Тема Методика формирования понятий о свойствах отдельного химического элемента или вещества
| Вид материала | Документы |
- Молекулярно-кинетическая теория, 37.31kb.
- Молекулярно-кинетическая теория газов, 97.72kb.
- Тема 10. Методика формирования первоначальных химических понятий в 8 классе, 198.05kb.
- Молекулярная физика и термодинамика. Лекция №1 Молекулярно-кинетическая теория Основные, 10053.18kb.
- Урок на тему «Водород», 148.4kb.
- Методика формирования новых понятий в курсе математики примерное содержание, 8.98kb.
- Лекция 1 вводная (основы физики полупроводников строение вещества), 51.28kb.
- Диплом Дисциплина: Педагогика Тема: Педагогические условия формирования представлений, 8.23kb.
- I. Основы физических процессов в ядерных реакторах, 559.27kb.
- Для правильного формирования объемного элемента, изображение в эскизе должно подчиняться, 25.81kb.
Тема 9. Методика формирования понятий о свойствах отдельного химического элемента или вещества
1. Обзор химических элементов и веществ, изучаемых в курсе химии средней школы. Химия – наука о веществах и их превращениях, поэтому изучению свойств веществ во всех учебных программах уделяется первостепенное внимание. В школе подробно изучается около 30 химических элементов и простых веществ, образованных этими элементами, в том числе – водород, щелочные металлы, щелочноземельные металлы и магний, алюминий, углерод и кремний, азот и фосфор, кислород и сера, галогены, железо и некоторые другие. Многие простые вещества (медь, серебро, ртуть, цинк, хром, марганец, платина, золото, свинец, благородные газы и др.) также довольно часто упоминаются в курсе химии, хотя в составе отдельных параграфов могут не рассматриваться. Названия остальных химических элементов либо вообще в текстах учебников отсутствуют (за исключением Периодической системы), либо упоминаются в единичных случаях. Перечень сложных неорганических веществ, изучаемых в школе довольно велик. Еще более обширен список органических соединений, включенных для изучения в школьные курсы органической химии. Общее число названий веществ в школьных учебниках составляет более 1000.
2. Совокупность знаний, дающих полное понятие об элементе или веществе. Для лучшего усвоения учащимися свойств веществ необходимо изучать их в определенном порядке по определенному плану. Усвоение нового материала облегчается, если он изучается в установленной последовательности. Кроме того, это приучает учащихся к системности и планомерности, как при изучении свойств вещества, так и при построении ответа на собеседовании или на экзамене. Данный прием формирует и развивает логическое мышление, речь и умение высказывать монологические суждения. Предлагаемый план – это не догма или шаблон. В зависимости от возраста и глубины изучаемого вещества план может быть расширен или сокращен.
Примерный план (вопросник) излагается на листе ватмана и является постоянным дидактическим пособием в химическом кабинете школы. По этому плану учащиеся готовят рефераты и доклады по свойствам того или иного вещества или химического элемента. Учителю следует постоянно придерживаться этого плана, независимо от того, как изложен материал в учебнике. Использование плана дает возможность проводить опрос по вопросам и в определенной последовательности. В рамках каждого вопроса также должна соблюдаться логическая последовательность изложения материала.
Примерный план изучения химического элемента
или неорганического соединения
1. Историческая справка. Кем, когда и как было открыто соединение или химический элемент. Происхождение названия, его значение и краткий комментарий.
2. Нахождение в природе. Общее содержание элемента в массовых процентах в земной коре. Изотопный состав. Распределение по сферам (масс. %%; состояние): литосфера; гидросфера; атмосфера; биосфера. Для водорода и гелия приводятся содержание их во Вселенной.
3. Физические свойства при обычных условиях. Агрегатное состояние. Внешние признаки (вкус, цвет, запах, тактильные ощущения и т.д.). Растворимость в воде. Физические константы (плотность, температура плавления и др.)
4. Положение в периодической системе (для химического элемента) или в общей классификации веществ (для соединения). Строение атома или молекулы. Кристаллическая решетка.
5. Химические свойства. Электролитическая диссоциация. Взаимодействие с индикаторами. Взаимодействие с кислородом, водородом, другими неметаллами в последовательности их расположения в периодической системе (галогены, халькогены и т.д.). Взаимодействие с металлами в последовательности их расположения в периодической системе (щелочные металлы, щелочноземельные металлы т.д.). Взаимодействие с водой, оксидами, кислотами, основаниями и солями. Отношение к нагреванию. Особые свойства. Идентификация. Правила обращения. Генетические связи. "Родственные" соединения. Все свойства, которые можно показать с применением натуральных объектов, нужно обязательно демонстрровать экспериментально.
6. Биологические (физиологические) свойства. Значение как биогенного элемента или вещества; механизм действия.
7. Применение в различных отраслях деятельности человека (в определенной последовательности).
8. Получение: а) в лаборатории; б) в промышленности.
9. Краеведческий материал.
10 Обобщение и заключение.
Изучение органического соединения
План изучения органического соединения в основном аналогичен приведенному выше плану с учетом классификации и генетических связей органических соединений. В план необходимо дополнительно включать и рассматривать некоторые вопросы с позиции специфики органической химии.
1. Номенклатура соединения.
2. Гомологический ряд и важнейшие представители.
3. Электронное строение вещества. Изомерия.
4. Химические свойства необходимо рассматривать с учетом механизмов реакций.
5. Генетические связи с другими классами органических веществ.
Изучение закона, теории или учения
Изучение теоретического материала также предполагает определенную логическую последовательность.
1. Состояние науки или раздела науки (проблемы и нерешенные вопросы) до открытия. Необходимо показать, что развитие науки зашло в тупик.
2. Кто, когда, где и как сделал открытие, сформулировал теорию или закон. Оригинальная формулировка.
3. Решение проблем, стоящих перед наукой в результате открытия или формулировки теории, закона.
4. Развитие теории, учения или закона в процессе дальнейшего формирования науки. Современная трактовка закона, учения или теории.
5. Значение закона, теории или учения для развития науки в целом и для практики.
6. Жизнь и деятельность ученого, открывшего или сформулировавшего закон, теорию или учение.
В зависимости от возрастных особенности и программных требований объем и глубина изучаемого материала будет различной. Требования к знаниям, умениям и навыкам учащихся повышаются после изучения таких теоретических вопросов, как: основы атомно-молекулярного учения; генетические связи между основными классами неорганических веществ; периодический закон; строение вещества и химическая связь, основы химической кинетики, теория электролитической диссоциации; теория химического строения органических веществ. После изучения каждого из перечисленных вопросов подход к изучению веществ углубляется и расширяется.
3. Изменение подхода к изучению элемента или вещества в зависимости от глубины его изучения и возрастных особенностей учащихся.
1. Историческая справка. Если в начале изучения химии и на пропедевтических курсах вопрос рассматривается конкретно, то есть, кто и когда сделал открытие, то в старших классах его необходимо рассматривать в связи общественно-исторической обстановкой того времени.
Например, а) 8 класс: открытие кислорода (Дж. Пристли; ХVIII век);
б) 10-11 класс: получение синтетического каучука (С.В. Лебедев; 1932).
2. Нахождение в природе. В 8 классе рассматривается распространение химических элементов в природе, их содержание в горных породах, в составе минералов, в природных водоисточниках и живых организмах. В старших классах обсуждается дополнительно круговорот веществ в природе; содержание элементов и веществ в составе оболочек Земли (литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера); роль элементов и веществ в эволюции и стабильности биогеоценоза; значение химии в охране внешней среды.
3. Физические свойства. На первых этапах изучения химии учащиеся описывают физические свойства вещества при обычных условиях по схеме: агрегатное состояние; внешние признаки (вкус, цвет, запах, тактильные ощущения и т.д.); растворимость в воде; физические константы (плотность, температура плавления и др.). После изучения периодического закона и строения атома учащиеся знакомятся с закономерным изменением физических свойств в зависимости от положения элемента в Периодической системе (фактически в зависимости от строения атома и кристаллической решетки). При изучении органической химии рассматривается изменение физических свойств веществ в пределах гомологических рядов. Особое значение в старших классах придается формированию у учащихся убеждения, что свойства вещества зависят от его строения и типа химической связи, то есть свойство вещества и его строение диалектически взаимосвязаны и взаимозависимы.
4. Положение в периодической системе (для химического элемента) или в общей классификации веществ (для соединения). Первые сведения о строении веществ (качественный и количественный состав) учащиеся узнают в 8 классе. Эти данные позволяют развить понятия о строении и свойствах важнейших классов неорганических веществ, понятия о классификации химических элементов на основе строения их атомов. Ученики старших классов должны знать не только свойства важнейших элементов и соединений, изучаемых по программе, но и уметь прогнозировать свойства неизвестных им элементов и соединений, исходя из положения элемента в Периодической системе (фактически на основе строения атома) и нахождения соединения в общей классификации веществ (неорганических и органических). В старших классах более глубоко рассматривается электронное строение вещества, его кристаллическая решетка.
5. Химические свойства. Химические свойства – основной вопрос химии, в свою очередь также рассматриваются по определенному плану. Первоначально эти свойства преподносятся ученикам в виде фактического материала. По мере изучения теорий, законов и учений свойства веществ описываются на основе полученных теоретических представлений с указанием механизма реакции, его типа и условий протекания.
Химические свойства неорганических веществ можно рассматривать по следующему плану
-Отношение к воде;
-Электролитическая диссоциация;
-Взаимодействие с кислородом;
-Взаимодействие с водородом;
-Взаимодействие с галогенами;
-Взаимодействие с серой;
-Взаимодействие с азотом и фосфором;
-Взаимодействие с углеродом и кремнием;
-Взаимодействие со щелочными металлами;
-Взаимодействие со щелочноземельными металлами;
-Взаимодействие с другими металлами;
-Взаимодействие с оксидами;
-Взаимодействие с типичными кислотами;
-Взаимодействие с кислотами-окислителями;
-Взаимодействие с основаниями;
-Взаимодействие с солями;
-Взаимодействие с органическими веществами;
-Отношение к нагреванию;
-Окислительно-восстановительные свойства;
-Генетические связи с другими классами веществ;
-Качественные реакции;
-Особые свойства.
По мере изучения теоретических вопросов необходимо научить учащихся:
а). Объяснять и предвидеть свойства элементов и веществ с точки зрения атомно-молекулярного учения, Периодического закона, теории строения атомов, молекул, химической связи, теории электролитической диссоциации, закономерностей химической кинетики, теории строения органических веществ.
б). Сравнивать и сопоставлять свойства отдельных элементов и веществ, групп и классов элементов и веществ, отмечая при этом определенные закономерности в изменении свойств веществ и генетические связи между ними.
в). Объяснять механизмы и закономерности химических реакций с точки зрения тех или иных теоретических представлений.
6. Биологические (физиологические) свойства. В 8 классе дается лишь констатация физиологических свойств веществ и элементов – необходимо для нормального развития организма; безразлично для нормального функционирования организма; является ядом или наносит определенный вред организму. По мере изучения биологии становиться возможным и необходимым разъяснять механизм действия элемента или вещества на организм; более подробно изучать их физиологическую роль в жизнедеятельности человека, животных и растений (например, действие угарного газа на человека; классификация аминокислот на заменимые и незаменимые и т.д.).
На всех этапах обучения нужно рассматривать вопросы техники безопасности при работе с веществами и правила хранения и обращения с изучаемыми веществами.
7. Применение. На всех этапах обучения обзор применения веществ необходимо рассматривать с точки зрения свойств вещества. Следует научить учащихся приводить примеры применения веществ по отраслям хозяйства и отдельным направлениям деятельности человека, в определенной последовательности, например: машиностроение, строительство, транспорт, сельское хозяйство, электроника, медицина, искусство, домашнее хозяйство и быт и т.д.
Суждение учащегося должно звучать следующим образом. Алюминий один из самых дешевых металлов, его сплавы имеют высокую прочность, малую плотность, устойчивы к коррозии, поэтому силумин, дуралюмин и др. сплавы используются в качестве конструкционных материалов в машиностроении, в строительстве, в транспортных средствах, в авиации и т.д. Легкость и высокая электрическая проводимость позволяют использовать алюминий для изготовления электропроводов. Алюминий и специальные сплавы не ядовиты, поэтому их используют для изготовления посуды, фольги для упаковки продуктов и различной утвари. Гидроксид алюминия как амфотерный неядовитый гидроксид применяется в составе антацидов при лечении повышенной кислотности желудочного сока. Свойство алюминия реагировать с растворами щелочей с выделением водорода используют на заводах стройматериалов при получении пеноблоков.
8. Получение. Получение вещества рассматривают в двух вариантах: а) в лаборатории; б) в промышленности.
Лабораторный вариант требует знания условий и техники безопасности проведения реакции, установки для получения вещества и уравнения реакции. В старших классах учащиеся должны обосновать получение вещества наиболее оптимальным в условиях школы способом.
Производство вещества изучается (к сожалению довольно поверхностно) на примере получения серной кислоты, азотной кислоты, аммиака, удобрений, стекла, ацетилена, каучука, волокон и т.д. Изучение производства вещества может быть рекомендовано по следующему плану.
а). Краткая характеристика данного производства (история, перспективы развития).
б). Основные продукты производства и их значение.
в). Сырье, его химический состав, добыча, переработка, доставка и т.д.
г). Основные химические реакции, лежащие в основе подготовки и переработки сырья до выхода готового продукта производства.
д). Основные этапы и линии производства; отдельные аппараты и устройства, в которых осуществляются производственные процессы.
е). Научные принципы, используемые на данном производстве (определение оптимальных условий проведения реакций, комплексное использование сырья, циркуляционная технология, противоток реагирующих веществ, теплообмен, катализаторы и т.д.).
ж). Химические профессии на данном производстве, возможности их получения.
з). Социальное и медицинское обеспечение работающих, экологическая обстановка на рабочих местах и вокруг предприятия.
Примечание. Информацию по всем вопросам, связанным с производством можно получить в журнале "Химия в школе" и в научно-популярной литературе.
9. Краеведческий материал. Включение учителем в процесс изучения вещества краеведческих данных об этом веществе повышает интерес учащихся к предмету; показывают нагляднее значение химии для региона; убеждают учащихся в том, что химия – это не только колбочки и пробирки в химическом кабинете, но и реальные дела, производства. То есть, химия – настоящая производительная сила в экономике региона и страны в целом.
В ходе изучения вещества учитель химии должен применять весь методический потенциал, сочетать словесные, наглядные и практические методы обучения. При невозможности показать свойства вещества на натуральных объектах, учитель применяет компьютерные технологии.
4. Примеры краеведческого материала (Саратовская область)
| ВЫПУСК ОСНОВНЫХ ВИДОВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ В НАТУРАЛЬНОМ ВЫРАЖЕНИИ В 2001 ГОДУ (САРАТОВСКАЯ ОБЛАСТЬ) | ||
| Продукция | Объём, тыс. тонн | Темп роста, % |
| Серная и фосфорная кислоты | 1 705,8 | 113,6 |
| Минеральные удобрения | 715,5 | 104,5 |
| Нитрил акриловой кислоты | 96,4 | 116,2 |
| Метилметакрилат | 20,6 | 104,2 |
| Синтетические моющие средства | | 95,1 |
| Фенол | 33,3 | 93,3 |
| Химические волокна и нити | 32,3 | 80,0 |
алаковский район Балаковский район расположен на границе Среднего и Нижнего Поволжья, в северной части Левобережья.
Площадь — 3,1 тыс. кв. км.
Население — 228,6 тысячи человек, из них в г. Балаково — около 208,3 тысячи, 45 сел.
Район расположен в степной зоне. Это приволжский район, омываемый водами Саратовского водохранилища при впадении в Волгу двух рек — Большого и Малого Иргиза.
Балаково — второй в области промышленный центр. В нем работает более 20 крупных промышленных предприятий: химические — АО "Балаковские волокна", АО "Иргиз", АО "Балаковорезинотехника"; машиностроительные, ряд строительных, монтажных, транспортных организаций и предприятий местной перерабатывающей промышленности.
Один из самых мощных в стране центров электроэнергетики: Саратовская ГЭС, Балаковская АЭС, ТЭЦ.
Здесь действует крупный грузовой порт, аэропорт, имеются железнодорожный и автомобильный переходы через Волгу по плотине ГЭС. Сельское хозяйство зерно-маслично-животноводческого направления. Развивается овощеводство и кормопроизводство на орошаемых землях. Здесь начинается Саратовский оросительный канал.
Имеются институт техники, технологии и управления, химико-технологический техникум и медучилище, 6 ПТУ.
Наиболее значительные памятники истории, архитектуры и градостроительства: усадьба и особняк П. Мальцева, Свято-Троицкая церковь конца XIX в. работы Ф. Шехтеля, дом-музей В.И. Чапаева, филиалы областных музеев им. А.Н. Радищева и краеведения. Балаково основан в 1762 г. старообрядцами. Город — с 1913 г. Выдающиеся люди Балаковской земли — изобретатели первого в мире гусеничного трактора Ф.А. Блинов и колесного самохода Я.В. Мамин, полководец гражданской войны В.И. Чапаев, народный артист СССР Е.А. Лебедев, академик ВАСХНИЛ А.И. Бараев, конструктор первых отечественных подводных лодок В.Н. Перегудов.
ОСНОВНЫЕ ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ: ЗАПАСЫ, ОБЪЕМ ДОБЫЧИ
Основные природные ресурсы Саратовской области – природный газ, нефть, строительные материалы, горючие сланцы.
Топливно-энергетические ресурсы. На территории области разрабатывается более 40 месторождений нефти и газа, наиболее крупными из которых являются Елшанско-Курдюмовское, Соколовогорское, Песчано-Уметское, Горючкинское, Урицкое, Степновское. В области известно более 100 торфяных залежей. Запасы горючих сланцев оцениваются в несколько миллиардов тонн.
Нерудные полезные ископаемые. В области обнаружены месторождения фосфоритов, кирпичных глин, керамзитовых глин, различных видов песка (стекольного, формовочного, строительного), песчано-гравийных смесей, мела, цементного сырья, строительных камней, известняка, песчаников, минеральных красителей, опоки, трепела, минеральных солей, цеолитов, глауконитов, лечебных грязей.
Гидроресурсы. На р. Волге расположены два водохранилища: Саратовское (с плотиной в г. Балакове) и Волгоградское. В области насчитывается около 180 малых рек.
Лесные ресурсы. Леса занимают площадь 560 тыс. га. Общий запас древесины составляет 52 млн. куб. м. Из них пригодны к эксплуатации: 0,2 млн. куб. м – хвойные породы, 6,1 млн. куб. м – твердолиственные и 3,9 млн. куб. м – лиственные породы.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ПО ОСНОВНЫМ ОТРАСЛЯМ
Ведущими отраслями промышленности Саратовской области являются: топливная промышленность, электроэнергетика, машиностроение (приборостроение, электроника, дизелестроение, самолетостроение, энергетическое, химическое и нефтяное машиностроение), химическая и нефтехимическая, пищевая.
Топливная промышленность. Доля отрасли в промышленном производстве составляет 25,1%. Наиболее крупные предприятия: ЗАО «ЛУКОЙЛ-Саратов», ОАО «Саратовнефтегаз», ОАО «Саратовский НПЗ», ОАО «Нефть».
Электроэнергетика. Доля электроэнергетики в промышленном производстве составляет 20,5%. Энергетический комплекс представлен ОАО «Балаковская АЭС», ОАО «Саратовская ГЭС», ОАО «Саратовэнерго». Общая установленная мощность электростанций составляет 6,9 МВт.
Машиностроение и металлообработка. Доля отрасли в промышленном производстве составляет 16,9%. Наиболее крупные предприятия: ФГУП НПП «Алмаз», ОАО «Рефлектор», ФГУП ПО «Корпус», ОАО «Трансмаш», ОАО «Тролза».
Химическая и нефтехимическая промышленность. Доля отрасли в промышленном производстве составляет 12,8%. Основные виды производимой продукции: химические волокна и нити, минеральные удобрения, серная кислота. Наиболее крупные предприятия: ООО «Хенкель-Юг», ОАО «Балаковское химволокно», ООО «Саратоворгсинтез».
Пищевая промышленность. Доля отрасли в промышленном производстве составляет 11,6%. Наиболее крупные предприятия: ОАО «Саратовский комбинат хлебопродуктов», ОАО «БАТ – Саратовская табачная фабрика», ООО «Славянка».
Сельское хозяйство. Площадь сельскохозяйственных угодий составляет 8044,1 тыс. га, пашни занимают 5688,2 тыс. га. Валовой сбор основных сельскохозяйственных культур в 2002 г. составил (тыс. т): зерновые культуры – 3721,1, подсолнечник – 240,9, сахарная свекла – 98,8, картофель – 442,3, овощи – 208,1.