Такая сложная, но интересная наука, как химия, всегда вызывает у школьников неоднозначную реакцию. Ребятам интересны опыты, в результате которых получаются вещества ярких цветов, выделяются газы или выпадают осадки. А вот сложные уравнения химических процессов писать любят лишь единицы из них.
По современным федеральным стандартам в общеобразовательных школах введена Такой предмет программы, как химия, также не остался без внимания.
В рамках изучения сложных превращений веществ и решения практических задач юный химик на практике оттачивает свои умения и навыки. Именно в ходе необычных опытов учитель формирует у своих воспитанников интерес к предмету. Но на обычных уроках педагогу трудно найти достаточное количество свободного времени для нестандартных экспериментов, а проводить для детей просто некогда.
Чтобы исправить это, были придуманы дополнительные элективные и факультативные курсы. Кстати, многие ребята, которые в 8-9 классах увлекаются химией, в будущем становятся врачами, фармацевтами, учеными, ведь на таких занятиях юный химик получает возможность самостоятельно проводить эксперименты и делать по ним выводы.
В былые времена химия для детей была доступна только с 8-го класса. Никаких специальных курсов или внеурочных занятий химической направленности детям не предлагалось. По сути, работа с одаренными детьми по химии просто отсутствовала, что негативно отражалось и на отношении школьников к данной дисциплине. Ребята боялись и не понимали сложных химических реакций, допускали ошибки в написании ионных уравнений.
В связи с реформированием современной системы образования ситуация изменилась. Теперь в образовательных учреждениях предлагаются и в младших классах. Ребята с удовольствием проделывают те задания, которые им предлагает учитель, учатся делать выводы.
Факультативные курсы, связанные с химией, помогают ученикам старших классов получить навыки работы с лабораторным оборудованием, а придуманные для младших школьников содержат яркие, показательные химические опыты. Например, дети изучают свойства молока, знакомятся с теми веществами, которые получаются при его скисании.
Занимательная химия для детей интересна, когда в ходе опыта они видят необычный результат: выделение газа, яркий цвет, необычный осадок. Такое вещество, как вода, считается идеальным для проведения разнообразных занимательных химических опытов для школьников.
Например, химия для детей 7 лет может начинаться со знакомства с ее свойствами. Учитель рассказывает детям о том, что большая часть нашей планеты покрыта водой. Педагог сообщает воспитанникам и о том, что в арбузе ее более 90 процентов, а в человеке - около 65-70 %. Рассказав школьникам о том, как важна вода для человека, можно предложить им некоторые интересные эксперименты. При этом стоит подчеркнуть «волшебность» воды, чтобы заинтриговать школьников.
Кстати, в этом случае стандартный набор химии для детей не предполагает какого-то дорогостоящего оборудования - вполне можно ограничиться доступными приборами и материалами.
Приведем пример такого несложного и тоже время интересного эксперимента с водой. Это сооружение ледяной скульптуры - "иглы". Для эксперимента потребуется:
Продолжительность эксперимента - 2 часа, поэтому на обычном уроке подобный эксперимент не провести. Для начала нужно в форму для льда залить воду, поставить в морозильную камеру. Через 1-2 часа, после того как вода превратится в лед, занимательная химия может продолжаться. Для опыта потребуется 40-50 готовых кубиков льда.
Вначале дети должны разложить на столе 18 кубиков в виде квадрата, оставив в центре свободное место. Далее их, предварительно посыпая поваренной солью, аккуратно прикладывают друг к другу, склеивая таким образом между собой.
Постепенно соединяются все кубики, и в итоге получается толстая и длинная «игла» изо льда. Чтобы сделать ее, достаточно 2 чайных ложек поваренной соли и 50 небольших кусочков льда.
Можно, подкрасив воду, сделать ледяные скульптуры разноцветными. А в результате такого несложного опыта химия для детей 9 лет становится понятной и увлекательной наукой. Можно поэкспериментировать, склеив кубики льда в виде пирамидки или ромба.
Данный опыт не потребует специальных материалов, реактивов и инструментов. Сделать его ребята смогут за 10-15 минут. Для эксперимента запасемся:
Бутылку нужно наполнить на 2/3 обычной водой. Затем добавляем в нее 1-2 капли средства для мытья посуды. Спустя 5-10 секунд в бутылку насыпаем пару щепоток блесток. Плотно закручиваем крышку, переворачиваем бутылку дном вверх, держа за горлышко, и крутим по часовой стрелке. Затем останавливаем и смотрим на получившийся вихрь. До того момента, как "торнадо" заработает, придется прокрутить бутылку 3-4 раза.
При совершении ребенком круговых движений возникает вихрь, сходный с торнадо. Вращение воды вокруг центра происходит благодаря действию центробежной силы. Учитель рассказывает детям о том, насколько страшны торнадо в природе.
Подобный опыт абсолютно безопасен, но после него химия для детей становится по-настоящему сказочной наукой. Для того чтобы эксперимент был более ярким, можно использовать красящее вещество, например, перманганат калия (марганцовку).
Хотите рассказать детям, что такое занимательная химия? Программы для детей не позволяют учителю уделять на уроках должное внимание опытам, на это просто нет времени. Значит, займемся этим факультативно.
Ученикам младших классов данный эксперимент принесет массу положительных эмоций, а сделать его можно за несколько минут. Нам потребуется:
В баночке смешиваем одну часть жидкого мыла с шестью частями воды. Загибаем конец небольшого отрезка проволоки в виде кольца, Опускаем его в мыльную смесь, аккуратно вытаскиваем и выдуваем из формы красивый мыльный пузырь собственного изготовления.
Для данного эксперимента подходит только проволока, не имеющая нейлонового слоя. Иначе выдуть мыльные пузыри дети не смогут.
Для того чтобы ребятам было интереснее, можно добавить в мыльный раствор пищевой краситель. Можно устроить мыльные соревнования между школьниками, тогда химия для детей станет настоящим праздником. Учитель таким образом знакомит ребят с понятием растворов, растворимости и поясняет причины появления пузырей.
Для начала педагог поясняет, насколько важна вода для клеток в живых организмах. Именно с помощью нее происходит транспортировка питательных веществ. Учитель отмечает, что в случае недостаточного количества воды в организме все живое погибает.
Для эксперимента потребуется:
Данный эксперимент потребует 1,5-2 часа, но в результате химия для детей будет проявлением чуда, символом волшебства.
Зеленые листочки помещают в пробирку, закрепляют ее в держателе. В пламени спиртовки 2-3 раза нужно обогреть всю пробирку, а затем это делают только с той частью, где находятся зеленые листья.
Стакан следует разместить так, чтобы газообразные вещества, выделяющиеся в пробирке, попадали в него. Как только нагревание будет завершено, к капле полученной внутри стакана жидкости, добавляем крупинки белого безводного сульфата меди. Постепенно белый цвет исчезает, и сульфат меди становится голубого либо синего цвета.
Данный опыт приводит детей в полный восторг, ведь на их глазах меняется окраска веществ. В заключение опыта преподаватель рассказывает детям о таком свойстве, как гигроскопичность. Именно благодаря своей способности впитывать водяной пар (влагу), белый сульфат меди меняет свой цвет на синюю окраску.
Данный эксперимент подходит для вводного занятия элективного курса по химии. Предварительно из нужно сделать заготовку в форме звезды и пропитать ее в растворе фенолфталеина (индикатора).
В ходе самого эксперимента прикрепленная к "волшебной палочке" звезда сначала погружается в раствор щелочи (к примеру, в раствор гидроксида натрия). Дети видят, как за считанные секунды у нее меняется окраска и появляется яркий малиновый цвет. Далее окрашенную форму помещают в раствор кислоты (для эксперимента оптимальным будет применение раствора соляной кислоты), и малиновая окраска пропадает - звездочка снова становится бесцветной.
Если опыт проводят для малышей, в ходе эксперимента учитель рассказывает «химическую сказку». Например, героем сказки может стать любознательный мышонок, который хотел узнать, почему в волшебной стране так много ярких цветов. Для учеников 8-9 классов педагог вводит понятие «индикатор» и отмечает, какими индикаторами можно определить кислотную среду, а какие вещества нужны для определения щелочной среды растворов.
Данный эксперимент демонстрирует сам педагог, пользуясь специальным вытяжным шкафом. Опыт базируется на специфических свойствах концентрированной азотной кислоты. В отличие от многих кислот, концентрированная азотная способна вступать в химическое взаимодействие с металлами, расположенными в после водорода (за исключением платины, золота).
В пробирку нужно налить ее и добавить туда же кусочек медной проволоки. Под вытяжкой пробирка обогревается, и дети наблюдают появление паров «рыжего джина».
Для учеников 8-9 классов педагог пишет уравнение химической реакции, выделяет признаки ее протекания (изменение окраски, появление газа). Данный опыт не подходит для демонстрации вне стен школьного химического кабинета. По правилам техники безопасности, он предполагает применение так как пары оксида азота («бурого газа») представляют для детей опасность.
Для того чтобы подогреть интерес у школьников к химии, можно предложить домашний эксперимент. Например, провести опыт по выращиванию кристаллов поваренной соли.
Ребенок должен приготовить насыщенный раствор поваренной соли. Затем в него поместить тонкую веточку, и, по мере испарения из раствора воды, на веточке будут «расти» кристаллы поваренной соли.
Банку с раствором нельзя встряхивать или поворачивать. А когда через 2 недели кристаллы вырастут, палочку нужно очень осторожно вынуть из раствора и обсушить. А затем при желании можно покрыть изделие бесцветным лаком.
В школьной программе нет более интересного предмета, чем химия. Но для того чтобы дети не боялись этой сложной науки, учитель должен уделять в своей работе достаточное времени занимательным опытам и необычным экспериментам.
Именно практически навыки, которые формируются в ходе такой работы, и помогут стимулировать интерес к предмету. А в младших классах занимательные опыты рассматриваются по ФГОСам как самостоятельная проектная и исследовательская деятельность.
X имический эксперимент придает особую специфику предмету химии. Он является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения.
В методической литературе можно встретить много различных формулировок понятия химического эксперимента, используемого для обучения: «школьный химический эксперимент», «ученический эксперимент по химии» и др. В качестве центрального в этом многообразии понятий можно выделить понятие «учебный химический эксперимент».
В учебном химическом эксперименте наиболее общими являются следующие компоненты:
1) изучение химических объектов (веществ и химических реакций), рассчитанное на одновременное восприятие всеми обучаемыми;
2) постановка целей и задач эксперимента;
3) экспериментальная деятельность самих обучаемых;
4) освоение техники химического эксперимента.
На основе этих общих компонентов понятие учебный химический эксперимент можно представить как специальным образом организованный фрагмент процесса обучения, направленный на познание объектов химии и развитие экспериментальной деятельности обучаемых.
В школьном курсе химии эксперимент является не только методом исследования, источником и средством нового знания, но и своеобразным объектом изучения.
Химический эксперимент выполняет важнейшие функции: образование, воспитание (нравственное, духовное, трудовое, эстетическое, экономическое и др.) и развитие (в том числе памяти, мышления, эмоций, воли, мотивов и др.).
Химический эксперимент выполняет и некоторые частные функции – информативную, эвристическую, критериальную, корректирующую, исследовательскую, обобщающую и мировоззренческую.
1. Информативная функция проявляется в тех случаях, когда химический эксперимент служит первоначальным источником познания предметов и явлений. С помощью эксперимента обучаемые узнают о свойствах и превращениях веществ. В этих случаях явления рассматриваются такими, какие они есть в реальной обстановке. Будучи включенным в активную познавательную деятельность, обучаемый в состоянии проникнуть в суть химического явления, освоить его на эмпирическом уровне и использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания.
2. Эвристическая функция обеспечивает не только установление фактов, но и служит активным средством формирования многих эмпирических понятий, выводов, зависимостей и закономерностей в химии.
Простейший пример, когда на основе опыта устанавливается факт: ученик, добавляя к раствору индикатора (фенолфталеина) несколько капель раствора гидроксида натрия, убеждается в том, что данный индикатор под действием щелочи изменяет свою окраску.
Чаще всего установить факт намного сложнее. Например, опустив кусочек цинка в раствор соляной кислоты, ученик выясняет: во-первых, что цинк реагирует с раствором соляной кислоты; во-вторых, что в результате этой реакции выделяется газ; а при выпаривании капельки раствора на стекле ученик устанавливает, в-третьих, что в результате этой реакции образовалось новое вещество – хлорид цинка.
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 перестает воспламеняться, осторожно сливают жидкость из пробирки и вновь добавляют в нее
2 мл исходного раствора пероксида водорода. Снова доказывают наличие кислорода. Опыт повторяют три раза.
На основании наблюдений учащиеся приходят к выводу, что оксид марганца(IV) в ходе реакции не расходуется. Затем они самостоятельно формулируют определение понятия «катализатор» – вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но не расходуется при ее осуществлении.
Химический эксперимент также позволяет выводить зависимости и закономерности. 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 йодида калия с раствором пероксида водорода в присутствии крахмала.
В три пробирки, содержащие раствор йодида калия с крахмалом, наливают раствор пероксида водорода: в первую пробирку с исходной концентрацией (3%), во вторую – разбавленный в два раза и в третью – разбавленный в четыре раза. С помощью часов или метронома фиксируют, что во второй пробирке реакция протекает в два раза медленнее, чем в первой, а в третьей – в четыре раза.
На основании проделанного опыта учащиеся приходят к выводу, что скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Полученный из эксперимента вывод можно оформить графически в координатах «время – концентрация». Такой путь: от эксперимента к графику, а от него к уравнению – пример высшего проявления эвристического вывода. Он возможен при высоком уровне самостоятельности и творческой активности учащихся.
Все вышеприведенные примеры показывают, что эксперимент можно использовать для организации прямых эвристических выводов.
3. Критериальная функция проявляется в том случае, когда результаты опытов подтверждают предположения (гипотезы) обучаемых, т.е. служат той «практикой, что является критерием истины». Это необходимое средство практического доказательства правильности или ошибочности предположительных суждений, выводов, а также подтверждения ряда известных положений.
Химический эксперимент является средством сопоставления суждений с субъективным отражением внешнего мира, полученным посредством чувств. Поэтому он может восприниматься как средство проверки человеческих знаний о внешнем мире. В процессе обучения химии желательно каждое теоретическое суждение проверять на «истинность» с помощью эксперимента.
Например, когда ученики узнали, что вода состоит из водорода и кислорода, то им следует разъяснить, что это единственные составные части воды. В этом случае целесообразно поставить опыт по получению воды из кислорода и водорода: результаты опыта явятся доказательством того, что вода состоит только из этих элементов. Однако учащиеся должны понимать, что эксперимент не является абсолютным средством проверки истины. Приведенный опыт доказывает качественный состав воды, но он еще не говорит о ее количественном составе. Для того чтобы сделать определенные суждения о формуле воды, должны быть проведены новые эксперименты.
Часто эксперимент рассматривается как средство опровержения или подтверждения выдвинутой гипотезы. Например, при изучении бензола, обсуждая его молекулярную формулу, учащиеся относят бензол к непредельным углеводородам. Учитель предлагает проверить на опыте, взаимодействует ли бензол с бромной водой. Опыт не подтверждает выдвинутого предположения: бензол не вызывает характерного для непредельных углеводородов обесцвечивания бромной воды. Из неудачи в эксперименте ученики делают вывод, что при теоретических обсуждениях необходимо делать ориентировку на практику.
4. Корректирующая функция позволяет преодолевать трудности в освоении теоретических знаний: уточнять имеющиеся знания в процессе приобретения экспериментальных умений и навыков, исправлять ошибки обучаемых, осуществлять контроль за приобретенными знаниями.
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 существующими программами по химии полной средней общеобразовательной школы.
Ученические опыты можно использовать для формирования правильных суждений учащихся и исправления ошибочных. Например, изучая свойства кислотных оксидов, учащиеся на уроке узнают из эксперимента, что оксид углерода(IV) и оксид серы(IV) взаимодействуют с водой. Такое взаимодействие учащиеся доказывают с помощью лакмуса. Но если ограничиться только этими опытами, то у учащихся может возникнуть ряд ошибочных представлений, связанных с неправильным переносом знаний. Так, например, большинство учащихся пишут уравнение реакции не существующего в природе процесса взаимодействия оксида кремния(IV) с водой. Для исправления этой ошибки необходимо, чтобы учащиеся провели опыт и сами убедились с помощью раствора лакмуса, что данные вещества не взаимодействуют между собой. Такие опыты помогут учащимся преодолеть типичные ошибки.
В практической деятельности учащихся также велика вероятность ошибок, связанных с нарушением правил техники безопасности. При получении хлороводорода и соляной кислоты учащиеся нередко опускают газоотводную трубку прибора в воду, забывая о том, что хлороводород хорошо растворяется в воде. Даже предупредительные слова учителя и инструкция учебника не оказывают должного воздействия. В подобной ситуации необходим специальный корректирующий эксперимент, демонстрирующий возможные последствия при неправильном проведении реакции. Учитель умышленно делает экспериментальную ошибку и тем самым показывает, как не следует ставить данный опыт. Видя результаты неправильного обращения с прибором, учащийся в своей практической работе уже не допустит подобной ошибки.
5. Исследовательская функция связана с развитием практических умений и навыков по анализу и синтезу веществ, поиску знаний о свойствах веществ и исследованию их простейших признаков, конструированию приборов и установок, т.е. освоению простейших методов научно-исследовательской работы. В соответствии с этой функцией учебный химический эксперимент как бы соединяет применение основных приемов научного метода с выполнением учащимися учебно-исследовательских заданий.
Наиболее распространенными и доступными исследованиями являются практические работы по качественному анализу веществ. Экспериментальные исследовательские работы ценны в творческом отношении и дают возможность обучаемым самим создавать опытные установки для исследования веществ. В ходе таких работ не только изучаются вещества, но и осваиваются различные экспериментальные методы, применяемые в химии.
Однако в химии важны не только качественные, но и количественные показатели. Ученический эксперимент, связанный с измерением количественных характеристик, практически не используется на уроках и очень редко применяется на факультативных и внеурочных занятиях по химии. Вместе с тем систематическое выполнение количественных экспериментальных задач приучает учащихся аккуратно работать, критически подходить к делу, вырабатывает навыки точной количественной оценки результатов эксперимента и существенно изменяет характер поисковой познавательной деятельности.
Первоначально учащиеся начинают решать количественные экспериментальные задачи на образцах искусственных смесей (например, определение содержания карбонатов в выданном образце щелочи). Затем характер задач усложняется и приближается к жизненным условиям (например, определение кислотности пищевых продуктов: хлеба, молока, ягод, фруктов и т.д.). Особый интерес представляют количественные экспериментальные задачи по синтезу веществ (например, получение индикатора метилоранжа и других препаратов, необходимых для школьного химического эксперимента). Они имеют ценность и в творческом, и в эмоциональном аспектах: синтезированный препарат сохраняется и используется затем в других экспериментах. Выполняя эти работы, учащиеся не только изучают вещества, но и осваивают экспериментальные методы, применяемые в химии (взвешивание, титрование, экстракция, хроматография, анализ, синтез и т.д.).
6. Обобщающая функция учебного химического эксперимента создает условия для выработки предпосылок при построении различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии учебных экспериментов можно сделать обобщенный вывод.
Например, наблюдение опытов по электропроводности водных растворов кислот, щелочей и солей приводит учащихся к обобщению: несмотря на различную природу этих веществ, их растворы обладают одним свойством – все они могут проводить электрический ток. Полученные в опытах отдельные экспериментальные факты могут быть интерпретированы в общий вывод, на основании которого дается определение понятия «электролит».
В преподавании химии часто возникают такие ситуации, при которых 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: взаимодействие 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 опытах было взято по два исходных вещества (простое и сложное) и получилось два новых (простое и сложное). 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».
В обобщении на базе эксперимента важно не только передавать определенную сумму знаний, но и формировать единые правила работы в лаборатории.
В государственном образовательном стандарте по химии для полной средней общеобразовательной школы в требованиях к уровню подготовки выпускников перечислены основные экспериментальные умения. Большинство из этих умений являются обобщенными: обращаться с простейшим лабораторным оборудованием, растворять твердые вещества, проводить отстаивание, фильтрование, обращаться с кислотами и щелочами, готовить растворы с определенной массовой долей растворенного вещества, собирать из готовых деталей приборы, определять с помощью характерных реакций неорганические и органические вещества, в том числе и полимерные материалы. При формировании экспериментальных умений необходимо постоянно обращать внимание учащихся на то, как следует правильно проводить тот или иной эксперимент с точки зрения техники безопасности.
7. Мировоззренческая функция определяется дидактической ролью учебного химического эксперимента в научном химическом познании. Эксперимент является составной частью в цепи диалектического процесса познания учащимися объективной действительности. Правильно поставленный учебный химический эксперимент – важнейшее средство формирования научного мировоззрения учащихся в процессе усвоения основ химической науки.
Все перечисленные функции учебного химического эксперимента взаимосвязаны и взаимообуславливают друг друга. От возможности выполнения этих функций зависят успех и эффективность проводимого учебного химического эксперимента.
Химический эксперимент относится к специфическим методам обучения, что обусловлено особенностью предмета – химии, при изучении которого нельзя упускать наглядность. Эксперимент позволяет не только как можно подробнее понять, что же происходит в конкретной химической реакции, но и помогает повысить интерес учащихся к предмету химии.
В ыполнять эксперимент возможно лишь с опорой на полученные ранее знания. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию (которое становится более целенаправленным и активным) и осмыслению его сущности. Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы.
Формулирование гипотезы учащимися развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания и в результате проверки гипотезы получать новые знания. Химический эксперимент открывает большие возможности также и для создания и последующего разрешения проблемных ситуаций.
Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводится эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить.
Различают следующие типы школьного химического эксперимента:
Демонстрационный эксперимент;
Лабораторные опыты;
Лабораторные работы;
Практические работы;
Экспериментальный (лабораторный) практикум;
Домашний эксперимент.
Демонстрационный эксперимент – это химический эксперимент, проводимый преподавателем (в редких случаях подготовленным учеником).
Основные задачи демонстрационного эксперимента: раскрытие сущности химических явлений; показ учащимся лабораторного оборудования (приборов, установок, аппаратов, химической посуды, реактивов, материалов, приспособлений); раскрытие приемов экспериментальной работы и правил безопасности труда в химических лабораториях.
Требования к демонстрационному эксперименту впервые были сформулированы В.Н.Верховским и развиты К.Я.Парменовым, А.Д.Смирновым, В.П.Гаркуновым, М.С.Пак и др.
В процессе демонстрационного эксперимента необходимо реализовать следующие требования:
1) обозреваемость (обеспечение хорошей видимости всем учащимся);
2) наглядность (обеспечение правильного восприятия учащимися);
3) безукоризненная техника выполнения;
4) безопасность для учащихся и учителя;
5) оптимальность методики эксперимента (сочетание техники эксперимента и слов учителя);
6) надежность (без срывов);
7) выразительность (раскрытие сущности объекта при минимальной затрате усилий и средств);
8) эмоциональность;
9) убедительность (однозначность объяснения, достоверность результатов);
10) кратковременность;
11) эстетичность оформления;
12) простота техники выполнения;
13) доступность для понимания;
14) предварительная подготовка эксперимента;
15) репетиция методики эксперимента.
Лабораторные опыты – это эксперимент, который выполняют учащиеся под непосредственным руководством учителя. Лабораторные опыты являются, как правило, единичными и помогают изучить отдельные стороны химического объекта.
Лабораторные работы представляют собой совокупность лабораторных опытов и позволяют изучить многие стороны химических объектов и процессов. Лабораторные работы заключаются в проведении учащимися по заданию учителя опытов с использованием приборов, инструментов и прочего оборудования. По времени они могут занимать от 5–10 до 40–45 мин (лабораторный урок). На лабораторном уроке учащиеся работают в основном не по заданиям и не по книге, а на основании живого слова преподавателя.
Практические работы являются одним из видов экспериментальной учебной деятельности школьников. Практические занятия отличаются более высокой степенью самостоятельности учащихся и способствуют совершенствованию их знаний и умений.
Экспериментальный практикум – вид самостоятельной работы учащихся, проводимой в основном в старших классах. Экспериментальный практикум обычно организуется при завершении крупных разделов курса и имеет преимущественно повторительно-обобщающий характер. Такой практикум способствует формированию обобщенных знаний и умений.
Домашний эксперимент – это опыты, выполняемые учащимися в домашних условиях и способствующие удовлетворению познавательных интересов и потребностей учащихся, а также развитию опыта их творческой деятельности.
С целью профессиональной подготовки к образовательной практике молодые учителя должны целенаправленно осваивать технику и методику школьного химического эксперимента.
Э ффективность обучения химии тесно связана с общим планированием учебного материала. Основные задачи, которые решаются в процессе планирования, – это оптимизация учебного процесса, определение объема учебного материала, подбор заданий на урок и на дом, выделение времени на проведение лабораторных опытов и практических занятий, решение экспериментальных и расчетных задач, контроль знаний, умений и навыков учащихся, закрепление и повторение материала.
Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент и по всей теме, и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать наиболее подходящие для каждого конкретного случая варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать, оценивать свою деятельность при проведении демонстраций, а также деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.
Планирование химического эксперимента: в начале учебного года в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий и решения экспериментальных задач по темам и их связь с теоретическими занятиями; определяется перечень экспериментальных умений и навыков, которые должны приобрести учащиеся, и дидактические средства, позволяющие достичь поставленных целей. Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.
Подготовка к уроку зависит от типа урока и поставленной дидактической цели. Вначале преподаватель уточняет учебно-воспитательные задачи урока и продумывает методику его проведения. Чтобы химический эксперимент обеспечивал прочные и глубокие знания, необходимо предусмотреть, какие экспериментальные умения и навыки будут приобретены учащимися, с помощью каких приемов можно добиться понимания ими наблюдаемых химических превращений. Преподавателю рекомендуется просмотреть соответствующую методическую литературу, наметить вопросы, выявляющие теоретические знания учащихся по теме, выделить моменты, способствующие приобретению умений, навыков, а также облегчающие восприятие учебного материала в дальнейшем, и сосредоточить на них внимание.
Преподавателю необходимо продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т.д.).
Очень важно перед уроком отрепетировать технику выполнения каждого демонстрационного опыта, проверить наличие и качество реактивов, а также убедиться в наглядности работы прибора и происходящих явлений, т.к. неполадки, обнаруженные в процессе проведения урока, ухудшают дисциплину учащихся и препятствуют достижению поставленной цели. При необходимости следует заменять реактивы, исправлять приборы либо подбирать заранее другую подходящую аппаратуру.
П рочность и осознанность знаний по химии возрастают, если химический эксперимент осуществляют сами ученики. Для его проведения необходимо овладеть целым рядом умений и навыков , отсутствие которых мешает учащимся сосредоточить внимание на сущности происходящих химических явлений, т.к. им приходится больше заниматься техникой проведения опытов.
Овладение экспериментальными умениями и навыками необходимо не только для успешного усвоения содержания курса химии, но и при продолжении образования в вузах и для будущей производственной деятельности. Наиболее важны следующие умения и навыки:
Обращение с посудой, приборами, реактивами;
Проведение таких операций, как нагревание, растворение, собирание газов и др.;
Наблюдение химических явлений и процессов и правильное объяснение их сущности;
Составление письменного отчета о проделанной работе;
Пользование справочной литературой.
Чтобы управлять процессом совершенствования и развития умений и навыков учащихся, преподаватель должен сам четко представлять путь и методику их формирования. Для этого ему необходимо постоянно и внимательно знакомиться с программой по химии. В ней есть перечень практических умений и навыков, которые учащиеся должны приобретать по мере изучения курса химии. Проверять уровень владения практическими умениями и навыками нужно начинать сразу после первых практических занятий. Например, после знакомства учащихся с лабораторным оборудованием преподаватель на следующих уроках проверяет, как они усвоили соответствующие умения.
Наиболее эффективно умения и навыки формируются при соблюдении следующих условий:
Сочетание наглядного показа опыта с устным комментированием хода его выполнения;
Объяснение сущности явлений, происходящих при выполнении опыта;
Уточнение необходимости эксперимента и предупреждение возможных ошибок;
Контроль со стороны преподавателя и оказание дифференцированной помощи учащимся.
Большое значение в совершенствовании и закреплении умений и навыков имеет индивидуальное выполнение опытов учащимися. При самостоятельном выполнении опытов, в которых встречаются уже известные ученикам приемы и операции, они быстрее и прочнее закрепляются и совершенствуются.
При наблюдении за учениками следует обращать внимание на:
Их умение пользоваться реактивами, посудой и другим оборудованием;
Их работу с приборами (сборка, проверка на герметичность, закрепление в штативе, использование в опытах);
Выполнение ими различных операций (наливание и насыпание веществ, растворение твердых, жидких и газообразных веществ, измельчение и смешивание твердых веществ, собирание газов и др.);
Распознавание ими веществ по физическим свойствам, характеру горения и качественным реакциям.
Наряду с этим необходимо проверять: понимают ли учащиеся цель опыта, умеют ли составлять план проведения эксперимента, знают ли, какие вещества и приборы нужно использовать, при каких условиях будет протекать данный химический процесс и как выразить его соответствующими уравнениями реакций, умеют ли анализировать опыты, делать обобщения и выводы.
Важно также осуществлять контроль за соблюдением учениками техники безопасности при обращении с реактивами, нагревательными приборами, химической посудой, а также за чистотой рабочего места, бережным отношением к оборудованию и экономным расходованием реактивов, за рациональным использованием времени на проведение отдельных приемов и операций, за дисциплиной.
Эффективность обучения химии с использованием эксперимента зависит от наличия постоянных обратных связей. Учет экспериментальных умений и навыков – это итог работы не только учащихся, но и преподавателя.
Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает развивать умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает аккуратность, уважение и любовь к труду. Химический эксперимент способствует общему воспитанию и всестороннему развитию личности.
Л и т е р а т у р а
Вайнштейн Б.М. и др.
Практические занятия
по химии. М., 1939;
Парменов К.Я.
Демонстрационный химический
эксперимент. М., 1954;
Парменов К.Я.
Химический эксперимент в
средней школе. М., 1959;
Верховский В.Н., Смирнов А.Д.
Техника
химического эксперимента. Т. 1. М., 1973;
Гаркунов В.П.
Совершенствование методов
обучения химии в средней школе. Л., 1974;
Вивюрский В.Я
. Эксперимент по химии в средних
профтехучилищах. М., 1980;
Назарова Т.С., Грабецкий А.А., Лаврова В.Н.
Химический
эксперимент в школе (Библиотека учителя химии).
М., 1987;
Злотников Э.Г.
Химический эксперимент в
условиях развивающего обучения. Химия в школе,
2001, № 1;
Пак М.С.
Дидактика химии. М.: Владос, 2004.
Место химического эксперимента в современном уроке. Муниципальное общеобразовательное учреждение Лицей №15 Заводского района г. Саратова Сафарова М.А. “Красивый эксперимент сам по себе часто гораздо ценнее, чем двадцать формул, добытых в реторте отвлеченной мысли” А.Эйнштейн Современная тенденция гуманизации образования предполагает развитие личностной природы индивидуума, инсталляцию образовательного материала в соответствии с интересами и потребностями ученика, создание условий для самоопределения, самореализации личности ребенка, снабжения его разума не готовыми знаниями и фактами, а инструментами для обучения. Ведущим фактором такой формы обучения становится проблемнопоисковая, проектноисследовательская ориентация. Успешность сегодняшних образовательных технологий определяется системой совместных целенаправленных действий обучающего и обучаемого для достижения запланированных результатов обучения, воспитания и образования. Если говорить о месте эксперимента в современном школьном естественнонаучном образовании, то, несомненно, стоит отметить его недостаточное использование вследствие некоторых причин: сокращение часов предмета химии, ограничении используемых реактивов и материалов. Однако и экспериментальных данных на всех этапов урока и внеклассного мероприятия служит инструментом активизации познавательной активности обучающихся, развитию исследовательских умений, аналитических и рефлексивных возможностей, социализации и адаптации индивидуума в социуме. Считается, что в данном случае задействована эмоциональная память обучающегося, что позволяет улучшить запоминание и понимание знания, а также соединить воедино теоретический и практический аспект науки. использование эффективное эксперимента Использование эксперимента возможно в виде нескольких форм организации, как иллюстрационный (демонстрационный) эксперимент, лабораторные опыты и работы, практические работы и опыты, внеклассный (исследовательский) и домашний эксперимент. Для эффективной реализации экспериментальной составляющей урока необходима детальная проработка всех этапов эксперимента. Преподавателю необходимо учитывать наглядность данного эксперимента, его безопасность для учителя и учеников (необходимо
соблюдать все меры предосторожности), целесообразность применения для освещения конкретной проблемы. Полученные данные и результаты исследования должны быть трактованы, снабжены логичными и верными комментариями и выводами. Если рассмотреть структуру урока, то экспериментальной составляющей на любой фазе урока найдется соответствующая ниша. Так, на этапе инициации, при сообщении целей урока и планирования его результатов использование проблемного эксперимента с нестандартным содержанием или неожиданным результатом способно побудить учеников включиться в активнопознавательную деятельность на уроке, заинтересовать обучающихся. Как правило, такой демонстрационный эксперимент может быть проведен учителем либо специально подготовленным обучающимся, незаменимо так же использование материалов виртуальной лаборатории, моделированных на компьютере процессов. В процессе актуализации материала на уроке, включающей интеракции всех участников образовательного процесса, демонстрационноисследовательский эксперимент и лабораторные опыты и работы позволяют визуализировать химические процессы и реакции, закрепить полученные знания и навыки, получить подтверждение гипотезе, сформированной учеником при просмотре проблемного эксперимента в начале урока (или опровергнуть ее). В данном случае преподаватель предлагает учащимся провести несложные опыты по определенному алгоритму, наверняка приводящим к искомому результату. Немаловажно, когда учитель призывает ребят к дискуссии, комментируя и резюмируя выводы обучающихся, а у ребенка складывается четкая позиция правильности и последовательности полученных результатов. Мировоззренческая и образовательная функция проблемного и исследовательского эксперимента позволяет обучающимся формировать и корректировать собственные представления о различных процессах и явлениях, связывать лабораторный опыт и бытовое или промышленное явление, использовать полученные навыки на следующих этапах изучения и для объяснения похожих явлений и процессов. На этапе закрепления материала возможно включение эксперимента в виде практической работы, а возможно использование задач и заданий, основанных на полученных ранее экспериментальных данных или составление их для ситуаций, требующих практического решения (метод кейсов). В данном случае можно говорить о реализации компетентностного подхода в обучении, межпредметных связях и
применении знаний и умений обучающихся в конкретных жизненных ситуациях. Так, определение хлоридов с применением нитрата серебра можно испробовать не только на лабораторном растворе, но и на обычной водопроводной и минеральной воде, определение молочной кислоты с помощью соли железа можно провести для сравнения в смыве с кожи и т.д. Обучающимся можно предложить составить алгоритм решения подобного задания для другого набора реактивов, другого набора объектов и условий. Как правило, такие задания заставляют обучающихся применить полученные знания на решении здоровьесберегающих, экологических и производственнобытовых проблем. Следующий этап урока – рефлексия полученных знаний и навыков, критический анализ полученной информации и собственных достижений на этапах урока. На этом этапе ученик осмысляет ход и результаты всего занятия, информация, полученная на уроке из различных источников, формирует устойчивые и отчетливые образы новых умений и навыков. Все использованные факты и данные необходимо четко связать с полученными результатами, все проблемные и исследовательские вопросы урока должны быть решены. В настоящее время широко реализуется практика внедрения домашнего эксперимента, что несомненно служит не только расширению и углублению знаний и навыков обучающихся, способствует удовлетворению исследовательских и познавательных интересов учеников, но и способствует развитию творческой деятельности, осуществление связи наукажизнь. Особую ценность несет научнопроблемный, проектно исследовательский эксперимент. Как правило, его осуществление возможно за рамками урока на внеурочных или кружковых занятиях. Такая деятельность может включать три различных степени свободы: 1) реализация исследовательской работы индивидуально или в малой группе по уже известной схеме, но с непредсказуемым результатом. Обобщение результатов такого экспериментального задания происходит, как правило, в форме дискуссии или диалога. Так, качественное определение хлорид и нитратионов можно провести в пробах природных и минеральных вод, вытяжках из мякоти овощей и фруктов. 2) реализация обучающимися исследовательской работы по изучению конкретного объекта с помощью выбранных ими в сотворчестве с учителем методами и методиками. В качестве примера
можно предложить выделение и исследование поведения природных индикаторах в растворах различной кислотности; синтез органических и неорганических веществ; количественное и качественное определение различных компонентов в природных объектах. 3) в данном случае обучающийся сам формирует проблему, выбирает цели и пути проведения исследования. Роль учителя заключается в компетентном направлении и консультировании обучающегося. Ученик со всех сторон анализирует возможный объект исследования, рассматривая возможные методы, проводит возможный эксперимент и обрабатывает полученные результаты исследования, предоставляя конкретный результат на обсуждение, защищает собственную позицию, руководствуясь полученными знаниями и навыками. Должное внимание химическому эксперименту на уроках и во внеурочной деятельности позволяет: стимулировать интерес обучающихся к предмету, увеличить мотивацию, успешность в освоении науки; отработать навыки и способы безопасной работы с реактивами и оборудованием; выработать у ребят потребность в получении и успешной обработки результатов исследования; показать уникальность и взаимосвязь процессов и явлений в природе, быту, теле человека; сделать упор на здоровьесберегающие и экологические проблемы; повысить интеллектуальный уровень учеников, укрепить позицию личности в социуме. Литература. 1. Тяглова Е.В. Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод.пособие. М.: Глобус, 2007. 224с 2. И.В.Ширшина Химия. Проектная деятельность обучающихся. Волгоград: Учитель, 2006. – 184 с. 3. И.В.Маркина Современный урок химии. Ярославль: Академия развития. 2008. 288с. 4. Еременко Е.Б. Ведение домашнего эксперимента в процессе обучения химии семиклассников // Фестиваль творческих идей «Открытый урок», http://festival.1september.ru/articles/565314/ 5. О.С. Габриелян, Л. П. Ватлина «Химический эксперимент в школе». М.: «Дрофа», 2005. – 224 с. 6. Химический эксперимент как специфический метод обучения Э.Г.Злотников// Журнал «Первое сентября», методический лекторий. http://him.1september.ru/articlef.php?ID=200702404
дипломная работа
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
Выделяют следующие типы школьного химического эксперимента: демонстрационный опыт, лабораторный опыт, лабораторная работа, практическая работа, лабораторный практикум и домашний эксперимент.
По характеру воздействия на мышление учащихся, методики организации школьный химический эксперимент может осуществляться в исследовательской и иллюстративной форме.
Иллюстративный метод называют иногда методом готовых знаний: учитель сначала сообщает то, что должно получиться в результате опыта, а затем иллюстрирует сказанное демонстрацией, или изучаемый материал подтверждается проведением лабораторного опыта.
Исследовательским называют метод, в результате которого учащимся предлагается подобрать реактивы и оборудование для проведения опыта, спрогнозировать результат, выделить главное в наблюдениях и самостоятельно сделать вывод. Учитель проводит опыт как бы под руководством учащихся, выполняя предложенные экспериментальные действия, комментирует правила безопасности проведения эксперимента, задает уточняющие вопросы.
На первом этапе изучения химии, иллюстративный метод проведения демонстрационных опытов оказывается более эффективным, чем исследовательский. В этом случае учащиеся испытывают меньше затруднений при последующем описании наблюдений, формулировании выводов. Однако использование иллюстративного метода не должно ограничиваться только грамотным комментарием учителя. Более прочными у учащихся будут знания, полученные в результате эвристической беседы, построенной учителем в ходе демонстрации. По мере роста готовности школьников к самостоятельному наблюдению в процессе изучения химии возможно увеличение доли исследовательского метода при проведении демонстраций. Правильный выбор формы организации эксперимента является показателем педагогического мастерства учителя .
Школьный химический эксперимент можно разделить на демонстрационный, когда эксперимент показывает учитель, и ученический, выполняемый учащимися .
Наиболее распространенным и сложным в преподавании является проведение демонстрационных опытов, в которых наблюдаются предметы и процессы .
Демонстрационным называют эксперимент, который проводит в классе учитель, лаборант или иногда один из учащихся. Этот эксперимент учитель использует в начале курса с целью научить учащихся наблюдать за процессами, приемами работы, манипуляциями. Это вызывает у учащихся интерес к предмету, начинает формировать у них практические умения, знакомит с химической посудой, приборами, веществами и т.д. Затем демонстрационный эксперимент применяют тогда, когда он слишком сложен для самостоятельного выполнения учащимися .
В школе используют демонстрационный эксперимент двух типов:
Демонстрации, когда объекты демонстраций ученик наблюдает непосредственно. В этом случае показывают вещества и проводят с ними различные химические операции, например, нагревание, сжигание, или демонстрируют опыты в сосудах большого размера - стаканах, колбах и др.
2. Опосредованные демонстрации используются в тех случаях, когда происходящие процессы мало заметны или слабо воспринимаются органами чувств. В этих случаях химические процессы воспроизводятся с помощью различных приспособлений. Так, плохо видимые химические реакции проецируют на экран, используя графопроектор, процессы электролитической диссоциации обнаруживают при помощи пробников, плотность растворов определяют при помощи ареометров.
Следует умело использовать эти два вида демонстраций, не преувеличивать значения одного из них, например нельзя все опыты показывать только проецированием на экран, так как в этом случае учащиеся не будут непосредственно видеть вещества и происходящие процессы. Следовательно, не приобретут о них конкретных представлений. Иногда оказывается целесообразным комбинированный прием с привлечением непосредственных и опосредованных демонстраций, когда показывают хорошо видимые операции в стеклянной посуде, а отдельные, плохо видимые детали проецируют на экран. Или при опосредованной демонстрации на демонстрационный стол (или столы учащихся) выставляют взятые и полученные вещества, а процессы между ними проецируют на экран .
Дидактический эффект демонстрационных опытов зависит от таких факторов, как техника проведения опыта и создание оптимальных условий наглядности того, что хочет показать и доказать учитель, т.е. достижения цели эксперимента.
Требования к демонстрационному эксперименту:
безопасность эксперимента;
соблюдение условия определенного расстояния от объектов наблюдения до наблюдателя, условий освещения, объемов веществ, размеров и формы посуды, приборов;
сочетание демонстрации опыта с комментарием учителя.
Последнее требование играет главную роль в демонстрации, когда учитель посредством комментария руководит наблюдением за ходом эксперимента. Проведение эксперимента учителем может быть осуществлено как чисто иллюстративным методом, так и частично-исследовательским .
Таким образом, в процессе демонстрирования осуществляется три функции учебного процесса: образовательная, воспитательная и развивающая. Демонстрационный опыт позволяет формировать у учащихся основные теоретические понятия химии, обеспечивает наглядное восприятие химических явлений и конкретных веществ, развивает логическое мышление, раскрывает практическое значение химии. С его помощью перед учащимися ставят познавательные проблемы, выдвигают гипотезы, проверяемые экспериментально. Он способствует закреплению и дальнейшему применению изучаемого материала.
Ученический эксперимент - это вид самостоятельной работы. Он не только обогащает учащихся новыми знаниями, понятиями, умениями, но и доказывает истинность приобретенных ими знаний, что обеспечивает более глубокое понимание и усвоение материала. Он позволяет более полно осуществлять принцип политехнизма - связь с жизнью, с практической деятельностью .
Ученический эксперимент подразделяют на два вида: 1) лабораторные опыты, проводимые учащимися в процессе приобретения новых знаний; 2) практические работы, которые учащиеся проделывают после прохождения одной - двух тем .
Лабораторные опыты имеют обучающий и развивающий характер и их роль в изучении химии наиболее важна .
Цель лабораторных опытов - приобретение новых знаний, изучение нового материала. В них первоначально отрабатываются способы действий, при этом учащиеся работают обычно парами.
Практические занятия, как правило, проводят в конце изучения темы с целью закрепления, конкретизации знаний, формирования практических умений и совершенствования уже имеющихся умений учащихся. На практических занятиях они проводят опыты самостоятельно, пользуясь инструкцией, чаще индивидуально .
Проведение практических работ позволяет учащимся применить полученные знания и умения в самостоятельной работе, сделать выводы и обобщения, а учителю - оценить уровень сформировавшихся знаний и умений учащихся. Практическая работа является своеобразным итогом, завершающим этапом при изучении тем и разделов .
К практическим работам учащиеся обязательно готовятся и самостоятельно продумывают эксперимент. Во многих случаях практические работы проводятся в виде экспериментального решения задач, в старших классах - в виде практикума, когда после прохождения ряда тем практические работы проводятся на нескольких уроках. Умело использованный химический эксперимент имеет большое значение не только для достижения поставленных образовательных и воспитательных задач в преподавании химии, но и для развития познавательных интересов учащихся. Если учитель свободно владеет химическим экспериментом и применяет его для приобретения учащимися знаний и умений, то учащиеся с интересом изучают химию. При отсутствии химического эксперимента на уроках химии знания учащихся по химии могут приобрести формальный оттенок - резко падает интерес к предмету .
Ученический эксперимент с точки зрения процесса учения должен проходить по следующим этапам: 1) осознание цели проведения опыта; 2) изучение предложенных веществ; 3) сборка или использование готового прибора; 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов и выводы; 6) объяснение полученных результатов и использование химических уравнений; 7) составление отчета.
Каждый учащийся должен понимать, для чего он проделывает опыт и как надо решить поставленную перед ним задачу. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов и индикаторов, рассматривает детали прибора или весь прибор. Выполняя опыт, учащийся овладевает приемами и манипуляциями, наблюдает и замечает особенности хода процесса, отличает важные изменения от несущественных. Проделав опыт, он должен составить отчет.
На практических занятиях большое внимание обращается на выработку практических умений, так как их основы закладываются с самых первых этапов изучения химии, а в последующих классах они получают развитие и совершенствуются.
Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи.
Инструкция - это ориентировочная основа деятельности учащихся. В ней подробно изложен каждый этап выполнения опытов, даются указания, как избежать ошибочных действий, и содержится информация о мерах безопасности при выполнении работы. Инструкции к лабораторным опытам и практическим заданиям должны быть четкими, последовательными. Однако при выполнении работы одной письменной инструкции недостаточно, учителю необходимо грамотно и четко показывать лабораторные приемы и манипуляции в процессе предварительной подготовки учащихся к практической работе.
Экспериментальные задачи не содержат инструкций, а включают только условия. Разрабатывать план решения и осуществлять его учащиеся должны самостоятельно.
Подготовка к практическим занятиям носит обобщающий характер. При этом используется материал, изученный в разных разделах темы, и также формируются практические умения. На предыдущих уроках учитель использовал приборы, которыми учащиеся будут пользоваться на практическом занятии, рассматривались условия и особенности проведения опыта и т. д.
В начале практического занятия необходимо провести краткую беседу о правилах безопасности и об узловых моментах работы. На демонстрационном столе размещают в собранном виде все используемые в работе приборы.
Практическое занятие, посвященное решению экспериментальных задач, - разновидность контрольной работы, поэтому его проводят несколько иначе, чем практическое занятие по инструкции.
Подготовку учащихся к решению экспериментальных задач можно проводить поэтапно.
1. Сначала весь класс решает задачу теоретически. Для этого необходимо проанализировать условие задачи, сформулировать вопросы, на которые нужно дать ответы для получения окончательного результата, предложить опыты, необходимые для ответа на каждый вопрос.
2. Один из учащихся решает задачу теоретически у доски.
3. Учащийся у доски выполняет эксперимент. После этого класс приступает к решению аналогичных задач на рабочих местах.
Экспериментальные задачи целесообразно распределять по вариантам, чтобы добиться большей самостоятельности и активности учащихся в процессе работы.
При экспериментальном решении химических задач предусматривается самостоятельное применение умений учащихся проводить химические опыты для приобретения знаний или подтверждения предположений. Так обеспечивается развитие их познавательной деятельности в процессе выполнения химического эксперимента .
