспечивающих жизнедеятельность; классификация
процессов метаболизма; классификация организмов по способам ассимиляции; обмен энергии в клетках организма посредством АТФ;
строение молекулы АТФ; взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма; биосинтез АТФ; трансформация энергии в аэробных и анаэробных условиях; биологическое окисление; хемоавтотрофный анаболизм; гетеротрофный анаболизм; фотоавтотрофный анаболизм (фотосинтез); анаэробный катаболизм; аэробный катаболизм;
модель механизма дыхания человека; ОВР в клетках человека.
Основные термины и понятия: биоэнергетика; метаболизм; катаболизм; анаболизм; хемосинтез; фотосинтез; ассимиляция;
диссимиляция; автотрофы; гетеротрофы; продуценты; консументы;
редуценты; биомолекулы; промолекулы; АТФ, АДФ, АМФ; фосфорилирование субстратное, ферментативное и окислительное; биоокисление, фермент, кофермент, пища, ткани, железы, секрет; фотоассимиляция, темновая фаза, световая фаза; железобактерии, серобактерии, нитритобактерии, нитратобактерии; энергоэквивалент; брожение; гликолиз; дыхание внешнее и внутреннее; цитохром; эритроциты; плазма крови; клетка; альвеолы.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, модели, видеофрагменты, схемы.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные термины и дефиниции (см. выше);
− основы процессов ассимиляции и диссимиляции;
− классификацию организмов по способам питания;
− химические процессы в основе метаболизма;
− основные ферменты и коферменты, участвующие в окислительно-восстановительных процессах метаболизма;
− взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
293
− значение солнечной энергии как основы существования доминирующего большинства организмов;
− общую пищевую цепь организмов;
− организм как саморазвивающуюся открытую стационарную систему, подчиняющуюся законам энергоэнтропики;
− систему сосуществования (взаимосвязей и отношений) живых
организмов;
− условия существования и развития биосистем;
− нормы поведения людей, адекватные условиям существования
организмов.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− моделировать процессы жизнедеятельности;
− писать уравнения химических процессов, лежащих в основе
метаболизма;
− рассчитывать энергетические эффекты процессов в организме;
− прогнозировать с позиций энергоэнтропики развитие живых
организмов;
− прогнозировать и создавать оптимальные условия жизни;
− адекватно взаимодействовать в окружающей среде, принимать
ответственные решения, использовать полученные знания при решении различных проблем.
Тема 3. Энергоэнтропийный цикл биосферы.
Цель изучения темы: формирование у школьников естественнонаучной картины природы.
Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропийный цикл биосферы и его моделирование; основные выводы по устройству жизни
на Земле.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
294
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Основные термины и понятия: энергоэнтропийный цикл
биосферы; модель.
Демонстрации: модель энергоэнтропийного цикла биосферы (см. рисунок 1.3.3.4.).
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− взаимосвязи и отношения биосистем в биосфере;
− уровни развития организмов с позиций энергоэнтропики;
− роль и место человека в иерархии биосистем;
− глобальные проблемы человечества (энергоресурсы, питание,
экология, урбанизация);
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− оценивать состояние биосферы с энергоэнтропийных позиций и
роль человека в энергоэнтропийном цикле Земли;
− определять первоочередные задачи человечества в решении
глобальных проблем;
− планировать свою жизнедеятельность сообразно пониманию
глобальных проблем.
Тема 4. Энергоэнтропика и эволюция.
Цель изучения темы: обобщение и систематизация системных знаний и интегрированных умений школьников в контексте поставленных целей и задач элективного курса.
Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропийная картина
жизни и эволюции в научных трудах великих философов естествознания XIX – XXI вв. (Ю. Р. Майер, С. А. Подолинский, Л. Больцман,
Н. А. Умов, К. А. Тимирязев, Э. Шрёдингер, К. С. Тринчер, А. СентДьердьи, Бауэр, И. П. Павлов, Р. Фишер, В. И. Вернадский).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
295
Основные термины и понятия: биогенез; эволюция; ноосфера.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные положения эволюционной теории с позиции энергоэнтропики;
− энергоэнтропийную картину жизни как способ существования
системы, состоящей из открытых, неравновесных, стационарных, саморазвивающихся подсистем, способных к самовоспроизводству и
саморегуляции (организмов);
− роль и место человека в энергоэнтропийной картине жизни
Земли;
− понятие ноосферы как эволюционное состояние биосферы.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− моделировать общую энергоэнтропийную картину Земли;
− оценивать значение естественнонаучных знаний и умений в
решении глобальных проблем человечества.
Рекомендуемая литература
Для учителя:
1. Алексеев, Г. Н. Энергоэнтропика *Текст+ / Г. Н. Алексеев. — М.:
Знание, 1983. – 192 с.
2. Баблоянц, Агнесса. Молекулы, динамика и жизнь *Текст+: Введение в самоорганизацию материи / Агнесса Баблоянц; пер. с англ.
Л. Н. Моисеевой — М.: Мир, 1990. – 373 с.
3. Естествознание *Текст+: Энциклопедический словарь / Сост.
В. Д. Шолле. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 2002. – 543 с.
4. Комов, В. П. Биохимия *Текст+: учеб. для вузов / В. П. Комов,
В. Н. Шведова. — М.: Дрофа, 2004. – 638, [2] с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
296
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
5. Лямин, А. Н. Интегративное обучение химии в современной
школе *Текст+: Монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,
2007. – 294 с.
6. Основы физической химии. Теория и задачи *Текст+: Учеб. пособие для вузов / В. В. Ерёмин, С. И. Каргов, И. А. Успенская, Н. Е.
Кузьменко, В. В. Лунин. — М.: Издательство «Экзамен», 2005. – 480 с.
7. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 – 11 классы: программа /
А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.
8. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия *Текст+: учебник для
вузов / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. – 4-е изд., стереотип. — М.:
Дрофа, 2005. – 542, [2] с.
9. Эткинс, П. Физическая химия *Текст+: Пер. с англ. доктора хим.
наук К. П. Бутина / П. Эткинс. — М.: Мир, 1980. Т. 1, 2. – 582 [584] с.
Для учащихся:
1. Биология *Текст+: Справочник школьника и студента / Под ред.
проф. З. Брема, И. Мейнке; пер. с нем. – 3-е изд., испр. — М.: Дрофа,
2003. – 400 с.
2. Зоммер, К. Химия *Текст+: Справочник школьника и студента /
К. Зоммер, К. Х. Вюнш, М. Цеттлер; пер. с нем. под рук.проф.
Р. А. Лидина. – 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2003. – 384 с.
3. Физика *Текст+: Справочник школьника и студента / Под ред.
проф. Г. Гёбеля; пер. с нем. – 3-е изд., испр. — М.: Дрофа, 2003. – 368 с.
4. Энциклопедия для детей *Текст+. Том 17. Химия / глав.ред.
В. Володин; вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.
5. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: Пер. с англ. / П. Эткинс. — М.:
Мир, 1991. – 216 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
297
2.4.2. Введение в курс органической химии
Пояснительная записка
Представленный программой элективный курс предназначен для реализации в системе среднего общего образования. Наиболее актуальной является возможность использования предлагаемого курса в контексте предпрофильной подготовки школьников 9 класса.
Ведущая идея курса: создание фундаментальной базы,
обеспечивающей оптимальные условия для получения дальнейшего
естественнонаучного и, в частности, химического образования, его
качества и мотивации учения школьников.
Главная дидактическая цель курса: профилизация школьника по естественнонаучному направлению посредством создания
оптимальных условий для качественного усвоения им учебного материала по органической химии в рамках интеграции основных законов, теорий, прикладного значения, роли и места её в развитии биогеосистем и естествознании в целом.
Задачи:
∙ формировать и развивать у школьников системные знания основ органической химии посредством: интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний; синтеза форм, методов и средств организации учебного процесса;
∙ развивать универсальные умения школьников, определяющие
универсальные учебные действия по применению полученных знаний при решении различных проблем;
∙ показать органическую химию как относительно молодую и
перспективную науку, играющую доминирующую роль в решении
глобальных проблем, стоящих перед человечеством;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
298
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
∙ формировать у школьников экологическую культуру, диалектико-логическое интегральное мышление;
∙ развивать гуманистические черты и творческий потенциал
школьников;
∙ воспитывать положительно-эмоциональное отношение к учению посредством красоты процесса познания как ценности для каждого человека.
Дидактическое обеспечение курса:
Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней
школы *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 64 с.
Тематический план курса
№
темы
Наименование темы
Количество
учебных часов
1
Предмет органической химии в историческом
аспекте
4
2
Теория химического строения органических
соединений
6
3
Особенности строения и свойства органических соединений
12
4
Методы изучения органических веществ
4
5
Особенности химических процессов с участием органических веществ
8
ВСЕГО
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
299
Спецификация учебных элементов
Тема 1. Предмет органической химии в историческом
аспекте.
Цель изучения темы:
− рассмотрение важнейших исторических вех становления и развития органической химии как самостоятельной науки;
− знакомство школьников с предметом изучения органической
химии, её целями, задачами, перспективами на современном этапе;
− развитие диалектико-логического интегрального мышления
учащихся методами сравнения, обобщения, индукции, дедукции, интуиции и др.;
− актуализация гуманитарной составляющей естественнонаучного образования школьников.
Рассматриваемые вопросы: исторические сведения о зарождении органической химии (Я. Й. Берцелиус). Виталистические воззрения и первые органические лабораторные синтезы (Ф. Вёлер,
Г. Кольбе, М. Бертло и др.). Атомно-молекулярное учение и явление
изомерии (Ю. Либих). Электрохимическая теория строения
(Я. Й. Берцелиус). Теория радикалов (Ю. Либих, Ф. Вёлер). Теория типов (О. Лоран, Ш. Жерар). Учение о валентности (Э. Франкланд,
А. Кекуле). Графические формулы органических соединений
(А. Купер). Предпосылки создания единой теории строения (1860 г.,
г. Карлсруэ, Германия). Теория строения органических соединений
А. М. Бутлерова. Современная органическая химия (наука, дисциплина, предмет, цели, задачи и перспективы развития).
Основные термины и понятия: органическая химия; организм; витализм; эмпирический, аналитический, структурный и современный этапы развития органической химии; радикал; изомерия;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
300
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
валентность; графическая формула и структурная модель; органический синтез; биоорганическая химия; метаболизм; анаболизм; катаболизм; биополимеры; биорегуляторы; процессы in vivo и in vitro.
Демонстрации: видеофрагменты, шаростержневые модели,
3 D-модели, мультимедиа презентации.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− термины и дефиниции (см. выше);
− исторические даты и уравнения первых органических синтезов;
− этапы исторического развития органической химии и фамилии
учёных, внесших наибольший вклад в развитие данной науки;
− наиболее значительные достижения органической химии на
современном этапе и её роль в решении глобальных проблем человечества;
− прикладное (жизненно важное) значение органической химии.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− классифицировать химические соединения по составу на органические и неорганические вещества;
− писать уравнения реакций первых органических синтезов;
− определять качественный и количественный состав органических соединений по продуктам их сгорания и (или) массовым долям
образующих их элементов.
Примеры упражнений:
1) из ниже приведённого списка выпишите отдельно органические и неорганические вещества: а) мочевина, б) сода, в) сероуглерод,
г) углекислый газ, д) сахар, е) карбид кальция, ж) метан, з) ацетилен, и)
графит, к) уксусная кислота, л) аммиак, м) этиловый спирт, н) угарный
газ, о) алмаз, п) пептиды, р) гумус, с) уголь, т) нефть;
органические: а, д, ж, з, к, м, п, р, с, т.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
301
2) какие условия должен был создать Ф. Вёлер, синтезируя мочевину из аммиака и углекислого газа? ........(высокие температура и давление);
3) определите молекулярную формулу бриллиантового зелёного (лекарственный препарат «зелёнка»), если при полном сгорании его
количеством 0,01 моль выделяется 6,048 л углекислого газа и образуется 0,18 моль воды, причём суммарная массовая доля входящих в
его состав азота, серы и кислорода равна 0,2562, а отношение количеств N : S : O составляет 2 : 1 : 4; ...............................................(С27H36N2SO4).
Тема 2. Теория химического строения органических соединений.
Цель изучения темы:
− ознакомление школьников с основной теорией органической
химии — учением о строении органических соединений;
− рассмотрение положений теории на конкретных примерах;
− формирование знаний учащихся об органическом веществе с
позиций данного учения и умения использовать эти знания для решения учебных проблем;
− развитие интегрального мышления школьников и реализация
интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний;
− подготовка учащихся к оптимальному усвоению учебного материала последующих тем курса.
Рассматриваемые вопросы: структурная теория А. М. Бутлерова как основа современной теории строения органических соединений. Валентные возможности атома углерода и многообразие органических соединений. Стереохимическое и электронное направления
развития структурной теории. Явление изомерии и её виды (конформационная, структурная, геометрическая, стерео, таутомерия).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
302
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Основные термины и понятия: структурная теория
А. М. Бутлерова; валентные возможности атома; гибридизация атомных орбиталей; геометрия молекулы; энергия связи; виды изомерии;
таутомерия; стереохимия.
Демонстрации: шаростержневые модели, 3D модели.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− дефиниции основных терминов — гомолог, изомер, конформация, диастереомерия, энантиомерия, таутомерия;
− валентные возможности атома;
− гибридизация атомных орбиталей;
− структура соединения и структурная изомерия (главная цепь,
заместитель, функциональная группа, цикл, разветвление);
− конформации (скошенная, заслонённая, заторможенная,
кресло, ванна, твист);
− пространственную структуру и пространственную изомерию
(геометрическая, стереоизомерия);
− причины многообразия органических соединений;
− основные положения современной теории строения органических соединений;
− биографические сведения из жизни и научной деятельности
А. М. Бутлерова.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− писать графические формулы органических соединений;
− определять главную цепь, цикл, заместители, функциональную
группу;
− писать графические формулы структурных изомеров и определять вид изомерии.
− составлять структурные модели простейших органических соединений и их изомеров;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
303
Примеры упражнений:
1) составьте возможные структурные модели и напишите графические формулы соединений состава: С4Н10; С4Н8; С4Н10О, С4H9Br;
2) установите молекулярную формулу аскорбиновой кислоты (витамин С), если при сгорании её количеством 1 моль образуется 6 моль углекислого газа и 4 моль воды, а молярная масса составляет 176 г/моль .................................................................................(С6Н8О6);
3) определите качественный и количественный состав, молекулярную и графическую формулы органического соединения, имеющего такую же плотность, как и углекислый газ (в равноценных условиях), а массовые доли углерода и водорода в нём составляют 81,8 %
и 18,2 % соответственно ......................................................................(С3Н8).
Тема 3. Особенности строения и свойств органических
соединений.
Цель изучения темы:
− акцентирование внимания школьников на особенностях строения, номенклатуры и классификации органических соединений;
− формирование системных знаний учащихся на основе логической связи строения органического соединения с его свойствами;
− развитие универсальных умений школьников и универсальных
учебных действий по их применению при решении разных проблем;
− создание оптимальных условий для качественного усвоения
учащимися учебного материала последующих тем данного курса и
курса «Органическая химия» в целом;
− развитие интегрального, диалектико-логического мышления,
мотивов учения школьников, направленных на дальнейшее образование и самообразование.
Рассматриваемые вопросы: классификация органических
соединений в соответствии с состоянием углеродных цепей (откры-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
304
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
тые, замкнутые), гибридному состоянию атома углерода (наличие
кратных связей), содержанием элементов (O; N; Hal; S); радикальнофункциональная и заместительная систематические номенклатуры органических соединений; правила номенклатуры IUPAC; индуктивный
электронный эффект и мезомерный электронный эффект в молекулах
органических соединений; кислотно-основные свойства органических
соединений; электрофильно-нуклеофильные свойства органических
соединений; типы органических реагентов.
Основные термины и понятия: классификация; номенклатура; родоначальная структура (главная цепь); префикс; суффикс; локант; локализованная химические связь и делокализованная химические связь; индукция; мезомерия; сопряжение; кислота Аррениуса,
кислота Бренстеда, кислота Льюиса; основание Аррениуса, основание
Бренстеда, основание Льюиса; электрофил; нуклеофил; субстрат; реагент; реакционный центр.
Демонстрации: шаростержневые модели, 3D модели.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные классы и классификацию органических соединений;
− порядок названия органического соединения в соответствии с
правилами IUPAC (номенклатурный алгоритм);
− суффиксы, префиксы основных характеристических групп, порядок нумерации цепи, названия радикалов;
− индуктивный эффект и мезомерный эффект;
− влияние строения частицы на кислотно-основные свойства,
окислительно-восстановительные свойства и
электрофильнонуклеофильные свойства вещества;
− типы реагентов;
− бытовые (тривиальные) названия отдельных веществ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
305
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− по формуле органического соединения определять его класс;
− по графической формуле давать название соединения по правилам номенклатуры IUPAC и, наоборот, по названию составлять
структурные модели и писать графические формулы органических
соединений;
− определять распределение электронной плотности в частице в
соответствии с проявлением электронных эффектов;
− прогнозировать у реагентов кислотно-основные и нуклеофильно-электрофильные свойства в зависимости от строения и условий
проведения процесса (температура, растворитель и др.);
− определять реакционные центры и тип реагента;
− использовать значения электроотрицательности элементов,
образующих реагенты, как инструмент для прогнозирования реакционной способности и свойств реагирующих веществ, а также состава
и структуры продуктов реакции.
Примеры упражнений:
1) напишите графическую формулу вещества:
а) 3,7-диметилоктадиен-2,6-ол-1,
б) метил-2-метилпропеноат
и определите его классовую принадлежность;
2) укажите направление действия электронных эффектов и расставьте знаки частичных зарядов в реакционных центрах молекул:
а) 2,2,2-трихлорэтандиол, б) фенилметаналь;
3) расположите вещества в порядке возрастания кислотности в
водном растворе: а) этановая кислота, б) аммиак, в) анилин, г) трифторуксусная кислота, д) диэтиламин, е) этанол, ж) вода, з) 2метилпропанол-2, и) фенол, к) пропин; ............................(д, б, в, к, з, е, ж, и, а, г).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
306
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Наглядные дидактические материалы
Номенклатурный алгоритм:
1. Определить родоначальную структуру соединения:
− наличие старшей характеристической группы;
− наибольшее число кратных связей;
− наибольшее число атомов углерода.
2. Определить характеристические группы заместителей.
3. Определить нумерацию родоначальной структуры:
− углеродный атом старшей группы имеет первый номер;
− углеродный атом кратной связи имеет минимальный номер;
− заместители имеют минимальные номера.
4. Определить префиксы заместителей в алфавитном порядке с
соответствующими числительными приставками (ди, три, тетра…)
и локантами перед префиксами.
5. Определить степень насыщенности главной цепи (ан, ен, ин) с
соответствующими числительными приставками перед суффиксом и
локантами после него, а также суффикс старшей характеристической
группы (см. табл).
Таблица
Характеристические группы заместителей,
обозначаемые только префиксами
группа
название
группа
название
алкил-,
циклоалкил-, алкенил-, алкинил-
аллил-
изопропил-
изопропенил-
изобутил-
фенил-
вторбутил-
бензил-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
группа
название
307
группа
название
третбутил-
бензилиден-
неопентил-
нитро-
винил- (этенил-)
пропенилфтор-, хлор-,
бром-, иод-
нитрозоалкоксиалкилтиоТаблица
Характеристические группы,
обозначаемые префиксами и суффиксами
(в порядке уменьшения старшинства 1)
группа
*
*
*
1
префикс
суффикс
онио-
-оний
карбокси-
-карбоновая кислота
-
-овая кислота
алкоил-
-
сульфо-
-сульфоновая кислота
алкоксикарбонил-
-алкилалккарбоксилат
-
-алкилалкоат
хлорформил-
-карбонилхлорид
-
-оилхлорид
звёздочкой отмечены группы, углерод в которых не входит в родоначальную
структуру
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
308
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
группа
*
*
*
префикс
суффикс
карбамоил-
-карбоксамид
-
-амид
алкамидо-
-N,(N)-алкилалкамид
цианоизоциано-
-карбонитрил
-нитрил
-изокарбонитрил
формил-
-карбальдегид
оксо-
-аль
оксо-
-он
гидроксимеркаптоаминодиазоазидо(о, п, м)гидроксифенил(о, п, м)аминофенил(о, п, м)-амино-(о,
п, м)-метилфенил
-ол
-тиол
-амин
-диазоний
-азид
(о, п, м)-толил(о, п, м)-ксилил-
-фенол (корень)
-анилин (корень)
-(о, п, м)-толуидин
(корень)
-(о, п, м)-толуол
(корень)
-(о, п, м)-ксилол
(корень)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
309
Тема 4. Методы изучения органических веществ.
Цель изучения темы:
− ознакомление учащихся с современными методами установления состава и структуры органических соединений (веществ);
− развитие универсальных умений школьников, необходимых
для решения экспериментальных задач и учебных проблем.
Рассматриваемые вопросы: понятие о физико-химических
методах идентификации органических веществ (соединений); физические и химические методы очистки веществ (перекристаллизация,
перегонка, экстракция, адсорбция, фильтрация, отстаивание); понятие об адсорбционной, распределительной, ионообменной хроматографии и электрофорезе; химический анализ органических соединений (элементный анализ, качественные пробы на функциональные группы и кратные связи, расщепление углеродной цепи с последующей идентификацией «осколков»); понятие о спектральных методах анализа (спектр как явление; электронная – УФ, колебательная – ИК, ядерно-магнитного резонанса, парамагнитного электронного резонанса, спектроскопия и масс-спектроскопия); понятие о дифракционных методах (дифракция, рентгенография, электронография).
Основные термины и понятия: идентификация; очистка;
хроматография; анализ; проба; спектр; дифракция.
Демонстрации: мультимедиа-слайды; спектрограммы; хроматографическая колонка, хроматографическая пластинка, хроматографическая бумага.
Эксперимент.
1. Обнаружение элементов углерода, водорода, азота,
хлора в органических веществах.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
310
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Оборудование и реактивы: пробирки лабораторные, трубки
газоотводные, спиртовки (горелки), штатив лабораторный, медная
проволока, крахмал (парафин), хлороформ (хлорэтил), мочевина,
натронная известь, известковая вода, тонкоизмельченный оксид меди (II), прокалённый сульфат меди (II), лакмус или фенолфталеин.
Ход эксперимента: в лабораторную пробирку внести 1 г парафина или крахмала. Туда же добавить 0,5 г порошка оксида меди (II).
Пробирку со смесью закрепить горизонтально в штативе. К самому
отверстию пробирки осторожно внести немного порошка сульфата
меди (II) и закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец
трубки поместить в пробирку с известковой водой. Смесь в пробирке
нагреть на пламени до кипения парафина или разложения крахмала.
Осторожно! Соблюдайте правила техники безопасности.
Через определённое время известковая вода в пробирке помутнеет вследствие выделения из смеси углекислого газа (нагревание прекратить только после извлечения трубки из раствора известковой воды).
В смеси после нагрева появятся красные включения (медь) —
продукт восстановления оксида меди (II) водородом, а порошок
сульфата меди (II) посинеет вследствие образования кристаллогидрата посредством присоединения водяных паров.
В следующую пробирку прилить 3-5 мл хлороформа. Прокалённую медную спираль остудить и внести в пробирку с хлороформом до смачивания спирали. Затем вынуть спираль и внести в пламя
горелки. Отметить характерное зеленое окрашивание пламени, присущее частицам хлорида меди (II) — проба Бейльштейна.
В следующую пробирку внести небольшое (1-2 г) количество
мочевины и двукратный избыток натронной извести (смесь твёрдой
щелочи натрия и эквивалентного количества гашеной извести).
Отверстие пробирки закрыть куском ваты, предварительно смоченным в растворе лакмуса (фенолфталеина). Пробирку закрепить вер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
311
тикально в штативе (держателе) и нагреть в пламени спиртовки (горелки). Посинение, или малиновая окраска в случае с фенолфталеином, куска ваты доказывает наличие азота в составе органического вещества.
Внимание! При внесении натронной извести не допускается её
попадания на стенки у отверстия пробирки.
2. Проба Толленса — качественная реакция на альдегидную группу (серебряное зеркало).
Оборудование и реактивы: пробирки лабораторные, колба
круглодонная V = 100 мл, химический стакан V = 250 мл, плитка лабораторная закрытая, 2 % водный раствор нитрата серебра (ляпис),
10 % водный раствор аммиака, формалин, вода.
Ход эксперимента: в пробирку прилить 2 мл раствора нитрата
серебра. Затем к раствору нитрата серебра постепенно приливать
раствор аммиака точно до момента, когда первоначально выпавший
осадок не растворится полностью. Это — реактив Толленса.
В тщательно вымытую и ополоснутую щелочью, а затем дистиллированной водой колбу прилить 5-8 мл формалина и 2 мл реактива Толленса. Смесь осторожно нагреть, совершая вращательные
движения, на водяной бане (химический стакан с водой на плитке).
Через определённое время на стенках пробирки образуется зеркало
серебряного налёта вследствие восстановления реактива Толленса.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− основные физические и химические методы очистки веществ;
− основные физико-химические методы идентификации органических веществ;
− сущность хроматографии;
− виды хроматографии;
− качественные пробы на функциональные группы органических
соединений.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
312
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− проводить основные операции по очистке вещества;
− выполнять качественный анализ элементного состава и функциональных групп органического вещества;
− проводить простейший хроматографический анализ вещества (бумажный, колоночный).
Примеры упражнений:
1) известно, что раствор органического вещества изменяет цвет
лакмуса на красный и даёт положительную пробу Толленса, а массовая доля углерода и водорода в нём составляет 26,087 % и 4,348 %
соответственно. Постройте структурную модель молекулы данного
соединения, изобразите его графическую формулу и дайте название
в соответствии с номенклатурой IUPAC .........................(метановая кислота).
2) предложите способ и проведите разделение смеси йодной
настойки, используя только «аптечные препараты»;
3) приготовьте вытяжку хлорофилла из растения и разделите
смесь на компоненты, используя методы хроматографии.
Тема 5. Особенности химических процессов с участием
органических веществ.
Цель изучения темы:
− системные знания о сущности химического процесса с участием органических веществ с позиции энергетической концепции;
− знания реакционной способности органических соединений и
классификации реакций в органической химии;
− универсальные умения школьников, определяющие универсальные учебные действия по применению полученных знаний в
обучении и жизненной практике;
− интегральный стиль мышления школьников и мотивы образования и самообразования.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
313
Рассматриваемые вопросы: актуализация знаний школьников о сути и закономерностях прохождения химических процессов
с позиций энергетической концепции; термодинамический фактор и
кинетический фактор химического процесса; интермедиат; устойчивость интермедиата — определяющий фактор механизма реакции с
участием органических реагентов; ферменты; графические схемы
прохождения термодинамически контролируемых и кинетически
контролируемых реакций; региоселективность — одна из главных
особенностей реакций в органической химии; понятие стереоселективности; классификация реакций в органической химии.
Основные термины и понятия: фактор; кинематический и
термодинамический факторы; кинетически и термодинамически контролируемые реакции, интермедиат; фермент; субстрат; региоселективность; пространственный фактор; стереоселективность; реакции
радикальные; реакции замещения, реакции присоединения, реакции
элиминирования (отщепления), реакции перегруппировки, крекинг,
окислительно-восстановительные реакции; статические и динамические факторы; карбокатион; радикал; карбанион.
Демонстрации: мультимедиа-слайды, таблицы, модели молекул органических веществ, 3D модели, виртуальная лаборатория.
Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:
− термодинамический и кинетический факторы химического
процесса и их влияние на прохождение реакций с участием органических веществ;
− графики термодинамических и кинетически контролируемых
реакций;
− преимущественное образование того или иного продукта реакции в зависимости от условий процесса;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
314
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
− относительную устойчивость интермедиатов и влияние стабильности интермедиата на механизм реакции и выход продукта;
− классификацию реакций с участием органических соединений;
− понятия и дефиниции — интермедиат; фермент; субстрат; региоселективность; стереоселективность; крекинг, пиролиз, риформинг; карбокатион; радикал; карбанион.
Учащиеся после изучения темы должны уметь:
− определять (прогнозировать) доминирующие продукты реакций в органической химии с учётом различных факторов и условий
прохождения процесса;
− строить графические схемы прохождения реакций с участием
органических реагентов;
− по уравнению определять тип реакции и обозначение;
− по типу реакции с участием органических веществ определять
(прогнозировать) механизм процесса;
− сравнивать интермедиаты относительно их устойчивости и прогнозировать продукты реакций;
− прогнозировать и проектировать схему получения органического соединения с учётом всех факторов и условий осуществляемого
процесса;
− писать уравнения реакций с участием органических веществ;
− производить расчёты по уравнениям реакций с участием органических веществ.
Примеры упражнений:
1) напишите уравнения соответствующих реакций и дайте названия продуктам взаимодействия:
− 1,1-дибромбутана и спиртового раствора щелочи калия;
− 1,2-дибромбутана и спиртового раствора щелочи калия;
− 1,2-дибромбутана и водного раствора щелочи калия.
Определите тип и условное обозначение данных процессов;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
315
2) при барботировании алкена через избыток водного раствора
перманганата калия масса выпавшего осадка превышает массу исходного алкена в 2,07 раза. Установите строение алкена и назовите
его, составьте уравнение процесса и определите его тип; ...(С2Н4; Н2С=СН2);
3) подберите реагенты для получения 2-метилбутана;
4) предложите механизм взаимодействия 2-метилпропена со
слабым (очень разбавленным) раствором кислоты;
5) предложите схему разделения смеси бутина-1 и бутина-2 с
выделением индивидуальных соединений.
Список литературы
Для учителя:
1. Азимов, А. Мир углерода *Текст+: пер. с англ. А. Иорданского /
А. Азимов. — М.: Химия,1978. – 208 с.: ил. – США. 1962.
2. Американское химическое общество. Химия и общество *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1995. – 560 с.
3. Ардашникова, Е. И. Курс органической химии для старшеклассников и поступающих в вузы *Текст+ / Е. И. Ардашникова,
Н. Б. Казеннова, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 272 с.
4. Биографии великих химиков *Текст+: Пер. с нем. / Под ред.
К. Хайнига; Перевод Крицмана В. А.; Под ред. Г. В. Быкова,
С. А. Погодина. — М.: Мир, 1981. – 386 с.
5. Зеленин, К. И. Химия *Текст+: учебник для вузов / К. И. Зеленин. — СПб.: Специальная литература, 1997. – 688 с.
6. Карцова, А. А. Избранные главы органической химии *Текст+ /
А. А. Карцова. — СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета педагогического мастерства, 1995. – 96 с.
7. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 – 11 классы: программа /
А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
316
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
8. Карцова, А. А. Химия *Текст+: профильный уровень: 10 класс:
методическое пособие / А. А. Карцова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. –
272 с.: ил. – (Химический лицей).
9. Конарев Б. Н. Любознательным о химии. Органическая химия *Текст+/ Б. Н. Конарев. — М.: Химия, 1992. – 240 с.
10. Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней
школы *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 64 с.
11. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изучения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н.
Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.
12. Моррисон, Р. Органическая химия *Текст+: пер. с англ. /
Р. Моррисон, Р. Бойд. — М.: Мир, 1974. – 1135 с.
13. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов
вузов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―
СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.
14. Пичугина, Г. В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни *Текст+: сб. заданий для старшеклассников и абитуриентов
с ответами и решениями / Г. В. Пичугина. — М.: Аркти, 1999. – 136 с.
15. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии *Текст+: пер. с
англ./ Э. Н. Рэмсден. — Л.: Химия, 1991. – 784 с.
16. Слейбо, У. Общая химия *Текст+: пер. с англ. / У. Слейбо,
Т. Персонс. — М.: Мир, 1979. – 550 с.
17. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия *Текст+: учебник для
вузов / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. – 4-е изд., стереотип. — М.:
Дрофа, 2005. – 542,[2] с.
18. Фримантл, М. Химия в действии *Текст+: в 2-х ч.: пер. с англ. /
М. Фримантл. — М.: Мир, 1991. – 1148 с.
Для учащихся:
1. Ерёмин, В. В. Химия. 10 класс. Профильный уровень *Текст+:
учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьмен-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
317
ко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. ― М.: Дрофа, 2008. –
463, [1] с.
2. Ерёмин, В. В. Химия. 11 класс. Профильный уровень *Текст+:
учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др.; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. – 2-е изд.,
перераб. ― М.: Дрофа, 2011. – 461, [3] с.
3. Карцова, А. А. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: *для учащихся общеобразовательных учреждений+ / А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 192 с.: ил. – (Химический лицей).
4. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных
учреждений (профильный
уровень) /
А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2011. – 432 с.: ил. –
(Химический лицей).
5. Энциклопедия для детей *Текст+. Том 17. Химия / глав.ред.
В. Володин;вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.
6. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1991. –
216 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
318
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
«Мы просто обязаны, мы вынуждены
распространять всё то, что мы уже знаем,
на как можно более широкие области,
за пределы уже постигнутого....
Это единственный путь прогресса.
Хотя этот путь неясен, только на нём
наука оказывается плодотворной»
Фейнман Р.
Характер физических законов. М., 1987. – С. 150.
В системе образования и науки конца XX начала XXI веков отчётливо проявились тенденции, и обозначилась проблема интеграции, как внутри цикла естественнонаучных
дисциплин, так и необходимость интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний.
Механизм интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии разнообразен, но цель
интеграции одна ― формирование универсальных учебных
умений, обуславливающих формирование универсальных
учебных действий. Химия, как учебный предмет и наука, обладает большим потенциалом формирования нравственносозидательного мировоззрения. Знание всеобщих законов
природы, понимание их диалектического единства с социальными процессами, интеграция на единой основе энергоэнтропийного учения побуждает человека по-новому взглянуть на Мир и на своё место в нём.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
319
Постановка и решение в процессе обучения химии актуальной и новой проблемы формирования универсальных
учебных действий обусловлены, прежде всего, Федеральным
государственным образовательным стандартом, предусматривающим обеспечение нового качества (в частности, общего
химического образования), универсальности действий, автономии, компетентности и творческой самостоятельности, необходимых в различных сферах жизнедеятельности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
320
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Библиографический список
1. Lipp, U. Mind Mapping in der Schule. B: Padagogik, 10/1994.
2. Naturwissenschaft im Unterricht.Hett, 4/1997.
3. Бабанский, Ю. К. Проблемное обучение как средство повышения эффективности учения школьников *Текст+ / Ю. К. Бабанский. —
Ростов-н/Д, 1970. – 192 с.
4. Беспалько, В. П.
Слагаемые
педагогической
технологии *Текст+ / В. П. Беспалько. — М.: Педагогика, 1989. – С. 97.
5. Гачев, Г. Д. Книга удивлений или естествознание глазами гуманитария *Текст+ / Г. Д. Гачев. ― М.: Педагогика, 1991. – 272 с.
6. Гузеев, В. В. Просто и технологично о методах обучения
*Текст+ / В. В. Гузеев // Химия в школе. — 2001. – № 10. – С. 68-73.
7. Данилов, М. А. Процесс обучения в советской школе *Текст+ /
М. А. Данилов. — М.: Учпедгиз, 1960. – 197 с.
8. Ефимов, А. В. Опыты со взрывом [Текст+ / А. В. Ефимов // Химия в школе. — 1992. – № 5-6. – С. 56-57.
9. Зайцев, О. С. Задачи и вопросы по химии *Текст+ / О. С. Зайцев. — М.: Химия, 1985. – 304 с.
10. Зайцев, О. С. Познавательные задачи по общей химии *Текст+ / О. С. Зайцев. — М.: Изд-во МГУ, 1982. – 183 с.
11. Иванов, Д. А. Компетентностный подход в образовании. Проблемы, понятия, инструментарий *Текст+: учебно-методическое пособие./Д. А. Иванов, К. Г. Митрофанов, О. В. Соколова. — М.: АПК и
ППРО, 2005. – 101 с.
12. Ильин, Е. П. Мотивация и мотивы *Текст+ / Е. П.Ильин. —
СПб.: Питер, 2004. – 509 с.
13. Ильницкая, И. А. Проблемные ситуации и пути их создания на
уроке *Текст+ / И. А. Ильницкая. — М.: Знание, 1985. – 80 с. – (Новое в
жизни, науке, технике. Сер. 1 Педагогика и психология).
14. Компетентностный подход в педагогическом образовании *Текст+: коллективная монография./ Под ред. проф. В. А. Козыре-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
321
ва, проф. Н. Ф. Радионовой, проф. А. П. Тряпицыной. — СПб.: Изд-во
РГПУ им. А. И. Герцена, 2005. – 392 с.
15. Корчак, Я. Как любить ребенка *Текст+ / Я. Корчак. — М.: Знание,1991. – 190 с.
16. Словарь иностранных слов *Текст+ / сост. Т. С. Кудрявцева,
Л. С. Пухаева, Р. А. Арзуманова — М.: ЮНВЕС, 2006. – 384 с.
17. Кузнецова, Н. Е. Проблемно-интегративный подход и методика его реализации в обучении химии *Текст+ / Н. Е.Кузнецова,
М. А. Шаталов // Химия в школе. — 1999. – № 3. – С. 25-35.
18. Люкимсон, П. Е. Использование художественной литературына уроках химии *Текст+ / П. Е. Люкимсон // Химия в школе. —
1992. – № 3-4. – С. 24-26.
19. Матюшкин, А. М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении *Текст+ / А. М. Матюшкин. — М.: Педагогика, 1972. – 208 с.
20. Махмутов, М. И. Организация проблемного обучения в школе *Текст+/ М. И. Махмутов. ―М.: Просвещение, 1977. – 240 с.
21. Мельникова, Е. Л. Технология проблемного обучения *Текст+
/Е. Л. Мельникова // «Школа 2100»: образовательная программа и
пути её реализации / под науч. ред. А. А. Леонтьева. ― М.: Баласс,
1999. – Вып. 3. – С. 85-94.
22. Немова, Н. В. Школа достижений: начало пути к успеху
*Текст+/Н. В. Немова. ― М.: Сентябрь, 2002. – 160 с.
23. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов
вузов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―
СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.
24. Пак, М. С. Гуманитарное обновление химического образования *Текст+: учебно-методическое пособие. / М. С. Пак, И. А. Орлова. — СПб.: Издательский дом «МИРС», 2010. – 83 с.
25. Пичугина, Г. В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни *Текст+: сб. заданий для старшеклассников и абитуриентов
с ответами и решениями / Г. В. Пичугина. — М.: Аркти, 1999. – 136 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
322
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
26. Рубинштейн, С. Л. О мышлении и путях его исследования *Текст+/ С. Л. Рубинштейн. — М.: Педагогика, 1958. – 147 с.
27. Рубинштейн, С. Л. Проблемы общей психологии *Текст+
/С. Л. Рубинштейн. – Изд. 2-е. — М.: Педагогика, 1976. – 423 с.
28. Рубинштейн, С. Л. Психологические воззрения И. М. Сеченова
и советская психологическая наука *Текст+ / С. Л.Рубинштейн // Вопросы психологии. – 1955. – № 5. – С. 34.
29. Сноу, Ч.-П. Две культуры *Текст+: Сборник публицистических
работ: пер. с англ. Н. С. Родман / Ч. П. Сноу. — М.: Прогресс, 1973.
30. Современный словарь по педагогике *Текст+ / сост. Рапацевич Е. С. — Мн.: Современное слово, 2001. – 928 с.
31. Сухоревская, Е. Ю. Технология интегрированного урока
*Текст+: практ. пособие для учителей начальной шк., студентов пед.
учеб. заведений, слушателей ИПК / Е. Ю.Сухоревская. — Ростов-н/Д:
Учитель, 2003. – 128 с.
32. Талызина, Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний
*Текст+ / Н. Ф. Талызина. — М.: Изд-во Московского университета,
1975. – С. 55
33. Тупикин, Е. И. Общеобразовательная химическая подготовка
учащихся в учреждениях начального профессионального образования *Текст+: цели, научно-метод. принципы, пути реализации: монография / Е. И. Тупикин. — М.: Издательский центр АПО, 2002. – 108 с.
34. Шишкин, Е. А. Методика обучения школьников решению задач
по химии *Текст+: учебное пособие для студентов химических специальностей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению задач по
химии / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
323
Рекомендуемая литература
1. Алексеев Г. Н. Энергоэнтропика *Текст+ / Г. Н. Алексеев. — М.:
Знание, 1983. – 192 с.
2. Американское химическое общество. Химия и общество *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1995. – 560 с.
3. Ардашникова, Е. И. Курс органической химии для старшеклассников и поступающих в вузы *Текст+ / Е. И. Ардашникова, Н. Б.
Казеннова, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 272 с.
4. Ардашникова, Е. И. Общая и неорганическая химия *Текст+:
пособие для поступающих в вузы / Е. И. Ардашникова, Н. Б. Казеннова, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 256 с.
5. Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия *Текст+: учеб.
для вузов / Н. С. Ахметов. – 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк.,
1998. – 743 с.
6. Зайцев, О. С. Задачи и вопросы по химии *Текст+ /
О. С. Зайцев. — М.: Химия, 1985. – 304 с.
7. Зайцев, О. С. Неорганическая химия *Текст+: теорет. основы:
углубл. курс: учеб. для общеобразоват. учреждений с углубл. изуч.
предмета. — М.: Просвещение, 1997. – 320 с.
8. Зайцев, О. С. Познавательные задачи по общей химии *Текст+ /
О. С. Зайцев. — М.: Изд-во МГУ, 1982. – 183 с.
9. Зеленин, К. И. Химия *Текст+: учебник для вузов / К. И. Зеленин. — СПб.: Специальная литература, 1997. – 688 с.
10. Злотников, Э. Г. Химико-экологический анализ различных
природных сред *Текст+: экспериментальный материал для факультативных и кружковых занятий в средних шк. / Э. Г. Злотников,
Э. Р. Эстрин. — Киров: Изд-во ВГПУ, 1996. – 112 с.
11. Иванова, И. С. Научная школа профессора М. С. Пак *Текст+:
Научно-методическое пособие./ И. С. Иванова — СПб.: ИД «МИРС»,
2010. – 54 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
324
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
12. Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней
школы *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 64 с.
13. Лямин, А. Н. Интегративное обучение химии в современной
школе *Текст+: монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,
2007. – 294 с.
14. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изучения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н.
Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.
15. Моррисон, Р. Органическая химия *Текст+: пер. с англ. /
Р. Моррисон, Р. Бойд. — М.: Мир, 1974. – 1135 с.
16. Пак, М. С. Алгоритмика при изучении химии *Текст+: Кн. для
учителя./ М. С. Пак — М.: ГИЦ «ВЛАДОС», 2000. – 112 с.
17. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов
вузов./ М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―
СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.
18. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебное пособие для
студентов вузов./ М. С. Пак. — М.: ГИЦ «ВЛАДОС», 2004. –315 с.
19. Пак, М. С Тестирование в управлении качеством химического
образования *Текст+: Монография./ М. С. Пак, М. К. Толетова — СПб.:
РГПУ, 2002. – 115 с.
20. Пичугина, Г. В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни *Текст+: сб. заданий для старшеклассников и абитуриентов
с ответами и решениями / Г. В. Пичугина. — М.: Аркти, 1999. – 136 с.
21. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии *Текст+: пер. с
англ./ Э. Н. Рэмсден. — Л.: Химия, 1991. – 784 с.
22. Слейбо, У. Общая химия *Текст+: пер. с англ./ У. Слейбо,
Т. Персонс. — М.: Мир, 1979. – 550 с.
23. Слободчиков, А. М. Введение в методологию химии *Текст+:
Учебное пособие / А. М. Слободчиков. — Киров, 2006. – 249 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
325
24. Современный словарь по педагогике *Текст+ / сост. Рапацевич Е. С. — Мн.: Современное слово, 2001. – 928 с.
25. Титова, И. М. Вещества и материалы в руках художника
*Текст+: пособие для учителей химии / И. М. Титова. — М.: МИРОС,
1994. – 80 с.
26. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия *Текст+: учебник для
вузов / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. – 4-е изд., стереотип. — М.:
Дрофа, 2005. – 542,[2] с.
27. Фримантл, М. Химия в действии *Текст+: в 2-х ч.: пер. с англ. /
М. Фримантл. — М.: Мир, 1991. – 1148 с.
28. Шелинский, Г. И. Основы теории химических процессов
*Текст+: Пособие для учителя / Г. И. Шелинский. — М.: Просвещение,
1989. – 192 с.
29. Шишкин, Е. А. Методика обучения школьников решению задач по химии *Текст+: учебное пособие для студентов химических специальностей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению
задач по химии / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.
30. Шустов, С. Б. Химические основы экологии *Текст+: Учеб. пособие для учащихся шк., гимназий с углубл. изуч. химии, биологии и экологии / С. Б. Шустов, Л. В. Шустова. — М.: Просвещение, 1994. – 239 c.
Школьные учебники:
1. Ерёмин, В. В. Химия. 8 класс *Текст+: учеб. для общеобразоват.
учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко, А. А. Дроздов, В. В. Лунин; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. ― М.: Дрофа, 2008. –
252, [4] с.
2. Ерёмин, В. В. Химия. 9 класс *Текст+: учеб. для общеобразоват.
учреждений /
В. В. Ерёмин,
Н. Е. Кузьменко,
А. А.
Дроздов,
В. В. Лунин. – 2-е изд., перераб. ― М.: Дрофа, 2010. – 255, [1] с.
3. Ерёмин, В. В. Химия. 10 класс. Базовый уровень *Текст+: учеб.
для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, А. А. Дроздов,
Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин. ― М.: Дрофа, 2007. – 221, [3] с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
326
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
4. Ерёмин, В. В. Химия. 11 класс. Базовый уровень *Текст+: учеб.
для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко,
А. А. Дроздов, В. В. Лунин, В. И. Теренин; Под ред. Н. Е. Кузьменко,
В. В. Лунина. ― М.: Дрофа, 2008. – 206, [2] с.
5. Ерёмин, В. В. Химия. 10 класс. Профильный уровень *Текст+:
учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко,
В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. ― М.: Дрофа, 2008. – 463, [1] с.
6. Ерёмин, В. В. Химия. 11 класс. Профильный уровень *Текст+:
учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин и др.; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. – 2-е изд.,
перераб. ― М.: Дрофа, 2011. – 461, [3] с.
7. Карцова, А. А. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: *для учащихся общеобразовательных учреждений+ / А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 192 с.: ил. – (Химический лицей).
8. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 – 11 классы: программа /
А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.: ил. –
(Химический лицей).
9. Карцова, А. А. Химия *Текст+: профильный уровень: 10 класс:
методическое пособие / А. А. Карцова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. –
272 с.: ил. – (Химический лицей).
10. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных
учреждений (профильный
уровень) /
А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2011. – 432 с.: ил.
11. Лёвкин, А. Н. Задачник по химии. 11 класс *Текст+ /
А. Н. Лёвкин, Н. Е. Кузнецова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 237, [1] с.
12. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для
учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова,
А. Н. Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.: ил.
13. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 9 класс: *для
учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова,
А. Н. Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.: ил.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
327
14. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: для
учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова,
А. Н. Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 144 с.: ил.
15. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 8 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова,
Н. Н. Гара; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. – 4-е изд., перераб. — М.:
Вентана-Граф, 2012. – 256 с.
16. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 9 класс: учебник для учащихся
общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова,
Н. Н. Гара; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. – 4-е изд., перераб. — М.:
Вентана-Граф, 2012. – 288 с.
17. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 10 класс: базовый уровень:
учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара — М.: Вентана-Граф, 2011. – 288 с.: ил.
18. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 10 класс: профильный уровень: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений /
Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара И. М. Титова / под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. – 3-е изд., перераб. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 384 с.: ил.
19. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: базовый уровень:
учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, А. Н. Лёвкин, М. А. Шаталов; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой — М.: Вентана-Граф, 2012. – 208 с.: ил.
20. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений (профильный уровень): в 2 ч.
Ч. 1 / Н. Е. Кузнецова, Т. Н. Литвинова, А. Н. Лёвкин; под ред. проф.
Н. Е. Кузнецовой. – 2-е изд. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 208 с.: ил.
21. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений (профильный уровень): в 2 ч.
Ч. 2 / Н. Е. Кузнецова, Т. Н. Литвинова, А. Н. Лёвкин; под ред. проф.
Н. Е. Кузнецовой. – 2-е изд. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 256 с.: ил.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
328
Для заметок
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обучение химии в современной школе
329
СОДЕРЖАНИЕ
Вместо предисловия ................................................................
Введение ..................................................................................
Раздел 1. Методолого-теоретические основы интеграции
естественнонаучных и гуманитарных знаний
при обучении химии в современной школе .........................
1.1. Естественнонаучное и гуманитарное в обучении химии
1.2. Интегративно-гуманитарный подход и гуманитарное
обновление химического образования ...............................
1.3. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных
знаний при обучении химии в современной школе ...........
1.3.1. Концептуальная модель ............................................
1.3.2. Потребностно-стимуляционно-мотивационный компонент ..........................................................................................
1.3.3. Содержательный компонент .....................................
1.3.4. Организационно-управленческий компонент .........
1.3.5. Результативно-оценочный компонент .....................
Раздел 2. Организационно-методические основы
обучения химии в современной школе .................................
2.1. Структура и содержание курса химии в современной
школе ......................................................................................
2.2. Структура и содержание рабочей программы по химии
2.3. Структура и содержание информационно- технологической карты учебного занятия ............................................
2.4. Структура и содержание программы элективного курса
2.4.1. Энергоэнтропика ― основа изучения природных
процессов ..............................................................................
2.4.2. Введение в курс органической химии ......................
Заключение ..............................................................................
Библиографический список ....................................................
Рекомендуемая литература ....................................................
3
5
13
14
26
41
43
53
59
134
218
227
228
232
248
265
265
297
318
320
323
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
330
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
Лямин Алексей Николаевич
ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ
традиции и инновации, ретроспективы и перспективы
монография
Подписано в печать 18.09.2012 г. Формат 64×80/16
Гарнитура Calibri. Усл. п. л. 19,2
Тираж 1 000. Заказ № 430
Отпечатано в типографии ООО «Лобань»
г. Киров, ул. Большевиков, 50
т. (8332) 64-04-74
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа