ВВЕДЕНИЕ, Решение экспериментальных задач на уроках химии - Количественные экспериментальные задачи

Решение экспериментальных задач на уроках химии

Решение экспериментальных задач - это особый вид практической работы по химии. Особенность данной работы заключается в отсутствии инструкции о том, как выполнить предлагаемые задания.

Экспериментальные задачи используются в практике преподавания химии с целью закрепления, углубления и контроля знаний. Преимущество этих задач заключается в том, что их решение способствует развитию мыслительных способностей учащихся. Однако наблюдая за тем, как учащиеся разных классов, а также студенты-первокурсники решают экспериментальные задачи на практических занятиях, мы убеждаемся в том, что многие из них не понимают главного отличия экспериментальных задач от обычного химического опыта (В задаче не приводится инструкций по выполнению опыта, в ней обозначена лишь проблема, а какие целесообразно взять реактивы, в каких, условиях провести реакцию - все это необходимо решить самостоятельно.), поэтому, получив задание, долго не могут сообразить, что нужно делать.

Для успешного решения экспериментальных задач необходимо сочетание теоретических знаний в области химии с практическими и интеллектуальными умениями, сформировать которые может любой учитель.

Чтобы показать учащимся связь химии с жизнью, развить у них интерес к изучению этой науки, а также подготовить их к осознанному выполнению практических работ, мы много времени отводим на решение экспериментальных задач. Экспериментальные задачи называются так потому, что для их решения необходимо выполнить тот или иной химический опыт. Сложность заключается в том, что экспериментатор сам должен решить, какой именно опыт необходимо проделать. Поэтому предварительно надо продумать и составить план решения задачи и хорошо представлять, для чего выполняется каждое действие. Решение экспериментальной задачи может быть проведено учителем как обучающий демонстрационный эксперимент в виде ответа учащегося у доски по изученному материалу, закрепления нового материала, рассмотренного на уроке, и, безусловно, практической работы, выполняемой каждым учащимся.

Частое решение экспериментальных задач -- средство применения имеющихся у учащихся знаний и умений для получения и осмысления новых знаний и умений, так как при этом рассматриваются вещества и их свойства. Проводя эксперимент, учащиеся приобретают умения решать экспериментальные задачи рациональным способом, при этом использовать более доступные и менее опасные реактивы, осуществлять практически возможные реакции и, если требуется, выполнять решение несколькими способами. Такая работа учащихся занимает на уроке больше времени, чем выполнение заданий по образцу. Однако затраты времени на развитие их исследовательских умений впоследствии компенсируются тем, что они научатся быстро и правильно выполнять работы, так как повысятся осознанность и прочность знаний, появится устойчивый интерес к предмету.

При решении экспериментальных задач учащиеся последовательно овладевают следующими этапами исследования: постановка проблемы (задача) > построение гипотезы > проектирование опыта для проверки гипотезы > составление плана эксперимента > осуществление эксперимента > оформление результатов эксперимента > формулирование ответа.

Различают следующие по типам экспериментальные задачи:

- на получение веществ; - на распознавание одного или нескольких веществ; - на определение качественного состава веществ; - задачи, в которых предлагается провести опыт, а затем объяснить наблюдаемые при этом явления.

Главная сложность при решении задач на распознавание веществ заключается в предварительном теоретическом анализе предложенного условия. Для этого надо уметь классифицировать и группировать вещества, сравнивать их индивидуальные свойства, знать качественные реакции. Кроме того, важно найти наиболее короткое и красивое решение, чтобы анализировать возможно меньшее число проб при проведении эксперимента.

Для облегчения решения такой задачи нередко составляют логические схемы и таблицы. Например, следующую таблицу.

Реактивы	Проба
?	№1	№2	№3
?
?
Ответ	?	?	?

После выбора пути решения задачи посредством теоретических рассуждений можно приступать к экспериментальному выполнению. Очень важно, чтобы после выполнения работы большая часть исследуемых веществ осталась неиспользованной. Это необходимо на случай ошибки, если придется повторить исследование.

Экспериментальные задачи на определение качественного состава вещества

Экспериментальные задачи на определение качественного состава вещества сводятся к тому, чтобы установить наличие в нем тех или иных ионов или функциональных групп (если анализируется органическое вещество). Для решения таких задач надо знать реакции, с помощью которых можно выявить наличие иона или группы. В некоторых случаях это могут быть аналитические реакции, в других -- реакции, позволяющие достаточно наглядно и убедительно доказать состав вещества. Полезно помнить и специфические свойства веществ, которые помогают их обнаружить. Особенно это важно при обнаружении солей аммония: хлорид аммония, например, легко возгоняется, карбонат аммония при нагревании улетучивается, разлагаясь на газообразные продукты, и т. д.

Экспериментальных задач на получение веществ

При решении экспериментальных задач на получение веществ требуется уметь соотносить известный способ получения конкретного вещества с теми реактивами, которые выданы для работы. Поэтому при планировании решения такой задачи полезно предусмотреть разные его варианты. При проведении фильтрования надо вспомнить, как приготовить бумажный фильтр из фильтровальной бумаги. Если в задаче предложено получить последовательно несколько веществ, то ее можно рассматривать как серию соответствующих задач.

В отчете учащиеся указывают номера веществ, названия опытов, пробы, действия и наблюдения. В заключение делают выводы.

Основной упор при решении экспериментальных задач мы делаем на курс неорганической химии, так как он содержит много подходящего для этих целей материала. В курсе органической химии (который к тому же меньше по объему) решение экспериментальных задач более ограниченно, так как число веществ, с которыми разрешается работать учащимся, невелико. При решении экспериментальных задач в курсе органической химии часто приходится решать комбинированные задачи, например получить вещество и доказать его принадлежность к тому или иному классу веществ.

Решение экспериментальных задач не только способствует закреплению знаний учащихся и формированию у них практических умений обращаться с веществами и оборудованием, но и учит их делать обобщения, открывать новые взаимосвязи в учебном материале, экспериментально проверять теоретические суждения и др. При этом у учащихся формируются умения самостоятельно определять цель работы, составлять план исследования, проводить эксперимент, оформлять его результаты, анализировать полученные результаты и делать выводы.

Как показывает опыт, систематически решая экспериментальные задачи, учащиеся понимают, что они делают это на основе теоретических знаний, без которых нельзя понять даже смысла такой задачи. Кроме того, им необходимо владеть приемами лабораторной техники. Эти умения они приобретают в процессе длительной работы по решению экспериментальных задач и проведению других химических опытов.

Виды экспериментальных задач

С точки зрения степени проявления самостоятельности экспериментальные задачи можно условно разделить на два вида:

- задачи на воспроизведение, - продуктивные задачи.

Задачи на воспроизведение

Задачи на воспроизведение связаны с повторением определенных знаний, практических умений и ранее проведенных опытов. Приведем несколько примеров таких задач.

Опытным путем докажите, что при взаимодействии железа с соляной кислотой выделяется газ -- водород.

Проделайте реакции, характеризующие химические свойства серной кислоты.

В пробирках находятся растворы хлорида калия и сульфата натрия. Установите, в какой пробирке находится сульфат натрия!

Осуществите превращения: 2Са(HСО3)2 > СаСО3 > CO2.

Задачи продуктивного уровня

Для решения задач продуктивного уровня учащимся необходимо использовать значительный объем теоретических знаний, логические операции. Причем ученик может предложить оригинальное решение или несколько способов решения одной и той же задачи. Приведем примеры задач продуктивного характера.

Получите двумя способами хлорид натрия. В результате анализа химических свойств основных классов неорганических соединений и пользуясь таблицей растворимости, учащиеся должны предложить способы получения хлорида натрия.

Исходя из оксида меди (II), получите гидроксид меди (II).

Так как в условии не обозначен промежуточный продукт, учащимся необходимо будет в две стадии получить гидроксид меди (II).

Не прибегая к дополнительным реактивам, распознайте растворы карбоната натрия, хлорида бария и соляной кислоты.

Подготовка учеников к решению экспериментальных задач

Важным вопросом является подготовка учеников к решению экспериментальных задач. Ее обычно осуществляют тремя путями.

Первый из них -- демонстрации учителем, показ различных практических действий, необходимых учащимся при выполнении опытов, обучение их решать экспериментальные задачи на уроках (при опросе, изложении, закреплении и повторении материала).

Второй путь -- выполнение лабораторных опытов, где учащиеся обучаются химическому эксперименту, решению экспериментальных задач.

Третий путь -- осуществление практических работ по получению веществ и изучению их свойств. Здесь учащиеся закрепляют свои знания и практические умения.

В результате такой многосторонней подготовки ученики в состоянии будут успешно решать контрольные экспериментальные задачи, которые включены в практические работы.

Решение учащимися экспериментальных задач слагается из следующих этапов:

А) осмысления условия задачи, Б) теоретического решения задачи (составление плана), выяснения условий протекания реакций, В) подготовки реактивов и оборудования, Г) практического решения задачи, Д) оформления отчета.

При подготовке учеников к решению задач необходимо обратить их внимание на умение рассуждать. Этому следует терпеливо обучать. К сожалению, часто можно наблюдать на урокax такое явление, когда учитель довольствуется бессловесным выполнением учеником задачи в одном варианте, хотя иногда имеется и другой вариант, более рациональный. Осознанное понимание учащимися решения задач возможно только при условии их всестороннего обсуждения.

Подготовку учеников к решению экспериментальных задач целесообразно начать после изучения свойств оксидов, т. е., когда у них накопились определенные знания и когда они приобрели необходимые практические (лабораторные) умения, учащимся можно предложить экспериментальные задачи по закреплению материала об указанном классе соединений. Например, такую задачу: исходя из оксида меди (II), получите хлорид меди (II). Казалось бы, задача простая, однако при ее решении важно научить учащихся составить "в уме" схему решения, научить отбирать для опыта малые количества веществ.

Рассуждения учеников могут быть такие: чтобы от оксида меди (II) перейти к хлориду меди (II), требуется сложное вещество, содержащее элемент хлор и реагирующее с оксидом металла. Таким веществом является соляная кислота. Некоторые ученики могут предложить поваренную соль, так как им неизвестно, реагируют ли оксиды металлов с солями. Чтобы доказать отсутствие такой реакции, учитель проводит опыт.

Далее учащиеся записывают уравнение реакции между оксидом меди (II) и соляной кислотой, подписывая под формулами исходных веществ их агрегатное состояние, цвет:

CuO + 2HCI = CuCl2 + H2O

СuО - черный порошок

HCI - бесцветный раствор

Учитель выясняет, в каком виде должен получиться хлорид меди (II): в твердом состоянии или в виде раствора? Каков цвет образующегося вещества? Обычно ученики отвечают: образуется вещество в жидком виде, так как для реакции берут раствор кислоты и в результате реакции образуется вода. Что касается предположений о цвете образующегося продукта учащиеся затрудняются назвать его. Этот вопрос решается экспериментальным путем.

Затем учитель выясняет условия протекания реакции: нужно нагревать смесь или нет? Этот вопрос решают сами учащиеся в процессе выполнения опыта.

Прежде чем провести опыт, учитель указывает, сколько нужно взять оксида меди (II) (например, стеклянную аптечную лопаточку), сколько капель (примерно) соляной кислоты. Только после таких пояснений учащиеся (или ученик у демонстрационного стола) приступают к выполнению экспериментальной задачи.

После проведения опыта ученики должны указать в уравнении реакции цвет раствора хлорида меди (II) и над знаком равенства обозначить условия реакции. Окончательная запись (отчет) может иметь следующий вид:

СuО + 2HCI = CuCl2 + Н2O

СuО - черный порошок

HCI - бесцветный раствор

CuCl2 - голубой раствор

Обучать решению задач следует как фронтально, так и путем вызова от дельных учеников к демонстрационному столу. При этом учащиеся всего класса должны участвовать в обсуждении задачи, в составлении плана ее решения, а выполняют опыты вызванные к столу учащиеся. Учителю необходимо проследить за тем, какие ошибки допускают ученики при выполнении опытов, исправить ошибки, привлекая для этого учащихся.

От учащихся после решения экспериментальной задачи необходимо требовать составления в классе письменного отчета. В отчете необходимо записать план решения каждой экспериментальной задачи, записать необходимые уравнения реакций и условия их течения, фиксировать наблюдения, записи выводов, а в случае необходимости зарисовать приборы, используемые для решения. Надо требовать от школьников перед решением экспериментальной задачи составления списка необходимых реактивов, материалов и посуды. Особенно важно учитывать знания учащимися техники безопасности, которую они должны соблюдать.

Проверка учителем решения экспериментальной задачи учащимися проводится путем наблюдения за проведением химического эксперимента путем наблюдения за проведением химического эксперимента, а также проверки письменного отчета.

Проверка решения экспериментальной задачи учащимися проводится путем вызова отдельных учащихся к демонстрационному столу учителя. Всем остальным учащимся рекомендуется принимать участие в разборе решения задачи, давая дополнения к ответу вызванного школьника, демонстрирующего перед классом решение задачи. Из экономии времени для проверки решения экспериментальной задачи целесообразно вызывать одновременно два ученика: пока один отвечает, другой обдумывает план решения, готовясь к ответу.

Учитель оценивает работу всех учащихся на основе проверки их ответов, кроме того, в журнал выставляет оценки тем 6-8 учащимся, за которыми он проводил более тщательные наблюдения при проведении эксперимента.

Для учета знаний и, особенно, для выявления умений и навыков школьников полезно использовать задачи не только на получение веществ, распознавание, доказательство состава вещества и т. д., но и на проектирование и конструирование приборов.

Проверка умения школьников конструировать приборы и решать экспериментальные задачи по химии дает возможность выявить учащихся, проявляющих особый интерес к химии, и помогает в профориентации.

ВВЕДЕНИЕ, Решение экспериментальных задач на уроках химии - Количественные экспериментальные задачи

Решение экспериментальных задач на уроках химии

Похожие статьи