Усиление практической направленности при изучении химии через элективные курсы
статья по химии по теме

Усиление практической направленности при изучении химии через элективные курсы.

Развить интеллектуальные и творческие способности ученика и сделать предмет изучения более интересным и максимально приближенным к повседневной жизни  помогают учителю элективные курсы или курсы по выбору.

В своей работе использую преподавание курса по выбору «Решение задач повышенной сложности» в 11 классе. Хотя совершенно не важно как будет называться тот или иной элективный курс, главное, чтобы учитель смог внести свою изюминку в преподавание и заинтересовать своих учеников. Это, пожалуй, можно назвать одной из основных задач, стоящих перед преподавателем, решившем вести курсы по выбору. Чтобы содержание элективного курса было интересным и полезным, необходимо обогатить его элементами  практической направленности и межпредметных связей. Это, на мой взгляд, позволяет решить проблему отчуждения знаний в химическом образовании, создать качественно новую образовательную среду, способствует развитию интеллектуальных и творческих способностей детей.

Необходимость введения данного элективного курса продиктована, прежде всего возникшим интересом будущих выпускников к предметам естественно-научного цикла, в частности химии, поскольку многие ребята стремятся связать свою жизнь с такими профессиями как врач, химик-технолог и т. д.  Таким  образом, элективный курс «Решение задач повышенного уровня сложности» делает учащихся более подготовленными к жизни, дает целенаправленную профессиональную ориентацию, поскольку умение решать задачи – это неотъемлемый элемент при поступлении в ВУЗы естественно-научного профиля.

Следующее не менее важное условие необходимости введения в 11 классе курса по химии продиктовано тем, что, к сожалению, резко сократилось количество базовых часов на изучение предмета, и в связи с этим остро встает вопрос о нехватке времени на решение задач по химии.

С каждым годом количество обучающихся, которые посещают курсы по выбору, увеличивается в среднем на 5 – 7 человек, а, следовательно, и интерес к естественным наукам ежегодно возрастает. То, что учащимся предоставляется большая возможность изучать курсы по выбору, является одним из элементов успешной реализации задач школьного химического образования, а использование дифференцированных заданий позволяет сделать процесс обучения личностно-ориентированным.

В процессе своей деятельности учителю химии необходимо реализовывать межпредметные связи с такими дисциплинами как биология, физика, алгебра, а также с иностранными языками и историей. Условия для заданий должны быть тесно связаны с процессами, протекающими в повседневной жизни. В ходе совместной деятельности «учитель – ученик» вместе с ребятами организовывались как стандартные формы учебных занятий, так и занятия – практикумы ( где выполнение практических заданий не могло быть осуществлено без решения проблемной расчетной задачи); уроки – защиты творческих проектов (создание презентаций, интересных схем, призванных помочь в решении задач и т. д. ); семинары, на которых, в частности, обсуждались пути решения комбинированных задач и т.д.

На протяжении изучения курса нам удалось повторить основные типы расчетных задач  по химии (вычисление молекулярной и молярной массы вещества; вычисление массы растворенного вещества и воды в растворе; вычисление массовой доли элемента в веществе; расчеты по химическим уравнениям; определение практического выхода от теоретически возможного; вычисление на избыток одного из исходных веществ; расчеты по теме «Законы идеальных газов»; определение формулы вещества по продуктам сгорания). Помимо этого были изучены алгоритмы решения задач и сами задачи, не рассматривающиеся в школьном курсе. Это, например, задачи на смеси, на изменение веса металлической пластинки в растворе т . п.

Актуальность преемственности химических знаний на практике, в повседневной жизни при изучении курсов по выбору обусловлена следующими причинами. При передаче знаний учащимся  с помощью педагогов они (знания) отчуждаются от науки и превращаются в догму – набор фактов, которые усваиваются учащимися как, безусловно истинные, несомненные. В частности предмет химия в школе отличается от химической науки, и построен как абсолютное завершенное знание, оперирующее четкими формулировками. Это, вероятно, и объясняет непривлекательность химии как школьного предмета среди учеников. С помощью элективных курсов  эту проблему можно решить.

В своей статье  обращаю внимание на практическую направленность при изучении химии через элективные курсы, которая является комплексным понятием, включающим в себя не только практическую деятельность учащихся и умение работать в химической лаборатории, но и возможность применять полученные знания в жизни, создание целостной картины мира через взаимосвязь различных наук. Поэтому красной нитью в моей статье является  не разбор решения сложных задач, а демонстрация практической направленности курса по выбору.

Для то, чтобы занятия были более интересными и познавательными, использую не только расчетные задачи, но и качественные, требующие выполнение практической деятельности в условиях школьной лаборатории. Вот одна из задач практического цикла:

В четырех пронумерованных склянках без этикеток находятся прозрачные растворы серной кислоты (разбавленной), хлорида бария, пищевой соды и воды. Не прибегая к помощи других реактивов и используя минимальное число операций, определите содержимое каждой склянки.

Решение.

 Шаг 1.Визуальное изучение содержимого склянок: все растворы прозрачны и бесцветны.

Шаг 2. Составление таблицы – схемы, которая будет являться руководством к экспериментальной деятельности. В соответствующих клетках таблицы отмечают образование осадков и газов.

Шаг 3. Анализ таблицы-схемы.

1. Характеристика осадков.

 Ba SO₄↓- белый осадок, нерастворимый в кислотах.

Ba CO₃↓- белый осадок, нерастворимый в кислотах.

2. Характеристика газов.

CO₂↑- газ без цвета и запаха, образуется при взаимодействии солей угольной кислоты (наш случай) с более сильными кислотами: эффект вскипания.

Шаг 4. Практическая (экспериментальная) часть.

Берут 4 чистых пробирки, одну из них наполняют на две трети раствором из первой склянки, а в три другие приливают по 2 мл растворов из трех других склянок.

Приливают понемногу содержимое первой пробирки (в ней много раствора) в три другие пробирки. Фиксируют наблюдения.

1. Если в первой пробирке (строка №1) был раствор серной кислоты, то наблюдаем образование осадка там, где был раствор хлорида бария:

H₂SO₄ + BaCl₂→ Ba SO₄↓ + 2HCl

SO₄²ˉ+ Ba²⁺ → Ba SO₄↓.

Там, где был раствор пищевой соды (гидрокарбоната натрия), наблюдается эффект вскипания:

H₂SO₄ +2 NaHCO₃→ Na₂ SO₄ + CO₂↑ + 2H₂O

2H⁺ +2H CO₃ˉ → CO₂↑ +2 H₂O

        Там, где была вода, нет признаков протекающей реакции.

2. Если в первой пробирке (строка №2) был раствор хлорида бария, то наблюдается образование осадка там, где был раствор серной кислоты:

BaCl₂ + H₂SO₄→ Ba SO₄↓ + 2HCl.

Происходит образование осадка и в пробирке, где был раствор карбоната калия:

BaCl₂ +2 NaHCO₃→ Ba CO₃↓ + 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Ba²⁺ +H CO₃ˉ → Ba CO₃↓+ H₂O + CO₂↑

Там, где была вода, нет признаков протекающей реакции.

Если мы знаем, в какой склянке раствор серной кислоты, то к полученным осадкам можно прибавить раствор H₂SO₄:

Ba SO₄↓+ H₂SO₄→реакция не идет,

Ba CO₃↓+ H₂SO₄→ Ba SO₄↓+ CO₂↑ + H₂O.

3. Если в первой пробирке  (строка №3) был раствор NaHCO₃, то наблюдается выделение газа в пробирке с раствором серной кислоты:

2NaHCO₃ + H₂SO₄→ Na₂ SO₄ + CO₂↑ +2 H₂O.

В пробирке, где был раствор BaCl₂:

BaCl₂ +2 NaHCO₃→ Ba CO₃↓ + 2NaCl + H₂O + CO₂↑

Образующийся осадок растворим в кислоте:

Ba CO₃↓+ H₂SO₄→ Ba SO₄↓+ CO₂↑ + H₂O.

Там, где была кислота, нет признаков протекающей реакции (строка4).

Особенностью следующей задачи является графическое отображение процессов, протекающих в ходе химической реакции. Эта задача также,  как и предыдущая может быть выполнена в условиях школьной лаборатории.

Взаимодействие растворов соляной кислоты и нитрата серебра выражают уравнением:

HCl + AgNO₃→AgCl↓ + HNO₃.

К 100 мл раствора соляной кислоты, содержащем 1 моль хлороводорода, добавляют 100 мл раствора нитрата серебра, содержащего 1 моль AgNO₃, порциями по 10 мл. Постройте график зависимости увеличения массы хлорида серебра по мере прибавления раствора нитрата серебра: т(AgCl) = f(v (AgNO₃)).

Решение.

М(HCl)=36,5 г/моль;          М(AgNO₃)=170 г/моль;

М(AgCl)=143,5 г/моль;      М(HNO₃)=63 г/моль.

HCl       +      AgNO₃  →     AgCl↓  +       HNO₃.

1 моль           1 моль            1 моль            1 моль

36,5 г/моль   170 г/моль    143,5 г/моль    63 г/моль

Одна порция раствора  AgNO₃  объемом 10 мл содержит 0,1 моль AgNO₃. По оси абсцисс отложим v(AgNO₃) – от 0,1 до 1 моль.

По оси ординат – данные, отвечающие массам от 14,35 г (0,1 моль AgCl) до 143,5 г (1 моль AgCl).

При решении задач по химии очень важно нацелить учащихся на понимание роли таких предметов как математика. Например, такая, казалось бы, простенькая задача требует от учеников прежде всего сообразительности и помогает собраться с мыслями на начальном этапе занятия:

Для приготовления фирменного чая нужно ровно 6 литров воды. Наш чайник вмещает 7 литров. Еще в нашем распоряжении есть два конических ведра, одно вмещает под горло 4 литра, второе – 9 литров. Вопрос. Как, используя эти два ведра, налить в чайник точно 6 литров воды?

Давно бытует всем известное  мнение: «Если не знаешь математику, то не сможешь решить задачу по химии». В подтверждение тому рассмотрим задачу, при решении которой потребуется умение решать систему уравнений.

Рассчитать массовые доли компонентов смеси, состоящей из гидрата карбоната аммония , карбоната калия и гидрофосфата аммония, если известно , что из 38,4 г этой смеси получили 8,8 г углекислого газа и 6,8 г аммиака.

Решение:

М ( ) = 114 г/моль

М () = 138 г/моль

М () = 132 г/моль

Пусть в смеси х моль  , у моль  и z моль , тогда    

114х + 138у + 132z = 38,4

Из х моль гидрата карбоната аммония можно получить 2х моль аммиака и

х моль углекислого газа:

          х                        2х           х

→ 2

 Аналогично,

    у             у                         z                   2z

→            → 2

n () = 8,8/44 = 0,2 моль     х + у = 0,2

n () = 6,8/ 17= 0,4 моль    2х+2z =0,4

Решая систему уравнений

114х + 138у + 132z = 38,4  

х + у = 0,2

2х+2z =0,4

 находим  х = у = z = 0,1 моль  

w () =

w () =

w ((NH4)HPO4 =

Ответ: w () = 29,7 % , w() = 35,9 % ,

w () = 34,4 %.

Чтобы изучение химии было не только интересным, но и полезным, целесообразно решать задачи, в условиях которых отображены те или иные исторические факты. Тем самым реализуется связь с предметом истории.

« Мери Роз» - затонувший военный корабль Тюдоров (королевской династии, правившей Англией с 1485 по4603г.) – был извлечен со дна моря в 1932 г. Сразу же после подъема деревянная обшивка корабля была пропитана воскообразным веществом – полиэтиленгликолем, который препятствовал разложению древесины, долгое время пробывшей во влажном состоянии. Определите количество моль углерода, кислорода и водорода в 0,01 моль мономера – этиленгликоля HOCH₂CH₂ОН, а также массу кислорода в этой порции вещества.

Медь известна с глубокой древности как в чистом виде, так и в виде бронзы( сплава меди с оловом). Существование этого металла отмечено в библии (Ветхий Завет) и у Гомера («Илиада»). Бронза часто служит металлом для изготовления памятников. Опыт древних металлургов-медеплавильщиков описан в книгах Агриколы (XVI в.). В сочинениях легендарного алхимика Василия Валентина указан способ выделения чистой меди из раствора медного купороса (сульфата меди II) – вытеснение (восстановление) железом. Рассчитайте массу железа, необходимого для получения этим способом 6,4 кг меди.

Римский историк Кай Плиний Старший (23 – 79 гг. н.э.) пересказал легенду о жемчужинах Клеопатры. Египетская царица устроила пир в честь римского полководца Марка Антония. А надо сказать, что среди сокровищ сказочно богатой Клеопатры славились больше всего серьги с огромными грушевидными жемчужинами, массу которых историки оценили в 40,2 г. Желая поразить римского гостя, Клеопатра растворила одну из жемчужин в кубке с вином и выпила это вино за здоровье Антония. Однако жемчуг не растворяется ни в вине, ни в воде. Он переходит в раствор только под действием кислот. Так и полагается вести себя и карбонату кальция. Разве что в кубке Клеопатры вместо вина был уксус, тогда была бы возможна реакция:

CaCO₃ + 2CH₃COOH → Ca(CH₃COO)₂ + CO₂↑ + H₂O.

Рассчитайте суммарный объем  ( при н. у.) газа, который выделился бы при химическом растворении в уксусной кислоте жемчужин Клеопатры.

Одно из направлений профильной подготовки в гимназии – это углубленное изучение иностранных языков. Поскольку обучающиеся 11 классов свободно разговаривают на английском или немецком языках,можно предложить им задания следующего характера:

1. Прочитайте внимательно условие задачи и переведите текст на англ. (нем.) язык.
2. Решите задачу.

Как стать блондинкой? В настоящее время для осветления волос применяют специальные составы, содержащие пероксид водорода и его производные. Очень удобен гидгоперит – соединение пероксида водорода с карбомидом, который способствует увлажнению и набуханию волос; при этом действие пероксида водорода усиливается. Определите состав гидроперита (NH₂CO∙x(H₂O₂), если из 9,4 г гидроперита получилось 2,24 л атомарного кислорода.

И вот каким был перевод: How to became a blonder? Now a days different special mixtures are used for making hair white. They contain H₂O₂. Hydroperite is very convenient. Linking H₂O₂ with carbomide, which helps to make  hair wet , under this condition the action of H₂O₂ becomes  very strong. Find the mixture of Hydroperite  (NH₂CO∙x(H₂O₂), if you can get  2.24 l atomic oxygen out of 9.4 g Hydroperite.

Такие задания очень привлекают учащихся, помогают им в некотором смысле освоить специфическую лексику на иностранном языке  по химии.

Также в конце учебного года  в виде творческого задания предлагалось самим выбрать наиболее понравившуюся задачу и перевести ее на иностранный язык. С этими заданиями справлялись  все ученики.

Помимо умения решать задачи по химии, меня также интересует способность школьника к пониманию письменных текстов  и рефлексии на них, использованию их содержания для достижения собственных целей, развития знаний и возможностей, для активного участия в жизни общества. Поэтому в процессе прохождения элективного курса предлагались следующие творческие задания:

Выберите одну из трех предложенных цитат и выскажите свое мнение о прочитанном, то есть напишите маленькое сочинение из 4-5 фраз.

1. Широко простирает химия руки свои в дела человеческие.

М.В.Ломоносов.

2. Ты навсегда в ответе за тех, кого приручил.

Антуан де Сент-Экзюпери.

3. Не всякому помогает случай. Судьба одаривает только подготовленные умы.

Луи Пастер.

Решение расчетных задач по химии представляет немалые трудности, а не освоив первый этап решения задач, связанных с ключевым понятием «моль»,  школьник в дальнейшем не сможет осознанно решать и более сложные задачи.  Поэтому учителю требуется приложить максимальные усилия на начальном этапе решения задач, т.к. от этого будет зависеть и дальнейший успех.

Приведенный ниже «химический человечек» призван помочь в разрешении этой проблемы. Эту схему я также объясняю  учащимся в 8 классе  при обучении решению задач. Так, с вводным контролем (задача в два действия) справилось только 20% учащихся, а после знакомства с «химическим человечком» с задачей такой же сложности в выходном контроле справилось уже 85% учащихся, и это на одном уроке. Будет замечательно, если такая схема окажется у каждого ребенка в тетради.

В заключении можно отметить, что реализация элективного курса «Решение задач повышенного уровня сложности»  позволяет м сделать следующие выводы.

1. Данный курс логически продолжает базовое образование учащихся, углубляет его в целях профилизации.

2. Реализует преемственность с подготовкой в соответствующие высшие учебные заведения.

3. Формирует научное мировоззрение.

4. Содействует развитию социально-активной личности.

5. Способствует развитию его креативности и интеллекта.