Роль этимологического анализа в формировании интереса учащихся к науке химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Развитие интереса школьников к предмету химии, их познавательной активности, самостоятельности и любознательности - важнейшая задача современной школы. Этому вопросу уделяется большое внимание в методической литературе и практике общеобразовательной школы. Актуальность темы обусловлена тем, что знание химической терминологии, умение толковать термины и названия не только с точки зрения энциклопедической, но и с точки зрения их этимологии, способствует более осознанному овладению химическими понятиями и законами, развитию интереса к химии. При введении в обиход каждого нового термина необходимо, чтобы учащиеся не только поняли значение слова, но и запомнили его как буквенное целое, а также уяснили происхождение слова.

К тому же ознакомление с происхождением химических терминов и названий, с их историей обогащает словарь учащихся. К сожалению, учителя химии еще недостаточно внимания уделяют толкованию новых, впервые вводимых в обиход химических терминов и названий, забывая, что отсутствие этимологического анализа ведет не только к плохому запоминанию новых слов, но и к поверхностному овладению теми понятиями, которые обозначаются этими словами.

Знания даны человеку в форме языка. Для выражения научных знаний используются естественные и искусственные языки науки. К ним относится и химический язык, содержащий в своем составе химическую терминологию, номенклатуру и символику. В отличие от языка химической науки, школьный химический язык более простой, приспособлен к целям обучения. Без химического языка невозможно изучение основ химии. Он широко и активно используется на всех этапах обучения предмету и является важным показателем знаний учащихся. С помощью химического языка передаются и усваиваются химические понятия, осваиваются разные способы познавательной деятельности, необходимые для осуществления учения.

В связи с вышесказанным возникает потребность в освещении роли этимологического анализа в формировании интереса учащихся к науке химии, в развитии их познавательной активности.

Методы используемые в работе - метод анализа химических терминов, метод литературного обзора.

Объектом исследования является химическая терминология.

Предмет изучения - химический язык как средство обучения.

Цель работы - изучив научную литературу, представить основы формирования химической терминологии.

Задачи работы:

1) рассмотреть химический язык как цель и средство обучения в общеобразовательной школе;

2) изучить способы формирования химического языка при обучении химии;

3) охарактеризовать организацию уроков по обучению химической языку и номенклатуре.

Глава 1. Химический язык как цель и средство обучения в общеобразовательной школе

1.1 Символика и терминология химического языка

Как в химической науке, так и в химическом образовании невозможно общение, обучение и передача химической информации без использования химического языка. Химический язык включает три важных раздела: символику, терминологию и номенклатуру, с помощью которых обучаемый познает, обучается и передает свои мысли. Терминология была введена в химию известным французским ученым А.Л. Лавуазье.

Терминология - это совокупность терминов, употребляемых в какой- либо области науки. В химии она имеет очень большое значение и знакомство с ней осуществляется в школьном курсе химии уже в первой главе учебника 8-го класса. Например, термины: отстаивание, декантация, фильтрование, фильтрат, центрифугирование, выпаривание, дистилляция и т.д. Политехническая сторона основ химии, выраженная с помощью языка науки, дает учащимся представление о необходимости химических знаний на практике. Все это создает основу для воспитания учащихся. В процессе обучения химический язык является и предметом, и средством изучения. Прежде чем превратить язык науки в орудие обучения, им нужно овладеть. Для этого необходимо познакомить учащихся с существующими классификациями языка наук. Химический язык представлен, прежде всего, знаками - заменителями предмета или явления, используемыми для приема или передачи информации об этом предмете или явлении. Знак, по сути, является вторичным. Это овеществленный носитель образа предмета.

Овладение системой знаков включает два этапа:

1) усвоение алфавита и значения отдельных знаков;

2) овладение способностью извлекать информацию, выходящую за пределы простой совокупности отдельных знаков.

Второй этап много сложнее первого. Здесь, наряду с информационной функцией, проявляется обобщающая функция знаков. Абстрактные знаки, лишенные сходства с натурой, получают большую возможность вскрывать сущность явлений, скрытых под покровом внешне выраженной формы. Наглядные же знаки тормозят развитие способности извлекать информацию из знаков и порождают фрагментарность знаний. Человек первоначально пользовался пиктографическими изображениями, которые затем претерпели метаморфозу в изображения иероглифические и, в конце концов, абстрагировались до знаково-буквенных изображений. Самая древняя классификация знаков заключается в разделении их на естественные и искусственные. Кроме этого знаки бывают языковые и неязыковые.

В языковом знаке отражается то общее, постоянное свойство, которое скрыто в многообразии явлений.

Слова - это сгустки человеческих знаний об определенных сторонах окружающей нас действительности. За каждым словом лежит целое понятие. Понятия могут быть содержательными, охватывающими всю сумму знаний человека о данном предмете, и формальными, тесно связанными со значениями слов. Содержательные понятия хранятся в уме человека "свернутыми". Мы не обращаемся к ним без нужды. Например, при упоминании о воде мы не мобилизуем весь наш запас сведений о ней, а оперируем одним словом "вода" как носителем формального понятия. Условные знаки относятся к неязыковым знакам. Они возникают в процессе обучения произвольно, могут сознательно изменяться. Связь между знаком и предметом однозначна: для соответствующего значения подбирается только один знак, в то время как в слове возможна многозначность. Например, химический знак B означает элемент бор; слово "бор" означает:

а) химический элемент B;

б) стальное сверло, применяемое в зубоврачебной практике;

в) сосновый или еловый лес.

Неязыковые знаки обладают компактностью и лаконичностью форм. Они имеют интернациональный характер, что позволяет людям разных национальностей понимать друг друга. Язык входит в науку, прежде всего как терминология. Есть слова-термины и слова не термины.

Термин - слово или сочетание слов, точно обозначающее определенное понятие, применяемое в науке, технике, искусстве

1.2 Номенклатура химического языка

Терминологию и символику дополняет химическая номенклатура. При ее изучении следует раскрыть ее значение в познании, показать виды номенклатурных систем в обучении, раскрыть роль номинальных названий в познании химии, соотношения между номенклатурной терминологией и символикой. Следует научить школьников читать, произносить, истолковывать названия ионов, веществ неорганического и органического происхождения. Извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах, их качественном составе и характере, составлять названия веществ по международной номенклатуре, осуществлять переход от названия вещества и наоборот. Соотносить международные, русские и тривиальные названия, составлять рациональные и систематические названия изомеров по формулам органических соединений и наоборот. Использовать номенклатуру при описании и объяснении веществ. Химическая номенклатура, как и химический язык в целом, являются средством и методом передачи учителем и усвоения учащимися химических знаний. С их помощью регистрируются и закрепляются химические знания о качественном и количественном составе веществ, строении молекул и т.д. Химические знаки, формулы и уравнения используются при наблюдении химических реакций, их анализе и объяснении. Химический язык и номенклатура являются средством и методом применения добытых знаний на практике; решения количественных, экспериментальных и других задач. В процессе обучения химический язык и номенклатура выступают как средство, с помощью которого ученики осмысливают химические процессы, предвидят новые химические факты, планируют практические действия и выполняют их. Пользуясь химическими знаниями и химическим языком, школьники могут находить путь получения вещества, демонстрируя при этом способность, разобраться в конкретной ситуации, предвидеть химические факты и планировать практические действия. Наряду с этим, химический язык и номенклатура являются средством учета знаний учащихся и изучения развития их мышления. Термин имеет узкую, специфическую сферу применения в определенной области науки или профессии. Общеупотребительные слова, не содержащие элементов профессиональных знаний, не являются научными терминами. Например, слово "вода" нельзя назвать химическим термином, так как человек любой профессии вкладывает в это слово одинаковый смысл. Термин содержит в себе самые существенные признаки данного вещества, предмета или явления. Несущественные признаки (например, для вещества - цвет, применение) находятся за пределами термина. В отличие от других слов, термин более всего связан с понятием. Происхождением слова и описанием его отношений с другими словами того же языка или других языков занимается наука этимология. Иными словами, этимология - это раздел языкознания, исследующий происхождение слов разных языков. Большинство химических терминов образовано из греческих и латинских слов. Материалистические представления о мироздании получили наиболее полное выражение в учениях античных философов Греции. Их учения явились плодом наблюдения, обдумывания разных явлений и желания дать общее объяснение многообразию вещей. Естественнонаучный материализм древних греков послужил основой для возникновения научных теорий и учений. Это отразилось и на химическом языке. Древние, и даже некоторые более поздние, современные химические термины образовались из греческих слов, обозначающих какие-либо свойства и качества вещества: глюкоза - сладкий, атом - неделимый, гомогенный - равный, гетерогенный - разнородный и т.д

Учение Аристотеля о четырех стихиях, свойства которых попарно противоположны друг другу, оставило след на современных терминах, таких как: антибиотики, антифризы, антисептики, в которых фрагмент "анти" в переводе с греческого означает "противоположный".

Фрагмент "крио" по-гречески означает лёд, холод. Отсюда: криолит - холодный камень (внешне похож на лёд); кристаллы - лёд, горный хрусталь.

Слово "гидро", означающее влажность, и слово "гидро", означающее воду, входят фрагментами в современные слова: гигроскопичность (влажность + наблюдение); гидрофобность (вода + боязнь) и др.

Расшифровка некоторых терминов, образованных греческими словами, является в то же время формулировкой соответствующих понятий. Например, термин аморфный можно разделить на две части - "а" (отрицание) и "морф" (форма или вид). Значит, термин аморфный, т.е. бесформенный, включает в себя понятие о всех веществах, не имеющих кристаллической структуры. Таким образом, когда учитель дает перевод греческих слов на русский язык, он, по сути, разъясняет значение терминов.

Другой пример. Термин азеотропный состоит из трех частей: "а" (отрицание), "зео" (кипение), "троп" (изменение). Этот термин характеризует смеси веществ, которые кипят при постоянной температуре без изменения состава.

Иногда греческое слово входит в состав многих терминов. Например, фрагмент "лиз", означающий разложение, дает начало следующим терминам: гидролиз - разложение вещества с помощью воды; электролиз - разложение вещества электрическим током; пиролиз - разложением огнём. Фрагмент некоторых современных терминов "изо" означает по-гречески равный, одинаковый. Расшифровка терминов приводит к определению понятий: изомеры - равная доля, вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но отличающиеся по свойствам; изотопы - равное место, т.е. элементы, занимающие одно и то же место в периодической системе элементов Д.И.Менделеева, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов в ядре.

Латинский язык до XVIII в. был международным языком науки, поэтому оставил большой след в терминах. Термины, образованные от латинских слов, чаще всего означают какую-нибудь технологическую операцию, действие. Например: адсорбция - поглощение; ассоциация - соединение; диссоциация - разъединение; диффузия - распространение; нейтрализация - ни тот, ни другой (реакция взаимодействия кислоты с основанием, при которой ни кислоты, ни основания не остается). Прикладной характер значений латинских слов сохранился и в наиболее часто употребляемых фрагментах современных терминов. Например, фрагмент "ко", означающий соединение, входит в термины комплекс (сочетание, охват), конденсация (сгущение), координация (упорядочение), а фрагмент "де", означающий отделение, удаление, встречается в терминах денатурация (потеря природных свойств), деструкция (потеря структуры), дегидратация (отнятие воды), дегидрирование (отнятие водорода). Многие химические термины произошли от языков других народов: титр - характеристика (франц.), буфер - смягчение удара (англ.), агар-агар - водоросли (малайск.). Особую группу образуют термины, произошедшие от имен ученых и изобретателей. Например, бакелит - название фенолформальдегидной смолы, созданной американским ученым Л. Бакеландом (1863-1944); бертоллиды - соединения переменного состава, названные в память французского химика К.Л.Бертолле (1748-1822); сплав Вуда - металлоорганический сплав, изготовленный американским физиком Р.У.Вудом (1868).

Существуют именные названия приборов - сосуд Дьюара, прибор Гофмана, воронка Бохнера, колба Вюрца, склянка Тищенко и т.д. Мартеновский и томасовский способы плавления стали названы в честь изобретателей - французских металлургов отца и сына Мартенов и английского металлурга С.Д.Томаса. Именные названия законов и правил: закон Авогадро, теория Бутлерова, принцип Паули, правило Хунда (Гунда). Огромно число именных реакций, особенно в органической химии: реакция Кучерова, реакция Зелинского, реакция Вюрца и т.д. В химический язык проникли термины других наук, например, математики. В химической терминологии они приобрели самостоятельность, обогатились химическим смыслом. Так, мы широко используем такие термины, как индекс, коэффициент, уравнение, эквивалент, тетраэдр и др. Все это свидетельствует о том, что химические термины - постоянно изменяющиеся слова разнообразного происхождения. Изучение же происхождения терминов (этимология) способствует более осознанному овладению химическими понятиями и законами. Изучить же химическую терминологию невозможно, не проникнув в саму суть основ науки. В тесной связи с терминологией находится номенклатура. Сам термин номенклатура означает совокупность или перечень названий, терминов, употребляющихся в какой-либо отрасли науки, искусства, техники и т.д.

Назначение номенклатуры - давать удобные средства для обозначения предметов, т.е. давать им названия. В отличие от терминов, названия не имеют прямого отношения к понятиям. Химическая терминология и номенклатура древнее самой науки химии. Время их зарождения трудно определить. Названия большинства химических веществ давались на основе происхождения этого вещества, приготовления или использования соединения, которые чаще всего были случайными. Такие названия относятся к тривиальным. До конца XVIII в. химики пользовались названиями веществ, возникшими в отдаленные времена, большей частью случайно, по предложению ремесленников, алхимиков, врачей. Среди названий веществ, фигурировавших в алхимических и старых химических сочинениях, имелось множество странных и трудно запоминающихся названий. Например, калькотар остаток после перегонки железного купороса, помфоликс - оксид цинка, минеральный турпет - основной сульфат ртути. Существовали названия, связанные с различными характеристиками веществ. При этом характеристики брались случайно. Так, летучие жидкости называли спиртами (от лат. спириту-с - дух): соляной спирт - соляная кислота; нашатырный спирт - водный аммиак; купоросный спирт - серная кислота. Маслообразные жидкости назывались маслами: купоросное масло - концентрированная серная кислота; мышьяковое масло - хлорид мышьяка; кремнистое масло - жидкое стекло (силикат натрия).

В настоящее время мы можем обнаружить архаичные названия, употребляемые до сих пор или только упоминаемые в химической литературе. К таковым относятся названия веществ, созданные: а) по именам ученых - глауберова соль (сульфат натрия), бертоллетова соль (хлорат калия); б) по названию местности - аммоний (соль из Аммония, области в Ливии, где находился храм бога Солнца - Аммона); бронза (по названию итальянского порта Бринзиди, через который доставляли бронзу в Европу, дословно "медь из Бринзиди"); в) на основании свойств веществ - горькая соль (сульфат магния), свинцовый сахар (ацетат свинца). Интересно происхождение древних названий химических элементов. Разные народы называли один и тот же элемент по-разному, что привело к созданию разноликой номенклатуры. В русской номенклатуре старославянские названия переплетаются с древнегреческими и латинскими названиями. Так, древнегреческое название железа "сидерос" означает звездный, латинское "феррум" означает крепость, а русское слово "жель" - блеск; другое объяснение происхождения слова дается от корня "лез" - резать. Древнеславянское название золота связано с названием солнца, латинское "аурум" происходит от слова "аврора" - утренняя звезда, дочь Солнца. Латинское название "аргентум" означает сверкающий, серебристо-белый, а славянское "серебро" произошло от слова "серп" - знаком серпа обозначали луну. Древнее русское название меди произошло от слова "металлон", означающее рудник, место добычи металла. Латинское название "купрум" идет от названия острова Кипр, где находились медные рудники [19, 108].

Современная номенклатура пестрит всеми эпохами. Здесь есть названия, существовавшие 6 тысяч лет назад, и названия, рожденные сегодняшним днем. Если проанализировать названия одних только простых веществ, то можно представить, насколько многогранна и произвольна номенклатура химических веществ. Из более чем сотни названий химических элементов 44 указывают на химические и физические свойства. Например, висмут - "белое вещество" (1529), фосфор - "светоносный" (1669), хлор - "желто-зеленый" (1774), астат - "нестойкий" (1940). Некоторым химическим элементам даны названия на основе географических наименований (иттрий, рутений, калифорний, скандий, галлий и др.), мифологических образов (титан, ниобий, тантал, прометий), названий планет (уран, селен, нептун, плутоний), имен ученых (гадолиний, кюрий, курчатовий, ганий, мейтнерий). Итак, химический язык имеет огромное значение в обучении химии, выполняя разнообразные функции. С его помощью передаются и приобретаются знания, формируются и развиваются важнейшие химические понятия. Химический язык участвует в познании конкретных веществ и химических реакций, в описании результатов познания. С помощью химической символики в школьных учебниках и учебных пособиях выражены разные понятия и теоретические построения, отражающие закономерности состава, строения и свойств веществ и их взаимодействий. Велико значение химического языка в повторении, совершенствовании и проверке знаний, умений и навыков, в активном применении их на практике. Все это позволяет считать химический язык важнейшим средством и методом обучения химии. Если при изучении химического языка вкрадывается ошибка, то неизбежно в дальнейшем отражение действительности в искаженном виде. Согласно современным требованиям, названия химических соединений строятся по позитивным признакам, которые отражают состав и частично характер соединений. В общеупотребительных химических названиях доминирует старая номенклатура. В обиходе мы можем услышать слова "вода", "нашатырный спирт", "сернистый газ", но никак не "оксид водорода", "гидроксид аммония", "оксид серы четыре". Старая номенклатура естественно переплелась с языком народа, ее ломка может привести к уродливому словообразованию. Не случайно за некоторыми названиями сохранились права первозданности: аммиак, фосфин, метан. Названия кислот также сохранились со времен Лавуазье - серная кислота, угольная кислота, азотная кислота и др.

Однако нельзя считать идеальной номенклатуру кислородсодержащих кислот и их солей, в которых центральный атом имеет разную степень окисления: HIO - иодноватистая, HIO₃ - иодноватая, HIO₄ - метаиодная, H₃IO₅ - мезаиодная. Учащихся можно познакомить с краткой историей возникновения и развития химического языка. Рассказ может включать в себя примерно следующие сведения, например:

"Разделение номенклатуры и символики началось еще в период алхимии. Для обозначения веществ алхимики применяли иносказания: зеленый лев, красный лев, дракон. Мир алхимиков был раздвоен на реальный мир (конкретные вещества) и символический (львы, драконы и пр.). В алхимической символике можно найти изображение превращений с помощью своеобразных обозначений - пиктограмм, упрощенных рисунков соответствующих явлений или веществ. Конечно, они не дают истинных представлений о химических реакциях. Но в них видно стремление древних вложить в символ какое-то определенное свойство и качество предмета. Алхимическая символика просуществовала до конца XVIII в., хотя запросам химии не соответствовала уже во времена М.В.Ломоносова.

Затем представления о двойственности мира были преодолены с помощью мыслей об однородности всего сущего. Символические и реальные образы слились в сплошной материальности.

Когда в начале XIX в. Я.Берцелиус ввел свои знаки химических элементов, он, по сути, добился максимально возможного сближения символа с названием. С возникновением атомистической теории строения вещества Д.Дальтона (начало XIX века) появилась новая символика, в которой нашло отражение представление о существовании неделимых мельчайших частичек - атомов. Атомистическая теория дала возможность определять не только качественный, но и количественный состав вещества.

Для наглядного выражения атомного состава химических соединений Я.Берцелиусом были предложены специальные знаки, представлявшие собой первые буквы латинских названий химических элементов. Согласно Я.Берцелиусу, формула должна точно показывать, из каких элементов состоит соединение, показывать число атомов каждого элемента (оно указывалось цифрами).

Символика Я.Берцелиуса используется и в записи химических реакций. Она значительно упростила записи. Так, в современных уравнениях не пишут слова "действуют", "получается", "и". Эти слова заменяются знаками "+", "=". Очевидно, что знак "+" заменяет слово "и", а знак "=" заменяет слово "получаются" [13, 87].

Учителю необходимо помнить, что при формировании у учащихся навыков чтения химических уравнений необходимо обращать внимание на химический смысл математических знаков, указывая, например, что знак "+" для левой части уравнения означает взаимодействие веществ, а для правой части уравнения это понятие распространяется только в случае обратимых реакций.

Поскольку химическая символика вводится в процесс обучения с первых уроков, при формировании первоначальных языковых умений и навыков большое значение имеет запоминание. Центральное место при этом отводится приемам заучивания. Заучиваются знаки химических элементов, валентность некоторых элементов, рациональные названия и пр. Значительно облегчают запоминание химических знаков и названий такие несложные методические приемы, как передвижная азбука, химические лото и домино, стихотворные правила, химические диктанты - буквенные, терминологические, понятийные, на правописание, толкование терминов, использование карточек-планшетов с правильно написанными словами и формулами. Изучению химической терминологии, как указывалось выше, способствует этимологический анализ слов. Одновременное ознакомление школьников с происхождением химических терминов и объяснение того, что они обозначают, способствует более прочному запоминанию. Одно только понятийное толкование, без этимологического анализа приводит к скорому забыванию значения многих терминов и названий. Смысл слова, которому дано всестороннее толкование, запоминается надолго еще и потому, что во время работы над ним у учащихся пробуждаются интерес и любознательность. Разве неинтересно школьнику узнать, что название элемента фтора произошло от греческого "фторос", что означает разрушающий; название брома - от "бромос", что означает зловонный. В переводе на русский язык раскрываются во многих случаях наиболее характерные свойства химических элементов. В результате такой работы над словом легче идет процесс запоминания. Интересно организованная работа над словом возбуждает у школьников внимание, усиливает их познавательную активность. Работа над этимологией терминов и названий позволяет устанавливать и развивать межпредметные связи химии не только с историей, культурой, но и с русским, английским, немецким и другими языками, что способствует гуманитаризации курса химии. Учитель в своей практике должен уделять особое внимание формированию химического языка. Если химический язык освоен школьниками, то химия не будет представлять для них сложности. Если не освоен, то предмет будет трудным. Поэтому формированию химического языка следует уделять особое внимание.

Рассмотрим, какие требования должны предъявляться к овладению учащимися химическим языком:

1. Усвоение качественного и количественного значения химических знаков элементов и умение правильно применять их.

2. Усвоение качественного и количественного значения химических формул, приобретение умения составлять формулы веществ по валентности, образующих их элементов. Формирование умения читать формулы, проговаривать их на слух, и применять их при истолковании состава веществ и химических процессов с точки зрения теории строения вещества. Умение производить по формулам простейшие расчеты.

3. Составление ионных и простейших электронных формул, чтение и понимание их.

4. Составление структурных формул органических и некоторых неорганических веществ, чтение и понимание их. Применение структурных формул при изложении вопросов о составе, получении и химических свойствах вещества.

5. Усвоение качественного и количественного значения уравнений химических реакций, умение составлять и читать их, производить стехиометрические расчеты.

Основу химического языка составляет терминология, введенная в науку французским ученым А. Лавуазье. Термины вводятся, формируются и развиваются на протяжении всего школьного курса. Для успешного усвоения терминологии целесообразно учить школьников умению работать с терминами, использовать составленный ими в процессе обучения терминологический словарь. Школьники должны знать значение и смысл химических и научных терминов; уметь связывать их с основными химическими понятиями, раскрывать этимологическое и смысловое значение термина, уметь его проанализировать. Наряду с этим, школьника следует учить произношению и записи термина, раскрывать содержание термина; заменять, при необходимости, его другим, близким по смыслу и значению (например: "сублимация" - "возгонка"); осуществлять анализ и взаимопереходы между терминами и символами.

С помощью химического языка и номенклатуры, учащиеся излагают свои знания о составе, химических свойствах и применении веществ, объясняют реакции с точки зрения теории строения вещества. В процессе обучения химии, должен быть достигнут свободный переход учащихся от химического языка к химическим терминам, общенаучным словам и предложениям, от них к самостоятельной постановке эксперимента, т.е. к практическим действиям.

1.3 Роль химического языка в обучении химии

Важнейшая образовательная задача школьного курса химии -- формирование химических понятий. Поскольку они отражают химическую картину мира, эти понятия являются основой, на которой формируется научно-материалистическое миро воззрение учащихся.

Научные понятия в процессе развития науки изменяются, совершенствуются, проходят определенные этапы познания. Понятия школьного курса химии также не остаются неизменными. Историко-логический подход к изучению курса химии в целом предусматривает постепенное движение по ступеням познания, характеризующееся прежде всего развитием понятий. Известны разные принципы классификации химических понятий. Наиболее простая классификация -- группировка понятий по общим широким категориям, изучаемым на всех этапах школьного курса химии. Это сложные системы понятий о веществе, химическом элементе, химической реакции и химическом производстве. Анализ содержания школьного курса химии показывает, что все понятия школьного курса химии могут быть сгруппированы в эти категории.

Условия формирования понятий заключаются в следующем:

1. Вновь формируемое понятие вводят тогда, когда достаточно опорных знаний для его восприятия.

2. При формировании понятия вычленяют его существенные признаки (структуру), определяют последовательность их раскрытия и устанавливают связи между ними.

3. При формировании каждого конкретного понятия прослеживаются не только внутренние связи, но и связи его с другими понятиями.

4. Существенные признаки понятия должны обеспечивать возможность развития понятия, облегчать его применение. Если этих признаков недостаточно, необходимо ввести дополнительные.

5. Независимо от логического подхода, используемого при формировании того или иного понятия -- дедуктивного или индуктивного, понятие подкрепляют фактами, чтобы придать ему большую убедительность и избежать догматизма.

6. При формировании понятия следует использовать принцип историзма, привлекая к обучению материал о принципиальной борьбе идей. При этом желательно использовать проблемный подход, способствующий более осознанному усвоению материала.

7. Абстрактный характер некоторых химических понятий требует применения разного рода наглядности -- химического эксперимента для изучения внешних свойств веществ, моделирования, экранных пособий -- для понимания внутреннего строения веществ и т. д.

8. В разных вариантах сочетают индуктивный и дедуктивный подходы.

9. В процессе формирования понятий используются межпредметные связи.

Все четыре системы понятий в школьном курсе химии тесно связаны в единый блок. Их формирование и развитие осуществляются последовательно по ступеням обучения. Рассмотрим методику формирования каждой из них.

Химический язык вносит существенный вклад в реализацию развивающей функции обучения. Особенно велика его роль в развитии мышления учащихся и формировании их творческой деятельности, так как все операции с химическим языком являются умственными. Наиболее часто при оперировании химическим языком используются анализ, синтез, сравнение, абстрагирование и другие мыслительные операции. Химический язык вносит важный вклад в реализацию воспитательной функции обучения. Он может использоваться как активное средство формирования научного мировоззрения учащихся, поскольку позволяет раскрыть многие мировоззренческие вопросы. Например, символически выраженная периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева используется для подтверждения законов диалектики.

Таким образом, роль химического языка в овладении школьниками химическими знаниями, умением и навыками чрезвычайно велика. В процессе последовательного овладения предметом, химический язык совершенствуется в тесной связи с развитием теоретических знаний, с накоплением химических фактов и усложнением химических понятий.

Глава 2. Формирование химического языка при обучении химии

2.1 Методика изучения химической терминологии

Система понятий о веществе состоит из следующих компонентов: 1) состав веществ; 2) строение; 3) свойства; 4) классификация; 5) получение; 6) химические методы исследования; 7) применение. Ограничиваться выделением лишь известного "треугольника": состав--строение--свойства для целей обучения недостаточно, несмотря на его ведущую роль.

Структура системы понятий о классификации веществ

Классификацию веществ (схема 1) нельзя дать только на основе какого-то одного критерия

Схема 1 Система понятий о классификации веществ

Это сильно обеднит представления учащихся о веществе. Так, например, неорганические вещества учащиеся классифицируют вначале по составу. После изучения электронного строения вещества появляется новый принцип классификации веществ по строению вещества -- по видам химической связи и по типам кристаллической решетки. Этот принцип классификации веществ получает свое развитие в темах "Теория электролитической диссоциации", где разбирается донорно-акцепторный механизм ковалентной связи, а также в теме "Металлы", где изучаются металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка.

При рассмотрении теории электролитической диссоциации вещества классифицируют по свойствам в растворах и соединениях. Далее при изучении поведения в окислительно-восстановительных реакциях вещества разделяют на окислители и восстановители.

В органической химии вначале классификация осуществляется по составу на три большие группы: углеводороды, кислородсодержащие и азотсодержащие, а внутри их -- по строению (схема 2).

Схема 2 Классификация органических веществ

Таким образом, главными критериями классификации веществ является их состав и строение. Деление веществ по свойствам на окислители и восстановители, а также на электролиты и неэлектролиты является, во-первых, относительным, а во-вторых, функцией состава и строения веществ. Понятия о классификации веществ позволяют устанавливать связи между веществами разных групп, подчеркивают идею материального единства мира.

Свойства веществ систематизируют исходя из их состава или строения. Связи эти причинно-следственные. Формирование системы понятий о веществе начинается с самых первых уроков на основе межпредметных связей с физикой. Определение вещества не дают, разъясняют только смысл понятия о веществе в сопоставлении с уже известным учащимся из физики понятием о теле и говорят о том, что каждое вещество имеет свои свойства. Но поскольку тела могут состоять из разных веществ, дается понятие о смеси веществ и о чистом веществе и сразу же включается понятие о методах исследования, например способах очистки веществ. Понятие о молекуле используется то, что было получено на уроках физики. Затем вводится первое понятие о классификации веществ на простые и сложные и их определение. Почти сразу дается понятие о количественной характеристике вещества -- о их относительной молекулярной массе, о постоянстве их состава.

В теме "Кислород. Оксиды. Горение" приводятся состав простого вещества кислорода, его свойства, методы, исследования свойств посредством химического эксперимента (получение из перманганата калия). В этой теме вводится новое понятие о кислороде как окислителе. Понятия о строении вещества в этой теме дальнейшего развития не получают. В теме "Кислород. Оксиды. Горение" развивается понятие о сложных веществах -- оксидах. Рассматриваются их состав и некоторые свойства, в частности свойство оксида углерода (IV) вызывать помутнение известковой воды, свойство оксида фосфора (V) растворяться в воде, получение оксидов при взаимодействии кислорода с простыми и сложными веществами. Но все это пока лишь внешнее описание без объяснения сущности -- накопление фактов. В теме "Кислород. Оксиды. Горение" развивается понятие о смеси веществ на примере воздуха, дальнейшая его конкретизация -- в теме "Водород. Кислоты. Соли". Понятие обогащается новым конкретным содержанием: вещество -- восстановитель. Осторожно и очень медленно, чтобы избежать формального усвоения, вводят понятие о кислотах:

1) сначала учащимся рассказывают о кислотах, известных им из практики, -- лимонной, яблочной, щавелевой, молочной, муравьиной, уксусной, отмечают их кислый вкус, иногда едкость, жгучесть (муравьиная кислота);

2) затем демонстрируют осушающее действие серной кислоты, ее разогревание при растворении, обугливание органических веществ. Обсуждают правила техники безопасности при работе с серной кислотой;

3) далее переходят к общим свойствам соляной кислоты (дымящая): действие на индикаторы (объясняется слово "индикатор"), на металлы;

4) состав кислот -- абстрактный материал. Учащихся знакомят с формулами четырех кислот: НСl, НNО₃, Н₂SО₄, Н₃РO₄. Это примеры для классификации по составу и по основности. Так накапливается материал для классификации.

В органической химии система понятий о строении вещества обогащается таким большим числом качественно новых знаний, что актуализация предшествующих опорных знаний становится обязательным условием усвоения учащимися содержания органической химии. Понятия химического строения: химическое строение как порядок соединения и взаимного влияния атомов в молекулах, изомерия, гомология. Понятия пространственного строения -- более высокий этап познания строения по отношению к химическому строению. Имеются в виду понятия о валентных углах и геометрии молекул органических веществ. Особое внимание в органической химии уделяется энергетическим характеристикам веществ, в частности энергии связи. Вопросы химического, электронного, стереохимического строения органических веществ, энергетические представления получают такое мощное развитие, что обособляются в отдельную теорию. Структура содержания понятия "химический элемент". Как и всякое сложное понятие, система понятий "химический элемент" имеет свою структуру содержания. В состав ее входят понятия: 1) об атомах химических элементов; 2) о распространенности и круговороте элементов в природе; 3) о классификации и систематизации химических элементов. Все три блока тесно связаны между собой, а кроме того, и с понятием "вещество".

Каждый из указанных блоков содержания имеет свою структуру. Например, понятия об атомах можно сгруппировать так: строение атомов, свойства атомов. Они связаны между собой причинно-следственной связью (схема 3).

Схема 3 Причинно-следственная связь

Выявление этой связи в каждом конкретном случае позволяет организовать проблемные ситуации. Например, объяснение связи между строением электронной оболочки атома и его степенью окисления позволяет построить цепочку умозаключений по прогнозированию возможных степеней окисления. (Строение атома серы позволяет предположить, что отрицательная степень окисления ее должна быть равна -2, а высшая положительная +6. Дальнейшее рассуждение позволит прогнозировать свойства веществ, содержащих серу в соответствующей степени окисления.) Легко просматривается связь между числом электронных слоев и радиусом атома, строением электронной оболочки и электроотрицательностью. Интересно выявление и обратных связей, когда требуется установить строение внешнего электронного слоя на основании известных степеней окисления. Вполне понятно, что формирование системы понятий о химическом элементе происходит не сразу, а постепенно, последовательно, обогащаясь за счет изучаемых в процессе обучения теорий. Начинается оно с формирования понятий об атоме.

Формирование понятий о естественных группах сходных элементов. Знакомя всех учащихся с понятием об естественных группах сходных химических элементов, вначале употребляют термин "естественное семейство", чтобы не путать его с группами периодической системы. Формируют это понятие индуктивным путем на трех семействах -- благородных газах, щелочных металлах и галогенах. Подход к ним единый: составление сводной таблицы по каждому семейству с соотнесением свойств с относительной атомной массой. Используют разные приемы, например таблицы, отражающие сравнительную характеристику галогенов, щелочных металлов и др.

Таблица 1 Сравнительная характеристика галогенов

Таблица 2 Сравнительная характеристика щелочей

Таблица 3 Сравнительная характеристика гидроксидов

В процессе сравнения используют химический эксперимент и другие средства наглядности. В результате делают выводы по следующим параметрам:

1) сходство свойств между элементами изучаемого семейства;

2) различие свойств изучаемого семейства;

3) взаимосвязь свойств и значений атомной массы;

4) сходство и различие свойств семейств и их зависимость от значения атомной массы.

Последний пункт особенно важен для понимания периодического закона. Все это необходимый фактический материал, не получающий пока теоретического объяснения, так как учащиеся пока еще не знакомы со строением атомов. Естественно, возникает проблемная ситуация, которая будет решаться на последующих уроках. Она состоит в противоречии между необходимостью объяснения фактов и нехваткой имеющихся знаний. Учитель должен эту проблему вскрыть и четко ее сформулировать: почему наблюдается такая закономерность в изменениях свойств в зависимости от атомных масс элементов? Затем при изучении периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеева происходит качественный скачок в развитии понятий об атомах. Атом предстает как сложная система, состоящая из ядра и электронной оболочки. Здесь дается понятие об изотопах. Значительно пополняются представления учащихся о свойствах атомов. Вводятся представления об атомном радиусе, о степени окисления, электроотрицательности. Понятие "степень окисления" при всей его условности методически очень важно, так как помогает раскрыть сущность периодичности, облегчает пользование периодической системой.

На этой стадии следует разграничить понятия "степень окисления" и "валентность" чтобы в дальнейшем учащиеся их четко различали. Особое внимание при формировании системы понятий о химическом элементе следует обратить на тему "Обобщение знаний по курсу неорганической химии". Здесь устанавливаются внутрипредметные связи между важнейшими химическими понятиями -- о химическом элементе, веществе, химической реакции и химическом производстве. Эта тема очень важна для формирования у учащихся правильных теоретических представлений о соотношении этих понятий. Она является отправной точкой, подготавливающей переход от неорганической к органической химии. После нее значительно легче сопоставлять и сравнивать свойства органических веществ с неорганическими, выявлять особенности органических реакций по сравнению с неорганическими. Формирование системы понятий о химическом элементе завершается в основном именно в этой теме. Таким образом, развитие понятия "химический элемент" осуществляется в несколько этапов:

1) подготовительный -- до формулирования определения химического элемента;

2) экспериментальный -- до изучения атомно-молекулярного учения;

3) изучение элементов на базе атомно-молекулярного учения;

4) формирование понятия о естественной группе элементов;

5) изучение периодической системы Д. И. Менделеева и теории строения атома;

6) изучение элементов по группам периодической системы;

7) обобщение знаний учащихся в конце IX класса, установление связей понятия о химическом элементе с другими понятиями курса химии.

В X классе завершается развитие понятия о химическом элементе. В курсе органической химии прежде всего отмечают, что молекулы органических веществ состоят из атомов тех же элементов, что и неорганических. Далее рассматривается понятие о гибридизации орбиталей атома углерода, а также о том, что атомы элемента в составе соединения не просто суммируются в разных комбинациях, а испытывают влияние других атомов, т. е. атомы одного и того же элемента в разных соединениях несколько отличаются друг от друга по свойствам. Эту мысль можно провести и в неорганической химии, но в органической она звучит более убедительно. В курсе органической химии дается понятие о возможности соединения в одном и том же веществе большого числа одноименных атомов, что редко наблюдается в неорганических веществах. В конце курса X класса в обобщающей теме понятие об элементе должно прозвучать как важнейшее связующее звено между неорганической и органической химией. Поэтому заключительное обобщение начинается именно с него. Особое внимание обращают на философский смысл и воспитательное значение учения о химических элементах. Структура системы понятий о химической реакции. Понятие о химической реакции сложное и многогранное. Это, как и понятие "вещество", целая система понятий, имеющая свою структуру. В курсе химии средней школы четко различаются шесть компонентов понятия "химическая реакция", которые рассматриваются в единстве и формируются постепенно:

1) признаки, сущность и механизм реакций; 2) закономерности возникновения и протекания; 3) количественные характеристики; 4) классификация; 5) практическое использование; 6) методы исследования. Сочетание этих шести блоков понятий не только определяет систему знаний, но и позволяет вскрыть философскую сущность понятия "химическая реакция". Химическая реакция должна характеризоваться с позиций всех шести блоков содержания понятия. Каждый из них имеет свою структуру. Например, структура содержания понятий о классификации химических реакций имеет такой вид (табл. 4).

Таблица 4 Классификация химических реакций

Такими должны быть знания учащихся о классификации химических реакций после усвоения школьного курса химии. Система понятий о сущности, механизмах и признаках химической реакции может быть представлена двумя сторонами: понятиями о внешних признаках и внутренней сущности реакций. Между ними существует причинно-следственная связь. Понятие о внутренней сущности реакций развивается постепенно, усложняясь при переходе от теории к теории. В атомно-молекулярном учении сущность химической реакции объясняется как перегруппировка атомов. При изучении электронного строения веществ химические реакции рассматриваются как процесс разрыва одних связей и образование других, на уровне теории электролитической диссоциации -- как взаимодействие ионов, а при изучении теории строения органических веществ анализируется механизм протекания химической реакции. Последовательность формирования понятия "химическая реакция". Понятие "химическая реакция" формируется на нескольких уровнях.

Уровень 1. Понятие о химической реакции начинается формироваться с самых первых уроков. Сначала дают понятие о химическом явлении, так как термин "явление" более знаком учащимся, а затем сообщают, что химическое явление -- это и есть химическая реакция. На этом этапе опора делается на знания, полученные учащимися из физики. На уровне атомно-молекулярного учения разъясняют, как можно по внешним признакам обнаружить химическую реакцию (образование осадка, изменение окраски, выделение газа, выделение или поглощение теплоты и т. д.). Классификация химических реакций дается на уровне сравнения числа исходных и полученных веществ. При этом учащиеся используют такие мыслительные приемы: сравнение, анализ, синтез, обобщение. Все эти сведения о химической реакции включены в тему "Первоначальные химические понятия". Далее все стороны системы понятий о химической реакции должны расширяться и дополняться новыми данными, т. е. после этапа обобщения снова начинается этап накопления. В теме "Кислород. Оксиды. Горение" понятие о химической реакции обогащается новыми фактами, вводится частное понятие об окислении, но уровень объяснений и обоснований тот же, что и в предыдущей теме. Такой индуктивный логический подход применяется тогда, когда для широких обобщений нет еще подготовки. Здесь говорится об окислении как химической реакции, но рассматривается оно как соединение с кислородом, т. е. применяется изученный учащимися принцип классификации. Закономерности протекания реакций разбираются при изучении условий возникновения и прекращения горения. Новым здесь является понятие о катализаторе на примере бертолетовой соли и первые, самые простые, представления о скорости химической реакции. Впервые вопрос о скорости химической реакции затрагивается в теме "Вода. Растворы. Основания", и возвращаются к нему только в конце IХ класса при изучении темы "Основные закономерности химических реакций. Производство серной кислоты". В темах "Водород. Кислоты. Соли", "Вода. Растворы. Основания" понятие о химической реакции обогащается фактическим материалом. Дается понятие о реакции обмена на примерах взаимодействия кислот с оксидами, о реакции нейтрализации кислоты основанием, о восстановлении как разновидности реакции замещения и как о процессе отнятия кислорода от вещества.

Уровень 2. В теме VIII класса "Количественные отношения в химии" понятие о химической реакции получает дальнейшее развитие. В частности, начинают формироваться энергетические представления о химических процессах. Рассматривается понятие об экзотермических и эндотермических реакциях, вводится качественно новое понятие о тепловом эффекте химических реакций, термохимических уравнениях. Именно здесь раскрывается на химическом материале важнейший закон природы -- закон сохранения и превращения энергии. Так появляется возможность снова показать, что все химические процессы имеют две стороны -- качественную и количественную. При изучении энергетики химической реакции учитель обязательно должен установить межпредметную связь с физикой на основе закона сохранения и превращения энергии. Это создаст условия для формирования научно-материалистического мировоззрения, утверждения идеи о материальном единстве мира и даст возможность упомянуть о новой форме энергии -- энергии, выделяемой при химических реакциях. В этой теме количественные отношения веществ трактуются как молярные отношения реагирующих веществ и продуктов реакции. С помощью соответствующего перерасчета эти отношения можно выразить как массовые или объемные отношения (если речь идет о газах).