24.11.202227.05.2017

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средней общеобразовательной школы № 1 «Образовательный центр» п.г.т. Стройкерамика муниципального района Волжский Самарской области

Тема: « Химический эксперимент как средство формирования интереса к химии»

Учитель химии

Люкшина Наталия Александровна

Введение

Химия является наукой теоретически-экспериментальной. Поэтому в процессе её изучения важнейшим методом является эксперимент как средство получения конкретных представлений и прочных знаний.

Занимательные опыты, являясь частью эксперимента, прививают любовь к химии, формируют интерес к предмету в дополнительное от занятий время, способствуют более успешному усвоению химии, углублению и расширению знаний, формированию навыков самостоятельной творческой работы, привитию практического опыта работы с химическими реактивами и оборудованием.

Демонстрационные опыты, обладая элементом развлекательности, способствуют развитию у учащихся умений наблюдать и объяснять химические явления. Химический эксперимент – важнейший метод и главное средство наглядности на уроке. Эксперимент – сложный и мощный инструмент познания. Широкое применение эксперимента в обучении химии – одно из важнейших условий осознанных и прочных знаний учащихся по химии. Химический эксперимент является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения.
Основная цель этого доклада - с первых уроков пробудить у учащихся интерес к химии и показать, что эта наука является не только теоретической.

Химический эксперимент на основе творческой самостоятельной деятельности помогает знакомить учащихся с основными методами химической науки. Это происходит в том случае, когда учитель часто использует его так, чтобы он напоминал процесс исследования в химической науке, что особенно хорошо осуществляется в тех случаях, когда эксперимент является основой проблемного подхода в обучении химии. В этих случаях опыты помогают подтвердить или отвергнуть выдвинутые предположения, как это бывает в научных исследованиях по химии. Одна из задач этого доклада состоит в том, чтобы показать, какими интересными могут оказаться даже самые элементарные сведения из школьного курса химии, если только приглядеться к ним повнимательнее. Я проводила демонстрационные опыты во время уроков в восьмых классах. Как свидетельствует опрос учащихся, проведенная работа вызвала интерес к изучению химии. Во время проведения экспериментов школьники начинали логически мыслить и рассуждать. Проводя эту работу, я поняла, что химический эксперимент это стержень, на котором держится химическое образование. Движение к истине начинается с удивления, а оно для большинства школьников возникает именно в процессе эксперимента, когда проводящий опыты, будто волшебник, превращает одни вещества в другие, наблюдая поразительные изменения в их свойствах. В этих случаях опыты помогают подтвердить или отвергнуть выдвинутые предположения, как это бывает в научных исследованиях по химии. Увлечение химией практически всегда начинается с опытов, и не случайно едва ли не все знаменитые химики с детства любили экспериментировать с веществами, благодаря чему в химии было сделано много открытий, о которых можно узнать только из истории.

На протяжении всей истории существования химии как экспериментальной науки доказывались или опровергались разные теории, проверялись различные гипотезы, получались новые вещества и выявлялись их свойства. В настоящее время химический эксперимент по-прежнему является основным инструментом проверки достоверности знания. Химический эксперимент всегда проводится с конкретной целью, он четко планируется, для его проведения подбираются специальные условия, необходимое оборудование и реактивы.

Особое значение имеет вопрос о месте эксперимента в процессе обучения. Учебный опыт является средством обучения. В одном случае опыт можно поставить после объяснения и при его помощи ответить на определенные вопросы.Эксперимент должен подвести учащихся к пониманию важнейших закономерностей химии.

В процессе обучения химии эксперимент является,

во-первых, своеобразным объектом обучения,

во-вторых, методом исследования,

в-третьих, источником и средством нового знания.

Следовательно, для него характерны три основные функции:

познавательная, потому что он важен для усвоения учащимися основ химии, постановки и решения практических проблем, выявления значения химии в современной жизни;

воспитывающая, потому что он способствует формированию научного мировоззрения школьников, а также важен для ориентации школьников на соответствующие профессии;

развивающая, поскольку он служит для приобретения и совершенствования общенаучных и практических умении и навыков.

Обучение химии в школе должно быть наглядным и основанном на химическом эксперименте.

Реальный и виртуальный эксперимент должны взаимно дополнять друг друга. Виртуальный химический эксперимент возможен в случаях работы с ядовитыми реактивами.

Теоретические часть опыта

Химия – наука экспериментальная. Латинское слово «эксперимент» означает «проба», «опыт». Химический эксперимент – источник знания о веществе и химической реакции – важное условие активизации познавательной деятельности учащихся, воспитания интереса к предмету. Даже самое яркое изображение на экране не заменит реального опыта, так как учащиеся должны сами наблюдать и изучать явления.

Наглядность, выразительность опытов – это первое и основное требование к эксперименту.

Кратковременность опытов – это второе требование к эксперименту.

Убедительность, доступность, достоверность – это третье требование к эксперименту.

Обязательно очень важное требование – безопасность выполняемых опытов. В кабинете химии есть стенд с правилами техники безопасности, которые нужно строго соблюдать.

Путем наблюдения и проведения опыта учащиеся познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов.

В познавательном отношении химический эксперимент можно разделить на две группы:

1. Познавательный эксперимент , который дает учащимся знания об изучаемом предмете (например, опыты, характеризующие химические свойства веществ).

2. Наглядный эксперимент , подтверждающий объяснения учителя.

Познавательные опыты по значению можно разделить на следующие группы:

Опыты, являющиеся отправным источником познания свойств веществ, условий и механизма протекания химических реакций. Выполнение таких опытов связано с постановкой и решением вопросов проблемного характера, а выводы из наблюдений выступают как обобщения, правила, определения, закономерности и т.д.

Опыты, познавательное значение которых состоит в подтверждении или отрицании высказанной гипотезы. Обобщенные выводы из таких опытов помогают решать фундаментальные вопросы о школьном курсе химии, например, вопрос о генетической связи между классами химических соединений и т.п.

Опыты, иллюстрирующие выводы и заключения, сделанные на основе изучения теоретических положений.

Опыты, совершенствующие выводы и закрепляющие знания учащихся о свойствах веществ и их превращениях.

Опыты, познавательное значение которых на данной ступни имеет косвенный характер (примеры химических превращений без раскрытия сущности процессов).

Контрольно-проверочные опыты и экспериментальные задачи. Их познавательное значение для учащихся выражается в элементах самоконтроля.

В том случае, если эксперимент применяется для создания проблемных ситуаций или для решения проблемных задач, он должен быть ярким и запоминающимся, неожиданным для учащихся и убедительным, он должен поражать воображение и сильно влиять на эмоциональную сферу. При такой организации и выполнении химического эксперимента учащиеся глубоко вникают в существо опытов, задумываются над результатами и пытаются ответить на вопросы, возникающие в ходе эксперимента.

Правильно поставленный эксперимент и четкие выводы из него – важнейшее средство формирования научного мировоззрения учащихся.

Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в успешном решении учебно-воспитательных задач при обучении химии:

Как первоначальный источник познания явлений;

Как единственное средство доказательства гипотезы, вывода;

Как единственное средство для формирования совершенствования практических навыков;

Как важное средство для развития, совершенствования и закрепления теоретических знаний;

Как метод проверки знаний и умений учащихся;

Как средство формирования интереса учащихся к изучению химии, развития у них наблюдательности, пытливости, инициативы, стремления к самостоятельному поиску, совершенствованию знаний и применению их на практике.

Важное учебно-воспитательное значение имеет школьный химический эксперимент для политехнической подготовки учащихся.

В практике обучения химии традиционно принято деление химического эксперимента на демонстрационный, осуществляемый учителем, и ученический, выполняемый школьниками.

Демонстрационные опыты – необходимый вид эксперимента. Он используется в следующих случаях:

когда учащиеся, особенно на первых этапах обучения, не владеют в достаточной мере техникой выполнения опытов, а потому не в состоянии выполнить их самостоятельно;

когда техническое оснащение опыта сложно для учащихся или отсутствует соответствующее оборудование в достаточном количестве;

когда отдельные лабораторные опыты заменяются демонстрационными в целях экономии времени и в случае недостаточного количества реактивов;

когда по внешнему эффекту и убедительности демонстрация превосходит опыт, выполняемый учениками;

когда по условиям техники безопасности учащимся запрещено использование некоторых веществ (брома, перманганата калия в твердом виде и др.).

Основное требование ко всякому химическому опыту – это требование полной безопасности его для учащихся.

Учитель отвечает за несчастный случай и морально, и юридически. Поэтому предварительная проверка опытов и соблюдение всех требований по технике безопасности обязательны для всех работающих в химическом кабинете. Основной гарантией безопасности демонстрационных опытов является высокая техническая грамотность учителя, вооруженного надлежащими навыками по технике безопасности.

Ученический эксперимент принято делить на лабораторные опыты, практические занятия, домашние опыты.

Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, так как они проводятся при изучении нового материала. Практические работы обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся. По форме организации лабораторные опыты: 1) индивидуальные, 2) групповые, 3) коллективные. Оформление результатов опытов следует вести в рабочих тетрадях.

Практические занятия бывают:

проводимые по инструкции,

экспериментальные задачи.

Практические занятия – сложный вид урока. Опыты учащиеся выполняют парами по инструкции в учебниках.

Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. После выполнения опытов каждый учащийся оформляет отчет по форме.

Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Сначала задачи решают всем классом теоретически. Затем ученик проводит эксперимент. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочем месте.

Домашний эксперимент является одним из видов самостоятельной работы, имеющий большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков.

Схема Классификация учебного химического эксперимента

Учебный химический эксперимент

Демонстрационный

Ученический

Лабораторные опыты

Практические занятия

Практикумы

Домашние опыты

Исследовательский

Иллюстративный

Помимо исследовательской работы в виде домашних заданий существует и внеурочная исследовательская деятельность.

Внеурочная исследовательская деятельность учащихся может быть представлена следующими формами участия в ней школьников: школьное НОУ; олимпиады, конкурс проектная деятельность; интеллектуальные марафоны; научно-исследовательские конференции различной направленности; факультативы, курсы по выбору, элективные курсы; экзаменационные работы.

Исследовательская работа возможна и эффективно только на добровольной основе, как и всякое творчество. Поэтому тема научного исследования должны быть: интересна учащемуся, увлекательна для него; выполнима; оригинальна (в ней необходим элемент неожиданности, необычности);доступна; должна соответствовать возрастным особенностям учащихся.

Учебно-исследовательская деятельность способствует: развитию интереса, расширению и актуализации знаний по предмету, развитию представлений о межпредметных связях; развитию интеллектуальной инициатив созданию предпосылок для развития научного образа мышления; освоению творческого подхода к любому виду деятельности; обучению информационным технологиям и работе со средствами коммуникации; получению предпрофессиональной подготовки; содержательной организации свободного времени детей. Наиболее распространенной формой защиты исследовательской работы является творческая модель защиты.

Творческая модель защиты предполагает:

Оформление стенда с документами и иллюстративными материалами по заявленной теме, их комментарий;

Демонстрация видеозаписей, слайдов, прослушивание аудиозаписей, представление фрагмента основой части исследования;

Выводы по работе, сделанные в виде презентации результатов;

Научная работа должна быть:

Исследовательской;

Актуальной;

Иметь практическую значимость для самого автора, школы.

Творческие находки и методические достижения учителя

Роль химии в решении экологических проблем огромна. В своей работе применяю методы активного обучения: нетрадиционные уроки, элективные курсы, экологические проекты, семинары, конференции. Экологизация химического эксперимента предусматривает экспериментальную проверку чистоты пищевых продуктов и служит основой для создания проблемных ситуаций.

2010-2011учебный год

В 2010 году я получила грамоту победителя 1 место районной научно-практической конференции от МОУ ДОД ЦВР муниципального района Волжский Самарской области в 11 классе

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 .

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

№ газеты	Учебный материал
17	Лекция № 1. Содержание школьного курса химии и его вариативность. Пропедевтический курс химии. Kурс химии основной школы. Kурс химии средней школы. (Г.М.Чернобельская, доктор педагогических наук, профессор)
18	Лекция № 2. Предпрофильная подготовка учащихся основной школы по химии. Сущность, цели и задачи. Предпрофильные элективные курсы. Методические рекомендации по их разработке. (Е.Я.Аршанский, доктор педагогических наук, доцент)
19	Лекция № 3. Профильное обучение химии на старшей ступени общего образования. Единый методический подход к структурированию содержания в классах разного профиля. Вариативные компоненты содержания. (Е.Я.Аршанский)
20	Лекция № 4. Индивидуализированные технологии обучения химии. Основные требования построения технологий индивидуализированного обучения (ТИО). Организация самостоятельной работы учащихся на различных этапах урока в системе ТИО. Примеры современных ТИО. (Т.А.Боровских, кандидат педагогических наук, доцент)
21	Лекция № 5. Модульная технология обучения и ее использование на уроках химии. Основы модульной технологии. Методики конструирования модулей и модульные программы по химии. Рекомендации по использованию технологии на уроках химии. (П.И.Беспалов, кандидат педагогических наук, доцент)
22	Лекция № 6. Химический эксперимент в современной школе. Виды эксперимента. Функции химического эксперимента. Проблемный эксперимент с использованием современных технических средств обучения. (П.И.Беспалов)
23	Лекция № 7. Экологическая компонента в школьном курсе химии. Kритерии отбора содержания. Экологоориентированный химический эксперимент. Учебно-исследовательские экологические проекты. Задачи с экологическим содержанием. (В.М.Назаренко, доктор педагогических наук, профессор)
24	Лекция № 8. Kонтроль результатов обучения химии. Формы, виды и методы контроля. Тестовый контроль знаний по химии. (М.Д.Трухина, кандидат педагогических наук, доцент)
Итоговая работа. Разработка урока в соответствии с предложенной концепцией. Kраткий отчет о проведении итоговой работы, сопровождаемый справкой из учебного заведения, должен быть направлен в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2007 г.

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе

План лекции

Виды эксперимента и методика его использования.

Функции химического эксперимента.

Проблемный эксперимент.

Есть три источника знания: авторитет, разум, опыт.
Однако авторитет недостаточен, если у него нет
разумного основания, без которого он производит не понимание,
а лишь приятие на веру; и разум один не может отличить софизма
от настоящего доказательства, если он не может оправдать
свои выводы опытом.

Роджер Бэкон

ВВЕДЕНИЕ

Химический эксперимент – важнейший метод и средство обучения химии. Методика применения химического эксперимента на уроках химии достаточно исследована и разработана учеными-методистами. Однако в настоящее время вновь возникает интерес к данной тематике. Это связано прежде всего с тем, что происходит резкое изменение содержания учебного предмета, появление пропедевтических и элективных курсов. Все это требует поиска новых опытов, вписывающихся в современное содержание обучения химии в школе.

В целом как учебное содержание, так и отбор химического эксперимента зависит от социального заказа общества. Это можно пронаблюдать по публикациям журнала «Химия в школе». Например, в послевоенное время, когда восстанавливалось разрушенное войной народное хозяйство, большое число статей было посвящено химическим производствам. В рубриках «Химический эксперимент» и «Внеклассная работа» описывались действующие лабораторные установки по получению различных веществ. Позже приоритетным направлением стало сельское хозяйство. Сельскохозяйственная тематика проявилась в синтезе гербицидов, пестицидов, различных стимуляторов роста и т.д.

ВИДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДИКА ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Общеизвестно, что школьный химический эксперимент классифицируют на демонстрационный и ученический. В зависимости от цели и способа организации ученический эксперимент подразделяют на лабораторные опыты, практические занятия и домашние опыты.

Демонстрационный эксперимент

Демонстрационный химический эксперимент – главное средство наглядности на уроке. Это определяется спецификой химии как экспериментальной науки. Поэтому эксперимент занимает одно из ведущих мест. Он позволяет не только выявлять факты, но и знакомить с методами химической науки.

Демонстрационный эксперимент проводит учитель или лаборант. В отдельных случаях несложный эксперимент может быть показан и учеником.

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке?

В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием.

Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися (получение озона).

Когда он опасен для учащихся (взрыв водорода с кислородом).

Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Общеизвестны и требования к демонстрационному эксперименту .

1. Н а г л я д н о с т ь – большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. Для усиления наглядности могут быть использованы кодоскоп, компьютер, предметный столик, цветные экраны.

2. П р о с т о т а – в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что объект изучения не прибор, а химический процесс, происходящий в нем. Чем проще прибор, тем легче объяснить опыт. Поэтому при использовании аппарата Киппа, газометра, прибора Кирюшкина необходимо объяснить принцип работы прибора.

3. Б е з о п а с н о с т ь – учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. Поэтому все опыты должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. При демонстрации опытов со взрывами необходимо использовать защитный экран; при получении и демонстрации ядовитых газов – принудительную вентиляцию (вытяжку) и т.д.

4. Н а д е ж н о с т ь – неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. Поэтому необходима отработка эксперимента до урока. При этом уточняется время, которое затрачивается на его проведение.

5. Т е х н и к а в ы п о л н е н и я о п ы т а должна быть безукоризненная. Поэтому если осваивается новый эксперимент, то он должен быть хорошо отработан. Ошибки, допущенные учителем, легко переносятся на учеников.

6. Н е о б х о д и м о с т ь о б ъ я с н е н и я д е м о н с т р а ц и о н н о г о э к с п е р и м е н т а. Перед демонстрацией опыта необходимо указать на цель эксперимента, сориентировать наблюдения эксперимента учащимися, после проведения опыта сделать выводы.

Методика проведения демонстрационных опытов

1. Постановка цели опыта: для чего проводится данный опыт, в чем должны убедиться учащиеся, что понять.

2. Описание прибора, где проводится опыт, и условий его проведения.

3. Организация наблюдений учащихся: учитель должен сориентировать учеников, за какой частью прибора должны вестись наблюдения.

4. Выводы.

Бывает, что при проведении урока используется серия демонстрационных опытов. Как определить последовательность их демонстрации? Рассмотрим, чем нужно руководствоваться при этом на примере темы «Кислород».

При изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует учащимся горение в кислороде серы, угля, фосфора и железа. Правильной будет следующая последовательность демонстраций: горение угля, горение серы, горение фосфора, горение железа. Такой порядок объясняется внешним эффектом, сопровождающим горение данных веществ. Уголь горит более энергично в кислороде, чем на воздухе. Горение серы в кислороде сопровождается появлением большого синего пламени. Фосфор ослепительно сгорает в кислороде. И наконец, горение железа похоже на горение бенгальских огней.

При изменении данного порядка эффект последующих реакций будет ниже предыдущих, что, несомненно, вызывает разочарование учащихся. Кроме того, мы демонстрируем сначала горение в кислороде веществ, горючих на воздухе (С, S, Р), и только потом горение негорючего вещества железа. Наконец, первые три процесса – это взаимодействие кислорода с неметаллами, а последняя демонстрация – взаимодействие кислорода с металлами. Если учитель акцентирует внимание на этом, то он формирует системность знаний учащихся.

Таким образом, при отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

Ученический эксперимент

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические работы. Некоторые методисты выделяют еще и практикум, который проводится на заключительном этапе изучения химии.

Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, т.к. они проводятся при изучении нового материала. Практические работы обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся.

При выполнении ученического эксперимента необходимо учитывать следующие этапы:

1) осознание цели опыта;

2) изучение веществ;

3) монтаж прибора (где это необходимо);

4) выполнение опыта;

5) анализ результатов;

6) объяснение полученных результатов, написание химических уравнений;

7) формулировка выводов и составление отчета.

По форме организации лабораторные опыты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными. Очень важно правильно организовать деятельность учащихся, чтобы на выполнение опыта затрачивалось лишь отведенное время. Для этого необходима тщательная подготовка учебного оборудования и реактивов. Склянки с реактивами должны иметь этикетки. Если реактивы выдаются в пробирках, то они должны быть пронумерованы, а на доске или на листочках сделаны соответствующие записи. Во время выполнения опытов необходимо руководить действиями учащихся. После выполнения работы нужно организовать обсуждение результатов. Оформление результатов опытов следует вести в рабочих тетрадях. Недостатком лабораторных опытов является то, что при их выполнении невозможно формировать экспериментальные умения и навыки. Эту задачу выполняют практические занятия.

Практические занятия делятся на два вида: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция для практической работы представляет собой ориентировочную основу деятельности учащихся. На начальном этапе изучения химии даются подробные инструкции с детальным описанием выполняемых операций. По мере выполнения практических работ и усвоения экспериментальных умений инструкции делаются более свернутыми. Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно.

Перед началом любой практической работы учитель знакомит учащихся с правилами безопасной работы в кабинете химии, обращает внимание на выполнение сложных операций. При выполнении первых практических работ учитель приводит примерную форму отчета, помогает учащимся сделать выводы.

Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Сначала задачи решают всем классом теоретически. Для этого анализируется условие задачи, формулируются вопросы, на которые необходимо дать ответы, предлагаются опыты. Затем один ученик решает задачу у доски теоретически, экспериментально доказывает правильность своих предположений. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочих местах. Опытные учителя постепенно вводят экспериментальные задачи в учебный процесс. Так, например, при проведении практической работы «Получение кислорода и изучение его свойств» учитель предлагает хорошо успевающим ученикам задачу: «Какие из предложенных веществ (КNО 3 , К 2 SО 4 , МnО 2) можно использовать для получения кислорода?»

Практическое занятие – сложный вид урока. Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. Большую помощь педагогу могут оказать специально подготовленные ученики класса – прокторы. Это может быть член кружка, ученик, интересующийся химией, или просто желающий.

Учитель приглашает прокторов во внеурочное время в кабинет химии и предлагает им выполнить предстоящую практическую работу под своим наблюдением, обращая внимание на возможные ошибки и тонкости.

Затем каждому проктору выдается лист учета и разъясняется, как его следует заполнять. Приведем фрагмент такого листа для практической работы «Получение медного купороса».

Лист учета

Содержание операции	Оценка выполнения операции
Содержание операции	Иванов	Петров	Сидоров	Сергеев
Взять склянку с раствором серной кислоты так, чтобы этикетка была под ладонью
Налить в стакан 20 мл раствора серной кислоты
Снять каплю кислоты с горлышка склянки
Собрать правильно штатив и на сетку поставить стакан с серной кислотой
Поставить спиртовку под сетку так, чтобы верхняя часть пламени касалась сетки
.............................. и т.д.
Чистота рабочего места
Соблюдение правил техники безопасности

Прокторов нужно учить еще и общению, стилю поведения. Важно, чтобы к порученному заданию они относились ответственно, были коммуникабельны и не вели себя высокомерно.

После этого уже на уроке прокторам поручается курировать микрогруппу из 3–4 учеников, сидящих за соседними столами, во время выполнения ими практической работы. Если ученик правильно и самостоятельно, без вмешательства проктора выполнит операцию, то он получит за нее 1 балл, если при выполнении операции он допустит ошибку, то не получает баллов.

Заполненный лист учета сдается учителю по окончании работы и обязательно учитывается вместе с проверкой отчета в тетрадях. Если от учеников поступает жалоба на проктора, то учитель должен в ней обязательно разобраться и вынести справедливое решение. Прокторы не только контролируют работу учащихся, но и оказывают им необходимую помощь, поясняют то, что непонятно, т.е. выполняют некоторые функции учителя в своей группе.

Опыт использования данной методики на начальном этапе изучения химии показал ее высокую результативность.

Домашний эксперимент

Домашний химический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы. Поэтому важна не только дидактическая ценность этого вида ученического эксперимента, но и воспитывающая, развивающая.

С первых уроков изучения химии необходимо нацелить учащихся на то, что они будут выполнять опыты не только в школе, но и дома. В домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов необходима консультация учителя.

Предлагаемые опыты могут носить разнообразный характер. Одни связаны с наблюдением явлений (сливание растворов соды и уксуса), другие – с разделением смеси веществ, при постановке третьих нужно объяснить наблюдаемые явления, используя свои знания по химии. Включаются и экспериментальные задачи, при выполнении которых ученики не получают от учителя готовых инструкций по технике выполнения опыта, например экспериментально доказать наличие солей в питьевой воде.

Желательно, чтобы при проведении эксперимента присутствовали старшие члены семьи ребенка.

Учителю полезно создать к каждой теме инструкции по выполнению опытов. Тогда это направление будет носить системный характер.

Не менее важным моментом в работе учащихся является составление письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента. Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую они используют при выполнении практических работ.

Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о результатах проделанной работы.

ФУНКЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В процессе обучения химический эксперимент выполняет различные функции 1 . Рассмотрим некоторые из них.

Эвристическая функция химического эксперимента проявляется в установлении новых
а) фактов ; б) понятий и в) закономерностей .

а) В качестве примера можно привести реакцию взаимодействия газообразного водорода с оксидом меди(II). Наблюдая данную демонстрацию, ученики устанавливают, что водород при определенных условиях может реагировать с оксидами металлов, восстанавливая металл до простого вещества.

б) Химический эксперимент обладает большими потенциальными возможностями для формирования новых понятий. Например, при изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует способ получения кислорода из пероксида водорода. Для ускорения процесса разложения пероксида водорода в пробирку вводится диоксид марганца. После завершения реакции учитель дает определение катализатора.

в) Особенно ярко функция выявления зависимостей и закономерностей проявляется при изучении темы «Закономерности протекания химических реакций». Демонстрационный эксперимент позволяет выявить зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, поверхности соприкосновения реагирующих веществ и т.д.

Корректирующая функция химического эксперимента проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Очень часто учащиеся считают, что при взаимодействии растворов хлороводорода и серной кислоты с медью выделяется водород. Для исправления таких ошибок полезно продемонстрировать следующий опыт. В пробирки с соляной кислотой и раствором серной кислоты прибавляют кусочки меди. Учащиеся наблюдают, что при обычных условиях и при нагревании водород не выделяется.

Корректировке процесса приобретения экспериментальных умений способствуют эксперименты, которые демонстрируют последствия неправильного выполнения некоторых химических операций. Например, как проводить разбавление концентрированной серной кислоты водой. Для этого в высокий химический стакан наливают концентрированную серную кислоту. Стакан закрывают листом фильтровальной бумаги и через отверстие в бумаге приливают пипеткой горячую воду. При соприкосновении воды с кислотой происходит образование паров и разбрызгивание раствора. При приливании серной кислоты в воду и перемешивании раствора растворение протекает спокойно.

Обобщающая функция химического эксперимента позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии опытов можно сделать обобщенный вывод, например, о принадлежности различных классов веществ к электролитам.

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее ярко проявляется в проблемном обучении. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

ПРОБЛЕМНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Как известно, исходным пунктом любого направленного исследования является проблема. Поиск путей решения проблемы приводит исследователя к выдвижению той или иной идеи – первоначального предположения. С момента рождения первоначального предположения и начинается процесс формирования гипотезы. Первоначальные предположения рождаются в форме догадки, т.е. интуитивно. Поиск идеи о возможном решении проблемы – процесс глубоко творческий, и единого решения здесь не существует. Тем не менее первоначальное предположение не возникает из ничего. Оно есть результат изучения исследователем новых фактических данных на основе знаний, накопленных в науке. Подкрепление идеи все новыми и новыми аргументами ведет к созданию обоснованного предположения – гипотезы.

Существует несколько путей подтверждения истинности гипотезы. Основным и наиболее распространенным способом является выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, т.е. установление соответствия фактическим данным, согласуемости с ними. В данном случае рассуждение строится по такой схеме: если основное предположение гипотезы истинно, то в действительности должны иметь место такие-то и такие-то конкретные явления. Если данные явления будут обнаружены путем целенаправленного наблюдения, в научных экспериментах или же в практической деятельности, то гипотеза будет подтверждена. Именно таким способом подтвердилась в свое время гипотеза о существовании в растворах ионов.

Другой способ подтверждения гипотезы – непосредственное обнаружение объектов, мысль о существовании которых была основным содержанием гипотезы. Данный способ широко использовался Д.И.Менделеевым для предсказания свойств еще не открытых элементов.

И наконец, гипотеза может быть подтверждена путем дедуктивного выведения ее из другого, но уже достоверного знания – научной теории, закона. Для этого необходимо, чтобы с развитием науки был достоверно установлен такой закон, из которого данная гипотеза была бы выводима. Примером может служить открытие соединений инертных газов. До 1940-х гг. считалось, что инертные газы не способны образовывать химических соединений. Развитие теоретических представлений, оценка значений энергий связи электронов в атоме, ионизационных потенциалов и ионных радиусов позволили выдвинуть гипотезу, что электронные октеты в атомах инертных газов не являются столь уж стабильными. В 1933 г. американский ученый Л.Полинг достаточно убедительно показал принципиальную возможность образования химических соединений ксенона и криптона со фтором. Но прошло почти 30 лет, прежде чем на свет появились первые в мире соединения благородных газов Хе(РtF 6) и Kr(РtF 6).

Применение гипотез в учебном процессе не исчерпывается только реализацией принципа историзма. Большие возможности по использованию учебных гипотез заложены в организации учебного процесса. При этом сам ученик может быть поставлен в роль исследователя, генератора идей.

Большой потенциал заложен в использовании на уроке химического эксперимента. Выполнение стандартных, предусмотренных школьной программой опытов мало стимулирует творческую работу учащихся на уроках и не вполне соответствует специфике самой химической науки. Для нее характерен эксперимент, который носит исследовательский и проблемный характер. Такие эксперименты целесообразно включать в беседы эвристического характера или в процесс проблемного изложения материала.

В качестве иллюстрации можно провести проблемные опыты, разработанные Ю.В.Суриным 2 . Хорошо известно, что учащиеся часто допускают ошибки в написании уравнений реакций металлов с азотной кислотой, считая допустимым выделение водорода. Эту ошибку можно предотвратить, проведя эксперимент, включенный в беседу проблемного характера. Приступая к изучению вопроса о взаимодействии металлов с азотной кислотой, учитель сначала предлагает учащимся высказать предположение о возможных продуктах такого взаимодействия.

Учащиеся часто считают, что металлы выделяют водород не только из растворов хлороводородной и серной кислот, но и из азотной кислоты. Для создания проблемной ситуации учитель предлагает провести исследовательский эксперимент и дать объяснение результатов опыта.

В пробирку с соляной кислотой помещают несколько гранул цинка. После того как начинается реакция с выделением водорода, добавляют 1–2 капли концентрированной азотной кислоты. Учащиеся наблюдают, что выделение водорода практически прекращается, но через некоторое время возобновляется. Такой результат опыта кажется учащимся непонятным и ставит их в тупик. Эксперимент заставляет задуматься над рядом вопросов:

1. В чем причина наблюдаемого явления?

2. Почему добавление азотной кислоты влияет на выделение водорода из раствора соляной кислоты?

3. Почему через определенное время выделение водорода возобновляется?

Учащиеся выдвигают предположения, объясняющие этот необычный факт. К решению проблемы они вполне подготовлены, т.к. имеют достаточный запас знаний о свойствах кислот, знакомы с составлением уравнений окислительно-восстановительных реакций. Выдвигается рабочая гипотеза: водород, выделяющийся из соляной кислоты, затрачивается на восстановление азотной кислоты. Данной гипотезе учащиеся могут дать обоснование, актуализировав свои знания о восстановительных свойствах водорода. Вспомнив, что водород в момент выделения является очень сильным восстановителем, а азотная кислота – окислитель, учащиеся записывают уравнение реакции восстановления азотной кислоты:

HNO 3 + 8H = NH 3 + 3H 2 O.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl.

То, что это действительно так, учащиеся могут доказать, проведя исследование раствора на содержание иона аммония. Полученный в ходе исследовательского эксперимента вывод ученики могут использовать для правильной записи уравнения реакции цинка с сильно разбавленной азотной кислотой:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Теперь учащиеся смогут ответить на все вопросы, поставленные при выделении рабочей гипотезы. Водород не выделяется из азотной кислоты и растворов других кислот в присутствии азотной кислоты потому, что расходуется на восстановление азотной кислоты. Возобновляется же выделение водорода в данном опыте потому, что происходит восстановление всей азотной кислоты.

Ученик выступает в роли исследователя и при решении экспериментальных задач. Так, при исследовании свойств веществ схема исследования может быть следующей:

актуализация знаний;

постановка целей исследования;

проведение теоретического анализа;

построение гипотезы;

составление плана экспериментальной проверки гипотезы;

выполнение эксперимента;

обсуждение результатов и формулировка выводов.

Эксперимент – важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, путь превращения знаний в убеждения. Химический эксперимент, применяемый в школьной практике, обычно не противоречит существующим закономерностям и служит подтверждением определенных теоретических положений. Однако результаты некоторых химических опытов являются неожиданными и не вписываются в традиционные представления о свойствах веществ или закономерностях протекания химических реакций. Например, возможна ли химическая реакция между бромоводородной кислотой и металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода? Или: может ли слабая кислота вытеснить более сильную кислоту из ее соли? Ответ кажется однозначным – нет. Тем не менее такие примеры существуют и имеют научное подтверждение. Подобные опыты – благодатная почва для введения в учебный процесс проблемного обучения, формирования диалектического и системного мышления школьника.

Приведем описание нескольких примеров таких парадоксальных опытов.

Растворение меди в бромоводородной кислоте

Реактивы. Свежеосажденная медь, крепкий раствор бромоводородной кислоты.

Проведение опыта . В пробирку с небольшим количеством свежеосажденной меди приливают
3–5 мл бромоводородной кислоты и осторожно нагревают на пламени спиртовки. Начинается энергичное взаимодействие меди с кислотой. Выделяющийся водород собирают в небольшую пробирку или непосредственно поджигают у отверстия пробирки. Водород горит зеленоватым пламенем.

Получение свежеосажденной меди. В фарфоровую чашку наливают насыщенный раствор сульфата меди(II) и вносят гранулы цинка. Выделяющаяся медь осаждается на цинке в виде рыхлой массы. При перемешивании раствора осадок оседает на дне чашки. Осадок промывают, вынимают гранулы непрореагировавшего цинка; полученную медь, не высушивая, используют для опыта.

Объяснение опыта . Взаимодействие меди с бромоводородной кислотой можно объяснить тем, что в результате реакции образуется комплексное соединение Н:

4HBr + 2Cu = 2H + H 2 .

Комплексный ион – достаточно прочный, вследствие чего концентрация ионов меди Cu + в растворе оказывается ничтожно малой, электродный потенциал меди становится отрицательным и происходит выделение водорода.

Аналогичный опыт можно провести с серебром и йодистоводородной кислотой. С порошком серебра реакция идет очень бурно. Образующийся йодид серебра практически нерастворим в воде (произведение растворимости ПР(AgI) = 8,3 10 –17). Поэтому в данном случае концентрация ионов серебра в растворе ничтожна, и потенциал серебра становится отрицательным.

Слабая кислота вытесняет сильную из ее соли

Реактивы. Борная кислота, хлорид натрия, универсальная индикаторная или синяя лакмусовая бумага.

Проведение опыта. В пробирку помещают тонко измельченную смесь, состоящую из 1 г хлорида натрия и 3 г борной кислоты. Закрепляют пробирку в лапке пробиркодержателя и нагревают на пламени спиртовки. Через некоторое время у отверстия пробирки появляется белый дым. Подносят к отверстию пробирки универсальную индикаторную бумагу, смоченную водой, наблюдается покраснение бумаги. При проведении опыта учителю необходимо отметить нелетучесть борной кислоты.

Объяснение опыта . При нагревании смеси протекает следующая реакция:

2NaCl + 4H 3 BO 3 = Na 2 B 4 O 7 + 5H 2 O + 2HCl.

В растворе реакция протекала бы в обратную сторону – соляная кислота вытеснила бы борную из ее соли. При нагревании же происходит смещение равновесия в сторону образования летучих продуктов – хлороводорода и водяных паров. При этом также образуется устойчивый к нагреванию тетраборат натрия. Возможность протекания данного химического процесса можно подтвердить и термодинамическими расчетами.

Н /S = 486,6/1 = 486,6 К, или 213,6 °С.

Данная химическая реакция протекает при сравнительно небольшом нагревании.

Растворение меди в растворе хлорида железа(III)

Реактивы. Свежеосажденная медь, 10%-й раствор хлорида железа(III).

Проведение опыта . В пробирку помещают немного свежеосажденной меди и приливают раствор хлорида железа(III). В течение минуты происходит растворение меди, и раствор окрашивается в зеленый цвет. Для увеличения скорости реакции раствор можно немного подогреть. При использовании медных опилок, стружек или медной проволоки реакция идет слишком медленно.

Объяснение опыта. Данная химическая реакция используется в радиотехнике для травления плат. При этом протекает процесс, описываемый следующим химическим процессом:

Cu + FeCl 3 = CuCl 2 + FeCl 2 .

Реакция является окислительно-восстановительной. Ион железа Fe 3+ – окислитель, атом меди – восстановитель. Мерой окислительно-восстановительной способности веществ служат их окислительно-восстановительные потенциалы. Чем больше алгебраическая величина стандартного окислительно-восстановительного потенциала данного атома или иона, тем больше его окислительные свойства, а чем меньше алгебраическое значение окислительно-восстановительного потенциала атома или иона, тем больше его восстановительные свойства.

Для определения направления окислительно-восстановительной реакции необходимо найти ЭДС элемента, образованного из данного окислителя и восстановителя. ЭДС (Е ) окислительно-восстановительного элемента равна:

Е = Е (ок-ля) – Е (вос-ля).

Если Е > 0, то данная реакция возможна. Окислительно-восстановительные потенциалы пар Е 0 (Fe 3+ /Fe 2+) = 0,771 В, Е 0 (Cu 2+ /Cu 0) = 0,338 В. Найдем электродвижущую силу реакции:

ЭДС = 0,771 – 0,338 = 0,433 В.

Положительное значение ЭДС подтверждает возможность протекания данной реакции в стандартных условиях.

Растворение меди в растворе аммиака

Реактивы. 15–25%-й раствор аммиака, свежеосажденная медь.

Проведение опыта. В колбу объемом 250–300 мл помещают несколько крупинок свежеосажденной меди и приливают 15–20 мл крепкого раствора аммиака. Колбу закрывают пробкой и сильно встряхивают в течение нескольких секунд. Раствор приобретает голубую окраску.

Объяснение опыта. Растворение меди в растворе аммиака можно объяснить тем, что при окислении меди кислородом воздуха в присутствии аммиака образуется устойчивый комплексный ион, который и определяет направление химической реакции:

2Cu + 8NH 3 + O 2 + 2H 2 O = 2 2+ + 4OH – .

Поскольку реакция является окислительно-восстановительной, можно рассчитать ее ЭДС:

Cu + 4NH 3 – 2e = 2+ , Е 0 = –0,07 В,

O 2 + 2H 2 O + 4е = 4OH – , Е 0 = 0,401 В,

ЭДС = 0,401 – (–0,07) = 0,408 В.

Положительное значение ЭДС, как и в предыдущем опыте, свидетельствует о возможности ее протекания.

Учебный химический эксперимент относится к числу методов обучения, специфика которого заключается в отражении неотъемлемой компоненты науки. Важнейшая особенность химического эксперимента как средства познания состоит в том, что в процессе наблюдения и при самостоятельном выполнении опытов учащиеся не только общаются с конкретными объектами химической науки, но могут видеть и осуществлять процессы качественного изменения веществ. Тем самым учащиеся познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов, убеждаются в возможности управления сложными химическими процессами.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Какие функции выполняет эксперимент в учебном процессе?

Ответ . Эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую.

2. Какие пути подтверждения гипотезы вам известны?

Ответ . Выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, непосредственное обнаружение объектов, дедуктивное выведение из научной теории или закона.

3. В чем заключается основной дидактический недостаток лабораторных опытов?

Ответ . В невозможности полноценного формирования экспериментальных химических умений учащихся.

4. Какие критерии отбора демонстрационного эксперимента к уроку вы используете в своей практике?

(Возможны различные варианты ответа на данный вопрос. Здесь проявляется творческий подход учителя к постановке химического эксперимента.)

1 Злотников Э.Г . О содержании понятия «учебный химический эксперимент» в системе интенсивного обучения. В кн.: Совершенствование содержания и методов обучения химии в средней школе.
Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1990.

2 Сурин Ю.В . Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент.
М.: Школа-Пресс, 1998.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение .

Глава 1. Химический эксперимент в процессе обучения химии.

§ 1.1. Химический эксперимент как источник познания и средство воспитания.
.

Глава 2. Вопросы организации химического эксперимента.

§ 2.1. Подготовка химического эксперимента преподавателем.
§ 2.2. Подготовка учащихся к выполнению химического эксперимента.
§ 2.3. Обязанности лаборанта в подготовке и проведении химического эксперимента.

Глава 3. Методика химического эксперимента.

§ 3.1. Технология демонстраций.
§ 3.2. Выполнение лабораторных опытов.
§ 3.3. Проведение практических работ.
§ 3.4. Решение экспериментальных задач.
§ 3.5. Мысленный эксперимент.
§ 3.6. Химический эксперимент в проблемном обучении.
§ 3.7. Химический эксперимент и технические средства обучения.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков.

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков.
§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования экспериментальных умений и навыков.

Если мысленно проследить исторический путь химической науки, то можно убедиться, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Познание природы веществ достигается с помощью эксперимента, он помогает раскрывать взаимосвязи и взаимозависимости между ними.
Если эксперимент имеет такое важное значение в химической науке, то и при обучении основам этой науки в школе ему принадлежит не меньшая роль. Формирование представлений и понятий о веществах и их превращениях в курсе химии, а на основе этого и теоретических обобщений невозможно без конкретного наблюдения за этими веществами и без химического эксперимента. В то же время для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий. Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в формировании умений и навыков для проведения опытов.
Следовательно, только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества знаний учащихся по химии.
Химический эксперимент следует рассматривать как процесс, включающий в себя две активно действующие стороны – преподаватель и ученик. В этой связи химический эксперимент в ходе обучения можно рассматривать как творческую деятельность преподавателя, направленную на «вооружение» учеников определенной системой знаний, умений и навыков, и как познавательную деятельность учащихся, направленную на овладение системой знаний, умений и навыков. В первом случае ученик выступает как объект, на который воздействуют, во втором – как субъект, связывающий оба вида деятельности. Только так ученик в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии.
Вопросы химического эксперимента рассмотрены в ряде работ по методике обучения химии. Но в них в большинстве случаев обращается внимание на технику постановки опытов и значительно реже на методику их использования на уроках. Никаких специальных пособий, посвященных отдельно методике химического эксперимента, не имеется. Отсюда основная идея данного пособия – показать методику химического эксперимента в качестве целостной системы и определить ее значение в процессе обучения и воспитания на уроках химии и во внеклассной работе. С указанной позиции методика рассматривается как составная часть химического эксперимента, которая будет способствовать повышению научно-методической подготовки преподавателей химии, а реализация ее рекомендации поможет активизировать учащихся в процессе обучения химии.
Внутренняя взаимосвязь деятельности преподавателя и учащихся в процессе химического эксперимента позволит организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно-следственных связей между ними с позиций современной химической науки.
В методическом пособии нет разработок всех уроков по темам, а приводятся лишь общие рекомендации, которые могут быть полезны преподавателю при подготовке и проведении химического эксперимента на уроках с учетом содержания учебного материала и целей обучения.
Начинающий преподаватель в своей работе может воспользоваться рекомендациями из данного пособия для успешного овладения методикой химического эксперимента. Опытный преподаватель, сопоставляя свой опыт работы с предложенной методикой и проявляя творческий подход, может продумать и усовершенствовать методику постановки химического эксперимента на своих уроках.

Глава I.
Химический эксперимент
в процессе обучения химии

§ 1.1. Химический эксперимент
как источник познания и средство воспитания

При изучении химии важную роль играет химический эксперимент – составная часть учебного процесса.
Экспериментальный характер химии проявляется прежде всего в том, что каждое научное понятие должно логически вытекать из поставленной задачи и обосновываться практически. Познание начинается с ощущения и восприятия конкретных предметов, явлений, процессов, фактов и переходит затем к обобщению и абстрагированию. Химическое понятие – это обобщенные знания о существенных признаках химических явлений и процессов, которые формируются на основе их восприятия. Их анализ дает возможность найти существенные, присущие им всем черты и на этой основе установить химические закономерности. Используя различные виды химического эксперимента, преподаватель учит конкретизировать теоретические знания, находить общее в единичном, конкретном. Химический эксперимент помогает учащимся наполнить усваиваемые ими химические понятия живым, конкретным содержанием, увидеть в отдельных фактах общие закономерности.
Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.
Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Очень часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой. Опыт работы преподавателей химии показывает, что одна из причин отставания в учебе – затруднение, вызванное переходом от наглядных образов к абстрактным понятиям. Систематическое проведение экспериментов, в ходе осмысления которых ребята тренируются в таком навыке, может способствовать повышению успеваемости, в частности по химии. Полученные умения и навыки учащиеся используют не только для самостоятельного и активного овладения знаниями при обучении в среднем учебном заведении, но и после его окончания в ходе самообразования.
Химический эксперимент проводится в несколько этапов:
первый – обоснование постановки опыта,
второй – планирование и проведение,
третий – оценка полученных результатов.
Выполнять 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. Привлечение к этой работе учащихся развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания для формулировки гипотезы, а в результате ее проверки ребята получают новые знания.
Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы.
Следовательно, эксперимент положительно влияет на умственное развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.
Программы по химии предусматривают широкое использование химического эксперимента – демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи – на протяжении всех лет обучения.
Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.
Проведение демонстраций позволяет познакомить учеников с различными химическими явлениями и связями между ними, обобщение которых может быть положено в основу закона, теоретического вывода; с устройством и принципом действия приборов и установок; с сущностью протекающих в них процессов, которые могут выступать в качестве критериев правильности выводов.
Демонстрационный эксперимент проводится с различными целями, например, может служить начальным этапом усвоения какого-либо теоретического положения. Так, при рассмотрении условий, от которых зависит степень диссоциации электролитов, преподаватель предлагает ответить на вопрос: «Зависит ли степень диссоциации от концентрации раствора?» Демонстрируется опыт, основанный на испытании электропроводности концентрированного и разбавленного растворов уксусной кислоты. Сравнивая результаты опыта, ученики приходят к выводу, что степень диссоциации электролита зависит от концентрации раствора, и устанавливают закономерность – с разбавлением раствора степень диссоциации возрастает.
Демонстрационный эксперимент иллюстрирует правильность изложенного преподавателем теоретического положения. Например, для доказательства того, что при нагревании некоторых солей выделяются летучие кислоты, преподаватель получает азотную кислоту из нитратов и показывает ее специфические свойства или, говоря о химических свойствах металлов, показывает опыты взаимодействия металлов с неметаллами и водой. При этом каждый раз учитель должен четко формулировать цель эксперимента. Его пояснения помогают проанализировать полученные результаты, выделить главное, установить связи между теоретическими положениями и опытными данными, их иллюстрирующими.
Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности и на практике убеждаются в их справедливости, что способствует сознательному усвоению знаний. Иногда при проведении этих опытов проявляется творческий подход – применение знаний в новых условиях. Это позволяет повторить, закрепить, углубить, расширить и систематизировать знания из разных разделов химии. Кроме того, у школьников формируются экспериментальные умения и навыки в обращении с реактивами и оборудованием. Все это способствует улучшению теоретических знаний и политехнической подготовке учащихся.
Решая экспериментальные задачи, ученики совершенствуют свои умения и навыки, учатся применять полученные теоретические знания для решения конкретных заданий.
Можно также предложить ребятам опыты для выполнения в домашних условиях. Домашние опыты и наблюдения представляют собой простые эксперименты, выполняемые без контроля со стороны преподавателя. Их проведение приучает самостоятельно применять полученные знания, умения и навыки.
Наблюдение как метод познания широко используется при проведении химического эксперимента. Деятельность учащихся становится целенаправленной и приобретает активную форму при условии четкой постановки задачи и разработки методики ее решения. Например, если ребята наблюдают электролиз сульфата меди(II), то главное – следить за изменением окраски раствора соли и появлением красного налета на одном угольном электроде и пузырьков газа возле другого. Результаты наблюдений школьники интерпретируют с учетом имеющихся теоретических знаний.
При наблюдении за выполнением опытов (лабораторных и на практических занятиях), а также в ходе решения экспериментальных задач функционируют все анализаторы. С их помощью ребята могут определять цвет, запах, вкус, плотность и другие свойства исследуемых объектов, при сравнении которых они обучаются выделять существенные признаки, познают их природу.
Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводить эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить. Например, при объяснении химических свойств металлов преподаватель выносит на обсуждение вопрос: «Все ли металлы взаимодействуют с водой?» После демонстрации преподавателем опытов дети самостоятельно делают вывод: металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода, с водой не взаимодействуют.
Очень важно анализировать результаты экспериментов, чтобы получить четкий ответ на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. Кроме того, правильно организованный эксперимент воспитывает сознательную дисциплину, развивает творческую инициативу, бережное отношение к собственности.
Рабочая обстановка в лаборатории, образцовый порядок в ней также оказывают воспитательное влияние на учащихся, улучшают дисциплину. В лаборатории должна постоянно поддерживаться чистота, существовать строго продуманная система хранения оборудования и реактивов: твердые вещества – в шкафах по группам периодической системы; растворы – по основным классам соединений или по катионам или анионам; органические вещества – также по основным классам соединений или функциональным группам. В шкафах аккуратно расставляют посуду и оборудование.
Предварительная подготовка теоретического материала к предстоящей практической работе повышает интерес к последней, а это значит, что ребята будут активными и дисциплинированными во время занятия. Осмысленное понимание сущности опытов, а также аккуратное оформление выполненных работ положительно влияют на поведение учащихся во время выполнения опытов.
Необходимо добиваться выполнения практических работ и получения нужных результатов всеми учениками, чтобы они почувствовали уверенность в своих силах и стремились преодолеть трудности.
Очень важно оказывать дифференцированную помощь: внимательно следить за работой каждого, отмечать, как он планирует и организует свою работу, как овладевает умениями и навыками техники проведения эксперимента, умеет ли наблюдать, объяснять сущность происходящих явлений, делать правильные выводы и обобщения. Необходимо, чтобы каждый ученик самостоятельно осмыслил материал, использовал теоретические знания для объяснений происходящих явлений и процессов, выводов и обобщений. При выполнении опытов следует требовать бережного расходования реактивов и материалов, разъяснять значение их экономии для учебного заведения и государства.
Особое внимание обращается на технику выполнения работы: как растворять вещества, нагревать раствор в пробирке или колбе, добавлять растворы индикаторов и т. д.
На видном месте надо вывесить правила техники безопасности. Это приучает к организованности и дисциплинированности во время занятий.
Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов; формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки; прививает навыки планировать свою работу и осуществлять самоконтроль; воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.

§ 1.2. 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:

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.

§ 1.2. Виды химического эксперимента

(продолжение)

Экспериментальные задачи – вид самостоятельной работы, в которой содержится лишь задание, а выбор пути решения и проведения эксперимента учащиеся определяют самостоятельно. Это требует от них не только активного применения теоретических знаний, но и умения выполнять соответствующие опыты. Основные цели экспериментальных задач – систематические упражнения, связанные с применением знаний на практике, а также выработка экспериментальных умений и навыков, необходимых при различных исследованиях.
В отличие от практических занятий и лабораторных опытов решать экспериментальные задачи можно на каждом уроке в течение всех лет обучения химии при изучении и закреплении нового материала, контроле знаний учащихся и в домашних условиях. Они могут выполняться индивидуально, отдельными группами и всеми учащимися одновременно. Решая экспериментальные задачи, школьники не только совершенствуют приобретенные ранее умения и навыки, но и учатся применять полученные знания. Это способствует самостоятельному нахождению теоретического решения поставленной задачи с обязательной проверкой опытным путем правильности полученного результата.
По сравнению с расчетными задачами экспериментальные задачи более ценны в познавательном отношении. Это объясняется тем, что для решения таких задач недостаточно правильного теоретического обоснования – нужно еще проделать опыт и объяснить его сущность. Решение экспериментальных задач позволяет преподавателю за очень короткий срок оценить, насколько усвоен материал и как умеет учащийся применять полученные знания на практике. Обсуждение результатов позволяет обнаружить ошибки или недостатки в решении, установить их причины, добиться их исправления, оказать школьникам дифференцированную помощь и наметить пути совершенствования экспериментальных умений и навыков.
По своему содержанию экспериментальные задачи делятся на следующие.

Задачи на наблюдение физических и химических явлений и умение объяснять их сущность. Например: «Как по физическим и химическим свойствам полиэтилена и полистирола можно установить, в какой из пробирок находятся кусочки этих пластмасс? Объясните сущность наблюдаемых явлений».

Задачи на осуществление синтеза веществ и умение объяснять или предвидеть условия протекания реакций. Например: «Из имеющихся на столе реактивов – оксида меди(II), воды, хлорной меди(II), растворов гидроксида натрия и соляной кислоты – получите двумя способами гидроксид меди(II). Укажите в каждом случае условия протекания реакций».

Задачи на распознавание веществ и умение объяснять их характерные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций, в какой из пробирок находится глюкоза и крахмал. Перечислите их характерные свойства».

Задачи на подтверждение качественного состава веществ и умение характеризовать их свойства. Например: «Установите с помощью характерных реакций, что данное вещество представляет собой хлорид алюминия. Перечислите его характерные химические свойства».

Задачи на определение примесей в данном продукте и умение объяснять причину выбранного способа определения смесей. Например: «Докажите, что медный купорос содержит примеси хлорида натрия. Объясните, почему выбранный вами способ определения примеси является наиболее рациональным».

Задачи на выделение вещества в чистом виде из смеси и умение объяснять причину выбранного способа разделения смесей. Например: «Выделите поваренную соль в чистом виде из смеси, содержащей гидроксид железа(III) и кусочки полиэтилена. Объясните, почему выбранный вами способ разделения веществ является правильным».

Задачи на закрепление классификации веществ и умение давать им определение. Например: «Докажите, что аминоуксусная кислота относится к аминокислотам. Дайте определение этому классу веществ».

Задачи на проведение характерных реакций и умение объяснять их типичные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций глюкозу. Перечислите ее типичные химические свойства».

Задачи на приготовление растворов веществ с различной массовой долей и умение объяснять их приготовление. Например: «Приготовьте 300 г раствора гидрокарбоната натрия, массовая доля которого составляет 0,03, или 3%. Объясните, почему сначала следует растворить вещество, а затем доливать растворитель до определенной метки. Почему нельзя делать наоборот?»

Комбинированные задачи, требующие глубоких знаний и прочных умений и навыков для их выполнения.

Экспериментальные задачи различают качественные и расчетно-экспериментальные . Качественные задачи решают опытным путем, в них отсутствуют количественные данные, а следовательно, математический расчет, например: «Докажите опытным путем наличие сульфат-иона в сульфате железа(III)». Для решения расчетно-экспериментальных задач кроме постановки опыта надо обработать определенные экспериментально полученные данные. Предлагают, например, получить осадок гидроксида железа(III) и рассчитать по образовавшейся массе осадка массу раствора для ее получения с массовой долей гидроксида калия 0,1 (10%).
Высшей формой расчетных и экспериментальных задач являются расчетно-экспериментальные, совмещающие в себе лучшие качества тех и других задач.

Мысленный эксперимент как метод активизации познавательной деятельности учащихся несправедливо забыт, и преподаватели химии практически его не используют. Это, вероятнее всего, объясняется отсутствием о нем информации в многочисленной и разнообразной методической литературе по химии и при подготовке будущих преподавателей химии в вузах и университетах. В результате получилось, что мысленный эксперимент, в котором заложены большие возможности развития абстрактного мышления учащихся, в практике обучения химии не находит должного своего применения.
Такое положение могло быть в какой-то мере оправданным и терпимым, когда реальный химический эксперимент проводился постоянно в течение всех лет обучения химии в школе. В настоящее время в результате сложившихся неблагоприятных социальных условий, когда реальный химический эксперимент обходится очень дорого, а многие реактивы, оборудование и принадлежности отсутствуют и он применяется все реже, а то и вовсе не проводится, то встает вопрос о необходимости шире использовать мысленный эксперимент как альтернативу реальному.
Мысленный эксперимент с финансовой точки зрения ничего не стоит, для его проведения нужна лишь голова ученика, способная думать. Поскольку мысленный эксперимент проводится теоретически, для него требуется очень мало времени. В этот короткий промежуток происходит активная мыслительная деятельность: ставится цель опыта, создается проблема, выдвигается гипотеза, определяются пути поиска и решения проблемы. При отсутствии реактивов и оборудования учащиеся обсуждают теоретически ход выполнения опыта и его результаты, делают выводы.
Роль преподавателя при проведении мысленного эксперимента очень ответственна. Он внимательно следит за правильностью рассуждений учащихся и выступает арбитром, оценивает возможность реализации предложенного учениками пути выполнения опыта и получение конечного результата.
В тех случаях, когда в кабинете химии есть все необходимое для проведения эксперимента, ребята свои теоретические предположения проверяют практически.
Таким образом, мысленный эксперимент можно проводить в чистом виде, т. е. без опытов, и в тесном единстве с реальным экспериментом. В обоих случаях мысленный эксперимент активизирует познавательную деятельность учащихся и всячески заслуживает того, чтобы быть в копилке методов, которыми пользуется преподаватель в своей работе.

Глава 2.
Вопросы организации
химического эксперимента

Качество и эффективность химического эксперимента зависят от подготовки и организации его преподавателем, подготовленности учащихся и помощи лаборанта.

§ 2.1.
Подготовка химического
эксперимента преподавателем

Необходимость подготовки эксперимента преподавателем определяется учебно-воспитательными задачами, которые предъявляются к эксперименту содержанием предмета химии и методикой его преподавания.
Эффективность 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 по всей теме и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать и оценивать свою деятельность при проведении демонстраций и деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.
Химический эксперимент планируется. Для этого в начале учебного года в перспективном плане 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; определяются перечень экспериментальных умений и навыков, которые должны приобрести учащиеся, и дидактические средства, позволяющие достичь поставленных целей; устанавливаются внепрограммные виды химического эксперимента, имеющего профессиональную направленность и значение для внеклассной работы.
До начала изучения темы проводится тщательный и детальный анализ учебного материала для четкого определения, во-первых, объема знаний, которыми должен владеть сам преподаватель, и, во-вторых, видов эксперимента, позволяющих как можно лучше формировать и совершенствовать умения и навыки на каждом уроке при изучении данной темы.
Перспективное и тематическое планирование в комплексе необходимо для наиболее рациональной и своевременной подготовки к этим занятиям.
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, которые помогут выявить теоретические знания учащихся по теме, выделить моменты, на которых следует сосредоточить внимание, т. к. они способствуют приобретению умений и навыков и облегчают восприятие учебного материала в дальнейшем.
Преподавателю нужно продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от значения поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т. д.).
Очень важно перед уроком репетировать технику выполнения каждого демонстрационного опыта, проверять наличие и качество реактивов, а также убедиться в наглядности работы прибора и происходящих явлений, т. к. неполадки, обнаруженные в процессе проведения урока, отражаются не только на дисциплине учащихся, но и на достижении поставленной цели. В необходимых случаях следует заменять реактивы, исправлять приборы либо использовать другую подходящую аппаратуру.
Например, для сжигания газов этилена, ацетилена и других необязательно иметь прямую газоотводную трубку с оттянутым концом. Можно использовать газоотводную трубку под прямым углом, имея в виду, что струя газов в этом случае будет достаточной для поддерживания равномерного горения газов. Известковую воду, которая от неправильного или длительного хранения приходит в негодность, вполне можно заменить баритовой водой (раствор Ва(ОН) 2), свойства которой даже при длительном хранении не претерпевают никаких изменений. Если в кабинете по какой-либо причине отсутствует фенолфталеин, то его можно заменить пургеном (слабительное средство), в состав которого входят фенолфталеин и сахар. Пурген действует аналогично чистому фенолфталеину. Вместо нитрата серебра можно использовать ляпис и т. д.
В других случаях отсутствующие реактивы можно получить разными способами из веществ, имеющихся в наличии в кабинете. Для такого рода работы рекомендуется привлекать учащихся. Это помогает преподавателю, развивает интерес школьников к более углубленному изучению химии.
При подготовке к эксперименту рекомендуется также использовать карточки, в которые вносят все необходимые данные об опыте: названия приборов, реактивов, принадлежностей отмечаются на одной стороне, а рисунок прибора, схема установки – на другой. Для лучшей сохранности и продления срока использования карточки можно поместить их в целлофановый конверт либо выполнить на двух страницах тетрадного листа и затем наклеить на картон или плотную бумагу.
Эти карточки предназначены для лаборанта, готовящего эксперимент (демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи), а преподаватель проверяет его работу.
В некоторых случаях целесообразно иметь два одинаковых прибора, один из которых в разобранном виде используют для объяснения его устройства, а другой, собранный, – для демонстрации его в действии.
Нужно также показывать учащимся, в каком физическом состоянии находятся вещества, из которых приготовлены их растворы. Это относится к таким наиболее часто употребляемым веществам, как гидроксид натрия, гидроксид кальция, индикаторы, хлорид бария и др. Такое неоднократное сопоставление дает возможность учащимся не забывать, что все основания и соли при обычных условиях – твердые вещества. Но в повседневной практике их чаще используют в виде растворов определенной концентрации.
Приборы, которые были показаны во время демонстрации, не разбирают, а используют при опросе учащихся на последующих уроках.
Изучение физических свойств простых веществ и важнейших соединений элементов предполагает знакомство с их важнейшими признаками. Для этого преподавателю необходимо иметь комплекты раздаточного материала на каждый стол. Образцы веществ с названиями и указанным составом помещают в картонные коробки, их раздают по ходу урока, когда необходимо ознакомить с ними учащихся, и сразу после этого убирают. Жидкие или твердые вещества в виде кристаллов (или порошка) соответственно наливают или насыпают в банки, склянки или пробирки и в таком виде выдают учащимся для знакомства с их внешними признаками.
Для опроса по таким темам, как «Азот и фосфор», «Углерод и кремний», «Металлы» и другим, хорошо иметь тематические коллекции образцов веществ и минералов без надписей их названий.
Необходимо заранее познакомить учащихся с перечнем названий практических работ, которые они будут выполнять на последующих уроках, чтобы ребята могли заблаговременно подготовиться. На уроке, предшествующем практическому занятию, преподаватель сообщает тему, цель и содержание работы, указывает страницы в учебнике для повторения теоретического материала. Учащиеся дома внимательно знакомятся с предписанием к занятию, продумывают ход работы и отчет о ее выполнении. В случае каких-либо затруднений рекомендуется обратиться к тексту учебника, записям в тетради.
Перед выполнением работы преподаватель предлагает учащимся еще раз внимательно ознакомиться с ее содержанием, повторить ход выполнения.
Во время беседы преподаватель сначала проверяет степень подготовки к практическому занятию: насколько эксперимент осмыслен теоретически. Он уточняет цель и содержание предстоящей работы, порядок выполнения отдельных ее элементов, технику безопасности, форму и содержание отчета.
Учащимся предоставляется возможность выполнять опыты самостоятельно, а преподаватель лишь наблюдает за ходом работы и вмешивается, если учащийся допускает грубую ошибку или не справляется с заданием. При обходе в кабинете учащихся (в первую очередь слабоуспевающих) преподаватель дает необходимые указания. Но помощь должна оказываться в такой форме, чтобы учащиеся учились самостоятельно преодолевать затруднения, делать анализ своих ошибок, исправлять их, проявлять инициативу.
Письменные отчеты, составляющиеся по ходу выполнения работы, должны содержать рисунок прибора, записи наблюдений, объяснения результатов, ответы на вопросы, инструкции, выводы.
Если работа небольшая по объему или учащиеся имеют устойчивый навык в оформлении отчета, то необходимо требовать составления отчета на данном уроке. В тех случаях, когда учащиеся не успевают оформить отчет о проделанной работе, можно разрешить сдать черновые записи. Преподаватель проверяет и подписывает эти записи, а на следующем уроке возвращает учащимся для окончательного оформления дома. Составление отчета в домашних условиях следует разрешать в исключительных случаях и только отдельным учащимся.

Зарисовка приборов или оборудования необходима, когда рисунок раскрывает особенность или сущность данного опыта, а также упрощает запись. Например, при получении аммиака отверстие газоотводной трубки должно быть направлено вверх (рис. 1). Это дает возможность удобнее и полнее собрать аммиак в пробирки, т. к. относительная плотность его почти в два раза меньше воздуха. При получении оксида углерода(IV) отверстие газоотводной трубки направлено вниз, т. к. относительная плотность его в 1,5 раза больше воздуха (рис. 2). Такое положение трубки позволяет больше собрать оксида углерода(IV) и лучше изучить его свойства. Из этих примеров видно, что в обоих случаях наблюдается тесная взаимосвязь между физическими свойствами газов и особенностью их получения, что должно быть отображено в отчете с помощью рисунка.
Подведение итогов практических занятий нужно проводить на следующем уроке. Зачитываются (частично или полностью) лучшие работы, проводится анализ типичных ошибок, лучшие рисунки демонстрируют через эпидиаскоп, некоторых учащихся опрашивают устно и т. д.
Преподаватель химии в средних школах сталкивается с необходимостью самому составлять содержание экспериментальных задач по темам курса химии, а в вечерних средних школах еще и с производственным содержанием. Это вызвано тем, что такие задачи в учебниках отсутствует, а также тем, что в вечерних средних школах обучаются рабочие разных профессий.
При подборе экспериментальных задач преподавателю необходимо соблюдать следующие требования:

задачи должны охватывать весь учебный материал по курсу химии;

содержание задач должно учитывать различный уровень подготовки учащихся и индивидуальные особенности их развития;

задачи должны способствовать не только повышению качества знаний по химии и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков, но и улучшению профессиональной подготовки рабочих;

время, отводимое на решение задач, должно быть строго лимитировано;

условия задач должны быть четко сформулированы.

В экзаменационные билеты по химии обязательно включают лабораторные опыты и экспериментальные задачи, цель которых проверить наличие экспериментальных умений и навыков учащихся.
Примеры опытов и задач для каждого билета готовит преподаватель.
Эффективность проведения уроков с химическим экспериментом во многом зависит от того, как учтены современные требования научной организации труда (НОТ), эргономики, техники безопасности и эстетики при оборудовании рабочего места преподавателя.
Преподаватель химии, он же заведующий химическим кабинетом, отвечает за организацию всей работы по оснащению своего кабинета новым оборудованием и приспособлениями. Под его руководством составляется список необходимого оборудования и инвентаря на текущий и последующие годы. Для устранения неисправностей оборудования и изготовления новых пособий при кабинете целесообразно создать кружок и привлечь учащихся к участию в его работе.

§ 2.2.
Подготовка учащихся к выполнению
химического эксперимента

Правильное и быстрое проведение практических работ на уроке в немалой степени зависит от хорошей подготовки учащихся и организации занятий.
Подготовка учащихся предполагает выполнение домашнего задания, предваряющего практическое занятие, а именно: повторение соответствующего теоретического материала по учебнику, ознакомление с содержанием экспериментальной работы, чтобы знать, какие практические умения и навыки окажутся необходимыми для ее выполнения.
Например, для выполнения практической работы «Получение этилена и опыты с ним» учащиеся повторяют материал о строении молекулы, получении, физических и химических свойствах этилена, обращая особое внимание на зависимость этих свойств от строения молекулы; знакомятся с рисунком, на котором приведен прибор для получения этилена; вспоминают, как правильно собирать, проверять на герметичность и укреплять прибор для получения газов; повторяют, какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с исходными веществами.
Для сохранения правильной осанки и хорошего зрения учащихся нужно обеспечить удобными рабочими местами в соответствии с требованиями научной организации труда (НОТ) и эргономики. Оборудование должно быть изготовлено с учетом антропометрических особенностей учащихся и характера трудовой деятельности. Рабочие места комплектуются необходимым оборудованием и реактивами и закрепляются на определенный срок за учащимися. Они обязаны поддерживать на столе порядок во время выполнения работы и после ее окончания.
Во время проведения опыта учащиеся, придерживаясь инструкции, внимательно наблюдают за признаками и условиями течения реакций и в тетрадях фиксируют все происходящие изменения.
Отчеты о практических занятиях оформляют в отдельных тетрадях. Отчеты составляют примерно по такой схеме: название и дата выполнения paботы; перечень приборов и оборудования; описание хода работы (сборка прибора, реактивы, наблюдения, объяснение результатов и т. д.); схемы и рисунки, отражающие сущность наблюдаемых явлений; обобщение и выводы; краткие ответы на вопросы, поставленные в задании.
Желательно, чтобы отчет был сдан в день выполнения практической работы. Составление отчета приучает учащихся анализировать свои действия, делать обобщения и выводы.
После практического занятия оборудование убирают, что контролирует лаборант: каждый ученик собирает со стола и складывает на поднос (или кювету) все находящиеся отдельные предметы и реактивы и относит в лаборантскую комнату. Дежурные проверяют чистоту ученических столов. Все это делается быстро и не мешает проводить следующий урок. Затем лаборант и ученики разбирают подносы, моют пробирки и другую посуду, раскладывают на постоянные места лабораторные принадлежности и реактивы (в шкафы и на стеллажи).
Проведение опытов на практических занятиях требует собранности, точности и аккуратности. При плохой подготовке к работе, небрежном ее выполнении опыты могут не получиться. В процессе самой работы ученики убеждаются в том, что успешное выполнение опытов возможно лишь при глубоком понимании изученного материала, умении применять на практике теоретические знания.
Как правило, на практических занятиях учащиеся повторяют опыты, которые преподаватель уже демонстрировал при изучении данной темы. Но, наблюдая эти опыты на расстоянии, ребята не всегда могут разобраться в деталях. После теоретической подготовки они имеют возможность повторить опыты самостоятельно, вникнуть во все подробности опытов и объяснить их сущность. Это вызывает интерес к работе, и знания, подкрепленные практической работой, становятся более прочными и действенными.
По мере приобретения знаний и экспериментальных умений и навыков ребятам следует предоставлять больше самостоятельности в проведении химических опытов на практических занятиях. Можно предложить самостоятельно разобрать технику эксперимента, составить план работы, провести наблюдения и объяснить полученные результаты. Такая методика выполнения опытов сближается с решением экспериментальных задач, которым на практическом занятии также должна предшествовать тщательная домашняя подготовка. Продумывается ход решения задач, разрабатывается план проведения соответствующих опытов, составляется список нужных реактивов, материалов, посуды и принадлежностей. Это позволяет учащимся, придя в лабораторию, сразу приступить к выполнению эксперимента. Экспериментальные задачи выполняют без инструкций, поэтому они требуют от учащихся значительно большей самостоятельности.
Практическую работу не все ученики заканчивают выполнять одновременно, что вполне объяснимо. У каждого свои навыки, индивидуальные особенности, свой уровень подготовленности, а отсюда и неодинаковый темп работы. Некоторые не укладываются в отведенное время, другие – заканчивают работу досрочно. Для тех, кто справляется с заданием раньше, можно предложить карточки-задания с содержанием новых опытов. Это помогает поддерживать в классе рабочую обстановку и активизировать мыслительную деятельность учащихся.
В отличие от практических занятий лабораторные опыты выполняют все ребята под руководством преподавателя, это способствует осознанному и конкретному пониманию нового учебного материала. На них отводится мало времени, поэтому от учащихся требуются внимание, исполнительность и дисциплина. Выполняются опыты по устным указаниям преподавателя или по карточкам-заданиям, содержание которых можно проецировать с помощью эпидиаскопа или кодоскопа на экран.
На специальном стенде следует указать, какими общими умениями и навыками ученики должны овладеть во время изучения курса неорганической и органической химии. На отдельных примерах можно продемонстрировать значение какого-либо приобретенного конкретного умения.
Например, что нужно знать при работе с газовой горелкой. Природный газ ядовит, поэтому выпускать его в помещение недопустимо; когда горелкой не пользуются, краны должны быть закрыты; наибольшее количество тепла выделяется при образовании несветящегося пламени. При зажигании газовой горелки следует придерживаться следующего порядка: присоединить горелку резиновой трубкой к крану; закрыть доступ воздуха с помощью диска или обоймы; зажечь газ через несколько секунд после его пуска; отрегулировать доступ воздуха так, чтобы пламя стало несветящимся; в процессе работы следить, чтобы не было «проскока» пламени – газ воспламеняется в нижней части трубки и горит внутри нее, а не в верхней части трубки; при обнаружении «проскока» горелку нужно тотчас погасить, дать ей охладиться и снова зажечь при закрытом поддувале.
На этом же стенде рекомендуется указать литературу по данной теме.
Очень хорошо вести в кабинете учет отработки экспериментальных умений и навыков по годам обучения, что служит своеобразным средством контроля и самоконтроля. Учет состоит из перечня формируемых и отработанных умений и навыков каждого ученика по неорганической и органической химии.
Во время экзамена ученик занимает один из пяти столов, которые оборудованы специально для выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач. За этим столом он готовит ответы на теоретические вопросы билета и планирует последовательность выполнения эксперимента. Вначале ученик записывает уравнение химической реакции, затем составляет список реактивов и оборудования, которые намерен использовать в данном опыте или экспериментальной задаче, а также, если необходимо, делает рисунок или схему. Только после проверки записей преподавателем ученик приступает к выполнению эксперимента.
При оценке выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач учитывают умения проверять приборы на герметичность, проводить их сборку и укреплять в лабораторном штативе, пользоваться реактивами и оборудованием, экономно расходовать реактивы, последовательно выполнять операции при распознавании или получении веществ, соблюдать технику безопасности и др.
К работе по оборудованию кабинета нужно привлекать учащихся, которые уже имеют хорошо сформированные трудовые навыки. Они могут изготовить недостающие таблицы по производству веществ, схемы установок, рисунки приборов, действующие установки и приборы, коллекции, а также принять участие в сборе банок и склянок. Большую помощь в этой работе могут оказать родители и ребята, которые окончили данную школу.

§ 3.3. Проведение практических работ

Примерные сроки проведения практических работ определяются по тематическому плану.
В поурочном плане преподаватель намечает, как будет осуществлять наблюдения и контроль за работой всего класса и отдельных учеников, с какими затруднениями технического и теоретического характера могут встретиться ребята при выполнении опытов, какую дифференцированную помощь нужно им оказать для успешного выполнения и оформления работы.
В плане зафиксированы также возможная замена реактивов или оборудования, изменение содержания какого-нибудь опыта, перечислены вопросы, по которым будет проверяться теоретическая подготовленность учащихся к занятию, а также приведены указания по технике выполнения опытов.
Практические умения и навыки успешно вырабатываются в том случае, если у школьников уже есть достаточные теоретические знания. В этом случае более осмысленно выполняются отдельные операции и приобретаются прочные умения и навыки. Следовательно, преподавателю в первую очередь необходимо проверить теоретическую подготовку учащихся к предстоящей работе. С этой целью предлагаются вопросы, с помощью которых учитель контролирует прочность и глубину знаний и одновременно активизирует мыслительную деятельность.
Вопросы, естественно, должны вытекать из содержания самой практической работы. Если намечаются какие-либо изменения в работе, то об этом также сообщается в самом начале урока. Затем преподаватель отвечает на вопросы, возникшие при подготовке к занятию дома, объясняет и показывает те приемы, которые будут применяться впервые. Разъяснению техники проведения уже известных операций и приемов, с которыми ребята еще раз знакомятся по предписаниям к практическим работам, уделяется меньше времени. Но зато значительно больше времени отводится наблюдению за выполнением этих операций в ходе работы.
После этого ученики ставят опыты, а преподаватель наблюдает за качеством их проведения и при затруднениях оказывает дифференцированную помощь. Обнаруженную ошибку не нужно спешить исправлять, надо дать ученику возможность подумать и сделать это самостоятельно.
Если химический кабинет оснащен всем необходимым для эксперимента, то на практических занятиях каждый ученик выполняет опыты самостоятельно. Если такие условия отсутствуют, то практическая работа выполняется двумя учениками поочередно: каждый проводит примерно половину намеченных опытов. Но даже если школьники выполняют опыты парами, отчет о проделанной работе каждый представляет отдельно. Это заставляет их вникать в суть проводимой товарищем работы, наблюдать, делать выводы.
При проведении опытов следует добиваться, чтобы каждый ученик был активным исполнителем, а не пассивным созерцателем. Только при этом условии экспериментальные умения и навыки закрепляются и совершенствуются.
Свои наблюдения преподаватель заносит в тетрадь, где записаны фамилии учащихся, элементы операций, а также умения и навыки, которые приобретаются или совершенствуются на этом занятии. Отдельные замечания кратко фиксируются в графе «Примечания».
Например, по ходу проведения практической работы по теме «Распознавание полимерных материалов – пластмасс, химических волокон» преподаватель наблюдает за правильностью выработки следующих экспериментальных умений и навыков:

зажигать и гасить горелки (спиртовки);

определять пластмассу и волокна по внешнему виду;

определять плотность пластмассы;

определять пластмассу и волокна по характеру горения;

пользоваться тигельными щипцами;

работать со справочными таблицами.

По мере выполнения опытов ребята фиксируют их результаты в тетрадях, а затем составляют письменный отчет. При любой форме отчета в нем должны быть краткая запись наблюдений, их объяснение и выводы. Порядок выполнения опытов школьники продумывают дома при подготовке к занятию, поэтому на составление отчета во время практической работы они тратят значительно меньше времени. Не следует переносить оформления отчетов на дом, т. к. это расхолаживает учащихся на уроке. Кроме того, полученные при наблюдении результаты быстро забываются, что приводит к списыванию.
Очень большую помощь в подготовке практических работ оказывают учащиеся-лаборанты. Они помогают выставлять и убирать все наборы на подносах. Этих учеников можно привлекать для наблюдения за работой своих товарищей и оказания им помощи при возникших затруднениях. Чтобы обеспечить работе успех, целесообразно дать этим ученикам возможность выполнить практические работы заранее и снабдить их перечнем вопросов, по которым они должны вести наблюдения.
Деятельность учащихся на практической работе оценивается на основании письменного отчета и результатов наблюдений. Такими критериями могут быть:

безошибочное и аккуратное выполнение опытов;

правильная запись объяснений, выводов и уравнений реакций;

умелое обращение с реактивами и оборудованием;

качество оформления отчета;

соблюдение техники безопасности и дисциплины во время занятий.

Допущенные типичные ошибки при выполнении опытов обсуждают на следующем уроке. Отдельным ученикам предлагается провести некоторые опыты из практической работы у демонстрационного стола. В обсуждении их результатов участвует весь класс.
Практические работы, выполняемые по инструкциям учебников, ограничивают самостоятельность учащихся, т. к. содержание этих работ предполагает в основном исполнительную деятельность. Вопросы, связанные с развитием мышления учащихся, следует решать на основе все возрастающей их самостоятельности при выполнении этих работ. В этом направлении можно многое сделать, не изменяя тематики и количества предусмотренных программой практических работ.
Рассмотрим в качестве примера практическую работу по теме «Определение минеральных удобрений» , выполнение которой требует большой активности и самостоятельности.

Задачи исследования.
1. Определить с помощью характерных реакций аммиачную селитру, натриевую селитру и калийную соль, находящиеся под номерами в пробирках (в пакетах).
2. Доказать, что в состав аммиачной селитры входят ионы аммония и нитрат-ионы натриевой селитры – ионы натрия Na + и нитрат-ионы , калийной соли – ионы калия К + и
хлорид-ионы Cl – .

План исследования.
1. Рассмотрите внешний вид удобрений.
2. Проверьте растворимость удобрений в воде.
3. Прилейте в пробирки с твердыми удобрениями концентрированный раствор серной кислоты, опустите кусочки меди (для какой цели? ) и слегка подогрейте (почему? ).
4. Прилейте в пробирки с растворами удобрений:
а) раствор хлорида бария и уксусной кислоты (для чего? );
б) раствор щелочи (для какой цели? ) и нагрейте (почему? );
в) раствор нитрата серебра (для чего? ).
5. Внесите кристаллики удобрений (как? ) в пламя горелки или спиртовки (для какой цели? ).
6. Внимательно наблюдайте за происходящими явлениями.
7. Составьте уравнения реакций.
8. Отметьте характерное окрашивание пламени горелки или спиртовки при внесении в него удобрений.
9. Сделайте соответствующие выводы.

Вопросы для проверки.
1. Как определить ионы Na + , К + , , , Cl – ?
2. Можно ли по окраске пламени отличить ионы Na + и ? Почему? Как их следует определять?
3. С какой целью к удобрениям добавляют концентрированную серную кислоту одновременно с кусочками меди? Дайте обоснованный ответ.
4. Почему вместе с хлоридом бария приливают уксусную кислоту?
5. Чем объяснить, что многие удобрения окрашивают пламя в желтый цвет?
6. Чем объяснить неодинаковую степень нагревания удобрений с концентрированной серной кислотой и медью, а также с раствором гидроксида натрия?
7. Как еще можно определить нитрат-ион в солях щелочных металлов?

Определение задач эксперимента, составление плана исследования помогает учащимся сосредоточить внимание на самом главном во время проведения опытов. С помощью контрольных вопросов к практической работе выясняют степень понимания ими сущности явлений и процессов, а также умение применять полученные знания в новых ситуациях.
Преподаватель может по аналогии самостоятельно составить содержание других практических работ.
На заключительных уроках практические работы нового содержания не проводят. Однако целесообразно два последних урока посвятить только химическому эксперименту. На одном из них учащиеся получают известные им газы (кислород, аммиак, оксид углерода(IV), водород, этилен и др.) и доказывают их наличие, на другом – решают экспериментальные задачи на распознавание неорганических и органических веществ. Несмотря на то, что учащиеся эти опыты выполняли раньше, их повторение проходит на новой и более высокой качественной основе. Это выражается не только в умении быстро и самостоятельно провести опыты, но и в большей требовательности к оценке результатов работы.
Качество и прочность приобретенных умений и навыков зависят от частоты их применения на практических работах. Тот факт, что некоторые умения и навыки используют на протяжении обучения всего один-два раза и то с большим перерывом, не исключает того, что учащиеся при необходимости будут их применять и совершенствовать в своей трудовой деятельности.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков

Единство теории и практики, как известно, больше всего способствует прочному усвоению учебного материала, поэтому теоретические знания по химии должны опираться на эксперимент, а химический эксперимент должен предполагать применение теоретических знаний. В процессе обучения оба эти звена должны находиться в тесной взаимосвязи, и нельзя ни одно из них ни умалять, ни превозносить.
Экспериментальные умения и навыки должны формироваться систематически при выполнении лабораторных опытов, проведении практических занятий и решении экспериментальных задач. Успех этой работы во многом зависит от знания преподавателем структуры и содержания экспериментальных умений и навыков, а также от условий эффективного использования различных видов учебного химического эксперимента.
По форме деятельности учащихся экспериментальные умения и навыки, которые формируются в процессе обучения химии, можно условно разделить на пять групп:
организационные;
технические;
измерительные;
интеллектуальные;
конструкторские.

Исходя из учебной программы по химии, можно установить содержание умений и навыков для каждой из указанных групп.

Организационные умения и навыки:
1) планирование эксперимента;
2) подбор реактивов и оборудования;
3) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
4) осуществление самоконтроля;
5) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
6) самостоятельность в работе.

Технические умения и навыки:
1) обращение с реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей, узлов;
3) выполнение химических операций;
4) соблюдение правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки:
1) измерения объемов жидкостей и газов;
2) взвешивание;
3) измерения температуры и плотности жидкостей;
4) обработка результатов измерений.

Интеллектуальные умения и навыки:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента;
2) выдвижение гипотезы;
3) использование имеющихся знаний;
4) описание наблюдаемых явлений и процессов;
5) анализ результатов эксперимента;
6) установление причинно-следственных связей;
7) обобщение и выводы.

Конструкторские умения и навыки:
1) ремонт оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование оборудования, приборов и установок;
3) изготовление оборудования, приборов и установок;
4) графическое оформление (в виде рисунков и схем) оборудования, приборов и установок.
Деление умений и навыков на пять отдельных групп еще не может решить проблему успешного овладения ими учащимися. Одни ребята хорошо и быстро освоят организационные умения и навыки, другие – интеллектуальные, третьи – технические и т. д. Поэтому в соответствии с программой по химии необходимо определить перечни умений и навыков, которыми должны овладеть ученики в зависимости от уровня подготовки и индивидуальных особенностей. В связи с этим все экспериментальные умения и навыки можно разделить на три уровня.
К первому уровню относятся типичные умения и навыки, необходимые для усвоения содержания учебной программы по химии всеми учащимися. На этом уровне ученики выполняют практические занятия или лабораторные опыты по инструкциям и еще нуждаются в контроле и помощи преподавателя. По мере овладения обязательными умениями необходимо требовать от учащихся проявления при выполнении эксперимента все большей самостоятельности.
Второй уровень предполагает приобретение учащимися таких умений и навыков, которые позволили бы им выполнять химический эксперимент без подробных инструкций, в измененных условиях, пользоваться алгоритмическими предписаниями к опытам, а в работе проявлять самостоятельность. При этом в контроле и помощи преподавателя такие ученики нуждаются эпизодически.
Третий уровень составляют умения и навыки, характерные для учеников, проявляющих глубокий интерес к химии, самостоятельность и творческий подход при выполнении химического эксперимента. В контроле и помощи преподавателя эти ученики не нуждаются.
Ниже приводится примерный перечень экспериментальных умений и навыков для каждого уровня по группам.

Организационные умения и навыки

Первый уровень:
1) составление плана эксперимента по инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования по инструкции;
3) подготовка формы отчета по инструкции;
4) выполнение эксперимента в заданное время, использование знакомых средств, методов и приемов в работе;
5) осуществление самоконтроля по инструкции;
6) знание требований к письменному оформлению результатов эксперимента;
7) отсутствие, как правило, чистоты и порядка на рабочем месте;
8) потребность в систематическом контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Второй уровень:
1) составление плана эксперимента без подробной инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования без подробной инструкции;
3) подготовка формы отчета без подробной инструкции;
4) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в ходе выполнения работы;
5) осуществление самоконтроля без инструкции;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной литературы, с рисунком или схемой;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
8) эпизодическая потребность в контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное планирование эксперимента и теоретическое его обоснование;
2) самостоятельное определение перечня реактивов и оборудования;
3) внесение изменений в форму отчета;
4) экономное расходование времени и отбор наиболее эффективных средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
5) увеличение количества критериев самоконтроля;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной и научной литературы, чертежей;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке в течение всего эксперимента;
8) самостоятельное выполнение эксперимента.

Технические умения и навыки

Второй уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по рисунку или схеме без подробной инструкции;
3) установление очередности выполнения операций без подробной инструкции;
4) постоянное соблюдение всех правил безопасности труда.
Третий уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием и замена одних другими;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по чертежу;
3) самостоятельное составление очередности всех операций и выполнение их в процессе эксперимента;
4) строгое соблюдение всех правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки

Первый уровень:
1) работа с измерительными приборами в соответствии с инструкцией;
2) знание и использование методов измерений по инструкции;
3) обработка результатов измерений по инструкции.
Второй уровень:
1) работа с измерительными приборами без подробной инструкции;
2) знание и использование методов измерений без подробной инструкции;
3) обработка результатов измерений без подробной инструкции.
Третий уровень:
1) самостоятельная работа с различными измерительными приборами;
2) использование различных методов измерений;
3) привлечение к обработке результатов измерений вычислительной техники, таблиц, справочной литературы и др.

Интеллектуальные умения и навыки

Первый уровень:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента согласно инструкции;
2) выдвижение гипотезы эксперимента с помощью преподавателя;
3) отбор и использование теоретических знаний по указанию преподавателя;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов по инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов под руководством преподавателя.
Второй уровень:
1) определение цели и задач эксперимента без подробной инструкции;
2) выдвижение гипотезы и определение содержания эксперимента с незначительной помощью преподавателя;
3) использование теоретических знаний по аналогии;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов без подробной инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов с незначительным участием преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное определение цели и задач эксперимента;
2) самостоятельное выдвижение гипотезы и составление алгоритма проведения эксперимента;
3) самостоятельное использование теоретических знаний в новых условиях;
4) самостоятельное наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов;
5) самостоятельное осуществление синтеза, анализа, установление причинно-следственных связей, обобщений, формулировка и сопоставление выводов с целью и задачами эксперимента.

Конструкторские умения и навыки

Первый уровень:
1) исправление простейших неполадок в оборудовании, приборах и установках по инструкции под контролем преподавателя;
2) пользование готовым оборудованием, приборами и установками;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок под руководством преподавателя;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде рисунка.
Второй уровень:
1) осуществление ремонта оборудования, приборов и установок по указанию преподавателя;
2) внесение некоторых изменений в конструкцию оборудования, приборов и установок;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок по инструкции;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде схемы.
Третий уровень:
1) самостоятельное проведение ремонта оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование конструкции оборудования, приборов и установок;
3) изготовление приборов по чертежу;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде чертежа.

Выполнение учащимися работы на первом уровне можно оценить отметкой «3», на втором – отметкой «4» и на третьем уровне – отметкой «5».
Рассмотрим формирование экспериментальных умений и навыков с использованием предложенных уровней овладения ими при выполнении учениками 8-го класса практического занятия «Получение и свойства кислорода».

Первая группа учащихся выполняет не очень сложное задание (первый уровень).

Вариант 1
Задачи работы:
1) получить кислород разложением перманганата калия при нагревании и собрать его путем вытеснения воздуха;
2) доказать, что полученный газ – кислород;
3) проверить горение уголька в кислороде.
План работы:
1) собрать прибор для получения кислорода;
2) проверить его на герметичность (как?);
3) вставить комочек ваты в прибор (для чего?);
4) приготовить пробирки, банки или колбы для наполнения их кислородом;
5) осторожно нагреть по всей длине пробирку (почему?), в которой находится перманганат калия, а потом греть то место, где находится реактив;
6) следить за началом выделения кислорода (по какому признаку?);
7) собрать выделяющийся газ;
8) испытать полученный газ в пробирке (как?);
9) изучить горение уголька на воздухе и в кислороде;
10) влить в банку или колбу, в которой сжигали уголек, немного известковой или баритовой воды (что наблюдается?);
11) составить уравнение химической реакции горения уголька и сделать соответствующие выводы;
12) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Как проверить герметичность прибора для получения газов?
2) Какую роль играет вата в приборе для получения кислорода из перманганата калия?
3) Как определить начало выделения кислорода?
4) Как можно распознать кислород среди других газов?
5) Чем объяснить неодинаковое горение веществ на воздухе и в кислороде?

По содержанию задание для этой группы учащихся сходно с инструкцией, приведенной в учебнике. В то же время оно отличается от нее тем, что в нем имеются вопросы, требущие от учащихся не исполнительской, а творческой деятельности. Ученики выполняют такие задания на первом уроке, после чего они готовы к более сложной самостоятельной работе.

Вторая группа учащихся выполняет более сложное задание (второй уровень).
Вариант 2
Задача работы: рассмотреть способы собирания кислорода в зависимости от его растворимости и плотности.
План работы:
1) получить кислород и собрать его способами вытеснения воды и воздуха;
2) выяснить различия в приборах для собирания кислорода над водой и вытеснением воздуха;
3) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) В каких случаях оба способа собирания газов можно применять с одинаковым успехом?
2) Как влияет растворимость газов на выбор способа их собирания?
3) Как влияет плотность газов на выбор способа их собирания?
4) Можно ли по форме газоотводной трубки определить способ собирания газов?

От учащихся второй группы требуют обосновать целесообразность и необходимость своих действий прежде, чем они приступят к выполнению эксперимента. Его описание приведено в общем виде, и они должны не только уметь провести эксперимент, но и сделать самостоятельные выводы из полученных результатов. Это задание требует от учащихся самостоятельности в работе, элементов творческой деятельности.

Третьей группе учащихся предлагают наиболее сложное задание (третий уровень).
Вариант 3
Задачи работы:
1) проверить возможность получения кислорода из следующих веществ: KNO 3 , H 2 O 2 , KMnO 4 ;
2) выяснить условия протекания реакции разложения для каждого из указанных веществ;
3) установить, какое из этих веществ наиболее пригодно для получения кислорода в лаборатории.
План работы:
1) перечислить вещества, из которых можно получить кислород в лаборатории;
2) назвать (или предположить) оптимальные условия для получения кислорода из перечисленных выше веществ;
3) разработать план и провести самостоятельно эксперимент по проверке теоретических предположений;
4) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Какие вещества могут быть использованы для получения кислорода в лаборатории и на практике?
2) Какие факторы влияют на выбор веществ для получения кислорода в лаборатории и на практике?

Выполнение этого задания требует от учащихся не только умения теоретически обосновывать явления, обобщать полученные результаты, но и получать нужную информацию из научной и научно-популярной литературы. Это задание имеет творческий характер.

§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования
экспериментальных умений и навыков

Наблюдение способствует непосредственному чувственному восприятию изучаемых веществ и явлений. Информация, полученная в процессе созерцания, вызывает познавательный интерес, способствует формированию самостоятельности в познании окружающей действительности. Наблюдение развивает наблюдательность, логическое мышление, речь. Однако наблюдение дает лишь внешнее представление о веществах и явлениях и не вскрывает их внутренней сущности. Внимание концентрируется преимущественно на отдельных веществах и явлениях, и недостаточно раскрываются причинно-следственные связи между ними, что ограничивает кругозор.
В тесной связи с наблюдением находится эксперимент, который восполняет этот недостаток. При его помощи учащиеся выясняют не только внешние особенности веществ и явлений, но и внутреннюю структуру веществ, раскрывают сущность и закономерности химических явлений.
Следовательно, если на основе наблюдений формируются главным образом предметные представления, то на основе эксперимента – химические понятия.
Умению наблюдать за происходящими явлениями и процессами следует учить непрерывно. При этом нужно добиваться, чтобы учащиеся обращали внимание не только на внешние изменения, но и одновременно осмысливали внутреннюю сущность происходящих явлений.
Наблюдая под руководством преподавателя за условиями протекания опытов, признаками реакций и образующимися продуктами и анализируя полученные результаты, ученики обогащают свои представления о химических превращениях и процессах, а объясняя причины, их вызвавшие, они учатся применять на практике полученные теоретические знания.

Чтобы успешно преподавать химию, учителю необходимо овладеть школьным химическим экспериментом, в результате которого учащиеся приобретают необходимые знания и умения. Школьный химический эксперимент можно разделить на демонстрационный, когда эксперимент показывает учитель, и ученический, выполняемый учащимися. В свою очередь ученический эксперимент подразделяют на два вида:

лабораторные опыты, проводимые учащимися в процессе приобретения новых знаний;
практические работы, которые учащиеся проделывают после прохождения одной - двух тем

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.

Развитие познавательных интересов учащихся в процессе обучения имеет большое значение для любого учебного предмета. В изучении химии есть свои особенности, которые учителю важно иметь в виду. Прежде всего, это касается использования учебного химического эксперимента, широко применяемого в школе в различных формах. Эксперимент требует от учителя много времени для подготовки и проведения. Только в таком случае может быть достигнут ожидаемый педагогический эффект. При этом необходимо учитывать и свой опыт работы, и опыт других педагогов, известный по литературе и личному общению. 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 могут приобрести формальный оттенок – резко падает интерес к предмету.

Учителю химии необходимо овладеть не только техникой и методикой демонстрационного эксперимента, но и ученическим экспериментом. Иногда могут не удаваться самые простые опыты, когда не соблюдается необходимая концентрация реагирующих веществ в растворах или не учитываются условия проведения химических реакций. Вот почему следует до тонкости изучить простые пробирочные опыты, чтобы руководить в классе проведением ученического эксперимента, оказывать помощь учащимся.

В последнее время все чаще ученический эксперимент осуществляется или методом работы с малым количеством реактивов в небольших колбах и пробирках или полумикрометодом, когда опыты проводят в ячейках для капельного анализа, растворы берут пипеткой по нескольку капель. Если взять канцелярскую скрепку и конец её опустить в ячейку с раствором хлорида меди (11), то через несколько секунд скрепка будет покрыта ярким налетом меди. Полумикрометод экономит не только время учителя и учащихся, но и материальные ценности – дорогие реактивы, материалы, посуду.

Демонстрации опытов – наиболее распространенный вид школьного химического эксперимента, оказывающий сильное влияние на процесс усвоения учениками знаний по химии. При демонстрации опытов на учащихся особенно воздействуют следующие три стороны эксперимента:

1. Непосредственное воздействие самой химической реакции.

Если расположить в порядке значимости факторы, влияющие на учащихся во время демонстрации опытов, то в первую очередь на них будет оказывать воздействие световой раздражитель (вспышки, горение, окраска исходных и получающихся веществ). Большое значение имеют различные запахи, характерные для демонстрируемых и образующихся веществ

в процессе эксперимента. Они могут быть приятными и неприятными, сильными и слабыми. В случаях, когда вещества ядовиты и вредны для здоровья, опыты проводят под тягой или поглощают эти вещества. Третье место будут занимать слуховые раздражители: сильные взрывы или легкие звуки, возникающие при вспышке различных веществ. Обычно звуковые сигналы очень нравятся учащимся. К сожалению, они не всегда сопровождаются нужным педагогическим эффектом.

Немаловажное воздействие оказывают на учеников двигательные процессы (перемещение жидких и твердых веществ, перестановка деталей при сборке приборов). Например, учащиеся с интересом наблюдают за барботированием пузырьков газа в жидкости, движением окрашенных растворов. Если происходящие процессы при демонстрации мало заметны или слабо воспринимаются органами чувств, то демонстрации воспроизводятся с помощью различных приспособлений. Так, плохо видимые химические реакции проецируют на экран, используя графопроектор, компьютер, мультимедиа, интерактивную доску, видеофильм. Иногда целесообразно комбинировать демонстрации – хорошо видимые операции показывают в стеклянной посуде, а отдельные, плохо видимые детали, проецируют на экран.

2. Слово и действия учителя.

Известно, что демонстрации практически никогда не проводят молча. Учитель руководит наблюдением учащихся, направляет их мысль в зависимости от цели демонстрации. От характера этого руководства чаще всего получается различный педагогический эффект демонстрации.

Существенными являются и действия учителя: сборка им прибора, приливание растворов, перемешивание веществ, жестикуляция и т.д.

Нередко эти действия оказывают большое влияние на учащихся, и они иногда принимают их за главный, первостепенный признак, подробно указывая в своих записях, как учитель приливает растворы, смешивает вещества.

3. Различные средства наглядности (рисунки и схемы учителя, формулы и химические уравнения, модели и пр.)

Все они помогают ученикам правильно воспринимать и осмысливать химический эксперимент, подчеркивают плохо видимые детали, содействуют правильному раскрытию химизма демонстраций.

Как эти три стороны демонстрационного эксперимента влияют на учащихся? Демонстрируемые химические реакции имеют существенные и несущественные признаки. Существенный признак – это такой, без которого нельзя правильно воспринять химический процесс. Например, при демонстрации взаимодействия натрия с водой существенными признаками являются выделение водорода и образование щелочи. Несущественные признаки дополняют общую картину демонстрации, делают её более полной. В указанном примере несущественный признак – движение кусочка натрия по поверхности воды.

При наблюдении существенных и несущественных признаков на учащихся влияют сильные и слабые раздражители, возникающие в результате химической реакции. Иногда сильное возбуждение учащихся, полученное ими от действия мощного раздражителя, позволяет “затушевать” слабые компоненты, связанные с существенной стороной демонстрации опыта. Так в указанном примере демонстрации взаимодействия щелочного металла с водой на учеников большое влияние оказывает сильный раздражитель, связанный с несущественным признаком – движением металла по поверхности воды, а образование щелочи и водорода остается без особого внимания. При демонстрации озонатора у учащихся создается наиболее яркое представление о шуме индукционной катушки, которое затмевает суть химического процесса – образование озона. При взрыве гремучей смеси (водорода и кислорода) в жестяной банке на учеников наиболее сильное впечатление оказывает громкий взрыв (несущественный признак), а главный – образование воды – проходит мимо внимания учащихся, хотя учитель и сообщает об этом им. Известно, что для распознавания кислот и щелочей используют различные индикаторы (лакмус, фенолфталеин и др.), которые указывают на дополнительные свойства этих веществ. При демонстрации индикаторов, как установил Д.М.Кирюшин [ 3] в результате неверного сочетания слова и действий учителя учащиеся указывают на изменение окраски кислот и щелочей, а не самих индикаторов.

Как же поступать в случаях, когда ученики при демонстрации эксперимента принимают несущественные дополнительные признаки за существенные, главные? Психологи отмечают, что для предупреждения неверных восприятий у учащихся или их изменения необходимо использовать различные словесные указания учителя. Следует различать два основных типа указаний. Можно указать учащимся, на какие именно особенности предмета надо обращать внимание (положительные указания), и можно указать, на какие особенности не надо обращать внимание (отрицательные указания). При обучении химии, когда ученики воспринимают яркие вспышки и сильные взрывы за главный признак реакции, недостаточно применять только словесные указания, необходимо использовать различные средства наглядности, например, цветные рисунки и схемы в сочетании со словом учителя.

При демонстрации взаимодействия щелочных металлов с водой внимание учащихся необходимо обратить на то, что здесь образуются щелочь и водород. Не надо оставлять без внимания движение кусочка металла по поверхности воды. Учителю целесообразно задать учащимся следующие вопросы: почему он движется? Если бы не выделялся водород, то наблюдалось бы это явление? Чтобы подчеркнуть второй существенный признак данной химической реакции – образование щелочи, обращают внимание учащихся на изменение окраски раствора фенолфталеина.

Важным вопросом демонстрации по химии является количество опытов, которые учитель демонстрирует на уроке. В.Н.Верховский указывал на опасность перегрузки уроков демонстрационным химическим экспериментом. Большое количество опытов мешает ясности и отчетливости усвоения материала учащимися, лишние опыты отвлекают их внимание. Еще более плохие результаты получаются, если учитель демонстрирует недостаточное количество опытов, на основе которых делает теоретические выводы. Если показать ученикам только взаимодействие железа и цинка с кислотой, то у них возникает ошибка, которую трудно исправить даже в старших классах: для получения водорода ученики предлагают азотную кислоту и цинк.

Какое же количество опытов надо демонстрировать на уроке? В каждом отдельном случае учителю необходимо обдумать этот вопрос, руководствуясь тем, что их число должно быть оптимальным. Учащимся надо показать все существенные стороны демонстрируемого процесса при экономной затрате времени на уроке, чтобы в результате они получили осознанные и прочные знания, не забывая, что химический эксперимент оказывает большое влияние на сознание, иногда более сильное, чем слово учителя.

Познавательный интерес учащихся возникает в процессе увлекательного рассказа учителя, например, о ситуации, в которой он когда-то оказался. Рассказ вызывает у ребят положительные эмоции, без которых, как утверждают психологи, невозможно плодотворное обучение. Следует учитывать, что всегда необходимо говорить правду (пусть даже неприятную для самого учителя), так как учащиеся не терпят фальши. Жизненная интерпретация химического эксперимента оказывается наиболее убедительной. Особенно в тех случаях, когда эксперимент бывает небезопасным.

При изучении белого фосфора я вспоминала случай из студенческой жизни, когда в химической лаборатории сидевшая рядом со мной студентка взяла рукой кусочек белого фосфора, который мгновенно вспыхнул. Студентка растерялась, растерла ладонью горящий фосфор по халату, который также вспыхнул. Огонь потушили, но фосфор сильно обжег кожу руки и, проникнув в организм, вызвал его отравление.

Я, готовя смесь бертолетовой соли с красным фосфором для демонстрации на химическом вечере, сильно нажала на комочек бертолетовой соли, произошла вспышка – брови, ресницы, часть волос были опалены, горящий фосфор попал на руки и вызвал долго не заживающие ожоги.

Лаборантка кафедры неорганической химии выбросила остатки реактивов, среди которых оказался металлический калий в раковину – произошел взрыв, керамическая раковина разлетелась на куски.

Коллега из соседней школы рассказывала, когда она проводила опыт взаимодействия натрия с водой не в стакане, не в кристаллизаторе, а в пробирке – она лопнула у неё в руках от взрыва гремучего газа.

Поскольку прием личного опыта учителя ограничен, более широко следует использовать исторический опыт ученых-химиков, не только основываясь на их достижениях, но и не умалчивая об ошибках. Благодаря этому, учащиеся поймут, что развитие химической науки идет не по гладкой, проторенной дороге. Обычно это сложный путь борьбы мнений и доказательств.

Итак, демонстрационный эксперимент по химии необходимо проводить так, чтобы он оказывал эмоциональное воздействие на ученика, способствовал развитию их интереса к изучению химии.

Как утверждал А.Эйнштейн: “Красивый эксперимент сам по себе часто гораздо ценнее, чем двадцать формул, добытых в реторте отвлеченной мысли”.

Литература

Полосин В.С., Прокопенко В.Г. Практикум по методике преподавания химии – М.: Просвещение, 1989.
Полосин В.С. Школьный эксперимент по неорганической химии – М.: Просвещение, 1970.
Кирюшкин Д.М. Опыт исследования взаимодействия слова и наглядности в обучении – М.: Изд-во АПН, 1980.
Хомченко Г.П., Платонов Ф.П., Чертков И.Н. Демонстрационный эксперимент по химии – М.: Просвещение, 1978.
Верховский В.Н., Смирнов А.Д. Техника химического эксперимента в школе – М.: Просвещение, 1975.
Мощанский В.Н. О педагогических идеях Альберта Эйнштейна (к 100-летию со дня рождения) – Советская педагогика, 1979, № 10

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6 Химический эксперимент в современной школе

Лист учета

Глава I.Химический экспериментв процессе обучения химии

§ 1.1. Химический эксперименткак источник познания и средство воспитания

§ 1.2. Виды химического эксперимента

§ 1.2. Виды химического эксперимента

Глава 2.Вопросы организациихимического эксперимента

§ 2.1.Подготовка химическогоэксперимента преподавателем

§ 2.2.Подготовка учащихся к выполнениюхимического эксперимента

§ 3.3. Проведение практических работ

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков

Организационные умения и навыки

Технические умения и навыки

Измерительные умения и навыки

Интеллектуальные умения и навыки

Конструкторские умения и навыки

§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формированияэкспериментальных умений и навыков

Независимые случайные события

Введение в педагогику Проблемы, которые исследует педагогика

Создание электронных тестов при помощи программы SunRav TestOfficePro

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе

Глава I.
Химический эксперимент
в процессе обучения химии

§ 1.1. Химический эксперимент
как источник познания и средство воспитания

Глава 2.
Вопросы организации
химического эксперимента

§ 2.1.
Подготовка химического
эксперимента преподавателем

§ 2.2.
Подготовка учащихся к выполнению
химического эксперимента

§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования
экспериментальных умений и навыков