дипломная работа

§2.1 Школьный химический эксперимент: виды, требования, техника выполнения

Методика химического эксперимента в средней школе.

Виды химического эксперимента

Химический эксперимент имеет важное значение при изучении химии. Различают учебный демонстрационный эксперимент, выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент - практические работы, лабораторные опыты и экспериментальные задачи, которые проводят учащиеся на своих рабочих местах. Своеобразным видом эксперимента является мысленный эксперимент.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции. Внимание учащихся направлено на выполнение опыта и изучение его результатов. Они не будут пассивно наблюдать проведение опытов и воспринимать излагаемый материал, если преподаватель, демонстрируя опыт, сопровождает его объяснениями. Тем самым он сосредоточивает внимание на опыте, приучает наблюдать явление во всех подробностях. В этом случае все приемы и действия преподавателя воспринимаются не как волшебные манипуляции, а как необходимость, без которой выполнить опыт практически невозможно. При демонстрационных опытах по сравнению с лабораторными наблюдения явлений проходят более организованно. Но демонстрации не вырабатывают необходимые экспериментальные умения и навыки, поэтому должны дополняться лабораторными опытами, практическими работами и экспериментальными задачами.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

В распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

Опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

Учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

Опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

Опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

Необходимо увеличить темп работы на уроке.

Естественно, что каждый демонстрационный опыт имеет свои особенности в зависимости от характера изучаемого явления и конкретной учебно-воспитательной задачи. В то же время химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

Быть наглядным (все, что делается на демонстрационном столе, должно быть хорошо видно всем учащимся);

Быть простым по технике проведения и доступным для понимания;

Проходить удачно, без срывов;

Заранее подготавливаться преподавателем так, чтобы ребята легко воспринимали его содержание;

Быть безопасным.

Педагогическая эффективность демонстрационного эксперимента, влияние его на знания и экспериментальные умения и навыки зависят от техники эксперимента. Под этим понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования. Последняя представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность. Методика демонстрирования - совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.

Очень важное значение при проведении демонстрационных опытов имеет предварительная проверка каждого опыта с точки зрения техники выполнения, качества реактивов, хорошей видимости учащимися приборов и явлений, в них происходящих, гарантии безопасности. Иногда целесообразно на демонстрационный стол выставлять два прибора: один - собранный и готовый к действию, другой - в разобранном виде, чтобы, используя его, лучше объяснить устройство прибора, например аппарат Киппа, холодильник и др.

Нужно всегда помнить, что всякий неудавшийся при демонстрации опыт подрывает авторитет преподавателя.

Лабораторные опыты - вид самостоятельной работы, предполагающий выполнение химических опытов на любом этапе урока для более продуктивного усвоения материала и получения конкретных, осознанных и прочных знаний. Кроме того, во время лабораторных опытов совершенствуются экспериментальные умения и навыки, т. к. ученики работают в основном самостоятельно. Выполнение опытов занимает не весь урок, а только часть его.

Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже - для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.
Лабораторные опыты в отличие от практических работ знакомят с небольшим количеством фактов. Кроме того, они не полностью овладевают вниманием учащихся, как практические занятия, т. к. после непродолжительного по времени самостоятельного выполнения работы (опыта) ученики должны быть снова готовы к восприятию объяснения преподавателя.

Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного - на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов - как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2-3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.

Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.

Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.

После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.

Практическая работа - вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков.

Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.

Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи.

Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.

Методика демонстрационного эксперимента по органической химии [Цветков Л.А., 2000]

Характерными чертами демонстрационного эксперимента в органической химии являются следующие:

Эксперимент в преподавании органической химии в большой степени является средством "спрашивать природу", т.е. средством опытного исследования изучаемых вопросов, а не только иллюстрацией сведений о веществах, сообщаемых учителем. Это определяется как особенностями самого учебного предмета, так и тем обстоятельством, что органическая химия изучается уже на базе значительной химической подготовки учащихся.

Наиболее существенные демонстрационные опыты в большинстве случаев оказываются более продолжительными во времени, чем опыты по неорганической химии. Иногда они занимают почти целый урок, а в отдельных случаях и не вмещаются в рамки 45-минутного урока.

Демонстрационные опыты в ряде случаев менее наглядны и выразительны, чем в курсе неорганической химии, так как в наблюдаемых процессах мало внешних изменений, а получаемые вещества часто не имеют резких отличий в свойствах от исходных веществ.

В опытах по органической химии большое значение имеют условия протекания реакций: даже незначительное изменение этих условий может привести к изменению направления реакции и получению совершенно других веществ.

При постановке опытов по органической химии есть значительная опасность недостаточного осмысления их учащимися. Это объясняется тем, что опыты протекают часто длительное время, а иногда ставится параллельно несколько демонстраций, что заставляет учащихся распределять свое внимание одновременно на несколько объектов. К тому же путь от явления к сущности здесь часто сложнее, чем при изучении неорганической химии.

В связи с тем, что в школьных условиях значительное число важных химических процессов не может быть продемонстрировано, неизбежно ознакомление учащихся с целым рядом фактов без демонстрации опытов, по рассказу учителя, по схемам, рисункам и т.п.

Рассмотрим в этой последовательности, какие методические выводы отсюда следуют.

1. Эксперимент органической химии дает весьма благодарный материал для умственного развития учащихся и воспитания творческих способностей к решению выдвигаемых проблем. Если эти возможности мы хотим использовать, демонстрируемые опыты не могут сводиться лишь к наглядной иллюстрации слов учителя. Такое преподавание едва ли способно пробудить самостоятельную мысль учащихся. Эксперимент особенно ценен как средство изучения природы и поскольку он является источником знаний, он развивает наблюдательность учащихся и стимулирует их мыслительную деятельность, а также заставляет сопоставлять и анализировать факты, создавать гипотезы и находить пути их проверки, уметь приходить к правильным выводам и обобщениям. С этой точки зрения приобретают большое значение опыты, показывающие генетическую связь классов органических веществ; опыты, проверяющие предположения о свойствах веществ и способах их получения на основании теории строения; опыты, ведущие к заключению о том или ином строении молекулы вещества.

Чтобы демонстрационные опыты дали надлежащие результаты, необходимо стремиться выполнять следующие условия: а) четко поставить проблему, требующую экспериментального решения, и разработать с учащимися основную идею опыта; цель и идею опыта учащиеся должны усвоить до эксперимента и во время эксперимента руководствоваться ими; б) учащиеся должны быть подготовлены к эксперименту, т.е. должны обладать необходимым запасом знаний и представлений для правильного наблюдения и дальнейшего обсуждения опыта; в) учащиеся должны знать назначение отдельных частей прибора, свойства используемых веществ, что наблюдать во время опыта, по каким признакам можно судить о процессе и о появлении новых веществ; г) правильно должна быть построена цепь рассуждений на материале опыта, и к необходимым выводам на основе опытов учащиеся должны подойти сами под руководством учителя.

Особенно важно обеспечить сознательное и активное участие учащихся в проведении опыта и обсуждении его результатов. Это может достигаться системой вопросов, которые ставит учитель в связи с экспериментом, например: "Что мы хотим узнать при помощи этого опыта?", "Какие вещества мы должны взять для опыта?", "Почему мы применяем в приборе ту или иную деталь?", "Что наблюдали в этом опыте?", "По каким признакам мы можем судить, что шла химическая реакция?", "Какие условия необходимы для реакции"?, "Почему вы думаете, что получилось такое-то вещество?", "Как на основании этого опыта можно сделать тот или иной вывод?", "Можно ли сделать такой-то вывод?" и т.д. Такая методика химического эксперимента приучает учащихся правильно наблюдать, воспитывает устойчивое внимание, строгость суждений, способствует прочному закреплению правильных представлений, развивает интерес к предмету.

2. Большой методической тщательности требуют опыты по органической химии ввиду длительности их во времени. Из числа опытов, рекомендуемых программой и учебниками, свыше 60% являются "длительными", требующими на свою постановку от 10 мин до 1 ч, а в отдельных случаях и больше. Среди таких опытов можно назвать следующие: фракционная перегонка нефти, получение бромбензола, брожение глюкозы, получение бромэтана, нитрование клетчатки, синтез нитробензола и анилина, получение ацетальдегида из ацетилена, полимеризация метилметакрилата или другого мономера, количественные опыты в связи с доказательством структурных формул и др.

Одни учителя стараются избегать длительных опытов, боясь задержать темп прохождения курса, другие в постановке таких опытов допускают существенные методические неточности, третьи, наоборот, высоко ценят эти опыты, характерные для органической химии и не отходят от начатого эксперимента. При этом утомительно тянется урок в ожидании результата опыта, т.е. происходит расточительная трата времени, и педагогическая ценность урока снова оказывается невысокой.

Как же строить урок с использованием длительного эксперимента? Там, где возможно, следует стремиться прежде всего к сокращению времени на проведение опыта. Это может быть достигнуто различными путями. Иногда можно ограничиться получением небольшого количества вещества, достаточного лишь для его распознавания, или не извлекать продукт в чистом виде, если он с убежденностью может быть опознан в результате реакции. Можно рекомендовать предварительное нагревание реакционной смеси или разумно уменьшать количество исходных веществ.

Значительное сокращение времени дают также следующие приемы. Поставив тот или иной опыт, можно не дожидаться его окончания на данном уроке, а, отметив начало реакции, показать готовые продукты, с тем, чтобы на следующем уроке представить и вещества, полученные в начатом опыте, или, начав опыт на уроке, воспользоваться аналогичным опытом, заготовленным заранее, где реакция уже в значительной степени прошла, и здесь на уроке поставить извлечение полученных веществ. Подобная организация опытов не будет означать уход от наглядности в догматизм, так как основные стадии процесса здесь сохраняются и находят необходимое объяснение. Учащиеся видят медлительность протекания процесса и с полным доверием относятся к демонстрации конечной стадии опыта. С особой тщательностью ставятся опыты, которые указанными выше способами не могут быть сколько-нибудь значительно сокращены во времени. Вот один из возможных вариантов методического оформления подобных опытов. В классе обсуждается строение этилового спирта. Перед учащимися ставится вопрос: "Какой реакцией можно подтвердить наличие гидроксильной группы в молекуле спирта?" Путем наводящих вопросов о том, какие гидроксилсодержащие вещества изучались в неорганической химии и с какими веществами они реагировали, учитель вызывает со стороны учащихся предложение провести реакцию с соляной или бромистоводородной кислотой. В случае наличия гидроксильной группы можно ждать образования воды и известного учащимся хлористого (бромистого) этила. Называются исходные вещества, объясняется устройство прибора и ставится соответствующий опыт. Составляется предположительное уравнение реакции.

Во время опыта ставится вопрос: "В какие реакции еще может вступать спирт установленного нами строения?" Учащиеся вспоминают получение этилена. Учитель спрашивает, как ставился в классе этот опыт, и предлагает составить уравнение реакции. Далее учитель требует суммировать химические свойства спирта. Вызванный ученик указывает реакцию спирта с натрием, реакцию получения этилена, приводит соответствующие уравнения, пишет уравнение реакции с бромистым водородом, называет образующийся при этом продукт. В этот момент учитель привлекает внимание класса к опыту. В приемнике собралось уже значительное количество бромистого этила. Учитель отделяет его от воды (без промывки) и обносит по классу. Одновременно он спрашивает: "Как называется это вещество и как оно получено?" В подобных случаях учащиеся должны очень хорошо знать цель опыта, исходные вещества, направление опыта, чтобы при возвращении к нему после некоторого отвлечения им не пришлось с напряжением вспоминать, какие вещества реагируют в данном случае и что следует ожидать. Опыт должен настолько прочно войти в сознание, чтобы учащиеся в любое время могли обращаться к нему, уделяя, однако, основное свое внимание тому вопросу, который обсуждается в классе.

При правильной постановке длительные опыты воспитывают у учащихся умение держать в поле своего зрения одновременно несколько объектов, что бесспорно важно в дальнейшем обучении и в жизни. В высшем учебном заведении уже на первых лекциях требуется умение распределять внимание между слушанием лекции и ее записью, между усвоением содержания лекции, ее записью и наблюдением демонстрируемых опытов.

3. Многие опыты органической химии значительно проигрывают в связи с малой наглядностью процессов и получаемых веществ. В самом деле, при бронировании бензола учащимся издали не видно ни проявления реакции, ни образующегося бромбензола; при гидролизе сахарозы, крахмала, клетчатки не видно ни реакции, ни новых веществ (наличие которых удается определить лишь позднее косвенным путем); при получении эфира из бесцветной смеси веществ отгоняется такая же бесцветная жидкость; при демонстрации получения сложных эфиров в реагирующей смеси не происходит никаких видимых для учащихся изменений и т.д. При неправильной постановке подобных опытов у учащихся могут не только не создаться нужные представления, но легко могут образоваться превратные представления. Поэтому при наблюдении расслоения жидкостей можно подкрашивать одну из них так, чтобы линия раздела ясно обозначалась. Точно так же можно окрашивать воду при собирании газов над водой и в опытах, идущих с изменением объемов газов. Окрашивание жидкостей допустимо, однако, лишь в том случае, если учитель обеспечит четкое понимание учащимися искусственности этого приема. При перегонке жидкостей падение капель в приемник можно сделать более заметным с помощью подсвета, белого или черного экрана и т.п.; следует резко подчеркивать, какими свойствами различаются внешне подобные исходные и получающиеся вещества, и сразу же демонстрировать это различие. Там, где о ходе реакции можно судить по образованию побочных продуктов, следует сделать последние ясно видимыми учащимся (поглощение бромистого водорода щелочным раствором фенолфталеина при получении бромбензола и т.п.).

4. Особо следует отметить, что для реакций в органической химии решающее значение имеют условия их протекания. В неорганической химии эти условия играет меньшую роль, так как многие процессы идут уже при обычных условиях и протекают практически однозначно. Наблюдение химических реакций без четкого уяснения условий их протекания отрицательно сказывается на качестве и прочности знаний. Когда недостаточно выясняются условия реакции, у учащихся может создаться неверное представление, будто направление реакций ничем не обусловлено, совершенно произвольно и не подчиняется никаким закономерностям. Так, например, вскоре после ознакомления с получением этилена из спирта учащиеся встречаются с получением этилового эфира из той же по существу смеси веществ (спирта и концентрированной серной кислоты). Им совершенно непонятно, почему здесь получается эфир, а не этилен. Чтобы разъяснить это и, таким образом, не допустить недоверия к науке, приходится возвращаться к опыту с этиленом и теперь сообщать условия его получения. Если бы эти условия были подчеркнуты своевременно, с ними можно было бы сопоставить условия образования эфира и в этом сопоставлении прочней закрепить знание. Поэтому, при демонстрации опытов следует обращать внимание на условия протекания реакции и затем требовать в опытах учащихся непременного указания этих условий. Такой подход организует наблюдение учащихся в процессе экспериментирования, дает правильное направление изучению материала по книге и способствует закреплению в памяти конкретных представлений о явлениях. Это помогает, и проверить качество усвоения материала учащимися. Постоянное подчеркивание условий опыта, показ на некоторых примерах отрицательных результатов несоблюдения условий опыта, признание неполноценным ответа, когда приводится уравнение реакций без описания самого явления, - все эти приемы помогают правильному изучению химии. Даже в выполнении упражнений и решении задач всякий раз, где это возможно и целесообразно, следует указывать те условия, при которых соответствующий процесс происходит.

Организация научного исследования на уровне выполнения выпускной квалификационной (дипломной) работы

Выпускная квалификационная работа является важнейшей составной частью Итоговой государственной аттестации выпускников...

Организация работы учебной мастерской (творческой лаборатории) в школе

Музей в школе является одним из видов творческой лаборатории в школе. Школьный музей содействует приобщению школьников к научно-исследовательской работе...

Основы научной организации учебной деятельности студента в вузе

В условиях заочного обучения основной формой самостоятельной учебной деятельности является контрольная работа. Практически по всем предметам студенты должны выполнять в межсессионный период контрольные работы...

Педагогический опыт воспитательной системы В.А. Караковского

Большое внимание отводилось созданию школьного разновозрастного коллектива, взяв четкий ориентир на его опережающее развитие относительно других, в том числе и первичных коллективов. На первом этапе это было объективной необходимостью...

Праздничный макияж

Приемы обучения рисованию пейзажа

К основным формам и явлениям природы относятся земля, растительный покров, вода, небо, воздух и свет. Рассмотрим некоторые приемы их воспроизведения в пейзажном жанре...

Применение тестового контроля в математике

Тесты бывают разных видов: Тесты с однозначным выбором ответа. На каждое задание предлагается несколько вариантов ответа, из которых только один верный. В математике это обычно числовые ответы или ответы в координатной записи. 2...

Развитие танцевально-ритмических движений детей младшего дошкольного возраста в процессе знакомства с музыкальными произведениями

Танцы состоят из простых народных и классических танцевальных движений. Их можно разделить на несколько видов: танцы и пляски с зафиксированными движениями...

Развитие творческого воображения посредством пейзажной живописи в учреждениях дополнительного образования

Техника рисования прозрачными красками Очень сильно разбавленный слой краски наносится на сухую бумагу. Он может накладываться как одним, так и разными цветовыми тонами, следующими друг за другом...

Современные средства контроля успеваемости студентов

Функции системы оценивания. Прежде всего, попытаемся определить те функции, которые выполняет сегодня система оценивания. Их можно выделить три. · Нормативная функция включает в себя, с одной стороны...

Социально-педагогическое обеспечение готовности к переходу в среднюю школу детей, воспитывающихся в учреждениях интернатного типа

С поступлением в школу происходит изменение социальной ситуации развития. Изменение социальной ситуации развития состоит в выходе ребенка за рамки семьи, в расширении круга значимых лиц...

Технологии осуществления педагогического процесса

Человек как субъект труда, познания и общения формируется в процессе деятельности, которая обеспечивает научное освоение действительности, возбуждает интерес, чувства, порождает новые потребности, активизирует волю, энергию - все то...

Химический язык

Ольгинская школа

Павлодарский район

Доклад

«Химический эксперимент, как одна из активных форм обучения на уроках химии»

(Августовская конференция учителей)

учитель химии и биологии: Павина О.А.

2014-2015 учебный год

Оглавление:

Введение

Использование ученического эксперимента в обучении химии

1.1 . Вещества хозяйственно-бытового назначения, предлагаемые для организации эксперимента по химии

1.2 . .

1.3 . Применение в

2. Заключение.

3. Литература.

Введение.

Сегодня в наших сельских школах недостаточно внимания уделяется проведению химического эксперимента, т.к не в каждой школе имеются реактивы для проведения опытов. Поэтому учащиеся имеют нередко лишь формальное представление о химических объектах, подчас не представляя об истинных задачах, стоящих перед химическим знанием, о химических методах исследования. Вследствие этого часть школьников, имеющая потенциальную склонность к деятельности в естественнонаучной области, получают о ней в своей школе неполное, одностороннее представление.

Широкая популяризация химических знаний способствует росту позитивного отношения к предмету и улучшению качества знаний учащихся.

Большинство предлагаемых опытов не требуют специального оборудования и реактивов, поэтому могут быть поставлены в любой школе и даже в домашних условиях. Опыты можно показывать непосредственно на уроках или использовать их во внеклассной работе по химии.

1. Использование ученического эксперимента в обучении химии

Ученический эксперимент - это вид самостоятельной работы. В школьной программе по химии оговорено, какие экспериментальные работы должны быть выполнены.

Эксперимент не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки истинности приобретенных ими знаний, способствует более глубокому пониманию материала, усвоению знаний. Он позволяет более полно осуществлять связь с жизнью, с будущей практической деятельностью учащихся.

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Они различаются по дидактической цели. Цель лабораторных опытов - приобретение новых знаний, изучение нового материала. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы и служат для закрепления и совершенствования, конкретизации знаний, формирования практических умений, совершенствования уже имеющихся умений и навыков учащихся.

Выполнение ученического эксперимента с точки зрения процесса учения должно проходить по следующим этапам:

Осознание цели опыта;

Изучение веществ;

Сборка или использование готового прибора;

Выполнение опыта;

Анализ результатов и выводы;

Объяснение полученных результатов и составление химических уравнений;

Составление отчета.

Ученик должен понимать, для чего он делает опыт и что он должен сделать, чтобы решить поставленную перед ним проблему. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов или индикаторов, рассматривает детали прибора или сам прибор. Выполнение опыта требует владения приемами и манипуляциями, умения наблюдать и замечать особенности хода процесса, отличать важные изменения от несущественных.

После анализа работы, который учащийся должен сделать самостоятельно, он делает вывод на основе соответствующей теоретической концепции. Не следует недооценивать роль отчета, который учащиеся составляют немедленно после выполнения опыта. Он учит краткому и точному формулированию мысли, правильной записи .

1.1 Вещества хозяйственно-бытового назначения, предлагаемые для организации домашнего эксперимента по химии

Название вещества

Химическое название

Хозяйственно-бытовое назначение

Где можно приобрести

Клей конторский силикатный

Силикат натрия Na 2 SiO 4

Склеивание бумаги и картона

Канцелярские товары

Соль поваренная

Хлорид натрия NaCl

Употребление в пищу, консервирование

Продовольственные магазины

Медный купорос

Сульфат меди пятиводный CuSO 4 *5 H 2 O

Дезинфекция, борьба с вредителями и болезнями растений

Садоводческие магазины

Натриевая селитра

Нитрат натрия

NaNO 3

Азотное удобрение

Садоводческие магазины

Калийная селитра

Нитрат калия

KNO 3

Азотное и калийное удобрение

Садоводческие магазины

Аммиачная селитра

Нитрат аммония

NH 4 NO 3

Концентрированное азотное удобрение

Садоводческие магазины

Сульфат аммония

(NH 4 ) 2 SO 4

Азотное удобрение

Садоводческие магазины

Кальциевая селитра

Нитрат кальция

Ca(NO 3 ) 2

Азотное удобрение

Садоводческие магазины

Мочевина

Мочевина, карбамид

(NH 2 ) 2 CO

Азотное удобрение

Садоводческие магазины

10.

Гашеная известь, пушонка

Гидроксид кальция Ca(OH) 2

Средство для побелки, составляющая строительных растворов

11.

Негашеная известь, кипелка

Оксид кальция CaO

Средство для побелки, дезинфекции, составляющая строительных растворов

Строительные магазины и рынки

12.

Гипс, алебастр

Сульфат кальция двуводный или полуводный CaSO 4 *2 H 2 O , CaSO 4 *0,5 H 2 O

Скрепляющий состав или его компонент

Строительные магазины и рынки

13.

Мел

Карбонат кальция CaCO 3

Для учебных нужд или в составе побелок

Магазин канцелярских товаров

14.

Тринатрий фосфат

Техзамещенный фосфат натрия Na 3 PO 4

Средство для стирки и уборки

15.

Стиральная (кальцинированная) сода

Безводный карбонат натрия Na 2 CO 3

Средство для стирки и уборки

Магазины мыло-моющих и хозяйственных товаров

16.

Бура техническая

Тетраборат натрия Na 2 B 4 O 7

Средство для борьбы с бытовыми насекомыми

Хозяйственный магазин

17.

Сода пищевая (питьевая)

Гидрокарбонат натрия NaHCO 3

Средство для мытья посуды, разрыхления теста

Продовольственный магазин. Аптека (в виде таблеток «Бекарбон»)

18.

Разрыхлитель теста карбонат аммония

Карбонат аммония (NH 4 ) 2 CO 3

Средство для разрыхления пресного теста

Продовольственный магазин

19.

Уксусная эссенция

Уксусная кислота 70-80% CH 3 COOH

Средство для домашнего консервирования, маринования шашлыков

Продовольственный магазин

20.

Глицерин для наружного или внутреннего применения

Глицерин CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH

Косметическое и дегидратирующее средство

Аптека

21.

Ляпис

Нитрат серебра AgNO 3

Средство для удаления родинок и бородавок, антисептик

Аптека

22.

Марганцовка, перманганат калия

Перманганат калия KMnO 4

Антисептик

Аптека

23.

Английская соль

Сульфат магния MgSO 4

Слабительное средство

Аптека

24.

Магнезия 25%

Противоотечное и гипотензивное средство

25.

Хлористый кальций 10%

Хлорид кальция CaCl 2

В виде внутривенных инъекций – как противовоспалительное и дегидратирующее средство, внутрь – при аллергиях и кожных заболеваниях

Аптека

26.

Аммиак водный

Гидроксид аммония NH 4 OH

Для мытья крашеных полов, стирки белья, снятия обморока

Хозяйственный магазин (25% раствор), аптека (10% раствор)

27.

Мирабилит, глауберова соль

Сульфат натрия десятиводный Na 2 SO 4 *10 H 2 O

Слабительное средство

Аптека

28.

Борная кислота

Борная (ортоборная) кислота H 3 BO 3

Для промывания глаз

Аптека

29.

Глюкоза

Глюкоза C 6 H 12 O 6

В виде 40%, 20%, 10%, 5% растворов для инъекций, в сухом виде для употребления внутрь

Аптека

30.

Хлорная известь

Гипохлорит кальция Ca(ClO) 2

Для грубой дезинфекции

Аптека, магазин мыло-моющих товаров

31.

Отбеливающее средство «Белизна»

Смесь хлорида и гипохлорита натрия NaCl + NaClO

Для стирки, уборки, отбеливания белья, дезинфекции

Магазин мыло-моющих товаров

32.

Сухое горючее

Уротропин технический (гексаметилентетраамин)

Для получения пламени в лаборатории и полевых условиях

Магазин или рынок хозтоваров

33.

Уротропин 40%-ный раствор

Уротропин (гексаметилентетрааамин)

Осмотический диуретик

Аптека

34.

Парафин

Высшие алифатические углеводороды (например, С 35 Н 72 )

Парафиновые свечи

Магазин или рынок хозтоваров

35.

Желатин

Желатин, белковое вещество

Для изготовления желе, студней, киселей

Продовольственный магазин

36.

Крахмал

Крахмал, сложный углевод общей формулы (С 6 Н 5 О 10 ) n

Для приготовления киселей, клейстера, накрахмаливания белья

Продовольственный магазин

37.

Фенолфталеин, пурген

Фенолфталеин

Раньше использовался как слабительное, сейчас – только как индикатор в лабораториях и ЛПУ.

Аптеки, лечебные учреждения

38.

Этиловый спирт

Этанол C 2 H 5 OH

Для обработки кожи перед инъекцией

Аптека

39.

Ацетон

Ацетон CH 3 -CO-CH 3

Растворитель лакокрасочных изделий

Хозяйственно-строительные магазины и рынки

40.

Перекись водорода

H 2 O 2

Для обработки ран, дезинфекции, обесцвечивания

Аптека

41.

Серная кислота

H 2 SO 4

В аккумуляторах

42.

Соляная кислота

HCl

Для паяния и травления

Хозяйственные магазины и рынки

43.

Этиленгликоль, антифриз

Этиленгликоль, простейший двухатомный спирт

Как антифриз – снижает точку замерзания воды

44.

Сера

Сера S

Кормовая добавка и средство для лечения кожных заболеваний

Зоомагазины, ветеринарные аптеки

45.

Железо восстановленное в порошке

Железо Fe

Для лечения железодефицитной анемии

В аптеке

46.

Спиртовая настойка йода

Йод I

Для обработки ран

В аптеке

47.

Алюминиевая фольга или пудра

Алюминий Al

Фольга – для запекания или обертки, пудра – для получения краски-серебрянки

В продовольственных, хозяйственных, строительных магазинах

1.2 . Опыты с использованием силикатного клея .

А). Морские водоросли (или Совместный гидролиз). В конторский силикатный клей добавить несколько кристалликов медного купороса (или несколько капель его концентрированного водного раствора). Наблюдать появление сине-зеленых причудливых разводов, напоминающих морские водоросли.

Сущность происходящего процесса заключается в совместном гидролизе двух солей: сильного основания и слабой кислоты (силикат натрия) и слабого основания и сильной кислоты (сульфат меди). При их взаимодействии в водном растворе образуется силикат меди, который существует очень коротко и быстро разлагается водой на кремниевую кислоту и гидроксид меди.

Na 2 SiO 3 + CuSO 4 → Na 2 SO 4 + CuSiO 3

CuSiO 3 + 2H 2 O → Cu(OH) 2 ↓ + H 2 SiO 3 ↓

Подобные опыты рекомендовал Д.И.Шкурко в книге «Забавная химия»: правда, автор указывал, что можно осуществить взаимодействие силикатного клея с кристалликами солей меди, железа, кобальта, никеля, алюминия, чтобы получить разноцветные «водоросли». Однако не у всех есть возможность найти в домашних условиях соли этих металлов.

Б) Ищите кислоту на дне. Для опыта потребуется силикатный клей и немного раствора лимонной кислоты (можно использовать разбавленную уксусную кислоту – в концентрации столового уксуса). В пробирку с силикатным клеем добавляется немного кислоты, и тут же на дно выпадет студенистый осадок кремниевой кислоты. Это – самая слабая неорганическая кислота, даже слабее угольной. Она легко вытесняется из силикатов органическими кислотами, и, будучи нерастворимой, выпадает в осадок. Растворить этот осадок можно только добавлением щелочи.

Уравнение реакции:

Na 2 SiO 3 + 2 CH 3 COOH ↔ 2 CH 3 COONa + H 2 SiO 3 ↓

В). С солью не дружим (или Одноименный катион). В силикатный клей добавить несколько капель насыщенного раствора поваренной соли. Наблюдать постепенное появление белого студенистого осадка. Это – кремниевая кислота, выделившаяся в результате усиления гидролиза силиката натрия.

Присутствие одноименного катиона (натрия из поваренной соли) усиливает процесс гидролиза силиката натрия, доводя его практически до конца – до образования нерастворимой кремниевой кислоты. Как мы можем увидеть из уравнений диссоциации солей в водном растворе, одноименный катион сильного основания (натрия) сдвигает равновесие процесса гидролиза вправо, то есть в сторону образования кремниевой кислоты.

Диссоциация:

Na 2 SiO 3 ↔ 2 Na + + SiO 3 2-

NaCl ↔ Na + + Cl -

Гидролиз (общее уравнение):

Na 2 SiO 3 + 2 HOH ↔ 2 NaOH + H 2 SiO 3 ↓

1.3 Применение в еществ хозяйственно-бытового назначения на уроках химии.

В учебной деятельности химический эксперимент не только позволяет устанавливать факты, но и служит активным средством формирования многих химических понятий. Например, первоначальное формирование понятия «катализатор» базируется на простом химическом опыте разложения пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV).

В пробирку с 2 мл 10%-го раствора пероксида водорода опускают пять гранул оксида марганца (IV). Начинается интенсивное выделение кислорода, наличие которого проверяют с помощью тлеющей лучинки. Как только тлеющая лучинка перестала воспламеняться, осторожно сливают жидкость из пробирки и вновь добавляют в нее 2 мл исходного раствора пероксида водорода. Снова доказывают наличие кислорода. Опыт повторяют в третий раз.

Для реализации целей развивающего обучения значительный интерес представляют выводы зависимостей и закономерностей в химии. Например, при изучении скорости химической реакции необходимо так организовать учебный процесс, чтобы учащиеся сами установили зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. С этой целью им можно предложить провести взаимодействие раствора иодида калия с раствором пероксида водорода в присутствии крахмала.

В три пробирки, содержащие раствор иодида калия с крахмалом, наливают 3%-ный раствор пероксида водорода: в первую пробирку – с исходной концентрацией, во вторую – разбавленный в два раза и в третью – в 4 раза. С помощью часов фиксируют окончание реакции: во второй пробирке реакция протекает в 2 раза медленнее, чем в первой, а в третьей – в 4 раза.

На основании проделанного опыта учащиеся приходят к выводу, что скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ.

При изучении реакций ионного обмена для получения реакции с выпадением осадка можно использовать лимонную кислоту, уксусную кислоту. В пробирку с силикатным клеем добавляется немного кислоты, и тут же на дно выпадет студенистый осадок кремниевой кислоты. Это – самая слабая неорганическая кислота, даже слабее угольной. Она легко вытесняется из силикатов органическими кислотами, и, будучи нерастворимой, выпадает в осадок. Растворить этот осадок можно только добавлением щелочи.

Уравнение реакции:

Na 2 SiO 3 + 2 CH 3 COOH ↔ 2 CH 3 COONa + H 2 SiO 3 ↓

Реакция с выделением газа получается при использовании карбоната кальция (мел) и раствором уксусной кислоты.

2. Заключение .

Химический эксперимент выполняет роль источника знаний, средством закрепления знаний и умений, методом контроля усвоения учебного материала и сформированности умений и навыков.

Химический эксперимент в средней школе - уникальная возможность развития в мышлении школьника способностей к анализу, синтезу, конкретизации, обобщению и систематизации нового учебного материала и, как следствие, формирования в сознании субъекта учебно-познавательной деятельности осмысленной им стройной конструкции химической картины мира.

ЛИТЕРАТУРА

1. Назарова Т.С, Грабецкнй А.А., Лаврова В.Н. Химический эксперимент в школе. - М.: Просвещение, 1987.

2. Плетнер Ю.В., Полосин В.С. Практикум по методике преподавания химии. - М.: Просвещение, 1981.

3. Полосин В.С. Школьный эксперимент по неорганической химии. - М.: Просвещение

4.Тарасовская Н.Е., Сыздыкова Г.К. Наглядные пособия и демонстрационный материал в преподавании естественнонаучных дисциплин в гуманитарных и технических вузах //Педагогический вестник Казахстана. – Павлодар, 2007. - № 2. – С. 76-83.

Химия в жизни человека

Роль химического эксперимента в обучении химии .

Горбачева Ирина Евгеньевна,

Учитель химии

МОУ «Красноярская СОШ № 1»

Не существует достоверных тестов на одарен-

ность, кроме тех, которые проявляются в резуль-

тате активного участия хотя бы в самой малень-

кой поисковой исследовательской работе.

А.Н. Колмогоров

Важнейшая задача современной школы – органическое сочетание обучения, воспитания и развития. Химия как учебный предмет средней школы вносит существенный вклад в ее решение. Ведущее место в преподавании химии занимает школьный химический эксперимент. Это основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с химическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся.

Обучение, которое формирует навыки учебной деятельности учащихся и непосредственно влияет на умственное развитие и интенсификацию их практической деятельности, принято считать развивающим обучением. В системе современного обучения особенно велика роль химического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания. Справедливо отмечено: «…умение выполнять практическую работу, провести лабораторный опыт или решить задачу экспериментально, применяя в различных связях знания и практические умения, а также выполнить наблюдения в ходе эксперимента, получить нужный результат, выполнить правила техники безопасности, обобщать экспериментальные данные и т.п. – все это воспитывает самостоятельность действий учащихся».

Однако за последние годы интерес к школьному химическому эксперименту в значительной степени снизился. Это объясняется тем, что снижено количество часов химии, исчезли реактивы, при подготовке к аттестации нет практических работ, поэтому многие учителя, выполняя установки программ, практически перестали творчески подходить к химическому эксперименту. Широкое использование педагогами технических средств обучения также уменьшило их интерес к школьному химическому эксперименту.

В условиях развивающего обучения в настоящее время возникла необходимость поиска новых путей совершенствования школьного химического эксперимента, в особенности ученического. Рационализация современного преподавания химии с широким использованием ученического эксперимента осуществляется посредством продуманной деятельности учащихся по плану, в котором сливаются воедино их умственная и практическая деятельность.

В соответствии с концепцией развивающего обучения при постановке каждого химического опыта важно учитывать: особенности учебного материала, изучению которого помогает опыт; какие законы и теоретические положения, основные химические понятия должны быть усвоены, повторены, углублены, расширены и применены на практике; какие практические умения и навыки будут развиваться с помощью опыта; на что должно быть обращено особое внимание при развитии умственных способностей учащихся; какие воспитательные задачи могут быть реализованы при постановке опыта.

Только включение учащихся в активную экспериментальную познавательную деятельность дает им возможность проникнуть в суть химического явления, освоить его на уровне общих закономерностей курса химии, использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания. Процесс развивающего обучения с использованием эксперимента порождает внутренние стимулы учения, способствует переходу знаний в убеждения, развитию познавательной самостоятельности в деятельности учащихся. Таким образом, все это вносит существенный вклад в формирование у учащихся основ научного мировоззрения.

Эвристическая функция школьного химического эксперимента в развитии учебной деятельности связана, прежде всего, с установлением новых факторов. Уже на первых уроках химии в 7 классе ученики знакомятся с химическими веществами, изучают их свойства, их применение в жизни, узнают много нового, учатся объяснять, например, в 8 классе, добавляя к раствору фенолфталеина несколько капель раствора щелочи, учащийся убеждается в том, что данный индикатор под воздействием щелочи изменяет свою окраску. Приведенный пример – простейший случай установления факта на основе опыта. В реальных условиях, возникающих на уроках, как правило, имеют место значительно более сложные ситуации, включающие установление сразу нескольких фактов. Так, опуская гранулу цинка в раствор серной кислоты, учащийся выясняет: цинк реагирует с раствором серной кислоты; в результате этой реакции выделяется водород. Если выпарить капельку раствора на часовом стекле, то будет очевиден еще один факт: в результате данной реакции образовалось другое, новое вещество – сульфат цинка.

На основании наблюдений учащиеся приходят к выводу, что оксид марганца (IV) в ходе реакции не расходуется. Затем они самостоятельно формируют определение понятия «катализатор» (вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но не расходуется при ее осуществлении). В программе Габриеляна на уроке «Реакции соединения» рассматривают влияние сигаретного пепла на скорость реакции, что вызывает интерес, который можно направить на то, что данный опыт можно провести только с взрослыми в их присутствии.

Корректирующая функция школьного химического эксперимента при развивающем обучении позволяет преодолевать трудности в освоении теоретических знаний, исправлять ошибки учащихся, вносить поправки в процесс приобретения экспериментальных умений и навыков, осуществлять контроль приобретенных знаний. Изучение количественных отношений в химии без химического эксперимента вызывает трудности в освоении таких понятий, как «моль», «молярная масса», «молярный объем», «относительная плотность газов», а также в понимании количественных закономерностей, составляющих сущность стехиометрических законов. Эти трудности в перспективе могут быть преодолены путем разработки специальных количественных экспериментов и количественных экспериментальных задач, которые, к сожалению, не предусмотрены существующей программой по химии для основной общеобразовательной школы.

Обобщающая функция химического эксперимента связана с выработкой предпосылок для построения различных типов эмпирических обобщений.

В преподавании химии часто возникают такие ситуации, когда обобщение, сделанное на основе эксперимента, дополняется и уточняется с помощью теории. При формировании обобщенного понятия «реакция замещения» для создания эмпирической базы необходимо провести как минимум три опыта взаимодействия растворов хлорида меди (II) с цинком; сульфата меди (II) с железом; нитрата серебра с медью. Если указанные металлы взять в виде порошков, то учащиеся, наблюдая опыты, могут сделать обобщенный вывод: в этих реакциях было взято по два исходных вещества (простое и сложное) и получилось два новых (простое и сложное). При проведении опыта меди с нитратом серебра можно взять старые монеты, превратив медную в серебрянную.

Однако этот эмпирический вывод недостаточен для обобщенного определения реакции замещения. Привлекая знания атомно-молекулярной теории, учитель объясняет механизм этой реакции и дает следующее определение: «Химические реакции между простым и сложным веществами, при которых атомы, составляющие простое вещество, замещают атомы одного из элементов сложного вещества, называются реакциями замещения».

Исследовательская функция эксперимента обеспечивает самый высокий уровень развивающего обучения школьников. Она связана с развитием исследовательских умений и навыков учащихся по анализу и синтезу веществ, конструированию приборов и установок, освоению для школы методов научно-исследовательской работы. Ученический исследовательский эксперимент в условиях развивающего обучения сочетает преимущественное применение основных приемов научного метода с самостоятельным решением и выполнением учебных исследовательских заданий. Примером исследовательского эксперимента может быть использование мини- проектов, например, в 9 классе по теме «Кальций». Много знакомых веществ содержит кальций, выяснить в каком веществе его больше. Можно взять глюконат кальция, мел яичную скорлупу, кальций дэ три никомед и другие, купить желудочный сок и посмотреть растворение веществ, предварительно их взвесив.

Исследовательская работа развивает черты творческой деятельности, формирует интерес к познанию химических явлений и их закономерностей. Наиболее распространенными и доступными для школьников исследованиями можно считать практические работы по качественному анализу веществ. Однако в химии важны не только качественные, но и количественные показатели.

Если внедрять в учебный процесс исследовательскую деятельность учащихся на межпредметной основе, то можно ожидать повышения уровня системности знаний и дальнейшего их развития, роста творческого потенциала.

В курсе химии изучаются вещества, входящие в состав табачного дыма, и учащиеся узнают об их вредном действии на организм человека. Почему же, несмотря на многочисленные факты, свидетельствующие о вреде курения, число курильщиков не уменьшается? Этот парадокс я и предлагаю исследовать учащимся.

Организационная рабочая группа. Это могут быть учащиеся как разных классов, так и параллельных или одного класса.

Провожу с этой группой теоретические занятия, на которых определяем объект и предмет исследования, цели, вырабатываем рабочую гипотезу, ставим задачи, выбираем методы. Оговариваем сроки выполнения работы и действия каждого участника рабочей группы на данный период. На итоговом теоретическом занятии объявляем, что объект нашего исследования – учащиеся 7 – 11-го классов школы № 1. Предмет исследования – условия и факторы, определяющие отношение учащихся к курению. Цель – на основе эксперимента выявить изменение их отношения к курению.

Выдвигаем гипотезу : если учащийся знает:

Состав сигаретного дыма;

Свойства никотина;

О последствиях курения,

то это приведет к изменению его отношения к курению.

Ставим перед учащимися следующие задачи :

Изучить литературу о распространении курения среди молодежи разных стран.

Изучить литературу о вреде курения.

Выявить отношение к курению учащихся нашей школы.

Изучить культуру знаний о вреде курения среди учащихся нашей школы.

Провести открытый эксперимент.

Выявить отношение к курению учащихся нашей школы после эксперимента.

Выбираем методы исследования : 1) анкетирование; 2) эксперимент.

После теоретической подготовки учащиеся приступают к практической деятельности: работают в Интернете, библиотеках. Собранный материал вместе анализируем, систематизируем и составляем вводную часть. Данный этап учит работать с информацией, развивает мышление, умение находить главное, делать вывод. Все этапы работы не должны быть затянуты во времени, а каждый из них должен иметь логическое завершение.

Собранный и систематизированный материал показывает, что в современном обществе остро стоят проблемы, связанные с курением, и их необходимо решать не только обществу, но и каждому человеку.

Далее группа занимается разработкой анкет для выявления масштабов курения в школе, причин, которые способствуют приобщению молодых людей к курению, влияния маркетинговых усилий табачных компаний на распространенность курения. Вопросы старались сформулировать так, чтобы у исследуемых учащихся было желание ответить на них откровенно и полно. На данном этапе рабочая группа обсуждает различные варианты, и это развивает у ее членов умение вести спор, аргументировать свое мнение.

Следующие этапы – анкетирование и обработка анкет. Предварительно провожу инструктаж с рабочей группой, советую, как преподнести анкету, как убедить в анонимности полученной информации. Члены группы учатся работать с аудиторией. По результатам анкетирования они составляют таблицы и делают выводы.

Анализ анкет выявляет парадокс: зная о свойствах никотина и последствиях курения, 30% учащихся курят. Рабочая группа приходит к выводу, что распространенный факт – 7 капель никотина убивают лошадь - имеет весьма отдаленную опасность, с точки зрения учащихся.

Суть открытого эксперимента заключается в следующем. Через школьную печать сообщают, что группа исследователей приглашает всех желающих посмотреть действие табачного дыма и никотина на тараканов, и указывают время и место. Обычно набирается много зрителей, тогда один и тот же эксперимент можно ставить в одно и то же время, но в разных местах.

Учащиеся могут наблюдать, что происходит с исследуемыми насекомыми.

Самые легко приспосабливающиеся к условиям обитания и внешним воздействиям насекомые – тараканы – могут находиться в замкнутом пространстве с объемом воздуха 500 мл 12 дней. Если этот воздух вытеснить дымом сигареты без фильтра или сигареты с фильтром, продолжительность жизни тараканов снижается до 2 мин, жизни тараканов сокращается в 4 раза. Это свидетельствует о том, что пассивное курение опасно для организма.

Это свидетельствует о том, что наглядный эксперимент может произвести достаточно сильное впечатление на ребят и сформировать у них отрицательное отношение к курению.

По окончании работы члены группы готовят ее стендовую и слайдовую защиту к школьной научно-исследовательской конференции совместно с учителями биологии в рамках недели естественных дисциплин. Сами ученики определили меры борьбы с курением.

Любому обществу нужны одаренные люди, и задача общества состоит в том, чтобы рассмотреть и развить способности всех своих членов. К большому сожалению, далеко не каждый человек способен реализовать свои способности. Очень многое зависит от семьи и от школы.

Много лет назад был высказан главный тезис назначения школы: «Школа должна заниматься поиском индивидуальности». Поэтому так важно именно в школе выявить всех, кто интересуется различными областями науки, и помочь им претворить в жизнь их планы и мечты, более полно раскрыть свои способности.

Исследовательская деятельность – это один из способов активизации творческого потенциала личности.

Творческая исследовательская деятельность учащихся рассматривается в педагогике как деятельность, направленная на создание качественно новых ценностей, важных для формирования их личности как общественного субъекта на основе самостоятельного приобретения субъективно новых знаний и умений, значимых для них на данном этапе развития.

В настоящее время сформировалась различные подходы к определению видов исследовательской деятельности, к которым относят поисковую, экспериментальную, междисциплинарную, проектную, техническую, творческую деятельность и другие, осуществляемые как на уроках, так и во внеурочное время.

Вместе с тем любые ее виды предполагают овладение учащимися технологиями творчества, приемами творческой исследовательской работы.

Исследовательская деятельность учащихся обусловлена, прежде всего, познавательными мотивами и направлена на решение познавательных проблем, создание качественно новых ценностей, важных для формирования таких качеств личности, как самостоятельность, творческая активность и индивидуальность. Таким образом, подобная деятельность не только свободна по выбору, внутренне мотивирована, но и предполагает осознание учащимися цели и подчинение этой цели других своих интересов.

Организация исследовательской деятельности учащихся в процессе изучения химии позволяет не только развивать их химическую смекалку, но и выявлять наиболее одаренных учащихся, вовлекать их в процесс самообразования и саморазвития.

Практические работы можно проводить на факультативах, исследуя обычные вещества.

1. Цветная реакция салициловой кислоты с хлоридом железа (III).

В пробирку помещают 5-6 капель насыщенного раствора салициловой кислоты и прибавляют 2 капли 1%-го раствора хлорида железа (III). Раствор окрашивается в темно-фиолетовый цвет, что указывает на наличие в салициловой кислоте фенольного гидроксила.

2 . Доказательство отсутствия фенольного гидроксила в ацетилсалициловой кислоте (аспирине).

В пробирку помещают 2-3 крупинки ацетилсалициловой кислоты, добавляют 1 мл воды и энергично встряхивают. К полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора хлорида железа (III). Фиолетовое окрашивание не появляется. Следовательно, в ацетилсалициловой кислоте

HOOC - C 6 H 4 - O - CO - CH 3

отсутствует свободная фенольная группа, так как это вещество – сложный эфир, образованный уксусной и салициловой кислотами.

3.Гидролиз ацетилсалициловой кислоты.

В пробирку помещают 2-3 крупинки ацетилсалициловой кислоты и добавляют 2 мл воды. Доводят содержимое пробирки до кипения и кипятят в течение 0,5-1 мин. Затем к полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора хлорида железа (III). Появляется фиолетовое окрашивание, что указывает на выделение салициловой кислоты, содержащей свободную фенольную группу. Как сложный эфир ацетилсалициловая кислота легко гидролизуется при кипячении с водой. Составляют уравнение этой реакции.

Раствор хлорида железа (III) применяют также для определения чистоты ацетилсалициловой кислоты, которая при неправильном хранении разлагается на салициловую и уксусную кислоты.

Молоко – питательное вещество, представляет собой эмульсию молочных (жировых) шариков в молочной плазме. В состав молока входят вода, жиры, белки (казеиноген, молочный альбумин и молочный глобулин), углеводы (лактоза и в небольшом количестве глюкоза), ферменты (амилаза, липаза, каталаза и др.), витамины (А, С, D, группы В и др., а также провитамины А - каротины), минеральные вещества (соли калия, натрия, кальция, магния и др.).

Молоко травоядных и всеядных животных имеет обычно нейтральную реакцию среды, рН молока составляет 6,5-7,0.

1.Определение реакции молока на лакмус и фенолфталеин.

В пробирку наливают 1 мл молока и смачивают им лакмусовую бумажку, после чего в пробирку добавляют 2-3 капли раствора фенолфталеина. Отмечают реакцию молока на лакмус и фенолфталеин.

2.Осаждение казеиногена.

В небольшую колбу наливают 2,5 мл молока и 5 мл дистиллированной воды, перемешивают содержимое колбы и добавляют по каплям 1 мл 3%-ного раствора уксусной кислоты. Затем опять хорошо перемешивают содержимое и оставляют стоять на 5-10 мин. Выпавший осадок (казеиноген и жиры) отфильтровывают, а фильтрат разливают по пробиркам и используют в следующем опыте(3).

После промывания водой осадок растворяют на фильтре 1%-ным раствором гидроксида натрия. С полученной жидкостью проделывают биуретовую реакцию. Отмечают, получится ли эта реакция и почему.

3.обнаружение глюкозы.

Фильтрат, полученный в опыте 2, используют для обнаружения глюкозы реакцией с гидроксидом меди (II). В пробирку с 3-4 каплями раствора сульфата меди (II) приливают 1 мл раствора гидроксида натрия. К полученному осадку приливают фильтрат и взбалтывают смесь. Затем содержимое пробирки нагревают. Наблюдают за происходящими изменениями и составляют уравнение реакции окисления глюкозы гидроксидом меди (II).

Очень важным является домашний эксперимент. Детям младшего возраста интересно проводить его дома, а если помогают родителя, это еще лучше. При изучении темы «Растворы» можно вместе с родителями получить дистиллированную воду, используя два чайника и стакан. При изучении темы «Гидролиз» исследовать соли на свойства и реакцию среды, можно самим приготовить индикаторы. Самым интересным бывает эксперимент по выращиванию кристаллов. Получаются кристаллы только у очень аккуратных и терпеливых ребят.

Проводя эксперимент на уроках и во внеурочное время каждый учитель, прежде всего, стремится увлечь своим предметом ребят, ведь не секрет, что лучше всего опыты получаются у не очень способных на уроках учеников. Поэтому нужно поощрять, поддерживать их успех, может именно из них вырастут Бранды, Нобели или другие выдающиеся личности.

Эксперимент охватывает многие области человеческой деятельности и выражается в контролируемом изменении условий осуществления какого-либо явления с целью его изучения.

Химический эксперимент имеет важное значение и в химической науке, и в обучении химии. У истоков методики школьного химического эксперимента стояли такие известные методисты, как В.Н. Верховский, К.Я. Пармёнов, В.С. Полосин, Л.А. Цветков, А.А. Грабецкий и др.

Охарактеризуем триединые функции химического эксперимента . Образовательная функция заключается в том, что учащиеся получают информацию о свойствах веществах, о протекании химических реакций, о методах химической науки, происходит формирование практических умений и навыков. Только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества обучения химии.

Воспитывающая функция эксперимента включает в себя формирование убеждений в объективности научных знаний в мире, в возможности познания и преобразования мира.

Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.

Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы. В ходе выполнения эксперимента учащиеся овладевают общеорганизационными умениями по планированию, контролю собственной деятельности. Следовательно, эксперимент положительно влияет на развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.

Эвристическая функция химического эксперимента проявляется в установлении новых а) фактов ; б) понятий и в) закономерностей .

Корректирующая функция химического эксперимента проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Очень час

Обобщающая функция химического эксперимента позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии опытов можно сделать обобщенный вывод, например, о принадлежности различных классов веществ к электролитам.

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее ярко проявляется в проблемном обучении.

Виды химического эксперимента

Различают учебный демонстрационный эксперимент , выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент – его проводят учащиеся на своих рабочих местах.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

– в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

– опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

– учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

– опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

– опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

– необходимо увеличить темп работы на уроке.

Химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям :

– соответствие целям и задачам урока ;

– наглядность

– техническая простота

Как правило, в химии объектом изучения выступает не сам прибор, а процесс в нём протекающий. Сложность прибора, несущественные детали опыта не должны отвлекать внимание учащихся от сущности эксперимента.

– надёжность : эксперимент должен проходить удачно, без срывов, для этого он заранее подготавливается преподавателем; неудавшийся демонстрационный опыт подрывает авторитет преподавателя. Если опыт всё-таки не получился, необходимо выяснить причины неудачи, устранить их и продемонстрировать опыт на следующем уроке.

– безопасность

К приёмам обеспечения безопасности эксперимента относят: чистоту посуды, предварительную проверку реактивов, использование реактивов в определённых количествах, строгое соблюдение указаний по технике проведения эксперимента. Если в ходе опыта ожидаются сильные эффекты (вспышка, громкий звук), то учащиеся заранее предупреждаются.

Ученический эксперимент обогащает учащихся знаниями, в ходе его вырабатываются разнообразные умения и навыки. К общелабораторным умениям относят: обращение с химической посудой и приборами, выполнение лабораторных операций (растворение, растворение, фильтрование, взвешивание и т.д.), получение веществ, их собирание, распознавание. Формируются и организационные умения: планирование эксперимента, самоконтроль, поддержание порядка на рабочем месте и т.д.

К основным видам ученического эксперимента относятся: лабораторные опыты, практические занятия, практикумы. Все они представляют разновидности самостоятельной работы учащихся, предполагающие выполнение химических опытов, а различаются прежде всего по дидактическим задачам.

Лабораторные опыты проводят преимущественно для изучения нового материала или его закрепления.

Практические работы имеют основную дидактическую задачу – совершенствование и применение знаний и умений, а также их контроль, каждый учащийся получает отметку за выполнение практической работы и оформление отчёта.

Организация химического эксперимента

Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент по всей теме и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать и оценивать свою деятельность при проведении демонстраций и деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.

В тематическом планировании в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий. Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.

При составлении поурочных планов преподавателю нужно продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от значения поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т. д.).

Деятельность учащихся на практической работе оценивается на основании письменного отчета и результатов наблюдений. Такими критериями могут быть:

– безошибочное и аккуратное выполнение опытов;

– правильная запись объяснений, выводов и уравнений реакций;

– умелое обращение с реактивами и оборудованием;

– качество оформления отчета;

– соблюдение техники безопасности и дисциплины во время занятий.

Качество и прочность приобретенных умений и навыков зависят от частоты их применения на практических работах.

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

№ газеты	Учебный материал
17	Лекция № 1. Содержание школьного курса химии и его вариативность. Пропедевтический курс химии. Kурс химии основной школы. Kурс химии средней школы. (Г.М.Чернобельская, доктор педагогических наук, профессор)
18	Лекция № 2. Предпрофильная подготовка учащихся основной школы по химии. Сущность, цели и задачи. Предпрофильные элективные курсы. Методические рекомендации по их разработке. (Е.Я.Аршанский, доктор педагогических наук, доцент)
19	Лекция № 3. Профильное обучение химии на старшей ступени общего образования. Единый методический подход к структурированию содержания в классах разного профиля. Вариативные компоненты содержания. (Е.Я.Аршанский)
20	Лекция № 4. Индивидуализированные технологии обучения химии. Основные требования построения технологий индивидуализированного обучения (ТИО). Организация самостоятельной работы учащихся на различных этапах урока в системе ТИО. Примеры современных ТИО. (Т.А.Боровских, кандидат педагогических наук, доцент)
21	Лекция № 5. Модульная технология обучения и ее использование на уроках химии. Основы модульной технологии. Методики конструирования модулей и модульные программы по химии. Рекомендации по использованию технологии на уроках химии. (П.И.Беспалов, кандидат педагогических наук, доцент)
22	Лекция № 6. Химический эксперимент в современной школе. Виды эксперимента. Функции химического эксперимента. Проблемный эксперимент с использованием современных технических средств обучения. (П.И.Беспалов)
23	Лекция № 7. Экологическая компонента в школьном курсе химии. Kритерии отбора содержания. Экологоориентированный химический эксперимент. Учебно-исследовательские экологические проекты. Задачи с экологическим содержанием. (В.М.Назаренко, доктор педагогических наук, профессор)
24	Лекция № 8. Kонтроль результатов обучения химии. Формы, виды и методы контроля. Тестовый контроль знаний по химии. (М.Д.Трухина, кандидат педагогических наук, доцент)
Итоговая работа. Разработка урока в соответствии с предложенной концепцией. Kраткий отчет о проведении итоговой работы, сопровождаемый справкой из учебного заведения, должен быть направлен в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2007 г.

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе

План лекции

Виды эксперимента и методика его использования.

Функции химического эксперимента.

Проблемный эксперимент.

Есть три источника знания: авторитет, разум, опыт.
Однако авторитет недостаточен, если у него нет
разумного основания, без которого он производит не понимание,
а лишь приятие на веру; и разум один не может отличить софизма
от настоящего доказательства, если он не может оправдать
свои выводы опытом.

Роджер Бэкон

ВВЕДЕНИЕ

Химический эксперимент – важнейший метод и средство обучения химии. Методика применения химического эксперимента на уроках химии достаточно исследована и разработана учеными-методистами. Однако в настоящее время вновь возникает интерес к данной тематике. Это связано прежде всего с тем, что происходит резкое изменение содержания учебного предмета, появление пропедевтических и элективных курсов. Все это требует поиска новых опытов, вписывающихся в современное содержание обучения химии в школе.

В целом как учебное содержание, так и отбор химического эксперимента зависит от социального заказа общества. Это можно пронаблюдать по публикациям журнала «Химия в школе». Например, в послевоенное время, когда восстанавливалось разрушенное войной народное хозяйство, большое число статей было посвящено химическим производствам. В рубриках «Химический эксперимент» и «Внеклассная работа» описывались действующие лабораторные установки по получению различных веществ. Позже приоритетным направлением стало сельское хозяйство. Сельскохозяйственная тематика проявилась в синтезе гербицидов, пестицидов, различных стимуляторов роста и т.д.

ВИДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДИКА ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Общеизвестно, что школьный химический эксперимент классифицируют на демонстрационный и ученический. В зависимости от цели и способа организации ученический эксперимент подразделяют на лабораторные опыты, практические занятия и домашние опыты.

Демонстрационный эксперимент

Демонстрационный химический эксперимент – главное средство наглядности на уроке. Это определяется спецификой химии как экспериментальной науки. Поэтому эксперимент занимает одно из ведущих мест. Он позволяет не только выявлять факты, но и знакомить с методами химической науки.

Демонстрационный эксперимент проводит учитель или лаборант. В отдельных случаях несложный эксперимент может быть показан и учеником.

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке?

В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием.

Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися (получение озона).

Когда он опасен для учащихся (взрыв водорода с кислородом).

Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Общеизвестны и требования к демонстрационному эксперименту .

1. Н а г л я д н о с т ь – большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. Для усиления наглядности могут быть использованы кодоскоп, компьютер, предметный столик, цветные экраны.

2. П р о с т о т а – в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что объект изучения не прибор, а химический процесс, происходящий в нем. Чем проще прибор, тем легче объяснить опыт. Поэтому при использовании аппарата Киппа, газометра, прибора Кирюшкина необходимо объяснить принцип работы прибора.

3. Б е з о п а с н о с т ь – учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. Поэтому все опыты должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. При демонстрации опытов со взрывами необходимо использовать защитный экран; при получении и демонстрации ядовитых газов – принудительную вентиляцию (вытяжку) и т.д.

4. Н а д е ж н о с т ь – неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. Поэтому необходима отработка эксперимента до урока. При этом уточняется время, которое затрачивается на его проведение.

5. Т е х н и к а в ы п о л н е н и я о п ы т а должна быть безукоризненная. Поэтому если осваивается новый эксперимент, то он должен быть хорошо отработан. Ошибки, допущенные учителем, легко переносятся на учеников.

6. Н е о б х о д и м о с т ь о б ъ я с н е н и я д е м о н с т р а ц и о н н о г о э к с п е р и м е н т а. Перед демонстрацией опыта необходимо указать на цель эксперимента, сориентировать наблюдения эксперимента учащимися, после проведения опыта сделать выводы.

Методика проведения демонстрационных опытов

1. Постановка цели опыта: для чего проводится данный опыт, в чем должны убедиться учащиеся, что понять.

2. Описание прибора, где проводится опыт, и условий его проведения.

3. Организация наблюдений учащихся: учитель должен сориентировать учеников, за какой частью прибора должны вестись наблюдения.

4. Выводы.

Бывает, что при проведении урока используется серия демонстрационных опытов. Как определить последовательность их демонстрации? Рассмотрим, чем нужно руководствоваться при этом на примере темы «Кислород».

При изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует учащимся горение в кислороде серы, угля, фосфора и железа. Правильной будет следующая последовательность демонстраций: горение угля, горение серы, горение фосфора, горение железа. Такой порядок объясняется внешним эффектом, сопровождающим горение данных веществ. Уголь горит более энергично в кислороде, чем на воздухе. Горение серы в кислороде сопровождается появлением большого синего пламени. Фосфор ослепительно сгорает в кислороде. И наконец, горение железа похоже на горение бенгальских огней.

При изменении данного порядка эффект последующих реакций будет ниже предыдущих, что, несомненно, вызывает разочарование учащихся. Кроме того, мы демонстрируем сначала горение в кислороде веществ, горючих на воздухе (С, S, Р), и только потом горение негорючего вещества железа. Наконец, первые три процесса – это взаимодействие кислорода с неметаллами, а последняя демонстрация – взаимодействие кислорода с металлами. Если учитель акцентирует внимание на этом, то он формирует системность знаний учащихся.

Таким образом, при отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

Ученический эксперимент

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические работы. Некоторые методисты выделяют еще и практикум, который проводится на заключительном этапе изучения химии.

Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, т.к. они проводятся при изучении нового материала. Практические работы обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся.

При выполнении ученического эксперимента необходимо учитывать следующие этапы:

1) осознание цели опыта;

2) изучение веществ;

3) монтаж прибора (где это необходимо);

4) выполнение опыта;

5) анализ результатов;

6) объяснение полученных результатов, написание химических уравнений;

7) формулировка выводов и составление отчета.

По форме организации лабораторные опыты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными. Очень важно правильно организовать деятельность учащихся, чтобы на выполнение опыта затрачивалось лишь отведенное время. Для этого необходима тщательная подготовка учебного оборудования и реактивов. Склянки с реактивами должны иметь этикетки. Если реактивы выдаются в пробирках, то они должны быть пронумерованы, а на доске или на листочках сделаны соответствующие записи. Во время выполнения опытов необходимо руководить действиями учащихся. После выполнения работы нужно организовать обсуждение результатов. Оформление результатов опытов следует вести в рабочих тетрадях. Недостатком лабораторных опытов является то, что при их выполнении невозможно формировать экспериментальные умения и навыки. Эту задачу выполняют практические занятия.

Практические занятия делятся на два вида: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция для практической работы представляет собой ориентировочную основу деятельности учащихся. На начальном этапе изучения химии даются подробные инструкции с детальным описанием выполняемых операций. По мере выполнения практических работ и усвоения экспериментальных умений инструкции делаются более свернутыми. Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно.

Перед началом любой практической работы учитель знакомит учащихся с правилами безопасной работы в кабинете химии, обращает внимание на выполнение сложных операций. При выполнении первых практических работ учитель приводит примерную форму отчета, помогает учащимся сделать выводы.

Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Сначала задачи решают всем классом теоретически. Для этого анализируется условие задачи, формулируются вопросы, на которые необходимо дать ответы, предлагаются опыты. Затем один ученик решает задачу у доски теоретически, экспериментально доказывает правильность своих предположений. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочих местах. Опытные учителя постепенно вводят экспериментальные задачи в учебный процесс. Так, например, при проведении практической работы «Получение кислорода и изучение его свойств» учитель предлагает хорошо успевающим ученикам задачу: «Какие из предложенных веществ (КNО 3 , К 2 SО 4 , МnО 2) можно использовать для получения кислорода?»

Практическое занятие – сложный вид урока. Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. Большую помощь педагогу могут оказать специально подготовленные ученики класса – прокторы. Это может быть член кружка, ученик, интересующийся химией, или просто желающий.

Учитель приглашает прокторов во внеурочное время в кабинет химии и предлагает им выполнить предстоящую практическую работу под своим наблюдением, обращая внимание на возможные ошибки и тонкости.

Затем каждому проктору выдается лист учета и разъясняется, как его следует заполнять. Приведем фрагмент такого листа для практической работы «Получение медного купороса».

Лист учета

Содержание операции	Оценка выполнения операции
Содержание операции	Иванов	Петров	Сидоров	Сергеев
Взять склянку с раствором серной кислоты так, чтобы этикетка была под ладонью
Налить в стакан 20 мл раствора серной кислоты
Снять каплю кислоты с горлышка склянки
Собрать правильно штатив и на сетку поставить стакан с серной кислотой
Поставить спиртовку под сетку так, чтобы верхняя часть пламени касалась сетки
.............................. и т.д.
Чистота рабочего места
Соблюдение правил техники безопасности

Прокторов нужно учить еще и общению, стилю поведения. Важно, чтобы к порученному заданию они относились ответственно, были коммуникабельны и не вели себя высокомерно.

После этого уже на уроке прокторам поручается курировать микрогруппу из 3–4 учеников, сидящих за соседними столами, во время выполнения ими практической работы. Если ученик правильно и самостоятельно, без вмешательства проктора выполнит операцию, то он получит за нее 1 балл, если при выполнении операции он допустит ошибку, то не получает баллов.

Заполненный лист учета сдается учителю по окончании работы и обязательно учитывается вместе с проверкой отчета в тетрадях. Если от учеников поступает жалоба на проктора, то учитель должен в ней обязательно разобраться и вынести справедливое решение. Прокторы не только контролируют работу учащихся, но и оказывают им необходимую помощь, поясняют то, что непонятно, т.е. выполняют некоторые функции учителя в своей группе.

Опыт использования данной методики на начальном этапе изучения химии показал ее высокую результативность.

Домашний эксперимент

Домашний химический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы. Поэтому важна не только дидактическая ценность этого вида ученического эксперимента, но и воспитывающая, развивающая.

С первых уроков изучения химии необходимо нацелить учащихся на то, что они будут выполнять опыты не только в школе, но и дома. В домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов необходима консультация учителя.

Предлагаемые опыты могут носить разнообразный характер. Одни связаны с наблюдением явлений (сливание растворов соды и уксуса), другие – с разделением смеси веществ, при постановке третьих нужно объяснить наблюдаемые явления, используя свои знания по химии. Включаются и экспериментальные задачи, при выполнении которых ученики не получают от учителя готовых инструкций по технике выполнения опыта, например экспериментально доказать наличие солей в питьевой воде.

Желательно, чтобы при проведении эксперимента присутствовали старшие члены семьи ребенка.

Учителю полезно создать к каждой теме инструкции по выполнению опытов. Тогда это направление будет носить системный характер.

Не менее важным моментом в работе учащихся является составление письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента. Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую они используют при выполнении практических работ.

Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о результатах проделанной работы.

ФУНКЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В процессе обучения химический эксперимент выполняет различные функции 1 . Рассмотрим некоторые из них.

Эвристическая функция химического эксперимента проявляется в установлении новых
а) фактов ; б) понятий и в) закономерностей .

а) В качестве примера можно привести реакцию взаимодействия газообразного водорода с оксидом меди(II). Наблюдая данную демонстрацию, ученики устанавливают, что водород при определенных условиях может реагировать с оксидами металлов, восстанавливая металл до простого вещества.

б) Химический эксперимент обладает большими потенциальными возможностями для формирования новых понятий. Например, при изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует способ получения кислорода из пероксида водорода. Для ускорения процесса разложения пероксида водорода в пробирку вводится диоксид марганца. После завершения реакции учитель дает определение катализатора.

в) Особенно ярко функция выявления зависимостей и закономерностей проявляется при изучении темы «Закономерности протекания химических реакций». Демонстрационный эксперимент позволяет выявить зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, поверхности соприкосновения реагирующих веществ и т.д.

Корректирующая функция химического эксперимента проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Очень часто учащиеся считают, что при взаимодействии растворов хлороводорода и серной кислоты с медью выделяется водород. Для исправления таких ошибок полезно продемонстрировать следующий опыт. В пробирки с соляной кислотой и раствором серной кислоты прибавляют кусочки меди. Учащиеся наблюдают, что при обычных условиях и при нагревании водород не выделяется.

Корректировке процесса приобретения экспериментальных умений способствуют эксперименты, которые демонстрируют последствия неправильного выполнения некоторых химических операций. Например, как проводить разбавление концентрированной серной кислоты водой. Для этого в высокий химический стакан наливают концентрированную серную кислоту. Стакан закрывают листом фильтровальной бумаги и через отверстие в бумаге приливают пипеткой горячую воду. При соприкосновении воды с кислотой происходит образование паров и разбрызгивание раствора. При приливании серной кислоты в воду и перемешивании раствора растворение протекает спокойно.

Обобщающая функция химического эксперимента позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии опытов можно сделать обобщенный вывод, например, о принадлежности различных классов веществ к электролитам.

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее ярко проявляется в проблемном обучении. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

ПРОБЛЕМНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Как известно, исходным пунктом любого направленного исследования является проблема. Поиск путей решения проблемы приводит исследователя к выдвижению той или иной идеи – первоначального предположения. С момента рождения первоначального предположения и начинается процесс формирования гипотезы. Первоначальные предположения рождаются в форме догадки, т.е. интуитивно. Поиск идеи о возможном решении проблемы – процесс глубоко творческий, и единого решения здесь не существует. Тем не менее первоначальное предположение не возникает из ничего. Оно есть результат изучения исследователем новых фактических данных на основе знаний, накопленных в науке. Подкрепление идеи все новыми и новыми аргументами ведет к созданию обоснованного предположения – гипотезы.

Существует несколько путей подтверждения истинности гипотезы. Основным и наиболее распространенным способом является выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, т.е. установление соответствия фактическим данным, согласуемости с ними. В данном случае рассуждение строится по такой схеме: если основное предположение гипотезы истинно, то в действительности должны иметь место такие-то и такие-то конкретные явления. Если данные явления будут обнаружены путем целенаправленного наблюдения, в научных экспериментах или же в практической деятельности, то гипотеза будет подтверждена. Именно таким способом подтвердилась в свое время гипотеза о существовании в растворах ионов.

Другой способ подтверждения гипотезы – непосредственное обнаружение объектов, мысль о существовании которых была основным содержанием гипотезы. Данный способ широко использовался Д.И.Менделеевым для предсказания свойств еще не открытых элементов.

И наконец, гипотеза может быть подтверждена путем дедуктивного выведения ее из другого, но уже достоверного знания – научной теории, закона. Для этого необходимо, чтобы с развитием науки был достоверно установлен такой закон, из которого данная гипотеза была бы выводима. Примером может служить открытие соединений инертных газов. До 1940-х гг. считалось, что инертные газы не способны образовывать химических соединений. Развитие теоретических представлений, оценка значений энергий связи электронов в атоме, ионизационных потенциалов и ионных радиусов позволили выдвинуть гипотезу, что электронные октеты в атомах инертных газов не являются столь уж стабильными. В 1933 г. американский ученый Л.Полинг достаточно убедительно показал принципиальную возможность образования химических соединений ксенона и криптона со фтором. Но прошло почти 30 лет, прежде чем на свет появились первые в мире соединения благородных газов Хе(РtF 6) и Kr(РtF 6).

Применение гипотез в учебном процессе не исчерпывается только реализацией принципа историзма. Большие возможности по использованию учебных гипотез заложены в организации учебного процесса. При этом сам ученик может быть поставлен в роль исследователя, генератора идей.

Большой потенциал заложен в использовании на уроке химического эксперимента. Выполнение стандартных, предусмотренных школьной программой опытов мало стимулирует творческую работу учащихся на уроках и не вполне соответствует специфике самой химической науки. Для нее характерен эксперимент, который носит исследовательский и проблемный характер. Такие эксперименты целесообразно включать в беседы эвристического характера или в процесс проблемного изложения материала.

В качестве иллюстрации можно провести проблемные опыты, разработанные Ю.В.Суриным 2 . Хорошо известно, что учащиеся часто допускают ошибки в написании уравнений реакций металлов с азотной кислотой, считая допустимым выделение водорода. Эту ошибку можно предотвратить, проведя эксперимент, включенный в беседу проблемного характера. Приступая к изучению вопроса о взаимодействии металлов с азотной кислотой, учитель сначала предлагает учащимся высказать предположение о возможных продуктах такого взаимодействия.

Учащиеся часто считают, что металлы выделяют водород не только из растворов хлороводородной и серной кислот, но и из азотной кислоты. Для создания проблемной ситуации учитель предлагает провести исследовательский эксперимент и дать объяснение результатов опыта.

В пробирку с соляной кислотой помещают несколько гранул цинка. После того как начинается реакция с выделением водорода, добавляют 1–2 капли концентрированной азотной кислоты. Учащиеся наблюдают, что выделение водорода практически прекращается, но через некоторое время возобновляется. Такой результат опыта кажется учащимся непонятным и ставит их в тупик. Эксперимент заставляет задуматься над рядом вопросов:

1. В чем причина наблюдаемого явления?

2. Почему добавление азотной кислоты влияет на выделение водорода из раствора соляной кислоты?

3. Почему через определенное время выделение водорода возобновляется?

Учащиеся выдвигают предположения, объясняющие этот необычный факт. К решению проблемы они вполне подготовлены, т.к. имеют достаточный запас знаний о свойствах кислот, знакомы с составлением уравнений окислительно-восстановительных реакций. Выдвигается рабочая гипотеза: водород, выделяющийся из соляной кислоты, затрачивается на восстановление азотной кислоты. Данной гипотезе учащиеся могут дать обоснование, актуализировав свои знания о восстановительных свойствах водорода. Вспомнив, что водород в момент выделения является очень сильным восстановителем, а азотная кислота – окислитель, учащиеся записывают уравнение реакции восстановления азотной кислоты:

HNO 3 + 8H = NH 3 + 3H 2 O.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl.

То, что это действительно так, учащиеся могут доказать, проведя исследование раствора на содержание иона аммония. Полученный в ходе исследовательского эксперимента вывод ученики могут использовать для правильной записи уравнения реакции цинка с сильно разбавленной азотной кислотой:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Теперь учащиеся смогут ответить на все вопросы, поставленные при выделении рабочей гипотезы. Водород не выделяется из азотной кислоты и растворов других кислот в присутствии азотной кислоты потому, что расходуется на восстановление азотной кислоты. Возобновляется же выделение водорода в данном опыте потому, что происходит восстановление всей азотной кислоты.

Ученик выступает в роли исследователя и при решении экспериментальных задач. Так, при исследовании свойств веществ схема исследования может быть следующей:

актуализация знаний;

постановка целей исследования;

проведение теоретического анализа;

построение гипотезы;

составление плана экспериментальной проверки гипотезы;

выполнение эксперимента;

обсуждение результатов и формулировка выводов.

Эксперимент – важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, путь превращения знаний в убеждения. Химический эксперимент, применяемый в школьной практике, обычно не противоречит существующим закономерностям и служит подтверждением определенных теоретических положений. Однако результаты некоторых химических опытов являются неожиданными и не вписываются в традиционные представления о свойствах веществ или закономерностях протекания химических реакций. Например, возможна ли химическая реакция между бромоводородной кислотой и металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода? Или: может ли слабая кислота вытеснить более сильную кислоту из ее соли? Ответ кажется однозначным – нет. Тем не менее такие примеры существуют и имеют научное подтверждение. Подобные опыты – благодатная почва для введения в учебный процесс проблемного обучения, формирования диалектического и системного мышления школьника.

Приведем описание нескольких примеров таких парадоксальных опытов.

Растворение меди в бромоводородной кислоте

Реактивы. Свежеосажденная медь, крепкий раствор бромоводородной кислоты.

Проведение опыта . В пробирку с небольшим количеством свежеосажденной меди приливают
3–5 мл бромоводородной кислоты и осторожно нагревают на пламени спиртовки. Начинается энергичное взаимодействие меди с кислотой. Выделяющийся водород собирают в небольшую пробирку или непосредственно поджигают у отверстия пробирки. Водород горит зеленоватым пламенем.

Получение свежеосажденной меди. В фарфоровую чашку наливают насыщенный раствор сульфата меди(II) и вносят гранулы цинка. Выделяющаяся медь осаждается на цинке в виде рыхлой массы. При перемешивании раствора осадок оседает на дне чашки. Осадок промывают, вынимают гранулы непрореагировавшего цинка; полученную медь, не высушивая, используют для опыта.

Объяснение опыта . Взаимодействие меди с бромоводородной кислотой можно объяснить тем, что в результате реакции образуется комплексное соединение Н:

4HBr + 2Cu = 2H + H 2 .

Комплексный ион – достаточно прочный, вследствие чего концентрация ионов меди Cu + в растворе оказывается ничтожно малой, электродный потенциал меди становится отрицательным и происходит выделение водорода.

Аналогичный опыт можно провести с серебром и йодистоводородной кислотой. С порошком серебра реакция идет очень бурно. Образующийся йодид серебра практически нерастворим в воде (произведение растворимости ПР(AgI) = 8,3 10 –17). Поэтому в данном случае концентрация ионов серебра в растворе ничтожна, и потенциал серебра становится отрицательным.

Слабая кислота вытесняет сильную из ее соли

Реактивы. Борная кислота, хлорид натрия, универсальная индикаторная или синяя лакмусовая бумага.

Проведение опыта. В пробирку помещают тонко измельченную смесь, состоящую из 1 г хлорида натрия и 3 г борной кислоты. Закрепляют пробирку в лапке пробиркодержателя и нагревают на пламени спиртовки. Через некоторое время у отверстия пробирки появляется белый дым. Подносят к отверстию пробирки универсальную индикаторную бумагу, смоченную водой, наблюдается покраснение бумаги. При проведении опыта учителю необходимо отметить нелетучесть борной кислоты.

Объяснение опыта . При нагревании смеси протекает следующая реакция:

2NaCl + 4H 3 BO 3 = Na 2 B 4 O 7 + 5H 2 O + 2HCl.

В растворе реакция протекала бы в обратную сторону – соляная кислота вытеснила бы борную из ее соли. При нагревании же происходит смещение равновесия в сторону образования летучих продуктов – хлороводорода и водяных паров. При этом также образуется устойчивый к нагреванию тетраборат натрия. Возможность протекания данного химического процесса можно подтвердить и термодинамическими расчетами.

Н /S = 486,6/1 = 486,6 К, или 213,6 °С.

Данная химическая реакция протекает при сравнительно небольшом нагревании.

Растворение меди в растворе хлорида железа(III)

Реактивы. Свежеосажденная медь, 10%-й раствор хлорида железа(III).

Проведение опыта . В пробирку помещают немного свежеосажденной меди и приливают раствор хлорида железа(III). В течение минуты происходит растворение меди, и раствор окрашивается в зеленый цвет. Для увеличения скорости реакции раствор можно немного подогреть. При использовании медных опилок, стружек или медной проволоки реакция идет слишком медленно.

Объяснение опыта. Данная химическая реакция используется в радиотехнике для травления плат. При этом протекает процесс, описываемый следующим химическим процессом:

Cu + FeCl 3 = CuCl 2 + FeCl 2 .

Реакция является окислительно-восстановительной. Ион железа Fe 3+ – окислитель, атом меди – восстановитель. Мерой окислительно-восстановительной способности веществ служат их окислительно-восстановительные потенциалы. Чем больше алгебраическая величина стандартного окислительно-восстановительного потенциала данного атома или иона, тем больше его окислительные свойства, а чем меньше алгебраическое значение окислительно-восстановительного потенциала атома или иона, тем больше его восстановительные свойства.

Для определения направления окислительно-восстановительной реакции необходимо найти ЭДС элемента, образованного из данного окислителя и восстановителя. ЭДС (Е ) окислительно-восстановительного элемента равна:

Е = Е (ок-ля) – Е (вос-ля).

Если Е > 0, то данная реакция возможна. Окислительно-восстановительные потенциалы пар Е 0 (Fe 3+ /Fe 2+) = 0,771 В, Е 0 (Cu 2+ /Cu 0) = 0,338 В. Найдем электродвижущую силу реакции:

ЭДС = 0,771 – 0,338 = 0,433 В.

Положительное значение ЭДС подтверждает возможность протекания данной реакции в стандартных условиях.

Растворение меди в растворе аммиака

Реактивы. 15–25%-й раствор аммиака, свежеосажденная медь.

Проведение опыта. В колбу объемом 250–300 мл помещают несколько крупинок свежеосажденной меди и приливают 15–20 мл крепкого раствора аммиака. Колбу закрывают пробкой и сильно встряхивают в течение нескольких секунд. Раствор приобретает голубую окраску.

Объяснение опыта. Растворение меди в растворе аммиака можно объяснить тем, что при окислении меди кислородом воздуха в присутствии аммиака образуется устойчивый комплексный ион, который и определяет направление химической реакции:

2Cu + 8NH 3 + O 2 + 2H 2 O = 2 2+ + 4OH – .

Поскольку реакция является окислительно-восстановительной, можно рассчитать ее ЭДС:

Cu + 4NH 3 – 2e = 2+ , Е 0 = –0,07 В,

O 2 + 2H 2 O + 4е = 4OH – , Е 0 = 0,401 В,

ЭДС = 0,401 – (–0,07) = 0,408 В.

Положительное значение ЭДС, как и в предыдущем опыте, свидетельствует о возможности ее протекания.

Учебный химический эксперимент относится к числу методов обучения, специфика которого заключается в отражении неотъемлемой компоненты науки. Важнейшая особенность химического эксперимента как средства познания состоит в том, что в процессе наблюдения и при самостоятельном выполнении опытов учащиеся не только общаются с конкретными объектами химической науки, но могут видеть и осуществлять процессы качественного изменения веществ. Тем самым учащиеся познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов, убеждаются в возможности управления сложными химическими процессами.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Какие функции выполняет эксперимент в учебном процессе?

Ответ . Эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую.

2. Какие пути подтверждения гипотезы вам известны?

Ответ . Выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, непосредственное обнаружение объектов, дедуктивное выведение из научной теории или закона.

3. В чем заключается основной дидактический недостаток лабораторных опытов?

Ответ . В невозможности полноценного формирования экспериментальных химических умений учащихся.

4. Какие критерии отбора демонстрационного эксперимента к уроку вы используете в своей практике?

(Возможны различные варианты ответа на данный вопрос. Здесь проявляется творческий подход учителя к постановке химического эксперимента.)

1 Злотников Э.Г . О содержании понятия «учебный химический эксперимент» в системе интенсивного обучения. В кн.: Совершенствование содержания и методов обучения химии в средней школе.
Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1990.

2 Сурин Ю.В . Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент.
М.: Школа-Пресс, 1998.

§2.1 Школьный химический эксперимент: виды, требования, техника выполнения

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе

Лист учета

Как приготовить желе из персиков с желатином

Кабачковое варенье с апельсином и лимоном в мультиварке

§2.1 Школьный химический эксперимент: виды, требования, техника выполнения

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6 Химический эксперимент в современной школе

Лист учета

Как приготовить желе из персиков с желатином

Кабачковое варенье с апельсином и лимоном в мультиварке

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе