МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ ЗНАНИЙ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ ЗНАНИЙ О ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ

курсовая работа

	Выполнил: Жилин Александр Анатольевич студент __3_ курса химико-географического факультета, специальность «Химия»
Допустить к защите зав. кафедрой химии _____________ Т.П. Экономова	Научный руководитель: к.х.н., доцент кафедры химии Горбунова Людмила Герольдовна

Защищена с отметкой _______________

Научный руководитель _____________

Коряжма

2006

Содержание:

Введение

Глава 1.Структура понятия «химическая реакция» и этапы его

формирования

1.1 Понятие «химическая реакция» как система

1.2 Этапы формирования понятия «химическая реакция»

Глава 2.Основные методы, применяемые в разделах о химической

реакции

2.1 Введение понятия «химическая реакция»

2.2Формирование знаний отипах химических реакций

2.3Формирование знаний о реакциях ионного обмена

2.4Формирование знаний о химической кинетике

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Тема данной курсовой работы «Методические подходы к формированию знаний о химической реакциях». Методический подход иначе метод есть способ достижения цели, определенным образом упорядоченная деятельность. Основная цель, которую должен достичь учитель химии при изучении данного понятия: сформировать целую систему знаний о химических реакциях, состоящую из отдельных подсистем, блоков знаний. Учащиеся должны не только освоить теоретический материал этой темы, но и уметь применять полученные знания на практике, понимать те химические процессы, которые заложены в основу химических производств (производство серной кислоты, минеральных удобрений и т.д.) и химические явления, постоянно происходящие в природе (изменение минерального состава горных пород, образование озона в атмосфере), понимать важность применения наиболее безопасных методов получения новых альтернативных строительных материалов для экологии.

Данная тема актуальна, так как необходимо разрабатывать наиболее эффективные методические подходы к формированию знаний о химических реакциях, удовлетворяющих поставленной цели.

Объектом исследования работы является теоретическая система знаний о химической реакции, а предметом – те методические подходы, которые способствуют эффективному пониманию и усвоению знаний о химической реакции.

Цель работы состоит, прежде всего, в рассмотрении системообразующего понятия «химическая реакция», изучении и анализе подходов, использующихся при формировании основных блоков знаний о химической реакции.

Здесь важно изучить основные подсистемы, интегрируемые общим понятием «химическая реакция», показать связи между ними, рассмотреть свойства данной системы, раскрыть этапы формирования данного понятия по мере накопления теоретического материала учащимися, описать методы (их содержание), используемые на современном уровне обучения химии (общелогические, общепедагогические, специфические), показать их применение в совокупности при изучении разделов о химической реакции.

Глава 1. Структура понятия «химическая реакция» и этапы его формирования

Понятие «химическая реакция» как система содержания учебного предмета

Система понятий о химической реакции – это весьма сложная, многоплановая, многокомпонентная система. Этим осложнено обобщение знаний, выделение инварианта данной системы понятий. В развитом и структурно оформленном виде общее понятие о химической реакции представляет собой теоретическую систему сущностных знаний о ней [2]. Научно-теоретическими основами ее формирования служат теории строения веществ и химических процессов, периодический закон и закон сохранения массы и энергии. Понятие «химическая реакция» тесно связано с понятием «вещество». Это является отражением диалектической связи вида материи с формой ее движения. В ходе химических реакций осуществляется превращение веществ. Химическими реакциями называют явления, при которых изменяются состав, структура и свойства химических соединений – одни вещества превращаются в другие.

Ведущей идеей преемственного формирования и генерализации знаний о химической реакции в школе должен стать триединый структурно-энергетико-кинетический подход, поскольку с этих позиций можно дать разностороннюю характеристику реакции [3].

Основанием для развертывания всей совокупности знаний о химической реакции в виде теоретической системы служит генетически исходное отношение между реагентами и продуктами реакции. Генетически исходное отношение, лежащее в центре данной системы знания отражает общая модель химической реакции:

РЕАГЕНТЫ→ ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

где ПАК—переходный активный комплекс.

Существенными признаками и сторонами общего понятия химическая реакция являются следующие блоки знаний:

1. блок знаний об условиях и признаках протекания реакций;

2. блок знаний об энергетике химических реакций;

3. блок знаний о кинетике химических реакций;

4. блок знаний о химическом равновесии;

5. блок знаний о закономерностях протекания реакций.

Основополагающими понятиями этой системы являются «реакционная способность», «переходное состояние», «скорость реакции», «механизм реакции». Именно эти понятия находятся в центре современной теоретической химии как узловые. Поэтому ведущим в анализе и формировании данной системы является кинетический подход.

Сущность химической реакции заключается в образовании ПАК по схеме:

исходное состояние – переходное состояние – конечное состояние реакционной системы. Как пишет В.И.Кузнецов: “Переходное состояние системы – это сущность химических превращений, сущность любого химического процесса”. При химических реакциях происходит разрыв связей в исходных веществах и образование других (как правило, более прочных и энергетически выгодных) в продуктах реакции.

Элементарной субстанцией химической реакции являются атомы (ионы, радикалы) элементов. Сохраняемость атомов и их фундаментальных свойств, в том числе их масс, зарядов и др., служит основанием для количественных описаний химических реакций, для установления количественных отношений, отражаемых уравнениями реакций. Это объясняет подчинение их закону сохранения массы и энергии. Происходящая в ходе превращения веществ перестройка электронных структур участвующих в реакции атомов, молекул и др. частиц сопровождается образованием и превращением химической энергии в другие ее виды. Энергетический признак – один из важнейших признаков химической реакции.

Все эти сущностные знания, отражающие признаки, стороны, связи и отношения химической реакции, составляют теоретическое ядро системы понятий о химической реакции. Эта система может быть представлена следующей схемой [3]:

Знания о веществе

2. Условия возникновения и протекания реакций и их признаки

3. Механизм реакции

4. Скорость реакции

химическое производство

Модель реакции

5. Химическое равновесие

Реагенты ® продукты

Глава 2. Основные методы, применяемые в разделах о химической реакции

Урок 4. Катализ

Понятие «катализ» формируется также на основе эксперимента. Учащимся показывают склянку с пероксидом водорода. Они видят, что никаких признаков течения реакции нет. Но учащимся известно, что со временем пероксид водорода разлагается. Тогда учитель спрашивает: как можно ускорить процесс разложения. Скорее всего, последуют ответы об увеличении температуры до той, при которой разложение будет заметно. Учитель демонстрирует опыт нагревания пероксида водорода. При поднесении тлеющей лучинки, учащиеся видят, что она тухнет (значит выделяющегося кислорода явно недостаточно для поддержания горения). То есть нагревание мало увеличивает скорость химической реакции. Затем в склянку с пероксидом водорода учитель вносит диоксид марганца MnO₂. Даже без тлеющей лучинки учащиеся наблюдают мгновенное выделение газа. Затем вместо MnO₂ учитель вносит оксид кобальта (II) CoO (реакция идет еще более бурно), а после проводит тот же опыт с CuO (в данном случае реакция идет очень медленно).

Учитель сообщает, что вещества, способные увеличивать скорость химической реакции называются катализаторами.

На опыте школьники убедились, что не каждое вещество может быть катализатором и ускорять химический процесс. Отсюда вывод – действие катализаторов избирательно.

Затем учитель обращает внимание учащихся на такой факт, что вещества, которые ускоряли ход реакции, сами не расходовались. Если их отфильтровать и высушить, то окажется, что масса их не изменилась [7]. Для объяснения этого факта учитель схематично показывает процесс каталитической реакции:

А + В = АВ.

1 стадия. А + К = АК

2 стадия. АК + В = АВ + К.

Таким образом, вещество К остается количественно без изменения.

Теперь необходимо разобраться в причине увеличения катализаторами скорости химической реакции. Увеличение скорости реакции под действием катализатора объясняется тем, что каждая из двух стадий с катализатором имеет меньший энергетический барьер по сравнению с непосредственной реакцией взаимодействия исходных веществ.

Заключение

В заключении хотелось бы еще раз отметить те методы и приемы, которые используются при формировании основных разделов понятия химическая реакция.

Главная роль при изучении каждой составляющей понятия «химическая реакция» отводится химическому эксперименту. Он наиболее наглядно отражает внешние признаки и явления, происходящие при взаимодействии, а также отражает влияние внешних факторов воздействия на реагирующие вещества. Он решает многообразные задачи воспитания (трудового, культурологического, этического, мировоззренческого, экологического); развития (памяти, мышления, воображения, творческой самостоятельности); обучения. В процессе обучения он служит источником познания [5], выполняет функцию метода (познания химических объектов, проверки учебных гипотез, решения учебных проблем), а также функцию средства обучения (доказательности истинности суждений, иллюстрации, применения знаний и умений), средства воспитания и развития учащихся. При изучении многих тем химический эксперимент применяется параллельно с моделированием: написание химических формул веществ, составление из них моделей процессов, вычерчивание графических иллюстраций процессов. Моделирование позволяет более полно отразить те изменения, которые происходят в ходе химических реакций. Использовать моделирование, в частности составляя уравнения химических реакций, нужно так, чтобы максимально избежать формализма знаний учащихся [14]: составляя формулы веществ, моделируя процессы, происходящие с ними они четко должны понимать, что за химическими формулами стоят конкретные вещества (в реакцию вступает не формула, а вещество). В этой связи и толкование уравнений реакций должно быть грамотным. Например, в реакции: 2H₂ + O₂ = 2H₂O формулировка процесса должна быть следующей: 2моль водорода реагируют с 1молем кислорода и образуется 2моль воды (а не два аш-два плюс о-два равно два аш-два-о).

Применение различных схем-конспектов облегчает учащимся запоминание объемного материала. Например, использование схемы «Скорость химической реакции и ее зависимость от различных факторов» [8] (см. приложение) помогает усвоению, запоминанию и воспроизведению накопленных знаний по данной теме. Такие схемы могут состоять из нескольких блоков и составляться поэтапно по мере изучении, каждого блока.

При изучении различных классов простых и сложных соединений учитель может использовать коллекции минералов [15]. Так, например, при изучении темы «Сера и ее соединения» необходимо ознакомить учащихся с самим минералом для изучения его физических свойств, что позволяет также преодолеть формализм знаний. Кроме того, с этой же целью провести экскурсию для учащихся, в ходе которой они могут наблюдать образование пленки серы на лужах, камнях, траве после дождя вблизи сероводородных источников. На примере серосодержащих минералов (сульфатов, сульфидов) можно дополнить знания учащихся об окислительно-восстановительных процессах происходящих в природе.

Особое внимание отводится методам позволяющим активизировать самостоятельную деятельность учащихся. Известно, что время начала изучения химии в школе (8 класс) соответствует подростковому периоду развития личности учеников (11-12 – 14-15 лет). В этом возрасте для подростка наиболее привлекательными становятся формы проведения занятий, позволяющие проявить самостоятельность и инициативу. Он легче осваивает способы действия, когда учитель лишь помогает ему [4]. Примеры занятий активно использующих данный принцип более подробно рассмотрены в параграфах «Введение понятия о химической реакции», «Формирование знаний о кинетике химических реакций».

Итак, в рассмотренных методических подходах применяются следующие методы:

1. общелогические: абстрагирование, индуктивный подход выведения понятий, обобщение, конкретизация и другие.

2. общепедагогические: рассказ, рассуждение, беседа и другие.

3. специфические: химический эксперимент, наблюдение и объяснение химических объектов.

Данные методы применяются в совокупности, так как часто применение какой-либо одной группы методов не приводит к эффективным положительным результатам. Интеграция этих методов в определенном сочетании приводит к появлению метода обучения химии.

Интерес к учебному предмету во многом зависит от того, в какой именно форме учитель подаст изучаемый материал, насколько увлекательно и доходчиво объяснит его. Именно эти качества и необходимо учитывать при выборе методов обучения, ведь только правильно выбранный метод позволит активизировать интерес к учению, усилит мотивацию учения.

Список литературы

1. Кузнецова Л. М., Дронова Н. Ю., Евстигнеева Т. А. К методике изучения химической кинетики и химического равновесия // Химия в школе. – 2001. – № 9. – с.7.

2. Кузнецова Н. Е. Методика преподавания химии: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по хим. и биол. спец. – М.: Просвещение, 1984. –415 с., ил.

3. Кузнецова Н. Е. Формирование систем понятий при обучении химии. – М.: Просвещение, 1989. – 144 с.

4. Мухина В. С. Возрастная психология: феноменология развития, детство, отрочество: Учебник для студ. вузов. – 9-е изд., стереотип. –М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 456 с.

5. Пак М. С. Основы дидактики химии: учебное пособие. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. –307 с.

6. Стабалдина С. Т. Принципы и законы диалектики в обучении химии // Химия в школе. – 2003. – № 7. – с.16.

7. Трофимова И. В. Реакции ионного обмена в водных растворах // Химия в школе. – 2005. – № 10. – с.10-16.

8. Турлакова Е. В. Использование схем-конспектов при изучении закономерностей химических реакций. // Химия в школе. – 1997. – № 1. – с.6.

9. Химия. 8 класс: Поурочные планы (по учебнику Л. С. Гузея и др.). I полугодие / Авт. – сост. С. Ю. Дибленко. – Волгоград: Учитель, 2004. – 144 с.

10. Химия. 8 класс: Поурочные планы (по учебнику Л. С. Гузея и др.). II полугодие / Авт. – сост. С. Ю. Дибленко. – Волгоград: Учитель, 2004. – 168 с.

11. Химия. 9 класс: Поурочные планы (по учебнику Л. С. Гузея и др.). I полугодие / Авт. – сост. С. Ю. Дибленко, Е. А. Смирнова, С. М. Колмыкова. – Волгоград: Учитель, 2005. – 169 с.

12. Ходаков Ю. В., Эпштейн Д. А., Глориозов П. А. и др. Преподавание химии в 7-8 классах: Метод. пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1969. – 318 с.

13. Чернобельская Г. М. Методика обучения химии в средней школе: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. – М.: .: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. – 336 с.

14. Шелинский Г. И. Насущные вопросы формирования важнейших химических понятий химии на начальном этапе обучения // Химия в школе. – 2001. – № 5. – с.17.

15. Шилов В. И. Использование минералов при формировании химических понятий // Химия в школе. – 2006. – №3. – с.32.

Приложение

Ряды кислот	Порядок константы диссоциации
1. НСЮ ₄, HI, HBr, HCI, НМп 0₄, H₂S0₄, H₂Se0_4, H₂Cr₂0₇, HN0₃
2. Н₄Р₂0₇ < Н₂Сг0₄ = НЮ₃ = НВг0₃ ≈ H ₂ S ₂ 0₃	10 ^-1
3. НСг₂О₇^- = НСЮ₂ = HSe 0₄^- ≈ H ₂ S 0₃ = Н S О^-₄ ≈ HS ₂ 0₃ < НЮ₄ = Н₃Р0₃	10 ^-2
4. Н₂Те = H ₂ Se 0₃ = Н₂Те0₃ < H ₃ As 0₄ < Н₃Р0₄ = Н₃Р₂О₄	10 ^-3
5. H ₂ Se < НСООН = Н₂В₄0₇ < HF = Н N 0₂	10 ^-4
6. СН₃СООН	10 ^-5
7. Н₂Р0₃ = H₂As0₄ < НСг0₄ = Н₂С0₃	10 ^-6
8. НТеОз < Н₆Те0₆ = НСЮ = H ₂ S = HS 0₃ = Н₂Р0₄	10 ^-8
9. НВЮ = HSe0₃ ^-	10 ^-9
10. H₂Si0₃ = H₄Si0₄ < HCN = H₃As0₃ = H₃B0₃ < NH⁺	10 ^-10
11. HSe" = НЮ < НСОз < НМп0₄	10^-11
12. H₃Si0₄ < Н₂0₂ = HAs О^2-	10 ^-12
13. HS ^- = НАЮ₂ = НТе ^- ≈ HPO₄^2-	10 ^-13
14 H₂SiO ₄ ^2-	10 ^-14
15. Н₂О	10 ^-16

Вытеснительная таблица кислот.

HClO₄

HBr

HCl

HMnO₄

H₂SO₄

HNO₃

H₂CrO₄

H₂SO₃

HSO₄^-

H₃PO₄

HNO₂

HCrO₄

H₂CO₃

H₂S

HSO₃

H₂PO₄

H₂SiO₃

NH₄⁺

HCO₃^-

HS^-

HPO₄^2-