Державна бюджетна загальноосвітня установа середньої загальноосвітньої школи №1 «Освітній центр» с.м.т. Будкераміка муніципального району Волзької Самарської області
Тема: « Хімічний експеримент як формування інтересу до хімії»
Вчитель хімії
Люкшина Наталія Олександрівна
Вступ
Хімія є наукою теоретично-експериментальною. Тому в процесі її вивчення найважливішим методом є експеримент як отримання конкретних уявлень і міцних знань.
Цікаві досліди, будучи частиною експерименту, прищеплюють любов до хімії, формують інтерес до предмета у додатковий від занять час, сприяють успішному засвоєнню хімії, поглибленню та розширенню знань, формуванню навичок самостійної творчої роботи, прищепленню практичного досвіду роботи з хімічними реактивами та обладнанням.
Демонстраційні досліди, маючи елемент розважальності, сприяють розвитку в учнів умінь спостерігати і пояснювати хімічні явища.Хімічний експеримент – найважливіший спосіб і головне засіб наочності під час уроку. Експеримент – складний та потужний інструмент пізнання. Широке застосування експерименту у навчанні хімії – одне з найважливіших умов усвідомлених і міцних знань учнів з хімії. Хімічний експеримент є найважливішим способом здійснення зв'язку теорії з практикою шляхом перетворення знань на переконання.
Основна мета цієї доповіді – з перших уроків пробудити в учнів інтерес до хімії та показати, що ця наука є не лише теоретичною.
Хімічний експеримент на основі творчої самостійної діяльності допомагає знайомити учнів із основними методами хімічної науки. Це відбувається в тому випадку, коли вчитель часто використовує його так, щоб він нагадував процес дослідження у хімічній науці, що особливо добре здійснюється у тих випадках, коли експеримент є основою проблемного підходу у навчанні хімії. У цих випадках досліди допомагають підтвердити або відкинути висунуті припущення, як це буває у наукових дослідженнях з хімії. Одне із завдань цієї доповіді полягає в тому, щоб показати, якими цікавими можуть виявитися навіть найелементарніші відомості зі шкільного курсу хімії, якщо тільки придивитися до них уважніше. Я проводила демонстраційні досліди під час уроків у восьмих класах. Як свідчить опитування учнів, проведена робота викликала інтерес до вивчення хімії. Під час проведення експериментів школярі починали логічно мислити та міркувати. Проводячи цю роботу, я зрозуміла, що хімічний експеримент – це стрижень, на якому тримається хімічна освіта. Рух до істини починається з подиву, а він для більшості школярів виникає саме в процесі експерименту, коли той, хто проводить досліди, ніби чарівник, перетворює одні речовини на інші, спостерігаючи разючі зміни в їх властивостях. У цих випадках досліди допомагають підтвердити або відкинути висунуті припущення, як це буває у наукових дослідженнях з хімії. Захоплення хімією практично завжди починається з дослідів, і не випадково чи не всі знамениті хіміки з дитинства любили експериментувати з речовинами, завдяки чому в хімії було зроблено багато відкриттів, про які можна дізнатися лише з історії.
Протягом усієї історії існування хімії як експериментальної науки доводилися чи спростовувалися різні теорії, перевірялися різні гіпотези, виходили нові речовини та виявлялися їхні властивості. В даний час хімічний експеримент, як і раніше, є основним інструментом перевірки достовірності знання. Хімічний експеримент завжди проводиться з конкретною метою, він чітко планується, для його проведення підбираються спеціальні умови, необхідне обладнання та реактиви.
p align="justify"> Особливе значення має питання про місце експерименту в процесі навчання. Навчальний досвід є засобом навчання. В одному випадку досвід можна поставити після пояснення і за його допомогою відповісти на певні питання. Експеримент повинен підвести учнів до розуміння найважливіших закономірностей хімії.
У процесі навчання хімії експеримент є,
по-перше, своєрідним об'єктом навчання,
по-друге, методом дослідження,
по-третє, джерелом та засобом нового знання.
Отже, для нього характерні три основні функції:
пізнавальна, тому що він важливий для засвоєння учнями основ хімії, постановки та вирішення практичних проблем, виявлення значення хімії у сучасному житті;
виховує, тому що він сприяє формуванню наукового світогляду школярів, а також важливий для орієнтації школярів на відповідні професії;
розвиваюча, оскільки він служить для придбання та вдосконалення загальнонаукових та практичних вмінь та навичок.
Навчання хімії у школі має бути наочним і заснованим на хімічному експерименті.
Реальний та віртуальний експеримент мають взаємно доповнювати один одного. Віртуальний хімічний експеримент можливий у разі роботи з отруйними реактивами.
Теоретична частина досвіду
Хімія – наука експериментальна. Латинське слово "експеримент" означає "проба", "досвід". Хімічний експеримент - джерело знання про речовину та хімічну реакцію - важлива умова активізації пізнавальної діяльності учнів, виховання інтересу до предмета. Навіть найяскравіше зображення на екрані не замінить реального досвіду, оскільки учні повинні самі спостерігати та вивчати явища.
Наочність, виразність дослідів – це перша та основна вимога до експерименту.
Короткочасність дослідів – це друга вимога до експерименту.
Переконливість, доступність, достовірність – це третя вимога до експерименту.
Обов'язково дуже важлива вимога – безпека дослідів, що виконуються. У кабінеті хімії є стенд із правилами техніки безпеки, яких потрібно суворо дотримуватись.
Шляхом спостереження та проведення досвіду учні пізнають різноманітну природу речовин, накопичують факти для порівнянь, узагальнень, висновків.
У пізнавальному відношенні хімічний експеримент можна розділити на дві групи:
1. Пізнавальний експеримент , який дає учням знання про предмет, що вивчається (наприклад, досліди, що характеризують хімічні властивості речовин).
2. Наочний експеримент , що підтверджує пояснення вчителя.
Пізнавальні досліди за значенням можна поділити на такі групи:
Досліди є відправним джерелом пізнання властивостей речовин, умов і механізму протікання хімічних реакцій. Виконання таких дослідів пов'язане із постановкою та вирішенням питань проблемного характеру, а висновки зі спостережень виступають як узагальнення, правила, визначення, закономірності тощо.
Досліди, пізнавальне значення яких полягає у підтвердженні чи запереченні висловленої гіпотези. Узагальнені висновки з таких дослідів допомагають вирішувати фундаментальні питання щодо шкільного курсу хімії, наприклад, питання про генетичний зв'язок між класами хімічних сполук тощо.
Досліди, що ілюструють висновки та висновки, зроблені на основі вивчення теоретичних положень.
Досліди, що вдосконалюють висновки та закріплюють знання учнів про властивості речовин та їх перетворення.
Досліди, пізнавальне значення яких на даній ступні має опосередкований характер (приклади хімічних перетворень без розкриття сутності процесів).
Контрольно-перевірочні досліди та експериментальні завдання. Їх пізнавальне значення учнів виявляється у елементах самоконтролю.
У тому випадку, якщо експеримент застосовується для створення проблемних ситуацій або для вирішення проблемних завдань, він повинен бути яскравим і незабутнім, несподіваним для учнів і переконливим, він повинен вражати уяву і сильно впливати на емоційну сферу. При такій організації та виконанні хімічного експерименту учні глибоко вникають у істоту дослідів, замислюються над результатами та намагаються відповісти на питання, що виникають у ході експерименту.
Правильно поставлений експеримент та чіткі висновки з нього – найважливіший засіб формування наукового світогляду учнів.
Крім того, хімічний експеримент відіграє важливу роль в успішному вирішенні навчально-виховних завдань під час навчання хімії:
Як початкове джерело пізнання явищ;
як єдиний засіб доказу гіпотези, висновку;
як єдиний засіб для формування вдосконалення практичних навичок;
Як важливий засіб для розвитку, вдосконалення та закріплення теоретичних знань;
Як метод перевірки знань та умінь учнів;
Як засіб формування інтересу учнів до вивчення хімії, розвитку в них спостережливості, допитливості, ініціативи, прагнення самостійного пошуку, вдосконалення знань та застосування їх на практиці.
Важливе навчально-виховне значення має шкільний хімічний експеримент політехнічної підготовки учнів.
У практиці навчання хімії зазвичай прийнято розподіл хімічного експерименту на демонстраційний, здійснюваний учителем, і учнівський, виконуваний школярами.
Демонстраційні досліди – необхідний вид експерименту. Він використовується у таких випадках:
коли учні, особливо у перших етапах навчання, володіють достатньою мірою технікою виконання дослідів, тому неспроможна виконати їх самостійно;
коли технічне оснащення досвіду складно для учнів чи відсутнє відповідне устаткування достатньої кількості;
коли окремі лабораторні досліди замінюються демонстраційними з метою економії часу та у разі недостатньої кількості реактивів;
коли за зовнішнім ефектом та переконливістю демонстрація перевершує досвід, що виконується учнями;
коли за умовами техніки безпеки учням заборонено використання деяких речовин (брому, перманганату калію у твердому вигляді та ін.).
Основна вимога до будь-якого хімічного досвіду – це вимога повної безпеки для учнів.
Вчитель відповідає за нещасний випадок і морально, і юридично. Тому попередня перевірка дослідів та дотримання всіх вимог щодо техніки безпеки обов'язкові для всіх, хто працює в хімічному кабінеті. Основною гарантією безпеки демонстраційних дослідів є висока технічна грамотність вчителя, озброєного належними навичками техніки безпеки.
Учнівський експеримент прийнято ділити на лабораторні досліди, практичні заняття, домашні досліди.
Дидактична мета лабораторних дослідів полягає у придбанні нових знань, оскільки вони проводяться щодо нового матеріалу. Практичні роботи зазвичай проводяться наприкінці вивчення теми, та його метою є закріплення і систематизація знань, формування та розвитку експериментальних умінь учнів. За формою організації лабораторні досліди: 1) індивідуальні; 2) групові; 3) колективні. Оформлення результатів дослідів слід проводити у робочих зошитах.
Практичні заняття бувають:
що проводяться за інструкцією,
експериментальні завдання.
Практичні заняття складний вид уроку. Досліди учні виконують парами за інструкцією у підручниках.
Вчителю потрібно вести спостереження за всім класом, коригувати події учнів. Після виконання дослідів кожен учень оформляє звіт формою.
Експериментальні завдання містять інструкцій, у яких є лише умови. Підготовка до виконання експериментальних завдань проводиться поетапно. Спочатку завдання вирішують усім класом теоретично. Потім учень проводить експеримент. Після цього клас приступає до виконання аналогічних завдань на робочому місці.
Домашній експеримент є одним із видів самостійної роботи, що має велике значення як для розвитку інтересу до хімії, так і для закріплення знань та багатьох практичних умінь та навичок.
СхемаКласифікація навчального хімічного експерименту
Навчальний хімічний експеримент
Демонстраційний
Учнівський
Лабораторні досліди
Практичні заняття
Практикуми
Домашні досліди
Дослідницький
Ілюстративний
Крім дослідницької роботи у вигляді домашніх завдань, існує і позаурочна дослідницька діяльність.
Позаурочна дослідницька діяльність учнів може бути представлена такими формами участі у ній школярів: шкільне НОУ; олімпіади, конкурс, проектна діяльність; інтелектуальні марафони; науково-дослідні конференції різної спрямованості; факультативи, курси на вибір, елективні курси; екзаменаційні роботи.
Дослідницька робота можлива та ефективно лише на добровільній основі, як і будь-яка творчість. Тому тема наукового дослідження має бути: цікава учню, цікава йому; здійсненна; оригінальна (у ній необхідний елемент несподіванки, незвичайності); має відповідати віковим особливостям учнів.
Навчально-дослідницька діяльність сприяє: розвитку інтересу, розширення та актуалізації знань з предмету, розвитку уявлень про міжпредметні зв'язки; розвитку інтелектуальних ініціатив створення передумов для розвитку наукового способу мислення; освоєння творчого підходу до будь-якого виду діяльності; навчання інформаційних технологій та роботи із засобами комунікації; одержання передпрофесійної підготовки; змістовної організації вільного часу дітей Найбільш поширеною формою захисту дослідницької роботи є творча модель захисту.
Творча модель захисту передбачає:
Оформлення стенду з документами та ілюстративними матеріалами на заявлену тему, їх коментар;
демонстрація відеозаписів, слайдів, прослуховування аудіозаписів, представлення фрагмента основної частини дослідження;
Висновки щодо роботи, зроблені у вигляді презентації результатів;
Наукова робота має бути:
Дослідницькою;
Актуальною;
Мати практичне значення для самого автора, школи.
Творчі знахідки та методичні досягнення вчителя
Роль хімії у вирішенні екологічних проблем величезна. У роботі застосовую методи активного навчання: нетрадиційні уроки, елективні курси, екологічні проекти, семінари, конференції. Екологізація хімічного експерименту передбачає експериментальну перевірку чистоти харчових продуктів і є основою створення проблемних ситуацій.
2010-2011 навчальний рік
У 2010 році я отримала грамоту переможця 1 місце районної науково-практичної конференції від МОУ ДОД ЦВР муніципального району Волзької Самарської області в 11 класі
Вирізняють такі типи шкільного хімічного експерименту: демонстраційний досвід, лабораторний досвід, лабораторна робота, практична робота, лабораторний практикум та домашній експеримент.
За характером на мислення учнів, методики організації шкільний хімічний експеримент може здійснюватися у дослідницької і ілюстративної формі.
Ілюстративний метод іноді називають методом готових знань: вчитель спочатку повідомляє те, що має вийти в результаті досвіду, а потім ілюструє сказане демонстрацією, або матеріал, що вивчається, підтверджується проведенням лабораторного досвіду.
Дослідницьким називають метод, в результаті якого учням пропонується підібрати реактиви та обладнання для проведення досвіду, спрогнозувати результат, виділити головне у спостереженнях та самостійно зробити висновок. Вчитель проводить досвід як під керівництвом учнів, виконуючи запропоновані експериментальні дії, коментує правила безпеки проведення експерименту, ставить уточнюючі питання.
На першому етапі вивчення хімії, ілюстративний метод проведення демонстраційних дослідів виявляється ефективнішим, ніж дослідницький. У цьому випадку учні мають менше труднощів при наступному описі спостережень, формулюванні висновків. Проте використання ілюстративного методу повинно обмежуватися лише грамотним коментарем вчителя. Більш міцними в учнів будуть знання, отримані в результаті евристичної бесіди, побудованої учителем під час демонстрації. У міру зростання готовності школярів до самостійного спостереження у процесі вивчення хімії можливе збільшення частки дослідницького методу під час проведення демонстрацій. Правильний вибір форми організації експерименту є показником педагогічної майстерності вчителя.
Шкільний хімічний експеримент можна розділити на демонстраційний, коли експеримент показує вчитель, та учнівський, який виконується учнями.
Найбільш поширеним та складним у викладанні є проведення демонстраційних дослідів, у яких спостерігаються предмети та процеси.
Демонстраційним називають експеримент, який проводить у класі вчитель, лаборант або іноді один із учнів. Цей експеримент вчитель використовує на початку курсу з метою навчити учнів спостерігати процеси, прийоми роботи, маніпуляціями. Це викликає в учнів інтерес до предмета, починає формувати вони практичні вміння, знайомить з хімічної посудом, приладами, речовинами тощо. Потім демонстраційний експеримент застосовують тоді, коли він надто складний для самостійного виконання учнями.
У школі використовують демонстраційний експеримент двох типів:
Демонстрації коли об'єкти демонстрацій учень спостерігає безпосередньо. У цьому випадку показують речовини та проводять з ними різні хімічні операції, наприклад, нагрівання, спалювання, або демонструють досліди в судинах великого розміру - склянках, колбах та ін.
2. Опосередковані демонстрації використовуються у тих випадках, коли процеси, що відбуваються, мало помітні або слабо сприймаються органами почуттів. У таких випадках хімічні процеси відтворюються з допомогою різних пристосувань. Так, негативно видимі хімічні реакції проектують на екран, використовуючи графопроектор, процеси електролітичної дисоціації виявляють за допомогою пробників, щільність розчинів визначають за допомогою ареометрів.
Слід вміло використовувати ці два види демонстрацій, не перебільшувати значення одного з них, наприклад не можна всі досліди показувати тільки проектуванням на екран, так як у цьому учні не будуть безпосередньо бачити речовини та процеси, що відбуваються. Отже, не отримають про них конкретних уявлень. Іноді виявляється доцільним комбінований прийом із залученням безпосередніх та опосередкованих демонстрацій, коли показують добре видимі операції у скляному посуді, а окремі, погано видимі деталі проектують на екран. Або при опосередкованій демонстрації на демонстраційний стіл (або столи учнів) виставляють взяті та отримані речовини, а процеси між ними проектують на екран.
Дидактичний ефект демонстраційних дослідів залежить від таких чинників, як техніка проведення досвіду та створення оптимальних умов наочності те, що хоче показати і довести вчитель, тобто. досягнення мети експерименту
Вимоги до демонстраційного експерименту:
безпека експерименту;
дотримання умови певної відстані від об'єктів спостереження до спостерігача, умов освітлення, обсягів речовин, розмірів та форми посуду, приладів;
поєднання демонстрації досвіду із коментарем вчителя.
Остання вимога відіграє головну роль демонстрації, коли вчитель за допомогою коментаря керує спостереженням за ходом експерименту. Проведення експерименту вчителем може бути здійснено як суто ілюстративним методом, так і частково-дослідним.
Таким чином, у процесі демонстрування здійснюється три функції навчального процесу: освітня, виховна та розвиваюча. Демонстраційний досвід дозволяє формувати в учнів основні теоретичні поняття хімії, забезпечує наочне сприйняття хімічних явищ та конкретних речовин, розвиває логічне мислення, розкриває практичне значення хімії. З його допомогою перед учнями ставлять пізнавальні проблеми, висувають гіпотези, що перевіряються експериментально. Він сприяє закріпленню та подальшому застосуванню досліджуваного матеріалу.
Учнівський експеримент – це вид самостійної роботи. Він не лише збагачує учнів новими знаннями, поняттями, вміннями, а й доводить істинність набутих ними знань, що забезпечує глибше розуміння та засвоєння матеріалу. Він дозволяє більш повно здійснювати принцип політехнізму - зв'язок із життям, із практичною діяльністю.
Учнівський експеримент поділяють на два види: 1) лабораторні досліди, що проводяться учнями у процесі набуття нових знань; 2) практичні роботи, які учні роблять після проходження однієї - двох тем.
Лабораторні досліди мають навчальний та розвиваючий характер та їх роль у вивченні хімії найбільш важлива.
Мета лабораторних дослідів – набуття нових знань, вивчення нового матеріалу. Вони спочатку відпрацьовуються методи дій, у своїй учні працюють зазвичай парами.
Практичні заняття, як правило, проводять наприкінці вивчення теми з метою закріплення, конкретизації знань, формування практичних умінь та вдосконалення вже існуючих умінь учнів. На практичних заняттях вони проводять досвід самостійно, користуючись інструкцією, частіше індивідуально.
Проведення практичних робіт дозволяє учням застосувати отримані знання та вміння в самостійній роботі, зробити висновки та узагальнення, а вчителю - оцінити рівень сформованих знань та вмінь учнів. Практична робота є своєрідним результатом, завершальним етапом щодо тем і розділів .
До практичних робіт учні обов'язково готуються та самостійно продумують експеримент. У багатьох випадках практичні роботи проводяться у вигляді експериментального вирішення завдань, у старших класах - у вигляді практикуму, коли після проходження низки тем практичні роботи проводяться на кількох уроках. Вміло використаний хімічний експеримент має велике значення як досягнення поставлених освітніх і виховних завдань у викладанні хімії, але й розвитку пізнавальних інтересів учнів. Якщо вчитель вільно володіє хімічним експериментом і застосовує його придбання учнями знань і умінь, то учні з цікавістю вивчають хімію. За відсутності хімічного експерименту під час уроків хімії знання учнів з хімії можуть набути формальний відтінок - різко падає інтерес до предмета.
Учнівський експеримент з погляду процесу вчення має відбуватися за такими етапами: 1) усвідомлення мети проведення досвіду; 2) вивчення запропонованих речовин; 3) складання або використання готового приладу; 4) виконання досвіду; 5) аналіз результатів та висновки; 6) пояснення отриманих результатів та використання хімічних рівнянь; 7) складання звіту.
Кожен учень повинен розуміти, для чого він робить досвід і як треба вирішити поставлене перед ним завдання. Він вивчає речовини органолептично або за допомогою приладів та індикаторів, розглядає деталі приладу або весь прилад. Виконуючи досвід, учень оволодіває прийомами та маніпуляціями, спостерігає та помічає особливості ходу процесу, відрізняє важливі зміни від несуттєвих. Зробивши досвід, він повинен скласти звіт.
На практичних заняттях велику увагу звертається на вироблення практичних умінь, тому що їх основи закладаються з перших етапів вивчення хімії, а в наступних класах вони набувають розвитку і вдосконалюються.
Практичні заняття бувають двох видів: проведені за інструкцією та експериментальні завдання.
Інструкція – це орієнтовна основа діяльності учнів. У ній докладно викладено кожен етап виконання дослідів, даються вказівки, як уникнути помилкових дій, і міститься інформація про заходи безпеки під час виконання роботи. Інструкції до лабораторних дослідів та практичних завдань мають бути чіткими, послідовними. Однак при виконанні роботи однієї письмової інструкції недостатньо, вчителю необхідно грамотно та чітко показувати лабораторні прийоми та маніпуляції у процесі попередньої підготовки учнів до практичної роботи.
Експериментальні завдання не містять інструкцій, а включають лише умови. Розробляти план рішення та здійснювати його учні мають самостійно.
Підготовка до практичних занять має узагальнюючий характер. При цьому використовується матеріал, вивчений у різних розділах теми, а також формуються практичні вміння. На попередніх уроках вчитель використовував прилади, якими учні користуватимуться на практичному занятті, розглядалися умови та особливості проведення досвіду тощо.
На початку практичного заняття необхідно провести коротку розмову про правила безпеки та вузлові моменти роботи. На демонстраційному столі розміщують у зібраному вигляді всі прилади, що використовуються в роботі.
Практичне заняття, присвячене вирішенню експериментальних завдань, - різновид контрольної роботи, тому його проводять дещо інакше, ніж практичне заняття з інструкції.
Підготовку учнів до розв'язання експериментальних завдань можна проводити поетапно.
1. Спочатку весь клас вирішує завдання теоретично. Для цього необхідно проаналізувати умову задачі, сформулювати питання, на які потрібно дати відповіді для отримання остаточного результату, запропонувати досліди, необхідні відповіді на кожне запитання.
2. Один із учнів вирішує завдання теоретично біля дошки.
3. Учень дошки виконує експеримент. Після цього клас приступає до вирішення аналогічних завдань на робочих місцях.
Експериментальні завдання доцільно розподіляти за варіантами, щоб досягти більшої самостійності та активності учнів у процесі роботи.
При експериментальному вирішенні хімічних завдань передбачається самостійне застосування умінь учнів проводити хімічні досліди набуття знань чи підтвердження припущень. Так забезпечується розвиток їх пізнавальної діяльності у процесі виконання хімічного експерименту.
НАВЧАЛЬНИЙ ПЛАН КУРСУ
| № газети | Навчальний матеріал |
|---|---|
| 17 | Лекція №1.Зміст шкільного курсу хімії та його варіативність. Пропедевтичний курс хімії. Курс хімії основної школи. Курс хімії середньої школи.(Г.М.Чорнобельська, доктор педагогічних наук, професор) |
| 18 | Лекція №2.Передпрофільна підготовка учнів основної школи з хімії. Сутність, цілі та завдання. Передпрофільні курси. Методичні рекомендації щодо їх розробки.(Є.Я.Аршанський, доктор педагогічних наук, доцент) |
| 19 | Лекція №3.Профільне навчання хімії на старшому ступені загальної освіти. Єдиний методичний підхід до структурування змісту у класах різного профілю. Варіативні компоненти змісту.(Е.Я.Аршанський) |
| 20 | Лекція №4.Індивідуалізовані технології навчання хімії. Основні вимоги щодо побудови технологій індивідуалізованого навчання (ТІО). Організація самостійної роботи учнів на різних етапах уроку у системі ТІО. Приклади сучасних ТІВ.(Т.А.Боровських, кандидат педагогічних наук, доцент) |
| 21 | Лекція №5.Модульна технологія навчання та її використання під час уроків хімії. Основи модульної технології. Методики конструювання модулів та модульні програми з хімії. Рекомендації щодо використання технології на уроках хімії.(П.І.Беспалов, кандидат педагогічних наук, доцент) |
| 22 | Лекція №6.Хімічний експеримент у сучасній школі. Види експерименту. Функції хімічного експерименту. Проблемний експеримент із використанням сучасних технічних засобів навчання.(П.І.Беспалов) |
| 23 | Лекція №7.Екологічний компонент у шкільному курсі хімії. Критерії відбору змісту. Екологоорієнтований хімічний експеримент. Навчально-дослідницькі екологічні проекти. Завдання з екологічним змістом.(В.М.Назаренко, доктор педагогічних наук, професор) |
| 24 | Лекція №8.Контроль результатів навчання хімії. Форми, види та методи контролю. Тестовий контроль знань з хімії.(М.Д.Трухіна, кандидат педагогічних наук, доцент) |
Підсумкова робота.Розробка уроку відповідно до запропонованої концепції. Короткий звіт про проведення підсумкової роботи, що супроводжується довідкою з навчального закладу, має бути направлений до Педагогічного університету не пізніше 28 лютого 2007 р. |
|
П.І.БЕСПАЛОВ
ЛЕКЦІЯ №6
Хімічний експеримент у сучасній школі
План лекції
Види експерименту та методика його використання.
Функції хімічного експерименту.
Проблемний експеримент.
Є три джерела знання: авторитет, розум, досвід.
Проте авторитет недостатній, якщо він не має
розумної основи, без якої він виробляє не розуміння,
а лише прийняття на віру; і розум один не може відрізнити софізма
від цього доказу, якщо він не може виправдати
свої висновки досвідом.
Роджер Бекон
ВСТУП
Хімічний експеримент - найважливіший метод та засіб навчання хімії. Методика застосування хімічного експерименту на уроках хімії досить досліджена та розроблена вченими-методистами. Однак нині знову виникає інтерес до цієї тематики. Це пов'язано насамперед про те, що відбувається різке зміна змісту навчального предмета, поява пропедевтичних і елективних курсів. Все це вимагає пошуку нових дослідів, що вписуються в сучасний зміст навчання хімії у школі.
У цілому нині навчальний зміст, і відбір хімічного експерименту залежить від соціального замовлення суспільства. Це можна спостерігати за публікаціями журналу «Хімія в школі». Наприклад, у повоєнний час, коли відновлювалося зруйноване війною народне господарство, велика кількість статей була присвячена хімічним виробництвам. У рубриках «Хімічний експеримент» та «Позакласна робота» описувалися лабораторні установки, що діють, з отримання різних речовин. Пізніше пріоритетним напрямом стало сільське господарство. Сільськогосподарська тематика виявилася у синтезі гербіцидів, пестицидів, різних стимуляторів зростання тощо.
ВИДИ ЕКСПЕРИМЕНТУ ТА МЕТОДИКА ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ
Загальновідомо, що шкільний хімічний експеримент класифікують на демонстраційний та учнівський. Залежно від мети та способу організації учнівський експеримент поділяють на лабораторні досліди, практичні заняття та домашні досліди.
Демонстраційний експеримент
Демонстраційний хімічний експеримент – головний засіб наочності під час уроку. Це визначається специфікою хімії як експериментальної науки. Тому експеримент займає одне із провідних місць. Він дозволяє як виявляти факти, а й знайомити з методами хімічної науки.
Демонстраційний експеримент проводить учитель чи лаборант. В окремих випадках нескладний експеримент може бути показаний учнем.
Коли використовується демонстраційний експеримент на уроці?
На початку шкільного курсу – для прищеплення експериментальних умінь та навичок, інтересу до хімії, ознайомлення з посудом, речовинами, обладнанням.
Коли він складний самостійного виконання учнями (отримання озону).
Коли він небезпечний для учнів (вибух водню із киснем).
Немає відповідного обладнання та реактивів.
Загальновідомі та вимоги до демонстраційного експерименту.
1. Нагляд - великий об'єм реактивів і посуду, видно з останніх рядів, на столі не повинно бути зайвих деталей. Для посилення наочності можна використовувати кодоскоп, комп'ютер, предметний столик, кольорові екрани.
2. Простота – у приладах не повинно бути нагромадження зайвих деталей. Слід пам'ятати, що об'єкт вивчення не прилад, а хімічний процес, який у ньому. Що простіше прилад, то легше пояснити досвід. Тому при використанні апарату Кіппа, газометра, приладу Кірюшкіна необхідно пояснити принцип роботи приладу.
3. Безпека – вчитель хімії несе відповідальність за життя учнів. Тому всі досліди мають проводитися з дотриманням правил техніки безпеки. Під час демонстрації дослідів із вибухами необхідно використовувати захисний екран; при отриманні та демонстрації отруйних газів – примусову вентиляцію (витяжку) тощо.
4. Потреба – невдалий досвід викликає розчарування у учнів. Тому необхідне відпрацювання експерименту до уроку. При цьому уточнюється час, який витрачається на його проведення.
5. Техніка виконання попиту повинна бути бездоганна. Тому якщо освоюється новий експеримент, він повинен бути добре відпрацьований. Помилки, допущені вчителем, легко переносяться на учнів.
6. Неохо д і м о с т ь я з н е н і я д е м о н с т а ц і о н н о г о к с п о р і м е н т а. Перед демонстрацією досвіду необхідно зазначити мета експерименту, зорієнтувати спостереження експерименту учнями, після проведення досвіду зробити висновки.
Методика проведення демонстраційних дослідів
1. Постановка мети досвіду: навіщо проводиться цей досвід, у яких повинні переконатися учні, що зрозуміти.
2. Опис приладу, де проводиться досвід, та умов його проведення.
3. Організація спостережень учнів: вчитель повинен зорієнтувати учнів, яку частину приладу повинні вестися спостереження.
4. Висновки.
Буває, що під час проведення уроку використовується серія демонстраційних дослідів. Як визначити послідовність їхньої демонстрації? Розглянемо, чим слід керуватися при цьому на прикладі теми «Кисень».
При вивченні теми «Кисень» вчитель демонструє учням горіння у кисні сірки, вугілля, фосфору та заліза. Правильною буде така послідовність демонстрацій: горіння вугілля, горіння сірки, горіння фосфору, горіння заліза. Такий порядок пояснюється зовнішнім ефектом, що супроводжує горіння цих речовин. Вугілля горить енергійніше в кисні, ніж на повітрі. Горіння сірки у кисні супроводжується появою великого синього полум'я. Фосфор сліпуче згоряє в кисні. І, нарешті, горіння заліза схоже на горіння бенгальських вогнів.
При зміні даного порядку ефект наступних реакцій буде нижчим за попередні, що, безсумнівно, викликає розчарування учнів. Крім того, ми демонструємо спочатку горіння в кисні речовин, що горять на повітрі (С, S, Р), і тільки потім горіння негорючої речовини заліза. Зрештою, перші три процеси – це взаємодія кисню з неметалами, а остання демонстрація – взаємодія кисню з металами. Якщо вчитель акцентує на цьому, він формує системність знань учнів.
Таким чином, при відборі дослідів необхідно оптимально та гармонійно включати їх у канву уроку.
Учнівський експеримент
Учнівський експеримент поділяють на лабораторні досліди та практичні роботи. Деякі методисти виділяють ще й практикум, який проводиться на завершальному етапі вивчення хімії.
Дидактична мета лабораторних дослідів полягає у здобутті нових знань, т.к. вони проводяться щодо нового матеріалу. Практичні роботи зазвичай проводяться наприкінці вивчення теми, та його метою є закріплення і систематизація знань, формування та розвитку експериментальних умінь учнів.
При виконанні учнівського експерименту необхідно враховувати такі етапи:
1) усвідомлення мети досвіду;
2) вивчення речовин;
3) монтаж приладу (де це потрібно);
4) виконання досвіду;
5) аналіз результатів;
6) пояснення одержаних результатів, написання хімічних рівнянь;
7) формулювання висновків та складання звіту.
За формою організації лабораторні дослідиможуть бути індивідуальними, груповими та колективними. Дуже важливо правильно організувати діяльність учнів, щоб виконання досвіду витрачалося лише відведений час. Для цього потрібна ретельна підготовка навчального обладнання та реактивів. Склянки з реактивами повинні мати етикетки. Якщо реактиви видаються у пробірках, то вони мають бути пронумеровані, а на дошці або на листочках зроблено відповідні записи. Під час виконання дослідів необхідно керувати діями учнів. Після виконання роботи необхідно організувати обговорення результатів. Оформлення результатів дослідів слід проводити у робочих зошитах. Недоліком лабораторних дослідів є те, що при їх виконанні неможливо формувати експериментальні вміння та навички. Це завдання виконують практичні заняття.
Практичні заняттяділяться на два види: проведені за інструкцією та експериментальні завдання. Інструкція для практичної роботи є орієнтовною основою діяльності учнів. На початковому етапі вивчення хімії даються докладні інструкції з детальним описом операцій, що виконуються. У міру виконання практичних робіт та засвоєння експериментальних умінь інструкції робляться більш згорнутими. Експериментальні завдання містять інструкцій, у яких є лише умови. Розробляти план розв'язання завдання та здійснювати його учень має самостійно.
Перед початком будь-якої практичної роботи вчитель знайомить учнів із правилами безпечної роботи в кабінеті хімії, звертає увагу на виконання складних операцій. За виконання перших практичних робіт вчитель наводить приблизну форму звіту, допомагає учням зробити висновки.
Підготовка до виконання експериментальних завдань проводиться поетапно. Спочатку завдання вирішують усім класом теоретично. І тому аналізується умова завдання, формулюються питання, куди необхідно дати відповіді, пропонуються досліди. Потім учень вирішує завдання біля дошки теоретично, експериментально доводить правильність своїх припущень. Після цього клас приступає до виконання аналогічних завдань на робочих місцях. Досвідчені вчителі поступово вводять експериментальні завдання у навчальний процес. Так, наприклад, при проведенні практичної роботи «Отримання кисню та вивчення його властивостей» вчитель пропонує добре встигаючим учням завдання: «Які із запропонованих речовин (КNО 3 , К 2 SО 4 , МnО 2) можна використовувати для отримання кисню?»
Практичне заняття складний вид уроку. Вчителю потрібно вести спостереження за всім класом, коригувати події учнів. Велику допомогу педагогу можуть надати спеціально підготовлені учні класу проктори. Це може бути член гуртка, учень, який цікавиться хімією, або просто бажаючий.
Вчитель запрошує прокторів у позаурочний час до кабінету хімії та пропонує їм виконати майбутню практичну роботу під своїм наглядом, звертаючи увагу на можливі помилки та тонкощі.
Потім кожному проктору видається лист обліку і пояснюється, як його слід заповнювати. Наведемо фрагмент такого аркуша для практичної роботи «Отримання мідного купоросу».
Лист обліку
| зміст операції | Оцінка виконання операції | |||
|---|---|---|---|---|
| Іванов | Петров | Сидорів | Сергєєв | |
| Взяти склянку із розчином сірчаної кислоти так, щоб етикетка була під долонею | ||||
| Налити в склянку 20 мл розчину сірчаної кислоти | ||||
| Зняти краплю кислоти з шийки склянки | ||||
| Зібрати правильно штатив і на сітку поставити склянку із сірчаною кислотою | ||||
| Поставити спиртування під сітку так, щоб верхня частина полум'я торкалася сітки | ||||
| .............................. і т.д. | ||||
| Чистота робочого місця | ||||
| Дотримання правил техніки безпеки | ||||
Прокторів треба вивчати ще й спілкуванню, стилю поведінки. Важливо, щоб до дорученого завдання вони ставилися відповідально, були комунікабельні і поводилися зарозуміло.
Після цього вже на уроці прокторам доручається курирувати мікрогрупу із 3–4 учнів, які сидять за сусідніми столами, під час виконання ними практичної роботи. Якщо учень правильно і самостійно, без втручання проктора виконає операцію, він отримає неї 1 бал, якщо за виконанні операції він припуститься помилку, то отримує балів.
Заповнений лист обліку здається вчителю після закінчення роботи та обов'язково враховується разом із перевіркою звіту у зошитах. Якщо від учнів надходить скарга на проктора, то вчитель повинен у ній обов'язково розібратися та винести справедливе рішення. Проктори як контролюють роботу учнів, а й надають їм необхідну допомогу, пояснюють те, що незрозуміло, тобто. виконують деякі функції вчителя у своїй групі.
Досвід використання цієї методики на початковому етапі вивчення хімії показав її високу результативність.
Домашній експеримент
Домашній хімічний експеримент є одним із видів самостійної роботи учнів, що має велике значення як для розвитку інтересу до хімії, так і для закріплення знань та багатьох практичних умінь та навичок. При виконанні деяких домашніх дослідів учень виступає в ролі дослідника, який повинен самостійно вирішувати проблеми, що стоять перед ним. Тому важлива як дидактична цінність цього виду учнівського експерименту, а й яка виховує, розвиває.
З перших уроків вивчення хімії необхідно націлити учнів те що, що виконуватимуть досліди у школі, а й удома. У домашній експеримент включають досліди, для виконання яких не потрібні складні установки та дорогі реактиви. Реактиви, що використовуються, повинні бути безпечними і купуватися в господарських магазинах або аптеках. Однак і при використанні цих реактивів потрібна консультація вчителя.
Пропоновані досліди можуть мати різноманітний характер. Одні пов'язані зі спостереженням явищ (зливання розчинів соди та оцту), інші – з поділом суміші речовин, при постановці третіх потрібно пояснити явища, що спостерігаються, використовуючи свої знання з хімії. Включаються і експериментальні завдання, під час виконання яких учні не отримують від вчителя готових інструкцій з техніки виконання досвіду, наприклад, експериментально довести наявність солей у питній воді.
Бажано, щоб під час проведення експерименту були присутні старші члени сім'ї дитини.
Вчителю корисно створити для кожної теми інструкції з виконання дослідів. Тоді цей напрямок матиме системний характер.
Так само важливим моментом у роботі учнів є складання письмових звітів про результати домашнього хімічного експерименту. Можна рекомендувати учням складати звіти за формою, яку вони використовують під час виконання практичних робіт.
Вчитель може систематично переглядати домашні звіти у робочих зошитах учнів, а також заслуховувати виступи учнів про результати виконаної роботи.
ФУНКЦІЇ ХІМІЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ
У процесі навчання хімічний експеримент виконує різні функції 1 . Розглянемо деякі з них.
Евристична функція хімічного експериментупроявляється у встановленні нових
а) фактів; б) понятьта в) закономірностей.
а) Як приклад можна навести реакцію взаємодії газоподібного водню з оксидом міді(II). Спостерігаючи цю демонстрацію, учні встановлюють, що водень за певних умов може реагувати з оксидами металів, відновлюючи метал простої речовини.
б) Хімічний експеримент має великі потенційні можливості для формування нових понять. Наприклад, щодо теми «Кисень» вчитель демонструє спосіб отримання кисню з пероксиду водню. Для прискорення процесу розкладання пероксиду водню пробірку вводиться діоксид марганцю. Після завершення реакції учитель дає визначення каталізатора.
в) Особливо яскраво функція виявлення залежностей і закономірностей проявляється щодо теми «Закономірності перебігу хімічних реакцій». Демонстраційний експеримент дозволяє виявити залежність швидкості хімічної реакції від природи речовин, що реагують, концентрації, поверхні дотику реагуючих речовин і т.д.
Коригуюча функція хімічного експериментупроявляється в подолання труднощівосвоєння теоретичного матеріалу та виправлення помилокучнів. Найчастіше учні вважають, що з взаємодії розчинів хлороводню і сірчаної кислоти з міддю виділяється водень. Для виправлення таких помилок корисно продемонструвати такий досвід. У пробірки із соляною кислотою та розчином сірчаної кислоти додають шматочки міді. Учні спостерігають, що за звичайних умов та при нагріванні водень не виділяється.
Коригування процесу набуття експериментальних умінь сприяють експерименти, які демонструють наслідки неправильного виконання деяких хімічних операцій.Наприклад, як проводити розведення концентрованої сірчаної кислоти водою. Для цього у високу хімічну склянку наливають концентровану сірчану кислоту. Склянку закривають листом фільтрувального паперу і через отвір у папері доливають піпеткою гарячу воду. При зіткненні води з кислотою відбувається утворення пари та розбризкування розчину. При приливанні сірчаної кислоти у воду та перемішуванні розчину розчинення протікає спокійно.
Узагальнююча функція хімічного експериментудозволяє виробити передумови побудови різних типів емпіричних узагальнень. За допомогою серії дослідів можна зробити узагальнений висновок, наприклад, про належність різних класів речовин до електролітів.
Дослідницька функція хімічного експериментунайбільш яскраво проявляється у проблемному навчанні. Розглянемо це питання докладніше.
ПРОБЛЕМНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ
Як відомо, вихідним пунктом будь-якого спрямованого дослідження проблема. Пошук шляхів вирішення проблеми приводить дослідника до висування тієї чи іншої ідеї – первісного припущення. З народження початкового припущення і починається процес формування гіпотези. Початкові припущення народжуються у вигляді гіпотези, тобто. інтуїтивно. Пошук ідеї щодо можливого вирішення проблеми – процес глибоко творчий, і єдиного рішення тут не існує. Проте початкове припущення немає з нічого. Воно є результатом вивчення дослідником нових фактичних даних на основі знань, накопичених у науці. Підкріплення ідеї все новими та новими аргументами веде до створення обґрунтованого припущення – гіпотези.
Існує кілька шляхів підтвердження істинності гіпотези. Основним і найпоширенішим способом є виведення наслідків, що випливають з неї, та їх верифікація, тобто. встановлення відповідності фактичним даним, узгодженості з ними. В даному випадку міркування будується за такою схемою: якщо основне припущення гіпотези істинно, то насправді повинні мати місце такі й такі конкретні явища. Якщо дані явища будуть виявлені шляхом цілеспрямованого спостереження, у наукових експериментах або ж у практичній діяльності, то гіпотеза буде підтверджена. Саме таким способом підтвердилася свого часу гіпотеза про існування розчинів іонів.
Інший спосіб підтвердження гіпотези - безпосереднє виявлення об'єктів, думка про існування яких була основним змістом гіпотези. Даний спосіб широко використовувався Д. І. Менделєєвим для передбачення властивостей ще не відкритих елементів.
І нарешті, гіпотеза можна підтвердити шляхом дедуктивного виведення її з іншого, але вже достовірного знання – наукової теорії, закону. Для цього необхідно, щоб з розвитком науки було достовірно встановлено такий закон, з якого ця гіпотеза була б виведена. Прикладом може бути відкриття з'єднань інертних газів. До 1940-х років. вважалося, що інертні гази не здатні утворювати хімічні сполуки. Розвиток теоретичних уявлень, оцінка значень енергій зв'язку електронів в атомі, іонізаційних потенціалів та іонних радіусів дозволили висунути гіпотезу, що електронні октети в атомах інертних газів не є настільки стабільними. У 1933 р. американський вчений Л.Полінг досить переконливо показав принципову можливість утворення хімічних сполук ксенону та криптону зі фтором. Але минуло майже 30 років, перш ніж на світ з'явилися перші у світі з'єднання шляхетних газів Хе(РtF 6) та Kr(РtF 6).
Застосування гіпотез у процесі не вичерпується лише реалізацією принципу історизму. Великі можливості використання навчальних гіпотез закладено у створенні навчального процесу. При цьому сам учень може бути поставлений у роль дослідника, генератора ідей.
Великий потенціал закладено у використанні на уроці хімічного експерименту. Виконання стандартних, передбачених шкільною програмою дослідів мало стимулює творчу роботу учнів під час уроків і цілком відповідає специфіці самої хімічної науки. Для неї характерний експеримент, який носить дослідницький та проблемний характер. Такі експерименти доцільно включати в бесіди евристичного характеру або процес проблемного викладу матеріалу.
Як ілюстрацію можна провести проблемні досліди, розроблені Ю.В.Суріним 2 . Добре відомо, що учні часто припускаються помилок у написанні рівнянь реакцій металів з азотною кислотою, вважаючи допустимим виділення водню. Цю помилку можна запобігти, провівши експеримент, включений до розмови проблемного характеру. Приступаючи до вивчення питання взаємодії металів з азотної кислотою, вчитель спочатку пропонує учням висловити припущення про можливі продукти такої взаємодії.
Учні часто вважають, що метали виділяють водень не тільки з розчинів хлороводневої та сірчаної кислот, але і з азотної кислоти. Для створення проблемної ситуації вчитель пропонує провести дослідницький експеримент та пояснити результати досвіду.
У пробірку із соляною кислотою поміщають кілька гранул цинку. Після того, як починається реакція з виділенням водню, додають 1-2 краплі концентрованої азотної кислоти. Учні спостерігають, що виділення водню практично припиняється, але за деякий час відновлюється. Такий результат досвіду здається учням незрозумілим і ставить їх у глухий кут. Експеримент змушує замислитись над низкою питань:
1. У чому причина явища, що спостерігається?
2. Чому додавання азотної кислоти впливає виділення водню з розчину соляної кислоти?
3. Чому через певний час виділення водню відновлюється?
Учні висувають припущення, які б пояснювали цей незвичайний факт. До вирішення проблеми цілком підготовлені, т.к. мають достатній запас знань про властивості кислот, знайомі зі складанням рівнянь окисно-відновних реакцій. Висувається робоча гіпотеза: водень, що виділяється із соляної кислоти, витрачається на відновлення азотної кислоти. Цю гіпотезу учні можуть дати обґрунтування, актуалізувавши свої знання про відновлювальні властивості водню. Згадавши, що водень на момент виділення є дуже сильним відновником, а азотна кислота – окислювач, учні записують рівняння реакції відновлення азотної кислоти:
HNO3+8H=NH3+3H2O.
NH3+HCl=NH4Cl.
Те, що це справді так, учні можуть довести, провівши дослідження розчину вміст іону амонію. Отриманий у ході дослідного експерименту висновок учні можуть використовувати для правильного запису рівняння реакції цинку з сильно розведеною азотною кислотою:
4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.
Тепер учні матимуть змогу відповісти на всі питання, поставлені при виділенні робочої гіпотези. Водень не виділяється з азотної кислоти та розчинів інших кислот у присутності азотної кислоти тому, що витрачається на відновлення азотної кислоти. Відновлюється ж виділення водню у цьому досвіді оскільки відбувається відновлення всієї азотної кислоти.
Учень виступає у ролі дослідника і під час вирішення експериментальних завдань. Так, при дослідженні властивостей речовин схема дослідження може бути такою:
актуалізація знань;
постановка цілей дослідження;
проведення теоретичного аналізу;
побудова гіпотези;
складання плану експериментальної перевірки гіпотези;
виконання експерименту;
обговорення результатів та формулювання висновків.
Експеримент – найважливіший шлях здійснення зв'язку теорії з практикою під час навчання хімії, шлях перетворення знань на переконання. Хімічний експеримент, застосовуваний у шкільній практиці, зазвичай суперечить існуючим закономірностям і є підтвердженням певних теоретичних положень. Однак результати деяких хімічних дослідів є несподіваними і не вписуються в традиційні уявлення про властивості речовин або закономірності перебігу хімічних реакцій. Наприклад, чи можлива хімічна реакція між бромоводневою кислотою і металом, що стоїть в електрохімічному ряді напруги металів після водню? Або: чи може слабка кислота витіснити сильнішу кислоту з її солі? Відповідь видається однозначною – ні. Проте такі приклади є і мають наукове підтвердження. Подібні досліди – благодатний ґрунт для запровадження у навчальний процес проблемного навчання, формування діалектичного та системного мислення школяра.
Наведемо опис кількох прикладів таких парадоксальних дослідів.
Розчинення міді у бромоводневій кислоті
Реактиви. Свіжоосаджена мідь, міцний розчин бромоводневої кислоти.
Проведення досвіду. У пробірку з невеликою кількістю свіжоосадженої міді доливають
3–5 мл бромоводневої кислоти та обережно нагрівають на полум'ї спиртування. Починається енергійна взаємодія міді із кислотою. Водень, що виділяється, збирають у невелику пробірку або безпосередньо підпалюють біля отвору пробірки. Водень горить зеленим полум'ям.
Отримання свіжоосадженої міді.У порцелянову чашку наливають насичений розчин міді(II) сульфату і вносять гранули цинку. Мідь, що виділяється, осаджується на цинку у вигляді пухкої маси. При перемішуванні розчину осад осідає на дні чашки. Осад промивають, виймають гранули цинку, що не прореагував; отриману мідь, не висушуючи, використовують для досліду.
Пояснення досвіду. Взаємодія міді з бромоводневою кислотою можна пояснити тим, що в результаті реакції утворюється комплексна сполука Н:
4HBr + 2Cu = 2H + H 2 .
Комплексний іон - досить міцний, внаслідок чого концентрація іонів міді Cu + в розчині виявляється мізерно малою, електродний потенціал міді стає негативним і відбувається виділення водню.
Аналогічний досвід можна провести зі сріблом та йодистоводневою кислотою. З порошком срібла реакція йде дуже бурхливо. Йодид срібла, що утворюється, практично нерозчинний у воді (твір розчинності ПР(AgI) = 8,3 10 -17). Тому в даному випадку концентрація іонів срібла в розчині незначна, і потенціал срібла стає негативним.
Слабка кислота витісняє сильну її солі
Реактиви. Борна кислота, хлорид натрію, універсальний індикаторний або синій лакмусовий папір.
Проведення досвіду.У пробірку поміщають тонко подрібнену суміш, що складається з 1 г натрію хлориду і 3 г борної кислоти. Закріплюють пробірку в лапці пробіркотримача та нагрівають на полум'ї спиртування. Через деякий час біля отвору пробірки з'являється білий дим. Підносять до отвору пробірки універсальний індикаторний папір, змочений водою, спостерігається почервоніння паперу. Під час проведення досвіду вчителю необхідно відзначити нелетючість борної кислоти.
Пояснення досвіду. При нагріванні суміші протікає наступна реакція:
2NaCl + 4H 3 BO 3 = Na 2 B 4 O 7 + 5H 2 O + 2HCl.
У розчині реакція протікала б у зворотний бік - соляна кислота витіснила б борну з її солі. При нагріванні відбувається зміщення рівноваги у бік утворення летких продуктів – хлороводню і водяної пари. При цьому також утворюється стійкий до нагрівання натрію тетраборат. Можливість протікання цього хімічного процесу можна підтвердити і термодинамічних розрахунків.
Н/S= 486,6/1 = 486,6 К, чи 213,6 °З.Ця хімічна реакція протікає при порівняно невеликому нагріванні.
Розчинення міді у розчині хлориду заліза(III)
Реактиви. Свіжоосаджена мідь, 10% розчин хлориду заліза (III).
Проведення досвіду. У пробірку поміщають трохи свіжоосадженої міді та доливають розчин хлориду заліза(III). Протягом хвилини відбувається розчинення міді і розчин забарвлюється в зелений колір. Для збільшення швидкості реакції розчин можна трохи підігріти. При використанні мідної тирси, стружок або мідного дроту реакція йде надто повільно.
Пояснення досвіду.Ця хімічна реакція використовується в радіотехніці для травлення плат. При цьому протікає процес, що описується наступним хімічним процесом:
Cu + FeCl 3 = CuCl 2 + FeCl 2 .
Реакція є окисно-відновною. Іон заліза Fe 3+ – окислювач, атом міді – відновник. Мірою окиснювально-відновної здатності речовин служать їх окиснювально-відновні потенціали. Чим більша величина алгебри стандартного окислювально-відновного потенціалу даного атома або іона, тим більше його окислювальні властивості, а чим менше алгебраїчне значення окислювально-відновного потенціалу атома або іона, тим більше його відновлювальні властивості.
Для визначення напрямку окислювально-відновної реакції необхідно знайти ЕРС елемента, утвореного з окислювача і відновника. ЕРС ( Е) окислювально-відновного елемента дорівнює:
Е = Е(ок-ля) - Е(Вос-ля).
Якщо Е> 0, то ця реакція можлива. Окисно-відновлювальні потенціали пар Е 0 (Fe 3+ /Fe 2+) = 0,771, Е 0 (Cu 2+ /Cu 0) = 0,338 В. Знайдемо електрорушійну силу реакції:
ЕРС = 0,771 - 0,338 = 0,433 В.
Позитивне значення ЕРС підтверджує можливість перебігу цієї реакції у стандартних умовах.
Розчинення міді у розчині аміаку
Реактиви. 15-25% розчин аміаку, свіжоосаджена мідь.
Проведення досвіду.У колбу об'ємом 250-300 мл поміщають кілька крупинок міді свіжоосадженої і доливають 15-20 мл міцного розчину аміаку. Колбу закривають пробкою і сильно струшують протягом кількох секунд. Розчин набуває блакитного забарвлення.
Пояснення досвіду.Розчинення міді в розчині аміаку можна пояснити тим, що при окисленні міді киснем повітря в присутності аміаку утворюється стійкий комплексний іон, який визначає напрям хімічної реакції:
2Cu + 8NH 3 + O 2 + 2H 2 O = 2 2+ + 4OH – .
Оскільки реакція є окислювально-відновною, можна розрахувати її ЕРС:
Cu + 4NH 3 – 2 e = 2+ , Е 0 = -0,07,
O 2 + 2H 2 O + 4 е= 4OH - , Е 0 = 0,401,
ЕРС = 0,401 - (-0,07) = 0,408 В.
Позитивне значення ЕРС, як і в попередньому досвіді, свідчить про можливість її перебігу.
Навчальний хімічний експеримент належить до методів навчання, специфіка якого полягає у відображенні невід'ємної компоненти науки. Найважливіша особливість хімічного експерименту як засобу пізнання у тому, що у процесі спостереження і за самостійному виконанні дослідів учні як спілкуються з конкретними об'єктами хімічної науки, але можуть бачити і здійснювати процеси якісного зміни речовин. Тим самим учні пізнають різноманітну природу речовин, накопичують факти порівнянь, узагальнень, висновків, переконуються у можливості управління складними хімічними процесами.
Запитання та завдання для самостійної роботи
1. Які функції виконує експеримент у навчальному процесі?
Відповідь. Евристичну, коригуючу, узагальнюючу та дослідницьку.
2. Які шляхи підтвердження гіпотези вам відомі?
Відповідь. Виведення наслідків, що випливають з неї, та їх верифікація, безпосереднє виявлення об'єктів, дедуктивне виведення з наукової теорії чи закону.
3. У чому полягає основна дидактична нестача лабораторних дослідів?
Відповідь. У неможливості повноцінного формування експериментальних хімічних умінь учнів.
4. Які критерії відбору демонстраційного експерименту до уроку ви використовуєте у своїй практиці?
(Можливі різні варіанти відповіді на це питання. Тут проявляється творчий підхід вчителя до постановки хімічного експерименту.)
1 Злотніков Е.Г. Про зміст поняття «навчальний хімічний експеримент» у системі інтенсивного навчання. У кн.: Удосконалення змісту та методів навчання хімії у середній школі.
Л.: ЛДПІ ім. А.І.Герцена, 1990.
2 Сурін Ю.В. Методика проведення проблемних дослідів із хімії. Розвиваючий експеримент.
М: Школа-Прес, 1998.
ЗМІСТ
Вступ.
Глава 1. Хімічний експеримент у процесі навчання хімії.
§ 1.1. Хімічний експеримент як джерело пізнання та засіб виховання.
.
Глава 2. Питання організації хімічного експерименту.
§ 2.1. Підготовка хімічного експерименту викладачем.
§ 2.2. Підготовка учнів до виконання хімічного експерименту.
§ 2.3. Обов'язки лаборанта у підготовці та проведенні хімічного експерименту.
Розділ 3. Методика хімічного експерименту.
§ 3.1. Технологія демонстрацій.
§ 3.2. Виконання лабораторних дослідів.
§ 3.3. Проведення практичних робіт.
§ 3.4. Розв'язання експериментальних завдань.
§ 3.5. Думковий експеримент.
§ 3.6. Хімічний експеримент у проблемному навчанні.
§ 3.7. Хімічний експеримент та технічні засоби навчання.
Глава 4. Методика формування експериментальних умінь та навичок.
§ 4.1. Класифікація експериментальних умінь та навичок.
§ 4.2. Роль спостереження у процесі формування експериментальних умінь та навичок.
Якщо подумки простежити історичний шлях хімічної науки, можна переконатися, що у її розвитку величезна роль належить експерименту. Усі значні теоретичні відкриття хімії є результатом узагальнення великої кількості експериментальних фактів. Пізнання природи речовин досягається за допомогою експерименту, він допомагає розкривати взаємозв'язки та взаємозалежності між ними.
Якщо експеримент має таке важливе значення в хімічній науці, то й при навчанні основ цієї науки в школі йому належить не менша роль. Формування уявлень та понять про речовини та їх перетворення в курсі хімії, а на основі цього і теоретичних узагальнень неможливе без конкретного спостереження за цими речовинами та без хімічного експерименту. У той самий час пояснення сутності спостережуваних хімічних явищ і процесів, які у процесі виконання хімічного експерименту, від учнів потрібно глибоке знання законів і теорій. Крім того, хімічний експеримент відіграє важливу роль у формуванні умінь та навичок для проведення дослідів.
Отже, лише в тісній взаємодії експерименту та теорії у навчально-виховному процесі можна досягти високої якості знань учнів з хімії.
Хімічний експеримент слід розглядати як процес, що включає дві активно діючі сторони – викладач і учень. У цьому хімічний експеримент під час навчання можна як творчу діяльність викладача, спрямовану на «озброєння» учнів певної системою знань, умінь і навиків, і як пізнавальну діяльність учнів, спрямовану оволодіння системою знань, умінь і навичок. У першому випадку учень постає як об'єкт, який впливають, у другому – як суб'єкт, який пов'язує обидва виду діяльності. Тільки так учень може проникнути в суть хімічних явищ і процесів, освоїти їх на рівні загальних закономірностей, провідних ідей і теорій і використовувати отримані знання для подальшого пізнання предмета хімії.
Питання хімічного експерименту розглянуто у низці робіт з методики навчання хімії. Але в них у більшості випадків звертається увага на техніку постановки дослідів та значно рідше на методику їх використання на уроках. Жодних спеціальних посібників, присвячених окремо методиці хімічного експерименту, немає. Звідси основна ідея цього посібника – показати методику хімічного експерименту як цілісної системи та визначити її значення у процесі навчання та виховання на уроках хімії та у позакласній роботі. З зазначеної позиції методика розглядається як складова частина хімічного експерименту, яка сприятиме підвищенню науково-методичної підготовки викладачів хімії, а реалізація її рекомендації допоможе активізувати учнів у процесі навчання хімії.
Внутрішній взаємозв'язок діяльності викладача і учнів у процесі хімічного експерименту дозволить організувати процес пізнання хімії не так на рівні описового ознайомлення з явищами і процесами, але в рівні оволодіння їх сутністю, пояснення причинно-наслідкових зв'язків з позицій сучасної хімічної науки.
У методичному посібнику немає розробок всіх уроків на теми, а наводяться лише загальні рекомендації, які можуть бути корисні викладачеві під час підготовки та проведення хімічного експерименту під час уроків з урахуванням змісту навчального матеріалу та цілей навчання.
Викладач-початківець у своїй роботі може скористатися рекомендаціями з цього посібника для успішного оволодіння методикою хімічного експерименту. Досвідчений викладач, зіставляючи свій досвід роботи із запропонованою методикою та виявляючи творчий підхід, може продумати та вдосконалити методику постановки хімічного експерименту на своїх уроках.
Глава I.
Хімічний експеримент
у процесі навчання хімії
§ 1.1. Хімічний експеримент
як джерело пізнання та засіб виховання
При вивченні хімії важливу роль відіграє хімічний експеримент – складова навчального процесу.
Експериментальний характер хімії проявляється насамперед у тому, що кожне наукове поняття має логічно випливати з поставленого завдання та обґрунтовуватись практично. Пізнання починається з відчуття та сприйняття конкретних предметів, явищ, процесів, фактів і переходить потім до узагальнення та абстрагування. Хімічне поняття – це узагальнені знання про суттєві ознаки хімічних явищ та процесів, що формуються на основі їх сприйняття. Їхній аналіз дає можливість знайти істотні, властиві їм усім риси і на цій основі встановити хімічні закономірності. Використовуючи різні види хімічного експерименту, викладач вчить конкретизувати теоретичні знання, знаходити спільне в одиничному, конкретному. Хімічний експеримент допомагає учням наповнити хімічні поняття, що засвоюються ними, живим, конкретним змістом, побачити в окремих фактах загальні закономірності.
Хімічний експеримент сприяє розвитку самостійності, підвищує інтерес до хімії, тому що в процесі його виконання учні переконуються не тільки в практичному значенні такої роботи, але й мають можливість творчо застосовувати свої знання.
Хімічний експеримент розвиває мислення, розумову активність учнів, його можна як критерій правильності отриманих результатів, зроблених висновків. Дуже часто експеримент стає джерелом уявлень, без яких не може протікати продуктивна розумова діяльність. У розумовому розвитку провідну роль грає теорія, але у єдності з експериментом, із практикою. Досвід роботи викладачів хімії показує, що однією з причин відставання у навчанні є скрута, викликана переходом від наочних образів до абстрактних понять. Систематичне проведення експериментів, в ході осмислення яких хлопці тренуються в такій навичці, може сприяти підвищенню успішності, зокрема хімії. Отримані вміння та навички учні використовують не тільки для самостійного та активного оволодіння знаннями при навчанні в середньому навчальному закладі, а й після його закінчення під час самоосвіти.
Хімічний експеримент проводиться у кілька етапів:
перший
- Обґрунтування постановки досвіду,
другий
– планування та проведення,
третій
- Оцінка отриманих результатів.
Виконувати експеримент можна лише з опорою на отримані раніше знання. Теоретичне обґрунтування досвіду сприяє його сприйняттю, яке стає більш цілеспрямованим та активним, та осмисленню його сутності.
Проведення експерименту зазвичай пов'язані з висуванням гіпотези. Залучення до цієї роботи учнів розвиває їх мислення, змушує застосовувати наявні знання для формулювання гіпотези, а результаті перевірки хлопці отримують нові знання.
Хімічний експеримент відкриває великі можливості як для створення та вирішення проблемних ситуацій, так і для перевірки правильності висунутої гіпотези.
Отже, експеримент позитивно впливає розумовий розвиток учнів, а викладач має можливість керувати процесами мислення, навчання та засвоєння знань.
Програми з хімії передбачають широке використання хімічного експерименту – демонстрації, лабораторні досліди, практичні заняття та експериментальні завдання протягом усіх років навчання.
Хімічний експеримент може виконувати різні дидактичні функції, використовуватись у різних формах та поєднуватися з різними методами та засобами навчання. Він являє собою систему, в якій використовується принцип поступового підвищення самостійності учнів: від демонстрації явищ через проведення фронтальних лабораторних дослідів під керівництвом викладача до самостійної роботи під час виконання практичних занять та вирішення експериментальних завдань.
Проведення демонстрацій дозволяє познайомити учнів із різними хімічними явищами та зв'язками між ними, узагальнення яких може бути покладено в основу закону, теоретичного висновку; з улаштуванням та принципом дії приладів та установок; з сутністю процесів, що протікають в них, які можуть виступати в якості критеріїв правильності висновків.
Демонстраційний експеримент проводиться з різними цілями, наприклад, може бути початковим етапом засвоєння будь-якого теоретичного становища. При розгляді умов, від яких залежить ступінь дисоціації електролітів, викладач пропонує відповісти на запитання: «Чи залежить ступінь дисоціації від концентрації розчину?». Демонструється досвід, заснований на випробуванні електропровідності концентрованого та розбавленого розчинів оцтової кислоти. Порівнюючи результати досвіду, учні роблять висновок, що ступінь дисоціації електроліту залежить від концентрації розчину, і встановлюють закономірність – з розведенням розчину ступінь дисоціації зростає.
Демонстраційний експеримент ілюструє правильність викладеного викладачем теоретичного становища. Наприклад, для доказу того, що при нагріванні деяких солей виділяються леткі кислоти, викладач отримує азотну кислоту з нітратів і показує її специфічні властивості або, говорячи про хімічні властивості металів, показує досліди взаємодії металів з неметалами та водою. При цьому щоразу вчитель має чітко формулювати мету експерименту. Його пояснення допомагають проаналізувати отримані результати, виділити головне, встановити зв'язки між теоретичними положеннями та досвідченими даними, що їх ілюструють.
Виконуючи лабораторні досліди та практичні роботи, учні самостійно досліджують хімічні явища та закономірності та на практиці переконуються в їхній справедливості, що сприяє свідомому засвоєнню знань. Іноді під час проведення цих дослідів проявляється творчий підхід – застосування знань за умов. Це дозволяє повторити, закріпити, поглибити, розширити та систематизувати знання з різних розділів хімії. Крім того, у школярів формуються експериментальні вміння та навички у поводженні з реактивами та обладнанням. Все це сприяє покращенню теоретичних знань та політехнічної підготовки учнів.
Вирішуючи експериментальні завдання, учні вдосконалюють свої вміння та навички, навчаються застосовувати отримані теоретичні знання для вирішення конкретних завдань.
Можна також запропонувати дітям досліди для виконання у домашніх умовах. Домашні досліди та спостереження є простими експериментами, що виконуються без контролю з боку викладача. Їх проведення привчає самостійно застосовувати отримані знання, уміння та навички.
Спостереження як пізнання широко використовується під час проведення хімічного експерименту. Діяльність учнів стає цілеспрямованою і набуває активної форми за умови чіткої постановки завдання та розробки методики її вирішення. Наприклад, якщо хлопці спостерігають електроліз сульфату міді(II), то головне – стежити за зміною забарвлення розчину солі та появою червоного нальоту на одному вугільному електроді та бульбашок газу біля іншого. Результати спостережень школярі інтерпретують з урахуванням існуючих теоретичних знань.
При спостереженні за виконанням дослідів (лабораторних та на практичних заняттях), а також у ході вирішення експериментальних завдань функціонують усі аналізатори. З їх допомогою хлопці можуть визначати колір, запах, смак, щільність та інші властивості об'єктів, що досліджуються, при порівнянні яких вони навчаються виділяти суттєві ознаки, пізнають їх природу.
Експеримент має стати необхідною частиною уроку щодо конкретних питань. Учні повинні знати, навіщо проводити експеримент, яке теоретичне становище він підтверджує, яке питання допоможе відповісти. Наприклад, при поясненні хімічних властивостей металів викладач виносить на обговорення питання: «Чи всі метали взаємодіють із водою?» Після демонстрації викладачем дослідів діти самостійно роблять висновок: метали, що стоять у ряді напруг правіше водню, з водою не взаємодіють.
Дуже важливо аналізувати результати експериментів, щоб отримати чітку відповідь на поставлене на початку досвіду питання, встановити всі причини та умови, що призвели до отримання цих результатів. Крім того, правильно організований експеримент виховує свідому дисципліну, розвиває творчу ініціативу, дбайливе ставлення до власності.
Робоча обстановка в лабораторії, взірцевий порядок у ній також надають виховний вплив на учнів, покращують дисципліну. У лабораторії повинна постійно підтримуватись чистота, існувати суворо продумана система зберігання обладнання та реактивів: тверді речовини – у шафах за групами періодичної системи; розчини – за основними класами сполук або за катіонами чи аніонами; органічні речовини - також за основними класами сполук або функціональними групами. У шафах акуратно розставляють посуд та обладнання.
Попередня підготовка теоретичного матеріалу до майбутньої практичної роботи підвищує інтерес до останньої, а це означає, що хлопці будуть активними та дисциплінованими під час заняття. Осмислене розуміння сутності дослідів, і навіть акуратне оформлення виконаних робіт позитивно впливають поведінка учнів під час виконання дослідів.
Необхідно домагатися виконання практичних робіт та отримання потрібних результатів усіма учнями, щоб вони відчули впевненість у своїх силах і прагнули подолати труднощі.
Дуже важливо надавати диференційовану допомогу: уважно стежити за роботою кожного, відзначати, як він планує та організовує свою роботу, як опановує вміння та навички техніки проведення експерименту, чи вміє спостерігати, пояснювати сутність явищ, що робити, робити правильні висновки та узагальнення. Необхідно, щоб кожен учень самостійно осмислив матеріал, використовував теоретичні знання для пояснень явищ і процесів, висновків і узагальнень. При виконанні дослідів слід вимагати дбайливого витрачання реактивів та матеріалів, роз'яснювати значення їхньої економії для навчального закладу та держави.
Особлива увага звертається на техніку виконання роботи: як розчиняти речовини, нагрівати розчин у пробірці чи колбі, додавати розчини індикаторів тощо.
На чільному місці треба вивісити правила техніки безпеки. Це привчає до організованості та дисциплінованості під час занять.
Систематичне використання на уроках хімії експерименту допомагає боротися з формалізмом у знаннях, розвиває вміння спостерігати факти та явища та пояснювати їх сутність у світлі вивчених теорій та законів; формує та вдосконалює експериментальні вміння та навички; прищеплює навички планувати свою роботу та здійснювати самоконтроль; виховує повагу та любов до праці. Ця робота сприяє загальному вихованню, всебічному розвитку особистості, готує до діяльності на сучасному виробництві.
§ 1.2. Види хімічного експерименту
Хімічний експеримент має важливе значення щодо хімії. Розрізняють навчальний демонстраційний експеримент, виконуваний в основному викладачем на демонстраційному столі; учнівський експеримент- Практичні роботи, лабораторні досліди та експериментальні завдання, які проводять учні на своїх робочих місцях. Своєрідним видом експерименту є уявний експеримент.
Демонстраційний експеримент
проводиться головним чином при викладі нового матеріалу для створення у школярів конкретних уявлень про речовини, хімічні явища та процеси, а потім для формування хімічних понять. Він дозволяє за невеликий проміжок часу зробити зрозумілими важливі висновки або узагальнення в галузі хімії, навчити виконувати лабораторні досліди та окремі прийоми та операції.
Увага учнів спрямовано виконання досвіду та вивчення його результатів. Вони пасивно не спостерігатимуть проведення дослідів і сприйматимуть викладений матеріал, якщо викладач, демонструючи досвід, супроводжує його поясненнями. Тим самим він зосереджує увагу досвіді, привчає спостерігати явище переважають у всіх подробицях. В цьому випадку всі прийоми та дії викладача сприймаються не як чарівні маніпуляції, а як необхідність, без якої виконати досвід практично неможливо. При демонстраційних дослідах порівняно з лабораторними спостереженнями явищ проходять більш організовано. Але демонстрації не виробляють необхідні експериментальні вміння та навички, тому мають доповнюватися лабораторними дослідами, практичними роботами та експериментальними завданнями.
Демонстраційний експеримент проводиться у таких випадках:
у розпорядження учнів неможливо надати необхідну кількість обладнання;
досвід складний, його можуть провести самі школярі;
учні не мають необхідної технікою щодо даного досвіду;
досліди з невеликою кількістю речовин або у невеликому масштабі не дають належного результату;
досліди становлять небезпеку (робота із лужними металами, із застосуванням електричного струму високої напруги та ін.);
необхідно збільшити темпи роботи на уроці.
Природно, що кожен демонстраційний досвід має свої особливості залежно від характеру явища, що вивчається, і конкретної навчально-виховної задачі. Водночас хімічний демонстраційний експеримент має відповідати таким вимогам:
Педагогічна ефективність демонстраційного експерименту, вплив його на знання та експериментальні вміння та навички залежать від техніки експерименту. Під цим розуміється сукупність приладів та пристроїв, спеціально створених та застосовуваних у демонстраційному експерименті. Викладачеві слід вивчити обладнання кабінету в цілому та кожен прилад окремо, відпрацювати техніку демонстрування. Остання є сукупністю прийомів поводження з приладами та апаратами в процесі підготовки та проведення демонстрацій, які забезпечують їх успішність і виразність. Методика демонстрування – сукупність прийомів, які забезпечують ефективність демонстрації, найкраще сприйняття. Методика та техніка демонстрування тісно пов'язані між собою та можуть бути названі технологією демонстраційного експерименту.
Дуже важливе значення під час проведення демонстраційних дослідів має попередня перевірка кожного досвіду з погляду техніки виконання, якості реактивів, хорошої видимості учнями приладів та явищ, у яких відбуваються, гарантії безпеки. Іноді доцільно на демонстраційний стіл виставляти два прилади: один – зібраний і готовий до дії, інший – у розібраному вигляді, щоб, використовуючи його, краще пояснити пристрій, наприклад апарат Кіппа, холодильник та ін.
Потрібно завжди пам'ятати, що будь-який невдалий під час демонстрації досвід підриває авторитет викладача.
Лабораторні досліди
- вид самостійної роботи, що передбачає виконання хімічних дослідів на будь-якому етапі уроку для більш продуктивного засвоєння матеріалу та отримання конкретних, усвідомлених та міцних знань. Крім того, під час лабораторних дослідів удосконалюються експериментальні вміння та навички, тому що учні працюють в основному самостійно. Виконання дослідів займає не весь урок, лише частина його.
Лабораторні досліди проводять найчастіше знайомство з фізичними і хімічними властивостями речовин, і навіть для конкретизації теоретичних понять чи положень, рідше – отримання нових знань. Останні завжди містять певну пізнавальну задачу, яку учні мають вирішити експериментально. Це вносить елемент дослідження, що активізує мисленнєву діяльність школярів.
Лабораторні досліди, на відміну від практичних робіт, знайомлять з невеликою кількістю фактів. Крім того, вони не повністю опановують увагу учнів, як практичні заняття, тому що після нетривалого за часом самостійного виконання роботи (досвіду) учні повинні бути знову готові до сприйняття пояснення викладача.
Лабораторні досліди супроводжують виклад навчального матеріалу викладачем і так само, як і демонстрації, створюють у учнів наочні уявлення про властивості речовин та хімічні процеси, привчають узагальнювати явища, що спостерігаються. Але на відміну від демонстраційних експериментів вони виробляють також експериментальні вміння та навички. Однак не всякий досвід може бути проведений як лабораторний (наприклад, синтез аміаку та ін.). І не всякий лабораторний досвід ефективніший за демонстраційний – на проведення багатьох лабораторних дослідів потрібно більше часу, причому тривалість безпосередньо залежить від якості сформованих експериментальних умінь та навичок. Завдання лабораторних дослідів – якнайшвидше познайомити учнів з досліджуваним конкретним явищем (речовиною). Застосовувана у своїй техніка зводиться до виконання учнями 2–3 операцій, що, звісно, обмежує можливості формування практичних умінь і навиків.
Підготовка лабораторних дослідів має проводитися ретельніше, ніж демонстраційних. Це з тим, що будь-яка недбалість і недогляд може призвести до порушення дисципліни всього класу.
Потрібно прагнути, щоб лабораторну роботу виконував кожен учень окремо. У крайньому випадку можна припускати, щоб один комплект обладнання припадав не більше, ніж на двох. Це сприяє кращій організованості та активності дітей, а також досягненню мети лабораторної роботи.
Після виконання дослідів має бути проведений їх аналіз та зроблено короткий запис виконаної роботи.
Практична робота
– вид самостійної роботи, коли учні виконують хімічні досліди на певному уроці після вивчення теми чи розподілу курсу хімії. Вона сприяє закріпленню отриманих знань та розвитку вміння застосовувати ці знання, а також формуванню та вдосконаленню експериментальних умінь та навичок.
Практична робота вимагає від учнів більшої самостійності, ніж лабораторні досліди. Це з тим, що хлопцям пропонується вдома познайомитися зі змістом робіт і їх виконання, повторити теоретичний матеріал, що має безпосереднє відношення до роботи. Практичну роботу учень виконує самостійно, що сприяє підвищенню дисципліни, зібраності та відповідальності. І лише в окремих випадках, за нестачі обладнання, можна дозволяти працювати групами по дві людини, але бажано не більше.
Роль викладача на практичних роботах полягає у спостереженні за правильністю виконання дослідів та правил техніки безпеки, за порядком на робочому столі, у наданні індивідуально-диференційованої допомоги.
Під час практичної роботи учні записують результати дослідів, а наприкінці уроку роблять відповідні висновки та узагальнення.
§ 1.2. Види хімічного експерименту
(продовження)
Експериментальні завдання
- вид самостійної роботи, в якій міститься лише завдання, а вибір шляху вирішення та проведення експерименту учні визначають самостійно. Це від них як активного застосування теоретичних знань, а й уміння виконувати відповідні досліди. Основні цілі експериментальних завдань – систематичні вправи, пов'язані із застосуванням знань на практиці, а також вироблення експериментальних умінь та навичок, необхідних при різних дослідженнях.
На відміну від практичних занять та лабораторних дослідів вирішувати експериментальні завдання можна на кожному уроці протягом усіх років навчання хімії при вивченні та закріпленні нового матеріалу, контролі знань учнів та в домашніх умовах. Вони можуть виконуватися індивідуально, окремими групами та всіма учнями одночасно. Вирішуючи експериментальні завдання, школярі не тільки вдосконалюють набуті раніше вміння та навички, а й навчаються застосовувати отримані знання. Це сприяє самостійному знаходженню теоретичного вирішення поставленого завдання з обов'язковою перевіркою досвідченим шляхом правильності отриманого результату.
Порівняно з розрахунковими завданнями експериментальні завдання цінніші у пізнавальному відношенні. Це пояснюється тим, що для вирішення таких завдань недостатньо правильного теоретичного обґрунтування – потрібно ще зробити досвід та пояснити його сутність. Рішення експериментальних завдань дозволяє викладачеві за дуже стислі терміни оцінити, наскільки засвоєний матеріал і як уміє учень застосовувати отримані знання практично. Обговорення результатів дозволяє виявити помилки чи недоліки у вирішенні, встановити їх причини, домогтися їх виправлення, надати школярам диференційовану допомогу та намітити шляхи вдосконалення експериментальних умінь та навичок.
За змістом експериментальні завдання діляться такі.
Завдання на спостереження фізичних та хімічних явищ та вміння пояснювати їх сутність. Наприклад: «Як за фізичними та хімічними властивостями поліетилену та полістиролу можна встановити, в якій із пробірок знаходяться шматочки цих пластмас? Поясніть сутність явищ, що спостерігаються».
Завдання на здійснення синтезу речовин та вміння пояснювати чи передбачати умови протікання реакцій. Наприклад: «З реактивів, що є на столі, – оксиду міді(II), води, хлорної міді(II), розчинів гідроксиду натрію та соляної кислоти – отримайте двома способами гідроксид міді(II). Вкажіть у кожному разі умови протікання реакцій».
Завдання на розпізнавання речовин та вміння пояснювати їх характерні властивості. Наприклад: «Визначте за допомогою характерних реакцій, у якій із пробірок знаходиться глюкоза та крохмаль. Перерахуйте їх характерні риси».
Завдання на підтвердження якісного складу речовин та вміння характеризувати їх властивості. Наприклад: «Встановіть за допомогою характерних реакцій, що ця речовина є хлоридом алюмінію. Перерахуйте його характерні хімічні властивості.
Завдання визначення домішок у цьому продукті й уміння пояснювати причину обраного способу визначення сумішей. Наприклад: Доведіть, що мідний купорос містить домішки хлориду натрію. Поясніть, чому вибраний вами спосіб визначення домішки є найраціональнішим».
Завдання на виділення речовини в чистому вигляді із суміші та вміння пояснювати причину обраного способу поділу сумішей. Наприклад: «Виділіть кухонну сіль у чистому вигляді із суміші, що містить гідроксид заліза(III) та шматочки поліетилену. Поясніть, чому вибраний спосіб поділу речовин є правильним».
Завдання на закріплення класифікації речовин та вміння давати їм визначення. Наприклад: Доведіть, що амінооцтова кислота відноситься до амінокислот. Дайте визначення цього класу речовин».
Завдання для проведення характерних реакцій та вміння пояснювати їх типові властивості. Наприклад: Визначте за допомогою характерних реакцій глюкозу. Перерахуйте її типові хімічні властивості».
Завдання на приготування розчинів речовин з різною масовою часткою та вміння пояснювати їхнє приготування. Наприклад: «Приготуйте 300 г розчину гідрокарбонату натрію, масова частка якого становить 0,03 або 3%. Поясніть, чому спочатку слід розчинити речовину, а потім доливати розчинник до певної мітки. Чому не можна робити навпаки?
Комбіновані завдання, що вимагають глибоких знань та міцних умінь та навичок для їх виконання.
Експериментальні завдання розрізняють якісніі розрахунково-експериментальні. Якісні завдання вирішують досвідченим шляхом, у них відсутні кількісні дані, а отже, математичний розрахунок, наприклад: «Докажіть досвідченим шляхом наявність сульфат-іону у сульфаті заліза(III)». Для вирішення розрахунково-експериментальних завдань, крім постановки досвіду, треба обробити певні експериментально отримані дані. Пропонують, наприклад, отримати осад гідроксиду заліза(III) і розрахувати по масі осаду, що утворилася, масу розчину для її отримання з масовою часткою гідроксиду калію 0,1 (10%).
Вищою формою розрахункових та експериментальних завдань є розрахунково-експериментальні, що поєднують у собі найкращі якості тих та інших завдань.
Думковий експеримент
як метод активізації пізнавальної діяльності учнів несправедливо забутий, і викладачі хімії практично не використовують. Це, найімовірніше, пояснюється відсутністю про нього інформації в численній та різноманітній методичній літературі з хімії та підготовці майбутніх викладачів хімії у вузах та університетах. В результаті вийшло, що уявний експеримент, в якому закладено великі можливості розвитку абстрактного мислення учнів, у практиці навчання хімії не знаходить належного свого застосування.
Таке становище могло бути певною мірою виправданим і толерантним, коли реальний хімічний експеримент проводився постійно протягом усіх років навчання хімії в школі. В даний час в результаті несприятливих соціальних умов, що склалися, коли реальний хімічний експеримент обходиться дуже дорого, а багато реактивів, обладнання та приладдя відсутні і він застосовується все рідше, а то і зовсім не проводиться, то постає питання про необхідність ширше використовувати уявний експеримент як альтернативу реальному.
Думковий експеримент із фінансової точки зору нічого не вартий, для його проведення потрібна лише голова учня, здатна думати. Оскільки уявний експеримент проводиться теоретично, йому потрібно дуже мало часу. У цей короткий проміжок відбувається активна розумова діяльність: ставиться мета досвіду, створюється проблема, висувається гіпотеза, визначаються шляхи пошуку та вирішення проблеми. За відсутності реактивів та обладнання учні обговорюють теоретично хід виконання досвіду та його результати, роблять висновки.
Роль викладача під час проведення уявного експерименту дуже відповідальна. Він уважно стежить за правильністю міркувань учнів та виступає арбітром, оцінює можливість реалізації запропонованого учнями шляху виконання досвіду та отримання кінцевого результату.
У тих випадках, коли в кабінеті хімії є все необхідне для експерименту, хлопці свої теоретичні припущення перевіряють практично.
Таким чином, уявний експеримент можна проводити в чистому вигляді, тобто без дослідів, і в тісній єдності із реальним експериментом. В обох випадках уявний експеримент активізує пізнавальну діяльність учнів і всіляко заслуговує на те, щоб бути в скарбничці методів, якими користується викладач у своїй роботі.
Розділ 2.
Питання організації
хімічного експерименту
Якість та ефективність хімічного експерименту залежать від підготовки та організації його викладачем, підготовленості учнів та допомоги лаборанту.
§ 2.1.
Підготовка хімічного
експерименту викладачем
Необхідність підготовки експерименту викладачем визначається навчально-виховними завданнями, які пред'являються до експерименту змістом предмета хімії та методикою його викладання.
Ефективність навчання хімії тісно пов'язана із загальним плануванням навчального матеріалу. Основні завдання, які вирішуються у процесі планування, – це оптимізація навчального процесу, визначення обсягу навчального матеріалу, підбір завдань на урок та додому; виділення часу на проведення лабораторних дослідів та практичних занять, вирішення експериментальних та розрахункових завдань; контроль знань, умінь та навичок учнів; закріплення та повторення матеріалу.
Викладач хімії повинен уміти планувати експеримент по всій темі і для конкретного уроку, методично правильно його застосовувати, відбирати варіанти дослідів, керувати пізнавальною діяльністю учнів, аналізувати та оцінювати свою діяльність під час проведення демонстрацій та діяльність учнів під час виконання ними самостійно експериментальної роботи.
Хімічний експеримент заплановано. Для цього на початку навчального року у перспективному плані відповідно до навчальної програми встановлюється послідовність проведення демонстрацій, лабораторних дослідів, практичних занять та розв'язання експериментальних завдань з тем та їх зв'язок з теоретичними заняттями; визначаються перелік експериментальних умінь та навичок, які мають придбати учні, та дидактичні засоби, що дозволяють досягти поставлених цілей; встановлюються позапрограмні види хімічного експерименту, що має професійну спрямованість та значення для позакласної роботи.
До початку вивчення теми проводиться ретельний та детальний аналіз навчального матеріалу для чіткого визначення, по-перше, обсягу знань, якими має володіти сам викладач, та, по-друге, видів експерименту, що дозволяють якнайкраще формувати та вдосконалювати вміння та навички на кожному уроці. щодо цієї теми.
Перспективнеі тематичне плануванняу комплексі необхідно для найбільш раціональної та своєчасної підготовки до цих занять.
Знаючи попередньо терміни проведення експерименту, викладач має можливість завчасно підготувати до уроків обладнання, навчальні посібники та ін.
Підготовка до уроку залежить від типу уроку та поставленої дидактичної мети. Спочатку викладач уточнює навчально-виховні завдання уроку та продумує методику його проведення. Щоб хімічний експеримент забезпечував міцні і глибокі знання, необхідно передбачити, які експериментальні вміння та навички будуть набуті учнями, за допомогою яких прийомів можна домогтися розуміння ними хімічних перетворень, що спостерігаються. Викладачеві рекомендується переглянути відповідну методичну літературу, намітити питання, які допоможуть виявити теоретичні знання учнів на тему, виділити моменти, на яких слід зосередити увагу, тому що вони сприяють набуттю умінь і навичок та полегшують сприйняття навчального матеріалу надалі.
Викладачеві потрібно продумати, на якому етапі уроку, в якій послідовності, з якими реактивами та приладами провести досліди, визначити їхнє місце під час заняття в залежності від значення поставлених завдань, а також форму запису отриманих результатів (рисунок, таблиця, рівняння реакції тощо). д.).
Дуже важливо перед уроком репетирувати техніку виконання кожного демонстраційного досвіду, перевіряти наявність і якість реактивів, а також переконатися в наочності роботи приладу і явищ, що відбуваються, тому що неполадки, виявлені в процесі проведення уроку, відбиваються не тільки на дисципліні учнів, але і на досягненні поставленої мети. У необхідних випадках слід замінювати реактиви, виправляти прилади або використовувати іншу відповідну апаратуру.
Наприклад, для спалювання газів етилену, ацетилену та інших необов'язково мати пряму газовідвідну трубку з відтягнутим кінцем. Можна використовувати газовідвідну трубку під прямим кутом, маючи на увазі, що струмінь газів у цьому випадку буде достатнім для підтримки рівномірного горіння газів. Вапняну воду, яка від неправильного або тривалого зберігання приходить у непридатність, цілком можна замінити баритової водою (розчин Ва(ОН) 2), властивості якої навіть при тривалому зберіганні не зазнають жодних змін. Якщо в кабінеті з якоїсь причини відсутній фенолфталеїн, його можна замінити пургеном (проносний засіб), до складу якого входять фенолфталеїн і цукор. Пурген діє аналогічно до чистого фенолфталеїну. Замість нітрату срібла можна використовувати ляпис тощо.
В інших випадках відсутні реактиви можна отримати різними способами з речовин, які є в кабінеті. Для такої роботи рекомендується залучати учнів. Це допомагає викладачеві, розвиває інтерес школярів до більш поглибленого вивчення хімії.
При підготовці до експерименту рекомендується також використовувати картки, які вносять усі необхідні дані про досвід: назви приладів, реактивів, приладдя позначаються на одній стороні, а малюнок приладу, схема установки – на іншій. Для кращого збереження та продовження терміну використання картки можна помістити їх у целофановий конверт або виконати на двох сторінках зошитового листа і потім наклеїти на картон або цупкий папір.
Ці картки призначені для лаборанта, який готує експеримент (демонстрації, лабораторні досліди, практичні заняття та експериментальні завдання), а викладач перевіряє його роботу.
У деяких випадках доцільно мати два однакові прилади, один з яких у розібраному вигляді використовують для пояснення його пристрою, а інший, зібраний – для демонстрації його в дії.
Потрібно також показувати учням, у якому фізичному стані перебувають речовини, у тому числі приготовлені їх розчини. Це відноситься до таких часто вживаних речовин, як гідроксид натрію, гідроксид кальцію, індикатори, хлорид барію та ін Таке неодноразове зіставлення дає можливість учням не забувати, що всі підстави і солі за звичайних умов - тверді речовини. Але у повсякденній практиці їх частіше використовують як розчинів певної концентрації.
Прилади, показані під час демонстрації, не розбирають, а використовують під час опитування учнів наступних уроках.
Вивчення фізичних властивостей простих речовин та найважливіших сполук елементів передбачає знайомство з їх найважливішими ознаками. Для цього викладачеві необхідно мати комплекти роздаткового матеріалу на кожний стіл. Зразки речовин із назвами та зазначеним складом поміщають у картонні коробки, їх роздають по ходу уроку, коли необхідно ознайомити з ними учнів, і відразу після цього забирають. Рідкі або тверді речовини у вигляді кристалів (або порошку) відповідно наливають або насипають у банки, склянки або пробірки та у такому вигляді видають учням для знайомства з їх зовнішніми ознаками.
Для опитування на такі теми, як «Азот і фосфор», «Вуглець і кремній», «Метали» та інших, добре мати тематичні колекції зразків речовин і мінералів без написів їх назв.
Необхідно заздалегідь познайомити учнів із переліком назв практичних робіт, які вони виконуватимуть на наступних уроках, щоб хлопці могли завчасно підготуватися. На уроці, що передує практичному заняттю, викладач повідомляє тему, мету та зміст роботи, вказує сторінки у підручнику для повторення теоретичного матеріалу. Учні вдома уважно знайомляться із приписом до заняття, продумують хід роботи та звіт про її виконання. У разі будь-яких труднощів рекомендується звернутися до тексту підручника, записів у зошиті.
Перед виконанням роботи викладач пропонує учням ще раз уважно ознайомитись із її змістом, повторити хід виконання.
Під час бесіди викладач спочатку перевіряє рівень підготовки до практичного заняття: наскільки експеримент осмислений теоретично. Він уточнює мету та зміст майбутньої роботи, порядок виконання окремих її елементів, техніку безпеки, форму та зміст звіту.
Учням надається можливість виконувати досліди самостійно, а викладач лише спостерігає за ходом роботи та втручається, якщо учень припускається грубої помилки або не справляється із завданням. При обході в кабінеті учнів (насамперед слабких) викладач дає необхідні вказівки. Але допомога має надаватися у такій формі, щоб учні вчилися самостійно долати труднощі, робити аналіз своїх помилок, виправляти їх, виявляти ініціативу.
Письмові звіти, що складаються в процесі виконання роботи, повинні містити малюнок приладу, записи спостережень, пояснення результатів, відповіді на запитання, інструкції, висновки.
Якщо робота невелика за обсягом або учні мають стійку навичку в оформленні звіту, необхідно вимагати складання звіту на цьому уроці. У тих випадках, коли учні не встигають оформити звіт про виконану роботу, можна дозволити здати чорнові записи. Викладач перевіряє та підписує ці записи, а на наступному уроці повертає учням для остаточного оформлення будинку. Складання звіту в домашніх умовах слід вирішувати у виняткових випадках і лише окремим учням.
Підбиття підсумків практичних занять потрібно проводити на наступному уроці. Зачитуються (частково чи повністю) найкращі роботи, проводиться аналіз типових помилок, найкращі малюнки демонструють через епідіаскоп, деяких учнів опитують усно тощо.
Викладач хімії у середніх школах стикається з необхідністю самому складати зміст експериментальних завдань з тем курсу хімії, а у вечірніх середніх школах ще й з виробничим змістом. Це викликано тим, що таких завдань у підручниках немає, а також тим, що у вечірніх середніх школах навчаються робітники різних професій.
При підборі експериментальних завдань викладачеві необхідно дотримуватися таких вимог:
завдання мають охоплювати весь навчальний матеріал з курсу хімії;
зміст завдань має враховувати різний рівень підготовки учнів та індивідуальні особливості їх розвитку;
завдання повинні сприяти не тільки підвищенню якості знань з хімії та удосконаленню експериментальних умінь та навичок, а й покращенню професійної підготовки робітників;
час, що відводиться вирішення завдань, має бути строго лімітований;
умови завдань мають бути чітко сформульовані.
В екзаменаційні квитки з хімії обов'язково включають лабораторні досліди та експериментальні завдання, які мають на меті перевірити наявність експериментальних умінь та навичок учнів.
Приклади дослідів та завдань для кожного квитка готує викладач.
Ефективність проведення уроків з хімічним експериментом багато в чому залежить від того, як враховано сучасні вимоги наукової організації праці (НОТ), ергономіки, техніки безпеки та естетики при обладнанні робочого місця викладача.
Викладач хімії, він же завідувач хімічного кабінету, відповідає за організацію всієї роботи з оснащення свого кабінету новим обладнанням та пристроями. Під його керівництвом складається список необхідного обладнання та інвентарю на поточний та наступні роки. Для усунення несправностей обладнання та виготовлення нових посібників при кабінеті доцільно створити гурток та залучити учнів до участі у його роботі.
§ 2.2.
Підготовка учнів до виконання
хімічного експерименту
Правильне та швидке проведення практичних робіт на уроці значною мірою залежить від хорошої підготовки учнів та організації занять.
Підготовка учнів передбачає виконання домашнього завдання, що передує практичне заняття, а саме: повторення відповідного теоретичного матеріалу за підручником, ознайомлення зі змістом експериментальної роботи, щоб знати, які практичні вміння та навички виявляться необхідними для її виконання.
Наприклад, для виконання практичної роботи «Отримання етилену та досліди з ним» учні повторюють матеріал про будову молекули, отримання, фізичні та хімічні властивості етилену, звертаючи особливу увагу на залежність цих властивостей від будови молекули; знайомляться з малюнком, на якому наведено прилад для отримання етилену; згадують, як правильно збирати, перевіряти на герметичність та зміцнювати прилад для отримання газів; повторюють, яких запобіжних заходів необхідно дотримуватися при роботі з вихідними речовинами.
Для збереження правильної постави та гарного зору учнів необхідно забезпечити зручними робочими місцями відповідно до вимог наукової організації праці (НОТ) та ергономіки. Обладнання має бути виготовлене з урахуванням антропометричних особливостей учнів та характеру трудової діяльності. Робочі місця комплектуються необхідним обладнанням та реактивами та закріплюються на певний термін за учнями. Вони мають підтримувати на столі порядок під час виконання роботи і після закінчення.
Під час проведення досвіду учні, дотримуючись інструкції, уважно спостерігають за ознаками та умовами перебігу реакцій та у зошитах фіксують усі зміни, що відбуваються.
Звіти про практичні заняття оформлюють в окремих зошитах. Звіти складають приблизно за такою схемою: назва та дата виконання роботи; перелік приладів та обладнання; опис ходу роботи (складання приладу, реактиви, спостереження, пояснення результатів тощо); схеми та малюнки, що відображають сутність явищ, що спостерігаються; узагальнення та висновки; короткі відповіді питання, поставлені у завданні.
Бажано, щоб звіт був зданий у день виконання практичної роботи. Складання звіту привчає учнів аналізувати свої дії, робити узагальнення та висновки.
Після практичного заняття обладнання прибирають, що контролює лаборант: кожен учень збирає зі столу і складає на піднос (або кювету) всі окремі предмети і реактиви, що знаходяться, і відносить до лаборантської кімнати. Чергові перевіряють чистоту учнівських столів. Усе це робиться швидко і заважає проводити наступний урок. Потім лаборант і учні розбирають таці, миють пробірки та інший посуд, розкладають на постійні місця лабораторне приладдя та реактиви (в шафи та на стелажі).
Проведення дослідів на практичних заняттях вимагає зібраності, точності та акуратності. При поганій підготовці до роботи, недбалому її виконанні досліди можуть вийти. У процесі роботи учні переконуються у цьому, що успішне виконання дослідів можливе лише за глибокому розумінні вивченого матеріалу, вмінні застосовувати практично теоретичні знання.
Як правило, на практичних заняттях учні повторюють досліди, які викладач демонстрував щодо цієї теми. Але, спостерігаючи ці досліди з відривом, хлопці який завжди можуть розібратися у деталях. Після теоретичної підготовки вони мають можливість повторити досліди самостійно, вникнути у всі подробиці дослідів та пояснити їхню сутність. Це викликає інтерес до роботи, і знання, підкріплені практичною роботою, стають міцнішими та дієвішими.
У міру набуття знань та експериментальних умінь та навичок хлопцям слід надавати більше самостійності у проведенні хімічних дослідів на практичних заняттях. Можна запропонувати самостійно розібрати техніку експерименту, скласти план роботи, провести спостереження та пояснити отримані результати. Така методика виконання дослідів зближується з вирішенням експериментальних завдань, яким на практичному занятті також має передувати ретельна домашня підготовка. Продумується хід вирішення завдань, розробляється план проведення відповідних дослідів, складається список необхідних реактивів, матеріалів, посуду та приладдя. Це дозволяє учням, прийшовши до лабораторії, відразу розпочати виконання експерименту. Експериментальні завдання виконують без інструкцій, тому вимагають від учнів значно більшої самостійності.
Практичну роботу не всі учні закінчують виконувати одночасно, що цілком зрозуміло. Кожен має свої навички, індивідуальні особливості, свій рівень підготовленості, а звідси і неоднаковий темп роботи. Деякі не укладаються у відведений час, інші закінчують роботу достроково. Для тих, хто справляється із завданням раніше, можна запропонувати картки-завдання зі змістом нових дослідів. Це допомагає підтримувати у класі робочу обстановку та активізувати розумову діяльність учнів.
На відміну від практичних занять лабораторні досліди виконують усі хлопці під керівництвом викладача, що сприяє усвідомленому та конкретному розумінню нового навчального матеріалу. Там відводиться мало часу, тому від учнів потрібні увагу, старанність і дисципліна. Виконуються досліди за усними вказівками викладача або картками-завданнями, зміст яких можна проектувати за допомогою епідіаскопа або кодоскопа на екран.
На спеціальному стенді слід зазначити, якими загальними вміннями та навичками учні мають опанувати під час вивчення курсу неорганічної та органічної хімії. На окремих прикладах можна продемонструвати значення якогось набутого конкретного вміння.
Наприклад, що потрібно знати під час роботи з газовим пальником. Природний газ отруйний, тому випускати їх у приміщення неприпустимо; коли пальником не користуються, крани мають бути закриті; найбільша кількість тепла виділяється при утворенні полум'я, що не світиться. При запаленні газового пальника слід дотримуватися наступного порядку: - приєднати пальник гумовою трубкою до крана; закрити доступ повітря за допомогою диска чи обойми; запалити газ за кілька секунд після його пуску; відрегулювати доступ повітря так, щоб полум'я стало несвітлим; в процесі роботи стежити, щоб не було «проскоку» полум'я – газ займається в нижній частині трубки і горить усередині неї, а не у верхній частині трубки; при виявленні «проскоку» пальник потрібно негайно погасити, дати їй охолонути і знову запалити при закритому піддувалі.
На цьому ж стенді рекомендується вказати літературу на цю тему.
Дуже добре вести в кабінеті облік відпрацювання експериментальних умінь та навичок за роками навчання, що є своєрідним засобом контролю та самоконтролю. Облік складається з переліку формованих та відпрацьованих умінь та навичок кожного учня з неорганічної та органічної хімії.
Під час іспиту учень займає один із п'яти столів, які обладнані спеціально для виконання лабораторних дослідів та вирішення експериментальних завдань. За цим столом він готує відповіді на теоретичні питання квитка та планує послідовність виконання експерименту. Спочатку учень записує рівняння хімічної реакції, потім складає список реактивів та обладнання, які має намір використовувати в даному досвіді або експериментальній задачі, а також, якщо необхідно, робить малюнок чи схему. Тільки після перевірки записів викладачем учень розпочинає виконання експерименту.
При оцінці виконання лабораторних дослідів та розв'язання експериментальних завдань враховують уміння перевіряти прилади на герметичність, проводити їх складання та зміцнювати в лабораторному штативі, користуватися реактивами та обладнанням, економно витрачати реактиви, послідовно виконувати операції при розпізнаванні чи отриманні речовин, дотримуватися техніки безпеки.
До роботи з обладнання кабінету потрібно залучати учнів, які мають добре сформовані трудові навички. Вони можуть виготовити таблиці з виробництва речовин, схеми установок, малюнки приладів, діючі установки та прилади, колекції, а також взяти участь у зборі банок і склянок. Велику допомогу в цій роботі можуть надати батьки та хлопці, які закінчили цю школу.
§ 3.3. Проведення практичних робіт
Орієнтовні терміни проведення практичних робіт визначаються за тематичним планом.
У поурочному плані викладач намічає, як здійснюватиме спостереження та контроль за роботою всього класу та окремих учнів, з якими труднощами технічного та теоретичного характеру можуть зустрітися хлопці при виконанні дослідів, яку диференційовану допомогу їм потрібно надати для успішного виконання та оформлення роботи.
У плані зафіксовано також можливу заміну реактивів чи обладнання, зміну змісту якогось досвіду, перераховано питання, з яких перевірятиметься теоретична підготовленість учнів до заняття, а також наведено вказівки з техніки виконання дослідів.
Практичні вміння та навички успішно виробляються в тому випадку, якщо школярі вже мають достатні теоретичні знання. У цьому випадку більш осмислено виконуються окремі операції та набуваються міцних умінь і навичок. Отже, викладачеві насамперед необхідно перевірити теоретичну підготовку учнів до майбутньої роботи. З цією метою пропонуються питання, за допомогою яких вчитель контролює міцність та глибину знань та одночасно активізує розумову діяльність.
Питання, звісно, мають випливати зі змісту практичної роботи. Якщо намічаються будь-які зміни у роботі, про це також повідомляється на початку уроку. Потім викладач відповідає питанням, що виникли під час підготовки до заняття вдома, пояснює і показує ті прийоми, які застосовуватимуться вперше. Роз'ясненню техніки проведення вже відомих операцій та прийомів, з якими хлопці ще раз знайомляться за приписами до практичних робіт, приділяється менше часу. Проте значно більше часу відводиться спостереженню за виконанням цих операцій у ході роботи.
Після цього учні ставлять досліди, а викладач спостерігає за якістю їх проведення та при труднощі надає диференційовану допомогу. Виявлену помилку не потрібно поспішати виправляти, треба дати учневі можливість подумати та зробити це самостійно.
Якщо хімічний кабінет оснащений усім необхідним експерименту, то на практичних заняттях кожен учень виконує досліди самостійно. Якщо таких умов немає, то практична робота виконується двома учнями по черзі: кожен проводить приблизно половину намічених дослідів. Але навіть якщо школярі виконують досліди парами, звіт про виконану роботу кожен представляє окремо. Це змушує їх вникати в суть роботи, яку проводить товариш, спостерігати, робити висновки.
Під час проведення дослідів слід домагатися, щоб кожен учень був активним виконавцем, а чи не пасивним споглядачем. Тільки за цієї умови експериментальні вміння та навички закріплюються та вдосконалюються.
Свої спостереження викладач заносить у зошит, де записані прізвища учнів, елементи операцій, а також уміння та навички, які здобуваються чи вдосконалюються на цьому занятті. Окремі зауваження коротко фіксуються у графі «Примітки».
Наприклад, під час проведення практичної роботи на тему «Розпізнавання полімерних матеріалів – пластмас, хімічних волокон» викладач спостерігає за правильністю вироблення наступних експериментальних умінь та навичок:
запалювати та гасити пальники (спиртування);
визначати пластмасу та волокна на вигляд;
визначати густину пластмаси;
визначати пластмасу та волокна за характером горіння;
користуватися тигельними щипцями;
працювати з довідковими таблицями.
У міру виконання дослідів хлопці фіксують їх результати у зошитах, а потім складають письмовий звіт. При будь-якій формі звіту в ньому мають бути короткі записи спостережень, їх пояснення та висновки. Порядок виконання дослідів школярі продумують будинки під час підготовки до заняття, тому на складання звіту під час практичної роботи вони витрачають значно менше часу. Не слід переносити оформлення звітів додому, оскільки це розхолоджує учнів під час уроку. Крім того, отримані під час спостереження результати швидко забуваються, що призводить до списування.
Дуже велику допомогу у підготовці практичних робіт надають учні-лаборанти. Вони допомагають виставляти та прибирати всі набори на тацях. Цих учнів можна залучати для спостереження за роботою своїх товаришів і надання їм допомоги при труднощі, що виникли. Щоб забезпечити успіх, доцільно дати цим учням можливість виконати практичні роботи заздалегідь і забезпечити їх переліком питань, якими вони мають вести спостереження.
Діяльність учнів на практичній роботі оцінюється на підставі письмового звіту та результатів спостережень. Такими критеріями можуть бути:
безпомилкове та акуратне виконання дослідів;
правильний запис пояснень, висновків та рівнянь реакцій;
вміле поводження з реактивами та обладнанням;
якість оформлення звіту;
дотримання техніки безпеки та дисципліни під час занять.
Допущені типові помилки під час виконання дослідів обговорюють наступному уроці. Окремим учням пропонується провести деякі досліди із практичної роботи біля демонстраційного столу. В обговоренні їх результатів бере участь весь клас.
Практичні роботи, виконувані за інструкціями підручників, обмежують самостійність учнів, т. до. зміст цих робіт передбачає переважно виконавчу діяльність. Питання, пов'язані з розвитком мислення учнів, слід вирішувати на основі все зростаючої їх самостійності при виконанні цих робіт. У цьому напрямі можна багато зробити, не змінюючи тематики та кількості передбачених програмою практичних робіт.
Розглянемо як приклад практичну роботу на тему «Визначення мінеральних добрив»виконання якої вимагає великої активності та самостійності.
Завдання дослідження.
1. Визначити за допомогою характерних реакцій аміачну селітру, натрієву селітру та калійну сіль, що знаходяться під номерами у пробірках (у пакетах).
2. Довести, що до складу аміачної селітри входять іони амонію та нітрат-іони натрієвої селітри – іони натрію Na+ та нітрат-іони, калійної солі – іони калію К+ та
хлорид-іони Cl – .
План дослідження.
1. Розгляньте зовнішній вигляд добрив.
2. Перевірте розчинність добрив у воді.
3. Прилийте в пробірки з твердими добривами концентрований розчин сірчаної кислоти, опустіть шматочки міді ( для якої мети?) і злегка підігрійте ( чому?).
4. Прилийте в пробірки із розчинами добрив:
а) розчин хлориду барію та оцтової кислоти ( для чого?);
б) розчин лугу ( для якої мети?) і нагрійте ( чому?);
в) розчин нітрату срібла ( для чого?).
5. Внесіть кристали добрив ( як?) в полум'я пальника або спиртування ( для якої мети?).
6. Уважно спостерігайте за явищами, що відбуваються.
7. Складіть рівняння реакцій.
8. Позначте характерне фарбування полум'я пальника або спиртування при внесенні до нього добрив.
9. Зробіть відповідні висновки.
Запитання для перевірки.
1. Як визначити іони Na + , К + , , , Cl -?
2. Чи можна за забарвленням полум'я відрізнити іони Na + і ? Чому? Як їх слід визначати?
3. З якою метою до добрив додають концентровану сірчану кислоту одночасно зі шматочками міді? Дайте відповідь.
4. Чому разом із хлоридом барію доливають оцтову кислоту?
5. Чим пояснити, що багато добрив забарвлюють полум'я у жовтий колір?
6. Чим пояснити неоднаковий ступінь нагрівання добрив із концентрованою сірчаною кислотою та міддю, а також із розчином гідроксиду натрію?
7. Як ще можна визначити нітрат-іон у солях лужних металів?
Визначення завдань експерименту, складання плану дослідження допомагає учням зосередити увагу найголовніше під час проведення дослідів. За допомогою контрольних питань до практичної роботи з'ясовують ступінь розуміння ними сутності явищ та процесів, а також уміння застосовувати отримані знання у нових ситуаціях.
Викладач може за аналогією самостійно скласти зміст інших практичних робіт.
На заключних уроках практичних робіт нового змісту не проводять. Однак доцільно два останні уроки присвятити лише хімічному експерименту. На одному з них учні одержують відомі їм гази (кисень, аміак, оксид вуглецю(IV), водень, етилен та ін.) та доводять їх наявність, на іншому – вирішують експериментальні завдання на розпізнавання неорганічних та органічних речовин. Незважаючи на те, що учні ці досліди виконували раніше, їх повторення проходить на новій та вищій якісній основі. Це виявляється у вмінні швидко і самостійно провести досліди, а й у більшої вимогливості до оцінки результатів роботи.
Якість та міцність набутих умінь та навичок залежать від частоти їх застосування на практичних роботах. Той факт, що деякі вміння та навички використовують протягом навчання всього один-два рази і то з великою перервою, не виключає того, що учні за необхідності будуть їх застосовувати та вдосконалювати у своїй трудовій діяльності.
Глава 4. Методика формування експериментальних умінь та навичок
§ 4.1. Класифікація експериментальних умінь та навичок
Єдність теорії та практики, як відомо, найбільше сприяє міцному засвоєнню навчального матеріалу, тому теоретичні знання з хімії повинні спиратися на експеримент, а хімічний експеримент має передбачати застосування теоретичних знань. У процесі навчання обидві ці ланки повинні перебувати в тісному взаємозв'язку, і не можна жодну з них ні применшувати, ні звеличувати.Експериментальні вміння та навички повинні формуватися систематично при виконанні лабораторних дослідів, проведенні практичних занять та вирішенні експериментальних завдань. Успіх цієї роботи багато в чому залежить від знання викладачем структури та змісту експериментальних умінь та навичок, а також від умов ефективного використання різних видів навчального хімічного експерименту.
За формою діяльності учнів експериментальні вміння та навички, що формуються у процесі навчання хімії, можна умовно розділити на п'ять груп:
організаційні;
технічні;
вимірювальні;
інтелектуальні;
конструкторські.
Виходячи з навчальної програми з хімії, можна встановити зміст умінь та навичок для кожної із зазначених груп.
Організаційні вміння та навички:
1) планування експерименту;
2) підбір реактивів та обладнання;
3) раціональне використання часу, засобів, методів та прийомів у процесі виконання роботи;
4) здійснення самоконтролю;
5) утримання робочого місця в чистоті та порядку;
6) самостійність у роботі.
Технічні вміння та навички:
1) поводження з реактивами та обладнанням;
2) складання приладів та установок з готових деталей, вузлів;
3) виконання хімічних операцій;
4) дотримання правил безпеки праці.
Вимірювальні вміння та навички:
1) вимірювання обсягів рідин та газів;
2) зважування;
3) вимірювання температури та щільності рідин;
4) обробка результатів вимірів.
Інтелектуальні вміння та навички:
1) уточнення мети та визначення завдань експерименту;
2) висування гіпотези;
3) використання наявних знань;
4) опис спостережуваних явищ та процесів;
5) аналіз результатів експерименту;
6) встановлення причинно-наслідкових зв'язків;
7) узагальнення та висновки.
Конструкторські вміння та навички:
1) ремонт обладнання, приладів та установок;
2) удосконалення обладнання, приладів та установок;
3) виготовлення обладнання, приладів та установок;
4) графічне оформлення (у вигляді малюнків та схем) обладнання, приладів та установок.
Поділ умінь і навиків п'ять окремих груп ще може вирішити проблему успішного оволодіння ними учнями. Одні хлопці добре і швидко освоїть організаційні вміння та навички, інші – інтелектуальні, треті – технічні тощо. Тому відповідно до програми з хімії необхідно визначити переліки вмінь та навичок, якими мають опанувати учні залежно від рівня підготовки та індивідуальних особливостей. У зв'язку з цим усі експериментальні вміння та навички можна розділити на три рівні.
До першому рівню
відносяться типові вміння та навички, необхідні для засвоєння змісту навчальної програми з хімії всіма учнями. На цьому рівні учні виконують практичні заняття або лабораторні досліди з інструкцій та ще потребують контролю та допомоги викладача. Принаймні оволодіння обов'язковими вміннями потрібно вимагати від учнів прояви і під час експерименту дедалі більшої самостійності.
Другий рівень
передбачає придбання учнями таких умінь і навичок, які б їм виконувати хімічний експеримент без докладних інструкцій, у змінених умовах, користуватися алгоритмічними приписами до дослідам, а роботі проявляти самостійність. При цьому контролю та допомоги викладача такі учні потребують епізодично.
Третій рівень
складають вміння та навички, характерні для учнів, що виявляють глибокий інтерес до хімії, самостійність та творчий підхід при виконанні хімічного експерименту. Контролю та допомоги викладача ці учні не потребують.
Нижче наводиться приблизний перелік експериментальних умінь та навичок для кожного рівня за групами.
Організаційні вміння та навички
Перший рівень:
1) складання плану експерименту з інструкції;
2) визначення переліку реактивів та обладнання за інструкцією;
3) підготовка форми звіту з інструкції;
4) виконання експерименту в заданий час, використання знайомих засобів, методів та прийомів у роботі;
5) здійснення самоконтролю за інструкцією;
6) знання вимог до письмового оформлення результатів експерименту;
7) відсутність, як правило, чистоти та порядку на робочому місці;
8) потреба в систематичному контролі та допомоги в роботі з боку викладача.
Другий рівень:
1) складання плану експерименту без детальної інструкції;
2) визначення переліку реактивів та обладнання без докладної інструкції;
3) підготовка форми звіту без детальної інструкції;
4) раціональне використання часу, засобів, методів та прийомів у ході виконання роботи;
5) здійснення самоконтролю без інструкції;
6) письмове оформлення результатів експерименту із залученням довідкової літератури, з малюнком чи схемою;
7) утримання робочого місця в чистоті та порядку;
8) епізодична потреба у контролі та допомоги в роботі з боку викладача.
Третій рівень:
1) самостійне планування експерименту та теоретичне його обґрунтування;
2) самостійне визначення переліку реактивів та обладнання;
3) внесення змін до форми звіту;
4) економне витрачання часу та відбір найбільш ефективних засобів, методів та прийомів у процесі виконання роботи;
5) збільшення кількості критеріїв самоконтролю;
6) письмове оформлення результатів експерименту із залученням довідкової та наукової літератури, креслень;
7) утримання робочого місця в чистоті та порядку протягом усього експерименту;
8) самостійне виконання експерименту.
Технічні вміння та навички
Другий рівень:1) правильне поводження з різними реактивами та обладнанням;
2) складання приладів та установок з готових деталей за малюнком чи схемою без докладної інструкції;
3) встановлення черговості виконання операцій без докладної інструкції;
4) постійне дотримання всіх правил безпеки праці.
Третій рівень:
1) правильне поводження з різними реактивами та обладнанням та заміна одних іншими;
2) складання приладів та установок з готових деталей за кресленням;
3) самостійне складання черговості всіх операцій та виконання їх у процесі експерименту;
4) суворе дотримання всіх правил безпеки праці.
Вимірювальні вміння та навички
Перший рівень:
1) робота з вимірювальними приладами відповідно до інструкції;
2) знання та використання методів вимірювань за інструкцією;
3) обробка результатів вимірів за інструкцією.
Другий рівень:
1) робота з вимірювальними приладами без детальної інструкції;
2) знання та використання методів вимірювань без докладної інструкції;
3) обробка результатів вимірів без докладної інструкції.
Третій рівень:
1) самостійна робота з різними вимірювальними приладами;
2) використання різних методів вимірів;
3) залучення до обробки результатів вимірів обчислювальної техніки, таблиць, довідкової літератури та ін.
Інтелектуальні вміння та навички
Перший рівень:
1) уточнення мети та визначення завдань експерименту згідно з інструкцією;
2) висування гіпотези експерименту з допомогою викладача;
3) відбір та використання теоретичних знань за вказівкою викладача;
4) спостереження та встановлення характерних ознак явищ та процесів за інструкцією;
5) порівняння, аналіз, встановлення причинно-наслідкових зв'язків, узагальнення отриманих результатів та формулювання висновків під керівництвом викладача.
Другий рівень:
1) визначення мети та завдань експерименту без докладної інструкції;
2) висування гіпотези та визначення змісту експерименту з незначною допомогою викладача;
3) використання теоретичних знань за аналогією;
4) спостереження та встановлення характерних ознак явищ та процесів без докладної інструкції;
5) порівняння, аналіз, встановлення причинно-наслідкових зв'язків, узагальнення отриманих результатів та формулювання висновків з незначною участю викладача.
Третій рівень:
1) самостійне визначення мети та завдань експерименту;
2) самостійне висування гіпотези та складання алгоритму проведення експерименту;
3) самостійне використання теоретичних знань у нових умовах;
4) самостійне спостереження та встановлення характерних ознак явищ та процесів;
5) самостійне здійснення синтезу, аналізу, встановлення причинно-наслідкових зв'язків, узагальнень, формулювання та зіставлення висновків з метою та завданнями експерименту.
Конструкторські вміння та навички
Перший рівень:1) виправлення найпростіших неполадок в устаткуванні, приладах та установках за інструкцією під контролем викладача;
2) користування готовим обладнанням, приладами та установками;
3) виготовлення найпростішого обладнання, приладів та установок під керівництвом викладача;
4) зображення обладнання, приладів та установок у вигляді малюнка.
Другий рівень:
1) здійснення ремонту обладнання, приладів та установок за вказівкою викладача;
2) внесення деяких змін до конструкції обладнання, приладів та установок;
3) виготовлення найпростішого обладнання, приладів та установок за інструкцією;
4) зображення обладнання, приладів та установок у вигляді схеми.
Третій рівень:
1) самостійне проведення ремонту обладнання, приладів та установок;
2) удосконалення конструкції обладнання, приладів та установок;
3) виготовлення приладів за кресленням;
4) зображення обладнання, приладів та установок у вигляді креслення.
Виконання учнями роботи першому рівні можна оцінити позначкою «3», другою – позначкою «4» і третьому рівні – позначкою «5».
Розглянемо формування експериментальних умінь та навичок із використанням запропонованих рівнів оволодіння ними при виконанні учнями 8-го класу практичного заняття «Отримання та властивості кисню».
Перша група учнів виконує дуже складне завдання (перший рівень).
Варіант 1
Завдання роботи:
1) отримати кисень розкладанням перманганату калію при нагріванні та зібрати його шляхом витіснення повітря;
2) довести, що одержаний газ – кисень;
3) перевірити горіння вугілля в кисні.
План роботи:
1) зібрати прилад отримання кисню;
2) перевірити його на герметичність (як?);
3) вставити грудочку вати в прилад (навіщо?);
4) приготувати пробірки, банки чи колби наповнення їх киснем;
5) обережно нагріти по всій довжині пробірку (чому?), в якій знаходиться перманганат калію, а потім гріти місце, де знаходиться реактив;
6) стежити за початком виділення кисню (за якою ознакою?);
7) зібрати газ, що виділяється;
8) випробувати отриманий газ у пробірці (як?);
9) вивчити горіння вуглинка на повітрі та в кисні;
10) влити в банку або колбу, в якій спалювали вугілля, трохи вапняної або баритової води (що спостерігається?);
11) скласти рівняння хімічної реакції горіння вуглинка та зробити відповідні висновки;
12) скласти звіт про виконану роботу.
Запитання для самоконтролю.
1) Як перевірити герметичність приладу для одержання газів?
2) Яку роль відіграє вата у приладі для отримання кисню з перманганату калію?
3) Як визначити початок виділення кисню?
4) Як можна розпізнати кисень серед інших газів?
5) Чим пояснити неоднакове горіння речовин на повітрі та в кисні?
За змістом завдання для цієї групи учнів подібно до інструкції, наведеної в підручнику. У той самий час воно відрізняється від нього тим, що у ньому є питання, які вимагають від учнів не виконавської, а творчої діяльності. Учні виконують такі завдання першому уроці, після чого готові до складнішої самостійної роботі.
Друга група учнів виконує складніше завдання (другий рівень).
Варіант 2
Завдання роботи:розглянути способи збирання кисню в залежності від його розчинності та щільності.
План роботи:
1) отримати кисень та зібрати його способами витіснення води та повітря;
2) з'ясувати відмінності у приладах для збирання кисню над водою та витісненням повітря;
3) скласти звіт про виконану роботу.
Запитання для самоконтролю.
1) У яких випадках обидва способи збирання газів можна застосовувати з однаковим успіхом?
2) Як впливає розчинність газів на вибір способу їх збирання?
3) Як впливає щільність газів на вибір способу їх збирання?
4) Чи можна за формою газовідвідної трубки визначити спосіб збирання газів?
Від учнів другої групи вимагають обґрунтувати доцільність і необхідність своїх дій, перш ніж вони розпочнуть виконання експерименту. Його опис наведено у загальному вигляді, і вони повинні не тільки вміти провести експеримент, але й зробити самостійні висновки з отриманих результатів. Це завдання вимагає від учнів самостійності у роботі, елементів творчої діяльності.
Третьої групи учнів пропонують найскладніше завдання (третій рівень).
Варіант 3
Завдання роботи:
1) перевірити можливість отримання кисню з наступних речовин: KNO 3 , H 2 O 2 , KMnO 4 ;
2) з'ясувати умови протікання реакції розкладання для кожної із зазначених речовин;
3) встановити, яка з цих речовин є найбільш придатною для отримання кисню в лабораторії.
План роботи:
1) перерахувати речовини, з яких можна отримати кисень у лабораторії;
2) назвати (або припустити) оптимальні умови для отримання кисню з перелічених вище речовин;
3) розробити план та провести самостійно експеримент із перевірки теоретичних припущень;
4) скласти звіт про виконану роботу.
Запитання для самоконтролю.
1) Які речовини можуть бути використані для отримання кисню в лабораторії та на практиці?
2) Які фактори впливають на вибір речовин для отримання кисню в лабораторії та на практиці?
Виконання цього завдання вимагає від учнів як вміння теоретично обгрунтовувати явища, узагальнювати отримані результати, а й отримувати необхідну інформацію з наукової та науково-популярної літератури. Це завдання має творчий характер.
§ 4.2. Роль спостереження у процесі формування
експериментальних умінь та навичок
Спостереження сприяє безпосередньому чуттєвому сприйняттю досліджуваних речовин та явищ. Інформація, отримана у процесі споглядання, викликає пізнавальний інтерес, сприяє формуванню самостійності у пізнанні навколишньої дійсності. Спостереження розвиває спостережливість, логічне мислення, мовлення. Однак спостереження дає лише зовнішнє уявлення про речовини та явища і не розкриває їх внутрішньої сутності. Увага концентрується переважно на окремих речовинах та явищах, і недостатньо розкриваються причинно-наслідкові зв'язки між ними, що обмежує кругозір.
У тісному зв'язку зі спостереженням перебуває експеримент, який поповнює цей недолік. З його допомогою учні з'ясовують як зовнішні особливості речовин і явищ, а й внутрішню структуру речовин, розкривають сутність і закономірності хімічних явищ.
Отже, якщо основі спостережень формуються переважно предметні уявлення, то основі експерименту – хімічні поняття.
Уміння спостерігати за явищами і процесами, що відбуваються, слід вчити безперервно. При цьому потрібно домагатися, щоб учні звертали увагу не лише на зовнішні зміни, а й одночасно осмислювали внутрішню сутність явищ, що відбуваються.
Спостерігаючи під керівництвом викладача за умовами перебігу дослідів, ознаками реакцій та продуктами, що утворюються, та аналізуючи отримані результати, учні збагачують свої уявлення про хімічні перетворення та процеси, а пояснюючи причини, що їх викликали, вони вчаться застосовувати на практиці отримані теоретичні знання.
Щоб успішно викладати хімію, вчителю необхідно опанувати шкільний хімічний експеримент, в результаті якого учні набувають необхідних знань та вмінь. Шкільний хімічний експеримент можна розділити на демонстраційний, коли експеримент показує вчитель, та учнівський, який виконують учні. У свою чергу учнівський експеримент поділяють на два види:
- лабораторні досліди, які проводяться учнями у процесі набуття нових знань;
- практичні роботи, які учні роблять після проходження однієї - двох тем
У багатьох випадках практичні роботи проводяться у вигляді експериментального вирішення завдань, у старших класах – у вигляді практикуму, коли після проходження низки тем практичні роботи проводяться на кількох уроках.
Розвиток пізнавальних інтересів учнів у процесі навчання має значення для будь-якого навчального предмета. У вивченні хімії є свої особливості, які вчителю важливо мати на увазі. Насамперед, це стосується використання навчального хімічного експерименту, який широко застосовується в школі в різних формах. Експеримент вимагає від вчителя багато часу для підготовки та проведення. Тільки в такому випадку може бути досягнуто очікуваного педагогічного ефекту. При цьому необхідно враховувати і свій досвід роботи, і досвід інших педагогів, відомий з літератури та особистого спілкування. Якщо вчитель вільно володіє хімічним експериментом і застосовує його придбання учнями знань і умінь, то учні з цікавістю вивчають хімію. За відсутності хімічного експерименту під час уроків хімії знання учнів можуть набути формальний відтінок – різко знижується інтерес до предмета.
Вчителю хімії необхідно опанувати не тільки техніку та методику демонстраційного експерименту, а й учнівський експеримент. Іноді можуть не вдаватися найпростіші досліди, коли не дотримується необхідної концентрації реагуючих речовин у розчинах або не враховуються умови проведення хімічних реакцій. Ось чому слід до тонкощів вивчити прості пробіркові досліди, щоб керувати у класі проведенням учнівського експерименту, надавати допомогу учням.
Останнім часом все частіше учнівський експеримент здійснюється або методом роботи з малою кількістю реактивів у невеликих колбах та пробірках або напівмікрометодом, коли досліди проводять у осередках для краплинного аналізу, розчини беруть піпеткою по кілька крапель. Якщо взяти канцелярське скріплення і кінець її опустити в комірку з розчином хлориду міді (11), то через кілька секунд скріпка буде покрита яскравим нальотом міді. Напівмікрометод економить не лише час вчителя та учнів, а й матеріальні цінності – дорогі реактиви, матеріали, посуд.
Демонстрації дослідів – найпоширеніший вид шкільного хімічного експерименту, який дуже впливає процес засвоєння учнями знань з хімії. При демонстрації дослідів на учнів особливо впливають три сторони експерименту:
1. Безпосередній вплив самої хімічної реакції.
Якщо розташувати в порядку значущості фактори, що впливають на учнів під час демонстрації дослідів, то в першу чергу на них впливатиме світловий подразник (спалахи, горіння, забарвлення вихідних речовин). Велике значення мають різні запахи, характерні для демонстрованих і речовин, що утворюються
у процесі експерименту. Вони можуть бути приємними та неприємними, сильними та слабкими. У випадках, коли речовини є отруйними та шкідливими для здоров'я, досліди проводять під тягою або поглинають ці речовини. Третє місце займатимуть слухові подразники: сильні вибухи або легкі звуки, що виникають під час спалаху різних речовин. Зазвичай звукові сигнали дуже подобаються учням. На жаль, вони не завжди супроводжуються необхідним педагогічним ефектом.
Немаловажний вплив на учнів надають рухові процеси (переміщення рідких і твердих речовин, перестановка деталей при складанні приладів). Наприклад, учні з цікавістю спостерігають за барботуванням бульбашок газу в рідині, рухом забарвлених розчинів. Якщо процеси, що відбуваються при демонстрації мало помітні або слабо сприймаються органами почуттів, то демонстрації відтворюються за допомогою різних пристосувань. Так, погано видимі хімічні реакції проектуються на екран, використовуючи графопроектор, комп'ютер, мультимедіа, інтерактивну дошку, відеофільм. Іноді доцільно комбінувати демонстрації – добре видимі операції показують у скляному посуді, а окремі, погано видимі деталі проектуються на екран.
2. Слово та дії вчителя.
Відомо, що демонстрації практично ніколи не проводять мовчки. Вчитель керує спостереженням учнів, спрямовує їхню думку залежно від мети демонстрації. Від характеру цього керівництва найчастіше виходить різний педагогічний ефект демонстрації.
Істотними є і дії вчителя: збирання ним приладу, приливання розчинів, перемішування речовин, жестикуляція тощо.
Нерідко ці дії мають великий вплив на учнів, і вони іноді приймають їх за головну, першорядну ознаку, докладно вказуючи у своїх записах, як вчитель приливає розчини, змішує речовини.
3. Різні засоби наочності (малюнки та схеми вчителя, формули та хімічні рівняння, моделі та ін.)
Всі вони допомагають учням правильно сприймати та осмислювати хімічний експеримент, підкреслюють погано видимі деталі, сприяють правильному розкриттю хімізму демонстрацій.
Як ці сторони демонстраційного експерименту впливають на учнів? Демонстровані хімічні реакції мають суттєві та несуттєві ознаки. Істотна ознака – це така, без якої не можна правильно сприйняти хімічний процес. Наприклад, при демонстрації взаємодії натрію з водою суттєвими ознаками є виділення водню та утворення лугу. Несуттєві ознаки доповнюють загальну картину демонстрації, роблять її повнішою. У вказаному прикладі несуттєва ознака – рух шматочка натрію поверхнею води.
При спостереженні суттєвих та несуттєвих ознак на учнів впливають сильні та слабкі подразники, що виникають внаслідок хімічної реакції. Іноді сильне збудження учнів, отримане ними від дії потужного подразника, дозволяє “загасати” слабкі компоненти, пов'язані з значною стороною демонстрації досвіду. Так у вказаному прикладі демонстрації взаємодії лужного металу з водою на учнів великий вплив має сильний подразник, пов'язаний з несуттєвою ознакою – рухом металу поверхнею води, а утворення лугу та водню залишається без особливої уваги. При демонстрації озонатора в учнів створюється найбільш яскраве уявлення шум індукційної котушки, яке затьмарює суть хімічного процесу – утворення озону. При вибуху гримучої суміші (водню і кисню) в бляшаній банці на учнів найбільше враження справляє гучний вибух (несуттєва ознака), а головний - утворення води - проходить повз увагу учнів, хоча вчитель і повідомляє про це їм. Відомо, що для розпізнавання кислот та лугів використовують різні індикатори (лакмус, фенолфталеїн та ін.), які вказують на додаткові властивості цих речовин. При демонстрації індикаторів, як установив Д.М.Кирюшин [3] внаслідок неправильного поєднання слова та дій вчителя учні вказують на зміну забарвлення кислот та лугів, а не самих індикаторів.
Як же робити у випадках, коли учні при демонстрації експерименту приймають несуттєві додаткові ознаки за суттєві, головні? Психологи зазначають, що задля попередження невірних сприйняттів в учнів чи його зміни необхідно використовувати різні словесні вказівки вчителя. Слід розрізняти два основні типи вказівок. Можна вказати учням, які саме особливості предмета треба звертати увагу (позитивні вказівки), і можна зазначити, які особливості не треба звертати увагу (негативні вказівки). При навчанні хімії, коли учні сприймають яскраві спалахи та сильні вибухи за головну ознаку реакції, недостатньо застосовувати лише словесні вказівки, необхідно використовувати різні засоби наочності, наприклад, кольорові малюнки та схеми у поєднанні зі словом вчителя.
При демонстрації взаємодії лужних металів з водою увагу учнів необхідно звернути на те, що тут утворюються луг та водень. Не треба залишати поза увагою рух шматочка металу поверхнею води. Вчителю доцільно поставити учням такі питання: чому він рухається? Якби не виділявся водень, то спостерігалося це явище? Щоб підкреслити другу суттєву ознаку даної хімічної реакції – утворення лугу, звертають увагу учнів на зміну забарвлення розчину фенолфталеїну.
Важливим питанням демонстрації хімії є кількість дослідів, які вчитель демонструє на уроці. В.Н.Верховський вказував на небезпеку навантаження уроків демонстраційним хімічним експериментом. Велика кількість дослідів заважає ясності та виразності засвоєння матеріалу учнями, зайві досліди відволікають їхню увагу. Ще погані результати виходять, якщо вчитель демонструє недостатню кількість дослідів, основі яких робить теоретичні висновки. Якщо показати учням лише взаємодію заліза та цинку з кислотою, то у них виникає помилка, яку важко виправити навіть у старших класах: для отримання водню учні пропонують азотну кислоту та цинк.
Яку ж кількість дослідів треба демонструвати на уроці? У кожному окремому випадку вчителю необхідно обміркувати це питання, керуючись тим, що їхня кількість повинна бути оптимальною. Учням треба показати всі істотні сторони демонстрованого процесу при економній витраті часу на уроці, щоб у результаті вони отримали усвідомлені і міцні знання, не забуваючи, що хімічний експеримент дуже впливає на свідомість, іноді сильніше, ніж слово вчителя.
Пізнавальний інтерес учнів виникає у процесі захоплюючого оповідання вчителя, наприклад, про ситуацію, у якій колись опинився. Розповідь викликає у дітей позитивні емоції, без яких, як стверджують психологи, неможливе плідне навчання. Слід враховувати, що завжди необхідно говорити правду (нехай навіть неприємну для самого вчителя), оскільки учні не зазнають фальшів. Життєва інтерпретація хімічного експерименту виявляється найбільш переконливою. Особливо у випадках, коли експеримент буває небезпечним.
При вивченні білого фосфору я згадувала випадок із студентського життя, коли в хімічній лабораторії студентка, що сиділа поруч зі мною, взяла рукою шматочок білого фосфору, який миттєво спалахнув. Студентка розгубилася, розтерла долонею фосфор, що горить, по халату, який також спалахнув. Вогонь загасили, але фосфор сильно обпік шкіру руки і, проникнувши в організм, викликав його отруєння.
Я, готуючи суміш бертолетової солі з червоним фосфором для демонстрації на хімічному вечорі, сильно натиснула на грудочку бертолетової солі, стався спалах - брови, вії, частина волосся були обпалені, палаючий фосфор потрапив на руки і викликав опіки, що довго не гояться.
Лаборантка кафедри неорганічної хімії викинула залишки реактивів, серед яких виявився металевий калій у раковину – стався вибух, керамічна раковина розлетілася на шматки.
Колега із сусідньої школи розповідала, коли вона проводила досвід взаємодії натрію з водою не в склянці, не в кристалізаторі, а в пробірці – вона лопнула в руках від вибуху гримучого газу.
Оскільки прийом особистого досвіду вчителя обмежений, ширше слід використовувати історичний досвід вчених-хіміків, не тільки ґрунтуючись на їхніх досягненнях, а й не замовчуючи помилок. Завдяки цьому, учні зрозуміють, що розвиток хімічної науки йде не гладкою, второваною дорогою. Зазвичай це складний шлях боротьби думок та доказів.
Отже, демонстраційний експеримент з хімії необхідно проводити так, щоб він чинив емоційний вплив на учня, сприяв розвитку їхнього інтересу до вивчення хімії.
Як стверджував А.Ейнштейн: “Гарний експеримент сам собою часто набагато цінніше, ніж двадцять формул, здобутих у реторті абстрактної думки”.
Література
- Полосін В.С., Прокопенко В.Г. Практикум з методики викладання хімії - М.: Просвітництво, 1989.
- Полосін В.С. Шкільний експеримент з неорганічної хімії - М.: Просвітництво, 1970.
- Кірюшкін Д.М. Досвід вивчення взаємодії слова та наочності у навчанні – М.: Изд-во АПН, 1980.
- Хомченко Г.П., Платонов Ф.П., Чортков І.М. Демонстраційний експеримент з хімії - М.: Просвітництво, 1978.
- Верховський В.М., Смирнов А.Д. Техніка хімічного експерименту у шкільництві – М.: Просвітництво, 1975.
- Мощанський В.М. Про педагогічні ідеї Альберта Ейнштейна (до 100-річчя від дня народження) – Радянська педагогіка, 1979 № 10
