Преподавание атомно-молекулярного учения в курсе химии VIII класса

МЕТОДИКА

ПРЕПОДАВАНИЯ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОГО УЧЕНИЯ В КУРСЕ ХИМИИ VIII КЛАССА

Атомно-молекулярное учение начинают рассматривать в школьном курсе химии в теме «Первоначальные химические понятия». Именно здесь формируются с привлечением материала физики важнейшие положения этого учения, на базе которых изучается весь последующий вводный курс химии.

Тема «Первоначальные химические понятия» так или иначе обязательно присутствует во всех учебниках и программах систематических курсов химии, потому что она по сути является пропедевтической, т. е. она подготавливает учащихся к пониманию всего остального курса. Даже введение курса естествознания в 5--7 классах никоим образом не снижает ее значимости. Эта тема может не иметь такого названия, но сущность ее и структура сохраняются. В ней закладываются самые первые понятия о веществах, химических реакциях, химических элементах, методологии химической науки в виде приемов препаративной химии. Поскольку предъявляемые учащимся факты должны получить теоретическое объяснение, предлагается их трактовка с позиции атомно-молекулярного учения. Это учение имеет опору в курсе физики, которая несколько опережает химию и одновременно открывает перспективу развития теории строения вещества.

Учебное познание в этой теме строится от внешнего знакомства с веществом и химической реакцией вглубь к молекулам, атомам, а в последующих темах уже к внутриатомным структурам и далее с обратным движением -- к химической связи, кристаллическим решеткам и снова к веществам и химическим реакциям, но на более высоком уровне.

В этой теме закладываются и количественные понятия: относительная атомная масса, относительная молекулярная масса, количество вещества, моль. Уже известный из физики закон сохранения и превращения энергии позволяет обозначить энергетическую сторону некоторых процессов и образования веществ с точки зрения энергетической выгодности. Впоследствии все это должно развиваться.

Попытки начать изучение химии, игнорируя такую последовательность познания, в частности, сразу со строения атома, оказались неудачными, несмотря на то, что авторы стремились сразу ввести современный материал. Это приводило к схоластическому обучению, отрыву теории от реальной окружающей учащихся действительности.

Следует заметить, что имеются успешные попытки не вводить эту тему в курс вообще. Примером является известный американский курс «Химия и общество», девизом которого служит лозунг: «Химия не в пробирках, а в обществе». Этот курс не систематический и не формирует у учащихся систе-мы химических знаний, но зато дает много интересных фактов и информации для размышления.

Цели изучения темы «Первоначальные химические понятия»

В соответствии с комплексным подходом к обучению необходимо сформулировать образовательные, воспитательные и развивающие цели по теме «Первоначальные химические понятия».

Образовательные цели:

1. Сформировать первоначальные понятия о веществе, химическом элементе, химической реакции.

2. Добиться сознательного усвоения основных положений атомно молекулярного учения.

3. Добиться сознательного усвоения законов постоянства состава и сохранения массы веществ, умения их применять и объяснять их действие на основе атомно-молекулярного учения.

4. Ознакомить учащихся с некоторыми методами химической науки -- простейшими лабораторными приемами работы с нагревательными приборами, штативом, посудой, реактивами, ведением лабораторного журнала и требованиями техники безопасности при работе в химической лаборатории.

Воспитательные цели:

1. Используя межпредметные связи с физикой, биологией, природоведением, способствовать формированию диалектико материалистических убеждений, осознанию реальности существования атомов и молекул и материального единства мира на основе этих представлений.

2. Показать трудности, возникающие на пути научных открытий, и роль борьбы мнений, настойчивости и трудолюбия на пути их преодоления.

3. Формировать интерес к химии. Цели развития:

1. Тема ¦Первоначальные химические понятия» играет очень важную роль в развитии кругозора учащихся, введения их в круг химических понятий.

2. Необходимо, используя содержание темы, совершенствовать мыслительные приемы сравнения, анализа, синтеза.

3. В процессе знакомства с методами химической науки учащиеся приобретают умения наблюдать, делать выводы, рассуждать.

4. Развивать абстрактное мышление, используя сведения об атомах и молекулах, химическую символику.

5. Добиваться формирования и развития неформальных знаний.

Анализ содержания темы

Каждая химическая теория представляет собой сложный узел взаимосвязанных понятий. При ее изучении между уже известными понятиями устанавливаются разнообразные связи, на базе которых могут возникать новые понятия. Сама теория базируется на предшествующем фактическом материале, накопление которого побуждает учащихся к объяснению и подготавливает понимание ими теории. При этом в какой-то мере воспроизводится исторический процесс возникновения теории.

В теме «Первоначальные химические понятия» излагается теоретическая концепция первой ступени обучения -- атомно-молекулярное учение. Однако сразу дать школьникам его положения нельзя, так как знания получаются формальными. Чтобы этого не случилось, само учение как обобщение по теме вводится в самом конце, а вначале даются первоначальные понятия о веществе, химической реакции и химическом элементе. Накапливается информация о них, требующая объяснения. При изучении закона сохранения массы и постоянства состава вводятся разные количественные и качественные характеристики понятий, а затем для установления связей между ними, объяснения накопившихся фактов, обобщения изучается атомно-молекулярное учение.

Они объясняются с позиций атомно-молекулярного учения. Количественная сторона подкрепляется важнейшими законами. Для успешного усвоения учащимися атомно-молекулярной теории необходимо соблюдать определенные условия, сформулированные С. Г. Шаповаленко [29]:

1) преподавание должно быть доказательным, необходимо избегать догматизма;

2) для этого изложению теории должно предшествовать накопление фактов;

3) для осознания теории, доказательства ее действенности необходимо применять ее для углубления уже приобретенных основных понятий.

Теория используется как метод изучения новых вопросов.

Именно по такой схеме построена тема «Первоначальные химические понятия»: после накопления фактов осуществляется обобщение, формулирование основных положений атомно-молекулярного учения, которое затем применяется в течение вводного курса. При ее рассмотрении видно, как осторожно и последовательно формируются представления, как тесно связаны они между собой системой логических связей. По единому направлению стрелок можно заключить, что логическая последовательность введения понятий не нарушается. Возражение вызывает лишь место обобщающего урока. Основные положения атомно-молекулярного учения -- это более широкое обобщение, чем типы химических реакций. Поэтому разумнее его провести в самом конце темы.

Следует обратить особое внимание на разграничение понятий «химический элемент» и «простое вещество». Представление о металлах и неметаллах необходимо для того, чтобы показать в дальнейшем относительность такого деления. Сформировать понятие об этом в VIII классе корректно и правильно нельзя, так как об определении металла и неметалла не* единого мнения в химической науке. Тем не менее у учащих ся должны быть знания о металлических и неметаллических свойствах веществ хотя бы на уровне представлений.

Без понятия о химическом элементе невозможно изучение периодического закона Д. И. Менделеева и систематического* курса химии. Однако сразу ввести это понятие нельзя, та4 как оно очень абстрактно и не имеет опоры в предшествующих знаниях по другим предметам. Целесообразнее идти oт чувственных конкретных представлений, изучая сначала вещества, которые можно непосредственно наблюдать, химические реакции, признаки которых обнаруживаются органолептически, к абстрактным понятиям о внутренней структуре вещества. Такой подход будет способствовать и развитию интереса к химии, так как демонстрация на первых уроках натуральных объектов и изменений, происходящих с ними, активизирует познавательную деятельность. Следует помнить, однако, что химический эксперимент позволяет показать лишь внешние проявления свойств веществ в химических реакциях. Объяснение же их требует других средств наглядности -- использования экранных пособий и широкого применения химической символики для моделирования веществ и процессов. , Большое значение на этом этапе изучения химии имеет химическая символика, особенно в VIII классе. Здесь важно избегать крайностей -- сделать крен в сторону формул и уравнений, или, наоборот, отдалить их использование. В первом случае учащиеся будут воспринимать химию как «науку о формулах», а во втором отсутствие формул и уравнений реакций затруднит понимание ими сущности многих процессов. Ученики должны понять, насколько удобно оперировать символами, формулами и уравнениями, осознать сущность химического языка как универсального средства общения химиков всего мира. Задача учителя -- сделать это освоение привлекательным для учащихся, хотя на этом материале сложно повышать мотивацию.

Здесь важную роль может сыграть пропедевтический курс в VII классе.

В теме «Первоначальные химические понятия» формируется навык пользования химическими знаками. Необходимо добиваться прочного знания учащимися знаков некоторых химических элементов, но нельзя чрезмерно увлекаться oперированием химическими символами в ущерб содержательной их стороне. Каждый символ должен быть наполнен дл* учащихся химическим смыслом, чтобы изучение химической символики не снижало их интереса к химии.

Нельзя требовать от учащихся беглого написания химических формул и уравнений с первых уроков, но добиться пони мания подхода к их написанию необходимо. Используются следующие этапы усвоения химической символики [1]:

1. Усвоение смысла химического знака.

2. Усвоение смысла химической формулы.

3. Усвоение смысла химического уравнения.

4. Расстановка пропущенных коэффициентов и проверь уравнения.

5. Самостоятельное составление химических уравнений при известных формулах исходных веществ и продуктов реакции.

6. Составление формул и уравнений с привлечением валентности.

Такая последовательность дидактически целесообразна. Методы и средства изучения темы

В зависимости от целей, стоящих перед темой, а также от ее содержания строится система методов и средств обучения. При отборе методов обучения выбирают те, которые не только способствуют наилучшему усвоению материала, но и обеспечивают реализацию целей воспитания и развития.

Например, с самого первого урока химии используется проблемный подход [5], когда учитель спрашивает учащихся, почему химию начинают изучать лишь в VIII классе. Постановка вопроса, чем объяснить, что вещества обладают разными свойствами, побуждает к познанию нового, учит искать и находить проблему, способствует развитию мышления.

Этап «живого созерцания» требует изучения материальных объектов. Поэтому учитель широко использует наглядность, демонстрационный эксперимент, например, при ознакомлении со свойствами веществ, условиями возникновения и течения химических реакций.

Реализация принципа политехнизма требует использования словесно наглядно-практических методов: учащихся знакомят сначала с лабораторным оборудованием (штатив, горелка, посуда), затем с простейшими лабораторными приемами (нагревание, фильтрование, выпаривание, перемешивание). Важно сразу научить их читать печатную инструкцию и следовать ей неукоснительно, соблюдать правила техники безопасности, манипулировать с имеющимся оборудованием. На этом этапе очень важен грамотный показ учителем приемов лабо-раторной работы во время проведения практических занятий, лабораторных опытов, самостоятельной работы по решению задач и т. п., например на практическом занятии «Приемы обращения с лабораторным штативом, нагревательными при-борами» или «Очистка загрязненной поваренной соли».

Самостоятельная работа -- необходимое условие и средство формирования учебных умений. С самых первых уроков ей уделяют внимание, разъясняют методы работы с химическим текстом. Нужно научить учащихся пользоваться учебником, стараться в нем найти ответы на неясные вопросы, прежде чем обращаться с ними к учителю.

Для формирования абстрактных понятий в VIII классе -- понятий об атомах и молекулах -- используют моделирование в виде, например, магнитных аппликаций, сочетая их при обучении с символами и т. д.

Для быстрейшего освоения учащимися написания химических формул с привлечением понятия «валентность» разрабатывают алгоритмы, например, для составления формулы вещества, состоящего из двух элементов:

1) записывают рядом символы этих элементов (металл на первом месте, неметалл -- на втором): A1S;

2) над каждым символом проставляют валентность соответствующего элемента: AF;

3) вычисляют наименьшее общее кратное для чисел, обозначающих валентность: 6;

4) наименьшее общее кратное делят на число, обозначающее валентность первого элемента; полученное частное от деления есть индекс этого элемента (6:3 = 2), который проставляют в формуле: A12S;

5) аналогично находят индекс для другого элемента: A12S3. Для воспитания у учащихся уважения к труду ученых и убеждений в больших возможностях науки требуется яркий, эмоциональный рассказ учителя с экскурсом в историю, с привлечением документов по данной эпохе, использование диапозитивов и диафильмов. Например, соответствующий материал о становлении атомно-молекулярного учения, о многолетнем споре Ж. Пруста и К. Бертолле, о работах А. Лавуазье, наконец, о гениальном опровержении флогистонной теории и открытии закона сохранения массы веществ М. В. Ломоносовым.

Для облегчения понимания учащимися сущности изучаемых явлений полезно использовать экранные пособия.

В программе по химии указаны и другие пособия, о которых учитель обязан знать и иметь их.

Таким образом, все перечисленные методы должны быть адекватны содержанию темы и возрастным особенностям учащихся.