ВВЕДЕНИЕ
Пропедевтический этапполучения знаний, который включает начальную школу и V- VII классы основнойшколы, играет важную роль в процессе формирования понятия «вещество». Учитываяцели обучения химии, важно так подготовить учащихся к восприятию знаний систематическогокурса в VIII классе, чтобы подвести их к пониманию главной особенностипознавательной деятельности при изучении предмета, которая, по словамП.П.Лебедева, состоит в том, что изучающий химию должен уметь мыслить двойнымрядом образов: наблюдать реальные явления, связывая их с гипотетическимиобразами (микромиром молекул и атомов). Эта идея и была положена в основунашего исследования: учащиеся будут хорошо подготовлены к восприятию курсахимии, если при изучении свойств веществ научатся обращать внимание на ихсостав и строение, другими словами, научатся характеризовать целостный объект«вещество» с разных сторон.
Глава 1. МЕТОДИКАФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЯ «ВЕЩЕСТВО» НА ПРОПЕДЕВТИЧЕСКОМ ЭТАПЕ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
Создание методикиформирования понятия «вещество» на пропедевтическом этапе обучения химиипредполагало определение общего уровня знаний учащихся о понятии «вещество» и«система».
Под «системой»большинство учащихся понимает «совокупность частей, элементов, органов» и др.При этом ими не учитываются такие важные стороны этого понятия, как«взаимодействие элементов системы», «целостность системы», «свойства системыкак единого целого», «взаимодействие системы с внешней средой» и т.д.Результатытестирования помогли окончательно сформулировать основные положения методикиработы учителя по формированию понятия «вещество» как системы:
· объяснениематериала должно осуществляться с позиций системной организации объектов иявлений природы, которая в наибольшей степени реализуются при рассмотрениимежпредметных связей;
· умение учащихсяосуществлять операции системного анализа может быть сформировано только врезультате целенаправленного процесса обучения, заключающегося в неоднократномрассмотрении системных объектов, начиная со знакомых учащимся из повседневнойжизни (например, будильник, цветок и др.), и изучаемых на уроках (клетка,организм человека);
· при организацииучебной деятельности по отработке и применению полученных знаний о системнойорганизации понятия «вещество» и умений осуществлять операции системногоанализа необходимо использование заданий различного характера: репродуктивного,проблемного, творческого и др.
В нашем исследовании мыисходили из следующей трактовки понятий «системный подход», «систематичностьзнаний» и «системность знаний».
Системный подход основан на положении о том, чтоспецифика сложного системного объекта (системы) не исчерпывается особенностямисоставляющих ее элементов, а связана, прежде всего, с характером взаимодействиймежду элементами.
Учитывая это, на первыйплан работы учителя была выдвинута задача познания характера и механизма этихсвязей и отношений.
Систематичность знаний характеризуется осознаниемсостава некоторой совокупности знаний, их иерархии и последовательности, т.е.осознанием одних знаний как базовых для других, но при определенном, заданномугле зрения на эту совокупность.
Систематичность знанийучащегося проявляется:
· в готовностиобъяснить связи между отдельными знаниями при изложении им материала в тойпоследовательности, которая была предложена учителем или учебником;
· при изложенииперестроенного им исходного учебного материала с обоснованием этой перестройки;
· в выполнениинескольких последовательных действий, приводящих к достижению цели;
· в самостоятельномустановлении новых связей, во-первых, между усвоенными знаниями, во-вторых,между ранее усвоенными и новыми знаниями.
Чем больший круг знанийучащиеся могут выстроить в последовательные ряды фактов и связей между ними,тем более систематичными являются их знания.
Способность учащихсявыстраивать рассуждения, состоящие вначале из двух-трех, а в дальнейшем изтрех-четырех логически связанных звеньев, устанавливать причинно-следственныесвязи и др., зависит не столько от возраста, сколько от уровня развития у нихнавыков мышления. Эта способность может быть развита в дальнейшем.
Системность знаний предусматривает осознание ученикомместа приобретенных знаний в структуре научных теорий, т.е. понимание того, чтов системе знаний является основным положением, что — следствием, что — приложением.Системность знаний предполагает наличие у обучающихся систематических знаний,связанных содержательно-логическими связями.
Систематичность знанийможет быть достигнута при использовании различных методов обучения:
· объяснительно-иллюстративного;
· репродуктивного;
· проблемногоизложения;
· частично-поискового(эвристического);
· исследовательского;
Выбор того или иногометода определяется учителем в зависимости от конкретных целей и задач,поставленных перед учащимися. Ранее, для иллюстрации формирования приема«систематизации», был приведен пример использования метода проблемногоизложения.
Раскроем суть названныхметодов и приведем варианты их использования, рекомендованные нами в рамкахапробации методики.
· Объяснительно-иллюстративныйметод предполагаетизложение знаний в форме рассказа или объяснения учителя с помощью наглядныхсредств и организованных практических действий учащихся. Использование этогометода позволяет учителю сообщать информацию о способах деятельности, о сферахприменения сообщаемых знаний о веществе, показывать образцы такого применения,указывать на способы преодоления трудностей, которые могут возникнуть в ходеэтого процесса.
Применение методанаиболее целесообразно на занятиях, в ходе которых происходит первичноезнакомство учащихся с образами и/или моделями изучаемых объектов, ихизображениями, символами и т.п. Например, при формировании понятия о«химическом элементе» как определенном виде атома; определенного порядкарасположения частиц в веществе и др.
При изучении темы«Простые и сложные вещества» учитель не только формулировал определения этихпонятий, но и сопровождал свой рассказ записью химических формул на доске,демонстрацией таблиц с изображением структур простых и сложных веществ. Послечего, используя в учебнике изображения веществ, состоящих из одинаковыхкружочков или кружочков разного вида, учащимся предлагалось определить, в какомслучае приведен рисунок простого, а в каком случае сложного вещества.Демонстрационный опыт «Разложение воды электрическим током», с последующиманализом того, что увидели учащиеся, стал завершением объяснения данной темы.
Репродуктивный метод заключается в воспроизведенииучащимися знаний в предъявленных ранее связях. При применении этого методаучитель предлагает учащимся типовые упражнения, при выполнении которых онидемонстрируют приобретенные ранее навыки и умения: самостоятельное извлечениеинформации из текстов, сообщенных учителем, и установление связей между нимиили закрепление усвоения уже понятых связей.
Использование данногометода целесообразно на уроках, в ходе которых учащиеся должны отработать новыепонятия и законы, являющиеся основой для дальнейшего усвоения материала,систематизировать знания или продемонстрировать понимание установленных ранее причинно-следственныхсвязей путем их воспроизведения в виде схем или таблиц. Например, этот методбыл использован учителями при введении понятий «атом» и «молекула», «простое исложное вещество», при объяснении изменений состава и строения в ходе химическихреакций.
Рассмотрим применениеэтого метода при изучении темы «Тела и вещества». После знакомства учащихся сэтими понятиями на предыдущем уроке, учитель приступал к отработке введенныхпонятий. Для этого предлагалось привести примеры как можно большего числа тел,состоящих из одного вещества, например, из железа. Далее учащиеся получилиобратное задание: привести примеры веществ, из которых может быть изготовленкубик. Следующим заданием стало установление соответствия между телами ивеществами, из которых они могли быть сделаны: тела — обложка, кольцо,колокольчик; вещества – полиэтилен, золото, стекло. На заключительном этапезанятия учитель предложил учащимся сформулировать признаки, по которым можнобыло бы различить эти два понятия. Таким образом, учащиеся фактическиотрабатывали один и тот же материал, но на разных, постепенно усложняющихсяпримерах, а затем обобщали полученные знания.
Проблемное изложение предполагает активнуюсамостоятельную, познавательную деятельность учащихся, направленную на разрешениепроблемных ситуаций, предложенных учителем.
Данный метод применим приизучении тем, которые, по причине кажущейся простоты вопроса, его спорности илимноговариантности путей решения задания, требуют специальной активизациимыслительного процесса учащихся. Важную роль при использовании этого методаиграют действия учителя, который в зависимости от ситуации может:
· подвести учащихсяк противоречию и предложить им его разрешить;
· изложитьразличные точки зрения по данной проблеме, чтобы учащиеся выработали своерешение;
· предложитьучащимся рассмотреть проблему с изложением разных точек зрения;
· сформулироватьзадачи с неполными, ограниченными данными или с заведомо допущенными ошибками,которые учащиеся должны найти и решить.
Крайне важно прииспользовании этого метода добиваться от учащихся доказательности ввысказываемых суждениях, прогнозирования этапов исследования, шагов рассужденияи т.п.
Например, в начале урока«Движение частиц» учитель предлагал учащимся продумать ответ на вопрос: почему,если положить кусочек сахара на дно стакана с водой, то через некоторое времясладкий вкус ощущается во всем объеме воды? В ходе рассуждений учащиесяприходят к мысли, что частицы сахара двигаются. От чего зависит скоростьдвижения и можно ли повлиять на нее? Учащиеся отмечали, что скорость движенияможет зависеть от температуры. В качестве доказательств своих предположенийучащиеся отмечали, что в горячей воде сахар растворяется быстрее. Ответ навопрос: «Почему же при повышении температуры скорость движения увеличивается?»учащимся было предложено обдумать дома. Продолжением урока стало обсуждениедругих примеров и доказательств движения частиц. Отвечая, учащиеся называлираспространение запаха, нагревание металлов и др.
Частично-поисковый(эвристический) методпозволяет раскрывать шаги рассуждений и поиска, связь между ними и формироватьготовность учащихся к самостоятельному установлению связей. Более продуктивнымиспользование данного метода будет для тем, в которых учащимся предлагаетсяпройти путь ученого-практика: идея – выдвижение гипотезы – эксперимент – анализрезультатов – подтверждение или опровержение гипотезы — вывод — созданиетеории.
Урок по такой схеме былпроведен по теме: «Малые размеры атомов и молекул». В начале занятия учитель задаетвопросы: «Почему морская вода соленая? Это одно вещество или два?» При ответеучащиеся выдвигают гипотезу о существовании в воде частиц соли и о том, чтоморская вода — это природная смесь. Но как это подтвердить? Предлагалосьпровести эксперимент (учащимся напоминалось при этом, что именно практика –критерий истины). Например, нагреть соленую воду и выпарить. Учитель напоминаетучащимся, что если после купания в море не вытираться полотенцем, а постоять насолнце, то на коже выступят частицы соли, которые до этого были не видны. Взаключение была проанализирована выдвинутая на начальном этапе гипотеза исформулированы выводы, на основании которых учащиеся (с помощью учителя)выдвинули теорию, что смеси можно разделять, зная различия в свойствах веществ:вода испаряется, а соль нет.
Исследовательский метод предполагает самостоятельный поисксвязей между знаниями и между явлениями, в этих знаниях отраженными. Чаще всегоэтот метод используют при выполнении заданий творческого характера наустановление связи и выявление закономерностей между существующими фактами.Например, выявление зависимости свойств от состава и строения веществ,установление различий в строении веществ, находящихся в различном агрегатномсостоянии.
Примером использованияэтого метода в нашем исследовании может служить практическая работа по изучениюстроения пламени. В начале занятия учитель сообщал учащимся об основныхвеществах (углеводородах), входящих в состав парафина. Далее учащиесявспомнили, что горение это взаимодействие с кислородом. После чего им былопредложено пронаблюдать процесс горения свечи и описать увиденное: форму и цветпламени, его однородность и др. Отметив наличие оттенков у различных участковпламени, учащиеся приступали к исследованию причин увиденного. Для этого онипоочередно вносили в три зоны пламени конец стеклянной трубки и изучали составпродуктов горения парафина. После чего учитель предлагал отразить увиденное ввиде рисунка с соответствующими подписями. В завершении работы былсформулирован вывод о результатах проведенного исследования.
В большинстве случаев входе уроков учителя использовали сочетание нескольких методов обучения. Такойподход позволял вовлечь в работу учащихся с разным уровнем мышления,темпераментом, способом восприятия информации (аудиалов, визуалов икинестетиков).
Учет индивидуальныхособенностей мышления необходим при организации уроков с использованием знаний,полученных в начальной школе при изучении курсов «Окружающий мир» и«Природоведение».
На уроках объяснениянового материала с систематическим использованием имеющихся у учащихся знанийпроисходит восприятие материала с опорой на уже изученный. Это способствуетформированию у учащихся системных знаний, а также развитию логическогомышления, наблюдательности, умению глубоко анализировать и обобщать материал. Впроцессе такой работы развиваются активность и самостоятельность мышления. Приэтом каждый учащийся может опираться при воспроизведении материала на тот видпамяти, которая у него наиболее развита: моторную, зрительную, слуховую и т.д.
Привлечение комплексасформированных знаний связано не только с повторением пройденного, а чтоособенно важно, с сознательным отбором учеником тех знаний, которые необходимыему для сравнения и сопоставления с новыми фактами. Это связано с применениемзнаний, их переносом их в новые учебные и практические условия, что само посебе является важным показателем сознательного их усвоения. Способность кпереносу имеющихся знаний в новые условия понимается как один из показателейразвития учащихся.
При объяснении материалаучитель опирался на знания учащихся о веществе, полученные в начальной школе.Это стало возможным в результате применения приемов: напоминание,конкретизация, актуализация, показ возможности переноса имеющихся у учащихся знанийи умений в новую ситуацию.
Привлечение комплексасформированных знаний связано не только с повторением пройденного, а чтоособенно важно, с сознательным отбором учеником тех знаний, которые необходимыему для сравнения и сопоставления с новыми фактами. Это связано с применениемзнаний, их переносом их в новые учебные и практические условия, что само посебе является важным показателем сознательного их усвоения. Способность кпереносу имеющихся знаний в новые условия понимается как один из показателей развитияучащихся.
Использование знаний иумений, полученных на предыдущих занятиях, осуществлялось с применением такихприемов как напоминание, конкретизация, актуализация, показ возможностипереноса имеющихся у учащихся знаний и умений в новую ситуацию (осуществлениепреемственных связей).
Напоминание — это прием,в основе которого лежат действия учителя, направленные на привлечениенеобходимых для выполнения задания или ответа на вопрос знаний, которыеучащихся получили на других уроках. Для этого в рассказе учителя были использованы различныеобразы или описания, показ материальных объектов, аналогии и др., уже знакомыеучащимся.
Прием актуализации знанийпонимается как создание учителем ситуации, способствующей выявлению учащимисясвязей между имеющимися у них знаниями и знаниями, необходимыми на данном уроке. Если ученик затрудняется, то учитель путем постановки наводящих вопросовпомогает оперировать определенными фактами и понятиями, известными учащимся.Беседа проводилась таким образом, что для ответа на вопросы ученику надо нетолько вспомнить изученный материал (актуализировать его), но и найти новыесвязи между усвоенными знаниями, расширить их, сделать новые выводы. Например,при объяснении понятия агрегатного состояния, вначале с помощью вопросовактуализирует знания учащихся о газообразных, жидких и твердых веществах,ставит такие вопросы: какие вы знаете жидкости, газы, твердые вещества? Какимисвойствами обладают кислород, вода, поваренная соль? Чем отличаются ихсвойства? В чем причина отличий в свойствах? Так постепенно учащиеся подводятсяк выводу о зависимости свойств от расстояния между частицами. Данный выводучащиеся формулируют сами. Таким образом, учитель в ходе беседы путем умелопоставленных вопросов «заставляет» учащихся самих как бы открывать взаимосвязьмежду строением и свойствами. Такая работа доставляет им большее удовлетворениеи стимулирует их познавательную активность.
При использовании приемаактуализации знаний учитель постановкой вопросов побуждает учащихся применять имеющиесязнания, а в приеме напоминания необходимые знания учащихся привлекает самучитель. Однако действия учителя не должны быть направлены только лишь наимеющиеся знания. Такой подход будет иметь формальный характер, так как непредполагает истинной преемственности знаний. Привлекая уже изученный материал,учитель обосновывает необходимость его использования, напоминает учащимсясущность этого материала, подчеркивает его важность в процессе объяснения тогоили иного явления или понятия.
Часто применяемымучителями приемом является прием конкретизации, который заключается в уточненииучителем знаний, имеющихся у учащихся, примерами, с привлечением нового, болеесложного материала. Изучаемые законы, понятия прочнее усваиваются в том случае,если они конкретизируются примерами из других учебных дисциплин. При этомучащиеся сами или с помощью учителя должны увидеть эту взаимосвязь. Приемконкретизации применяется при формировании знаний об объектах (кислороде, воде,воздухе и др.) или фундаментальных понятиях (атом, молекула, агрегатноесостояние, химическая связь, строение и т.д.), формирование которых происходитв несколько этапов, в процессе изучения нескольких предметов. Применение этогоприема позволяет выявлять новые существенные признаки понятия, в результатечего возникает глубокое всестороннее знание о нем — происходит его обогащение.
Так, учащиеся в курсеприродоведения при изучении темы «Воздух» знакомятся с его составной частью –кислородом: его значении для человека, свойствах, в том числе свойствекислорода поддерживать горение. В дальнейшем с этим веществом учащиесявстречаются на уроках ботаники (при знакомстве с процессом фотосинтеза идыхания растений), на уроках географии (при рассмотрении строения и значенияатмосферы). Полученные сведения позволяют учащимся полнее характеризоватьфизические и химические свойства составных частей воздуха.
Прием конкретизацииприменялся и при изучении сведений о составе и строении веществ. Например, вначальной школе учащиеся получили некоторые знания о составе и строении: теласостоят из веществ, вещества из молекул, а молекулы из элементарных частиц (приэтом само понятие «молекула» не определяется); есть вещества газообразные,жидкие и твердые. В дальнейшем (в 5 – 7 классах), происходит уточнение, конкретизациязнаний, вводятся понятия атома и молекулы, представление о том, что молекулысостоят из атомов, и что между частицами существуют силы взаимодействия.Устанавливаются причины отличий в физических свойствах веществ, находящихся вразных и одинаковых агрегатных состояниях и т.д. Учащиеся получают сведения отом, что существуют атомы разных видов (химические элементы), поэтому веществамогут быть образованы как одинаковыми атомами (простые вещества), так и разнымиатомами (сложные вещества). Итогом применения этого приема конкретизациистановится формирование первоначального уровня понятий о составе и строениивеществ и понимание зависимости свойств веществ от этих элементов.
Особенностьюиспользования приема конкретизации при изучении теоретических положенийхимической науки является вектор вопросов учителя. Для более полногоиспользования имеющихся у учащихся знаний учителям было рекомендованоспрашивать не только о сведениях, изучаемых на других уроках, но и опираться накругозор (информационное поле) и мыслительный потенциал ребенка, т.е. на общийуровень развития у учащихся мыслительных способностей, приемов познавательнойдеятельности. В первую очередь это связано с абстрактным характеромрассматриваемого материала: учащимся для ответа на вопросы необходимо былоподключить воображение, первичные навыки моделирования, логическое мышление,которое они могли почерпнуть не только в рамках изучения школьных предметов.При объяснении материала абстрактного или трудно иллюстрируемого экспериментомхарактера, учителям было рекомендовано максимально использоватьнаглядно-иллюстративные средства, в том числе шаростержневые модели, моделикристаллических решеток, современные технические возможности, в том числевидеофрагменты и компьютерные программы. Все эти способы изложения информации,позволяют учащемуся получать ее по наиболее удобному для него каналу: звук(речь учителя и голос ведущего), изображение, непосредственная работа смоделями. Формулируемые после объяснения вопросы должны отвечать целиконкретизации услышанного: их логическая последовательность, постепенноеусложнение, уточняющий характер направляют учащихся к желаемому результату — ответу.
Целью переноса имеющихся теоретическихзнаний и практических умений в новую ситуацию является осуществление преемственныхсвязей. Речь может идти не только о знаниях и навыках, полученных при обучениив школе, но и приобретенных в повседневной жизни.
Вариантов примененияэтого приема переноса знаний может быть в основном четыре.
Первый вариантпредполагает перенос имеющихся теоретических знаний в новую ситуацию. Этотвариант целесообразно осуществлять после использования приемов напоминания илиактуализации. Напомнив о существовании веществ в трех агрегатных состояниях,учитель предлагает учащимся ответить на вопрос и аргументировать свой ответ:являются ли лед, пар и жидкая вода разными веществами? Предлагается привестипримеры подобных переходов для других веществ и дать объяснения.
Второй вариантпредполагает, что учащиеся должны использовать сформированные ранеепрактические умения в новых условиях. Речь может идти о рассмотрении известныхучащимся сведений о свойствах на примерах других веществ. Например, заданиеможет быть следующим: экспериментально подтвердите, что морская вода являетсясмесью веществ. Для выполнения задания учащиеся опираются на знания оспособности воды при незначительном нагревании переходить в газообразноесостояние (испаряться) и отсутствии такой способности у соли.
В третьем случае,оттолкнувшись от результатов проведенного эксперимента (практических умений),учитель путем вспомогательных вопросов подводит учащихся к выводу новых для нихзакономерностей. В результате опыта по разложению пероксида водорода,продемонстрированного учителем, учащиеся приходят к выводу о том, что это веществоявляется сложным, и что при разложении сложных веществ могут образовываться какпростые, так и сложные вещества.
Четвертый вариантпредполагает подтверждение известных учащимся сведений или изложенных учителемфактов в ходе проведения опыта. Например, выполнявшийся в начальной школе опытс растворением веществ (сахара или соли), но проведенный с использованиемдругого вещества (перманганата калия), позволяет учащимся на основе собственныхнаблюдений практически самостоятельно подойти к выводу о существованииневидимых частиц, за счет которых и происходит окрашивание раствора.
Предложеннаяпоследовательность введения приемов объясняется логикой процесса мышления, атакже необходимостью постепенного усложнения действий, осуществляемыхучащимися.
Введение приема впрактическую деятельность осуществлялось учителями в две стадии.
На первой стадии, в ходеприема «напоминание», активная позиция принадлежит учителю: он напоминает, онприводит примеры, показывает модели и т.п. Учащиеся вспоминают и на репродуктивномуровне воспроизводят. В ходе приема «актуализация» учитель помогает учащимсяосознать наличие у них необходимых знаний для ответа на вопросы или выполнениязаданий.
Вторая стадия начинаетсяс приема «конкретизация». В этом приеме, (как и в первом приеме на первойстадии) активная роль принадлежит учителю: он уточняет и углубляет знания, нодля этого уже привлекает новый, не знакомый учащимся материал. Само названиеследующего приема указывает на то, что учащиеся применяют свои знания внезнакомой ситуации, что требует от них перехода на более высокий – творческийуровень мышления.
Таким образом,формирование у учащихся систематических и системных знаний о веществе не можетпроизойти спонтанно, а требует направленной на это деятельности учителя. Дляэтого в рамках предлагаемой методики при изложении логически выстроенногонового материала учителям предлагалось использовать комплекс методов обучения иприемов работы, направленных на применение имеющихся у учащихся знаний оприроде. Такой подход к преподаванию позволял помочь учащимся установитьлогические связи между изученными явлениями и понятиями, выявить общее испецифическое в них, органически объединить имеющиеся знания с новыми,применить сформированные понятия и полученные навыки в новой ситуации, организоватьих закрепление.
Глава2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «ВЕЩЕСТВО» 2.1 Химический элемент и простое вещество
Оборудование. Мультимедийный проектор.
Домашнее задание к уроку. Представления об атомах и элементах у различных ученых(готовится в виде кратких сообщений, желательно с цитатами из работ авторов).
На предыдущем уроке при объяснениидомашнего задания было показано несколько слайдов.
ХОД УРОКА
«Распространеннейшие в природепростые тела имеют малый атомный вес, а все элементы с малым атомным весомхарактеризуются резкостью свойств. Они поэтому суть типичные элементы».
Д.И.Менделеев
Учитель. Первые представления об элементах мы находим уже в греческойнауке, но тогда под элементами подразумевались невесовые и невещественныекатегории. Аристотель рассматривал четыре элемента – землю, воздух, огонь иводу. В средние века алхимики прибавили к ним еще ртуть, серу и соль. Однакотолько немногие алхимики понимали термин «элемент» в философском смыслеАристотеля. Ошибка была в том, что понятие «элемент» смешивали с понятием«вещество» того же наименования. Подобное часто происходит и у начинающихизучать химию. Таким образом, сформировалась мысль о вещественности элементов,из комбинаций которых состоят разные вещества. Потом появилась мысль о возможностивзаимного превращения веществ, например металлов в золото. Неудачи такихпопыток постепенно привели алхимиков к мысли, что вещества, не разлагаемыефизическими и химическими методами, являются действительно химическимиэлементами, из которых построены сложные вещества.
1-й ученик. Такую мысль в XVII в. высказывал Р.Бойль. Бойль стремилсяопределить индивидуальность элементов, изучая специфические свойства тел,которые они образуют (реакции осаждения, цветные реакции).
2-й ученик. В XVIII в. эту мысль развил А.Лавуазье.
3-й ученик. Д.Дальтон считал, что все атомы одного химического элементатождественны между собой. (Он ввел знаки химических элементов.) «Я, – писалДальтон, – избрал слово атом для обозначения… первичных частиц… потому, чтоэто слово кажется мне значительно более выразительным; оно включает в себяпредставление о неделимости, чего нет в других обозначениях». Иллюстрируя своепонимание атома, Дальтон приводил такой пример: «…я называю первичную частицуугольной кислоты сложным атомом. Однако, хотя этот атом и может быть разделен,но, распадаясь при таком делении на уголь и кислоту, он перестает уже бытьугольной кислотой».
Учитель. Постепенно список «элементов» как результат многовековогоопыта по разложению веществ увеличивался, но в этом списке наряду свещественными сохранялись и невещественные «элементы» – кислород, азот, сера,едкий натр, светород, теплород.
4-й ученик. Первым методом открытия новых «элементов» был анализминералов, причем критерием нового «элемента» было выделение вещества с новымиреакциями, а затем и самого простого вещества. Иногда промежуток времени междуэтими этапами составлял десятки лет. Так, фтор в виде соединений был открытА.М.Ампером в 1810 г., но впервые выделен в виде простого вещества только в 1886 г. А.Муассаном. Это объяснялось также тем, что, с одной стороны, некоторые соединения долгоевремя принимали за «элементы» (оксиды щелочных металлов), с другой стороны,некоторые простые вещества считали оксидами неизвестных «элементов» (хлор –оксидом «мурия»). Большое количество элементов было открыто путем химическогоанализа. После введения в химическую практику новых физических методов спомощью электрического тока были выделены калий, натрий и кальций. При помощиспектрального анализа были открыты рубидий и цезий.
5-й ученик. Немецкий ученый Август Кекуле обратился к своему коллегеКарлу Венцелю с предложением организовать международный конгресс для достиженияединства в химии и разрешения спорных проблем. Венцелю идея понравилась, и онвзял на себя обязанности организатора и устроителя конгресса. К этому былпривлечен также Адольф Вюрц, согласившийся вести заседания и быть секретарем. Вмарте 1860 г. они собрались в Париже и отпечатали обращение ко всем выдающимсяхимикам. 45 ученых подписали это обращение, среди них значатся известныерусские химики Н.Н.Бекетов, Н.Н.Соколов и Н.Н.Зинин.
6-й ученик. Конгресс открылся 3 сентября 1860 г. в Карлсруэ, где Венцель преподавал в Политехническом институте. Участникам конгрессапредстояло сделать выбор по тем вопросам, которые имели жизненно важноезначение для развития химии в целом. В сущности, речь шла о том, быть ли химиина старых позициях или принять воззрения А.Авогадро и Ш.Ф.Жерара, открывавшиеперед ней новые перспективы.
Сторонником первой точки зрения былфранцузский академик, прославленный ученый Ж.Дюма. «Дюма… – писалД.И.Менделеев, принимавший участие в конгрессе, – старался поставить пропастьмежду старым и новым, искусственно уладить дело об обозначениях, предлагая внеорганической химии оставить старое обозначение, а в органической – принятьновые… При этом Дюма прекрасно характеризовал оба существующие направления.Одно, говорил он, представляет ясное последование за Лавуазье, Дальтоном иБерцелиусом. Исходная точка для ученых этого образа мыслей есть атом, неделимоепростое тело; все прочее есть сумма атомов, величина, производная от первой.Другая партия идет по пути… Жерара; она берет готовые тела и сравнивает их; онаберет частицы тела, отыскивает изменения и сличает их физические свойства.Первая партия все сделала для минеральной химии, в органической она до сих порбессильна, потому что здесь химия еще немного может создать из элементов.Вторая партия, несомненно, сильно двинувшая органическую химию, ничего несделала для минеральной». Дюма, свидетельствует далее Менделеев, призывал и техи других идти своей дорогой.
7-й ученик. Сторонником другой точки зрения был Станислао Канниццаро. Егоречь потрясла слушателей. «Я не могу… передать того воодушевления, той здравойэнергии, вполне сложившегося убеждения, которые так могущественно действовалина слушателей», – отзывался о речи Канниццаро Менделеев. На конгрессе Канниццарораздал оттиски своей книги «Краткое изложение курса химической философии».Читатели были поражены четкостью изложения, убедительностью, с которойустранялись разногласия, и открывавшимися в связи с этим перспективами развитияэкспериментальной науки. «Я читал книгу неоднократно и был поражен ясностью, скакой она освещала важнейшие спорные вопросы, – писал тогда известный химикЛотар Мейер. – С моих глаз как бы спала пелена, исчезли сомнения, и вместо нихвозникло чувство самой спокойной уверенности».
Гипотезу Авогадро Канниццаро назвалкраеугольным камнем развития атомной теории Дальтона, которая, основываясьтолько на весовых и объемных соотношениях, становилась непригодной дляэкспериментальных исследований. Не надо удивляться, утверждал он, необходимостив гипотезе Авогадро для понимания законов. Именно неприятие идей Авогадро ипривело к неудачам многих химиков и даже такого прославленного ученого, какБерцелиус.
Канниццаро c огромнымвоодушевлением произнес свою речь, и члены конгресса, несмотря на тенесогласия, которые были между ними до этого, встретили ее почти единодушнымодобрением. Когда предложили резолюцию, в которой характеризовалось различиепонятий частицы (молекулы) и атома, то все проголосовали «за». Лишь одна чья-торука робко поднялась при вопросе «кто против?», но и она тут же опустилась.
После конгресса в Карлсруэ отошли впрошлое разногласия, стоявшие на пути развития экспериментальных определений вхимии, а атомный вес стал важнейшей характеристикой элемента.
8-й ученик. М.В.Ломоносов писал: «Элемент есть часть тела, не состоящаяиз каких-либо других меньших тел». Ломоносов более чем на сто лет опередил всеххимиков Европы. В своей незавершенной работе «Элементы математической химии» ондал представление о строении вещества, подобное тому, что приняли химики лишьпосле конгресса в Карлсруэ. Он писал, что «корпускула (так он называл молекулу)– собрание элементов (т.е. атомов) в одну незначительную массу. Корпускулыоднородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов,взаимосоединенных одинаковым образом. Корпускулы разнородны, когда элементы ихразличны и соединены разным образом или в различном числе; от этого зависитбесконечное разнообразие тел. Начало есть тело, состоящее из однородныхкорпускул».
Учитель. Именно потому, что научная истина не есть то, чтопринимается голосованием, положение в химии после конгресса не сталоидиллическим. Борьба продолжалась. Одни были полностью «за» атомно-молекулярнуютеорию; другие принимали ее постольку, поскольку она казалась неплохим«инструментом» познания; третьи не признавали ее совсем. И так до тех пор, покаатом не стал для науки реальностью.
Съезд химиков явился толчком кдальнейшему движению, в частности к созданию периодического закона. Менделеевписал: «Главное понятие, с которым возможно приступить к объяснениюпериодической закономерности, состоит именно в коренном различии представленийоб элементах и простых телах… Понятия и слова «простое тело» и «элемент»нередко смешивают между собою… Простое тело есть вещество, металл илиметаллоид, с рядом физических признаков и химических реакций… Под именемэлемент должно подразумевать материальные составные части простых и сложныхвеществ…»
Этим понятием мы пользуемся и внастоящее время, хотя физический смысл его объясняем на основании современныхпредставлений о строении атома.
Презентация элементов 1–3-гопериодов
Выберите интересующий вас элемент.
/>
Выбираем элемент углерод 6С.
/>
На примере углерода учительобъясняет различие понятий «элемент» и «простое вещество».
Углерод – это элемент,который существует в природе либо в виде алмаза, известного всем драгоценногокамня, либо в виде не менее известного графита. Углерод – один изнемногочисленных элементов «без роду, без племени». История общения человека сэтим веществом уводит во времена доисторические. Имя первооткрывателя углероданеизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз илиграфит – была открыта раньше.
Люди не сразу пришли к пониманиютого, что благороднейший алмаз и невзрачный уголь – близнецы. Между тем,установить это было совсем просто: в один прекрасный день с помощью линзысконцентрировали солнечные лучи на кристаллике алмаза, помещенного подстеклянный колпак. Алмаз… сгорел, а под колпаком образовался углекислый газ –тот же самый, что образуется при горении угля.
И графит, и алмаз состоят изодинаковых углеродных атомов. Любой кристалл алмаза, даже огромный,шестисотграммовый «Куллинан», – это по существу одна молекула, состоящая изидеально упакованных атомов углерода.
Особенности молекулярного строенияобъясняют огромную разницу в свойствах графита и алмаза. Графит мягкий, легкорасслаивается, алмаз – самое твердое вещество в природе.
Графит отлично проводит тепло иэлектричество, алмаз — изолятор.
Графит совершенно не пропускаетсвета, алмаз прозрачен.
Существует более 6,5 млн веществ,называемых органическими. Что их объединяет? Представьте себе, во всехорганических веществах обязательно есть элемент углерод!
Углерод – алмаз
Прозрачные кристаллы, после огранкипревращаются в бриллианты.
/>
Решетка кубическая, а = 3,5 нм.
/>
Углерод – графит
Вещество черного цвета сметаллическим блеском.
/>
Решетка гексагональная, а = 2,45нм, с = 6,7 нм.
/>
Проверка усвоения знаний
Натрий 11Na – элемент и вещество. Просмотрите презентацию и определите, где речь идет обэлементе, а где о веществе.
/>
Натрий по своейраспространенности в природе занимает 6-е место среди элементов. Присутствует ватмосфере Солнца и в межзвездном пространстве. Содержание натрия в земной коре– 2,3%, в морской воде – 1,05%.
Натрий входит в составчеловеческого организма, в крови содержится около 0,6% NаСl. Осмотическоедавление крови поддерживается на необходимом уровне в основном за счет хлориданатрия.
Наибольшее количество натриясвязано в соединении с хлором. Соль, или, как ее называют химики, хлориднатрия, образует мощные отложения. В год каждый человек с пищей потребляет от 8до 10 кг соли. Недаром говорят: «Чтобы узнать человека, надо с ним пуд солисъесть». Оказывается, это не так уж много и по весу, и по времени: за годвдвоем и будет съеден пуд
(16 кг) соли.
Огромные количества соли содержат всебе воды морей и океанов. Солью, извлеченной из морских вод, можно было бызасыпать всю сушу земного шара слоем в 130 м. Так велико количество соли!
Интересный факт установиликанадские ученые из медицинского университета в Торонто. У вспыльчивых,раздражительных людей натрий усваивается плохо и быстро выводится из организма,а у спокойных и доброжелательных постоянно испытывающих положительные эмоции,этот элемент усваивается хорошо.
Натрий – это легкоплавкий металлсеребристо-белого цвета, на воздухе легко покрывается пленкой, состоящей изкарбонатов, оксидов и гидроксидов.
Решетка кубическая, а = 4,28 нм.
/>
Итоги урока формулируются изаписываются в тетрадь в виде современных определений понятия «элемент» и«простое вещество».
2.2 Путешествие в мир веществ
Вступительное слово
Учитель. Вы пришли в необычный кабинет (подчеркнуть необычностькабинета, показать таблицы, химическую посуду, склянки с химическими реактивамии т.п.). В этом кабинете происходят таинственные вещи. Прежде чем показать ваминтересные опыты, мы выясним, чем же занимаются в этом кабинете. Сначалаответьте на вопросы.
Как назвать одним словом все то,что нас окружает? Город? Страна? Земля?Вселенная? (Природа.)
Из чего состоит окружающая насприрода? (Парты, окошки, деревья – это тела.)
Из чего состоят тела? (Демонстрация предметов из стекла и дерева.) (Тела состоят изматериала, вещества.)
Учитель пишет на доске: Природа –Тела – Вещества.
Учитель. Химия – наука о веществах. В этом кабинете изучают вещества.Веществ очень много, и все они разные. Одни твердые, другие жидкие, третьигазообразные. Одни вредные, другие полезные, третьи – опасные… (демонстрация рисунков). Словом, с веществами необходимоработать, соблюдая меры предосторожности. Существует очень много правил, называютсяони «Правила техники безопасности». Эти правила являются результатоммноговекового общения человека с веществом. Неправильное обращение с веществамиприводит к страшным последствиям.
Практическая часть
(Демонстрация и объяснение опытов)
1.«Дым без огня»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Два стеклянных цилиндра (или стакана) с крышками, 25%-й водный раствораммиака, концентрированная соляная кислота.
П р о в е д е н и е о п ы т а. В одинчисто вымытый цилиндр налейте несколько капель концентрированной солянойкислоты, а в другой – раствор аммиака. Оба цилиндра закройте крышками ипоставьте друг от друга на некотором расстоянии. Перед опытом следует показать,что цилиндры «пустые». Во время демонстрации цилиндр с соляной кислотой (настенках) переверните вверх дном и поставьте на крышку цилиндра с аммиаком.Крышку уберите. Внутри цилиндра образуется белый дым – признак химическойреакции.
2. «Химическое молоко»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Два химических стакана, растворы хлорида бария и серной кислоты.
П р о в е д е н и е о п ы т а.Слить растворы хлорида бария и серной кислоты. Частицы образовавшегося белогоосадка, не успев осесть, создают эффект молока.
3.«Химическая хирургия»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Деревянная линейка, ватка, растворы хлорида железа(III) и роданидакалия.
П р о в е д е н и е о п ы т а.Пригласить самого смелого. Смочить вату хлоридом железа(III) и протереть руку.Деревянную линейку смочить роданидом калия. При соприкосновении этих веществ образуетсяраствор кровавого цвета. Смыть раствор и показать ребятам отсутствие следовпореза.
4. «Цвет по волшебству»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Химический стакан, растворы щелочи, фенолфталеина, серной кислоты,лакмуса.
П р о в е д е н и е о п ы т а. В растворщелочи добавьте фенолфталеин, покажите малиновую окраску. Прилейте сернуюкислоту, покажите, что раствор в стакане снова стал бесцветным. Добавьтефиолетовый лакмус и получите снова красную окраску.
5. «Черный удав из стакана»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Сахарная пудра, вода, концентрированная серная кислота (/>= 1,84 г/см3), двахимических стакана на 100–150 мл, мензурка, стеклянная палочка, весы,разновесы.
П р о в е д е н и е о п ы т а.Взвесьте на весах 30 г сахарной пудры и перенесите ее в химический стакан.Отмерьте мензуркой 12 мл концентрированной серной кислоты. Осторожно смешайте встакане стеклянной палочкой сахар и кислоту в кашеобразную массу (стекляннуюпалочку тотчас выньте и поместите в стакан с водой). Через некоторое времясмесь чернеет и разогревается, и вскоре из стакана начинает выползать пористаяугольная масса/>*.
(Обугливание сахара и другихуглеводов серной кислотой объясняется окислительными свойствамиконцентрированной серной кислоты. Восстановителем является углевод, процессэкзотермический. Выделяющиеся газы и пары воды вспучивают угольную массу,которая поднимается в стакане.)
6. «Вулкан на столе»
О б о р у д о в а н и е и р е а к ти в ы. Коническая колба, фарфоровый тигель или чашка, лучинка, спички, дихроматаммония, спирт.
П р о в е д е н и е о п ы т а. В горлоконической колбы вставьте тигелек или фарфоровую чашку. (Колбу можно покрытьпластилином, придав ей форму горы, или изготовить макет сопки.) Под колбу илимакет положите большой лист бумаги для сбора оксида хрома(III). В тигелекнасыпьте дихромат аммония, в центре холмика смочите его спиртом. Зажигается«вулкан» горящей лучинкой. Реакция экзотермическая, протекает бурно, вместе сазотом вылетают раскаленные частички оксида хрома(III). Если погасить свет, тосоздается впечатление извергающегося вулкана, из кратера которого выливаютсяраскаленные массы.
В завершение опытов подаритькаждому полоску универсальной индикаторной бумажки, которая меняет свой цвет взависимости от среды раствора, и предложить дома капнуть на нее водой из-подкрана, соком лимона и раствором соды.
Напутственные слова
Учитель. Самое интересное в окружающем нас мире – это то, что оночень сложно устроен и к тому же постоянно изменяется. Каждую секунду в немпроисходит неисчислимое множество химических реакций, в результате которых однивещества превращаются в другие. Человек сделал вдох – и в организме началисьреакции окисления органических веществ. Он сделал выдох – и в воздух попалуглекислый газ, который затем поглотится растениями и в них превратится вуглеводы. Некоторые реакции мы можем наблюдать непосредственно, напримерржавление железных предметов, свертывание крови, сгорание автомобильноготоплива. Однако подавляющее большинство химических процессов остаютсяневидимыми, но именно они зачастую определяют свойства окружающего мира. Чтобыуправлять превращениями веществ, необходимо как следует разобраться в природеподобных реакций. Для этого и нужна химия.
Химия занимает особое место срединаук о природе. Она обладает фантастической созидательной силой. Часть веществ(кислород, вода, белки, углеводы, нефть, золото и др.) дана нам природой вготовом виде, другую часть (например, асфальт или искусственные волокна)человек получил сам из природных веществ. Но самую большую группу составляютвещества, которых раньше вообще не существовало, и человек синтезировал ихсамостоятельно. В этом и заключается уникальность химии: она не только изучаетто, что дано природой, но и сама постоянно создает для себя все новые и новыеобъекты исследования. В этом отношении химии нет равных среди других наук.
Мир веществ разнообразный,причудливый и таинственный. Окунуться в богатство химического знания вы пока неможете. Но у вас все впереди.
Глава 3.ДИДАКТИЧЕСКИЕКАРТОЧКИ ПО ТЕМЕ «ВЕЩЕСТВО»
вещество химическийэлемент
1. Химические явления – это
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Вещество – это
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
3. Выпишите только химические явления из приведенного нижесписка: испарение воды, окисление меди, нагревание воды, горение топлива,плавление железа, гниение дров, ржавление железа.
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
Знаки химическихэлементов
1. Напишите химические знаки следующих элементов:
водород, кальций,углерод, натрий, фосфор, калий, азот, магний, кислород, медь, хлор, железо,сера, алюминий, кремний, цинк, бром, марганец................................................................................................................
...............................................................................................................
...............................................................................................................
Подчеркните знакихимических элементов, молекулы которых двухатомны.
2. Запишите с помощью символов химических элементов, индексов икоэффициентов:
две молекулы азота………………; пять атомов хлора ……………. .
Химические формулы
1. Что называется относительной молекулярной массой?
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Найдите относительную молекулярную массу следующих веществ:Н3РО4, Са(ОН)2, СuSO4.
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
3. Определите массовую долю каждого элемента в соединенииСuSО4.
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
Строение атома
1. В чем заключается физический смысл номера периода?
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Составьте схему строения атома кремния, напишите электроннуюконфигурацию, определите число протонов, нейтронов и электронов.
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
Химическая связь
1. Какая связь называется ковалентной?
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Укажите виды химической связи в следующих веществах:
Вr2 ……………………….;ZnO …………………………………… ;
NH3 ………………………; Mg…………………………………… .
Соединения химическихэлементов
1. Что называется степенью окисления?
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Определите степень окисления каждого элемента в сложныхвеществах из следующего списка:
ОF2, N2O3, Cl2, H2CO3, NaOH.
Выпишите формулыбинарных соединений и назовите эти соединения.
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
Основные классынеорганических соединений
1. Дайте характеристику серной кислоты
...............................................................................................................
...............................................................................................................
….
2. Какие оксиды соответствуют следующим кислотам:
угольная –………………………; фосфорная – .
3. Из предложенного перечня веществ:
H2S, K2O, LiOH,MgSO4, HNO3
выпишите отдельнои назовите:
оксиды –…………………………………………………………….…. ;
кислоты –…………………………………………………………...…. ;
основания –……………………………………………………………….
ЛИТЕРАТУРА
О. В. Байдалина. Оприкладном аспекте химических знании // Химия в школе, 2005, № 5, с. 45-47.
Ахметов Н. С. Методикапреподавания темы «Закономерности протекания химических реакций» // Химия вшколе. 2002, № 3, с. 15 – 18.
Ахметов Н. С. Учебник для8 класса общеобразовательных учреждений. М.: Просвещение, 1998 г.
Рудзитис Г. Е., ФельдманР. Г. Учебник для 8 класса средней школы. М.: Просвещение, 1992.
Материалы сайта www.1september.ru
О. С. Габриелян, Н. П.Воскобойникова, А. В. Ящукова. Настольная книга учителя. Химия. 8 класс. М.:Дрофа, 2003 г.
Малинин К. М. Технологиясерной кислоты и серы. М., Л., 1994.
Васильев Б. Г., ОтвагинаМ. И. Технология серной кислоты. М., 1985.
Отвагина М. И., Явор В.И., Сретенская Н. С., Шарифов М. Ю. Промышленность минеральных удобрений исерной кислоты. М., НИИТЭХИМ. 1972. Выпуск № 4.
Резницкий И. Г.Возможности использования нитрозного способа для переработки газов автогенныхпроцессов на серную кислоту / Цветные металлы. 1991. № 4.
Березина Л. Т., БорисоваС. И. Утилизация фосфогипсов — важнейшая экологическая проблема // Химическаяпромышленность. 1999 г. № 12.
Громов А. П.Экологические аспекты производства серной кислоты // Экология и промышленностьРоссии. 2001, № 12.
Лидин Р. А. Химия:Руководство к экзаменам / Р. А. Лидин, В. Б. Маргулис. – М.: ООО Издательство«АСТ»: ООО «Издательство Астрель», 2003. с. 64 – 70.
Единый государственныйэкзамен 2002: Контрольные измерительные материалы: Химия / А. А. Каверина, Д.Ю. Добротин, М. Г. Снастина и др.; М.: Просвещение, 2002. – с. 39 – 51.
Химия: Большой справочникдля школьников и поступающих в вузы / Е. А. Алферова, Н. С. Ахметов, Н. В.Богомолова и др. М.: Дрофа, 1999. с. 430-438
Р. П. Суровцева, С. В.Сафронов. Задания для самостоятельной работы по химии. М.: Просвещение, 1993 г.