Oрганизация учебного эксперимента на уроках химии

ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА УРОКАХ ХИМИИ

Основная цель аналитической химии - обеспечить точность, высокую чувствительность, скорость и селективность анализа в зависимости от поставленной задачи. Разработка методов, позволяющих анализировать микрообъекты (микрохимический анализ), локальный анализ (точечный, поверхностный и т. д.), Анализ без разрушения образца (неразрушающий анализ), расстояние от него (дистанционный анализ), непрерывный анализ (например, поток) и т. д. -определяет в форме химического соединения и в какой фазе идентифицированный компонент присутствует в образце (фазовый анализ). Важными направлениями в развитии аналитической химии являются автоматизация анализа, особенно в управлении технологическими процессами (Automated Analysis) и математики, в частности, широкое использование компьютеров,

Существует три основных направления аналитической химии: общетеоретические основы; разработка аналитических методов; аналитическая химия отдельных объектов. В зависимости от цели анализа различают качественный и количественный анализ. Первая задача - идентифицировать и идентифицировать компоненты анализируемой пробы, вторая - определить их концентрацию или массу. Изотопный анализ, элементный анализ, структурно-групповой (включая функциональный анализ), молекулярный анализ и фазовый анализ различают в зависимости от того, какие компоненты необходимо идентифицировать или идентифицировать. Анализ неорганических и органических веществ различается по характеру анализируемого объекта.

Цель курсовой работы

1. Методы и реакции анализа смеси катионов нерастворимых гидроксильных групп в растворах гидроксидов NaOH и KOH.

2. Определите, какие катионы относятся к 5-й аналитической группе.

3. Какие качественные реакции можно использовать для отделения катионов 5-й аналитической группы от аналитических групп других катионов?

Задачи для достижения целей курсовой работы

1. Для ознакомления с методами и аналогами анализа смеси 5 катионов аналитической группы нерастворимых гидроксидных групп в растворах гидроксидов NaOH и KOH необходимо ознакомиться с учебником по аналитической химии.

2. Чтобы обосновать методы отделения катионов 5-й аналитической группы от аналитических групп других катионов, необходимо провести лабораторную работу или увидеть ее виртуально.

Ведущее место в преподавании химии занимает школьный химический эксперимент. Это  основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с химическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся.

В системе современного обучения велика роль химического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания

Химический эксперимент способствует развитию:

• самостоятельности,

• повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.

• развивает мышление,

• умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов.

Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы. Привлечение к этой работе учащихся развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания для формулировки гипотезы, а в результате ее проверки ребята получают новые знания. Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы. Следовательно, эксперимент положительно влияет на умственное развитие учащихся, а учитель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.

Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.О большом значении лабораторного эксперимента при обучении химии писали следующие ученые и педагоги: К.Д. Ушинский, Д.И. Менделеев, Д.И. Писарев, П.И.Воскресенский, В.Н. Верховский, Л.А. Цветков и другие. Они раскрыли роль эксперимента в химическом образовании. В современном образовании значение химического эксперимента очень велико, так как он направлен на развитие учащегося посредством предмета. Учащимся необходимо предоставить богатый чувственный опыт, обучать умению слышать, осязать, видеть и пользоваться методами познания действительности. Химическое образование в школе должно вооружить учащихся знаниями основ науки и прикладными знаниями общеобразовательного характера – химия и здоровье человека, химия и экология, химия в быту, химия и пища. химия и лекарственные растения, химия и медицинские препараты и т.д. Необходимо раскрыть роль химии в решении продовольственных, энергетических и медицинских проблем современного человека. Средством решения такого рода задач и является химический эксперимент, который способен формировать убеждения и соединить теорию с практикой. Нехватка химических реактивов, отсутствие необходимого оборудования заставляет школьных учителей химии заменять экспериментальное сопровождение процесса изучения химии в школе виртуальным экспериментом – разнообразными видеоматериалами, которые выпускаются в настоящее время в большом количестве. В результате чего происходит подмена лабораторного эксперимента – виртуальным. Мы считаем, что видеоматериалы могут иллюстрировать эксперименты в следующих случаях если:

– согласно правилам техники безопасности, процесс проведения лабораторной работы вреден или опасен для здоровья учащихся ;

– требует использования токсичных веществ или эксперимент относится к разряду экзотичных (недоступность реактивов или сложность установок для проведения лабораторного практикума). Мы также как и многие другие вузовские и школьные педагоги России считаем, что виртуальный эксперимент – это как виртуальное (на словах) питание. В школах Чеченской Республики плохо оснащены химические кабинеты, а во многих школах они и вовсе отсутствуют, что не позволяет получать достаточные знания по химии. Школьный химический эксперимент – источник знания учащихся о природе веществ и химических процессов требует постоянного внимания со стороны педагогических работников и дирекции школы.

Многие молодые учителя Чеченской Республики, учеба которых в вузах выпала на военные годы, не владеют в достаточной мере химическим экспериментом, поэтому не могут самостоятельно проводить его в лабораторных условиях. Мы предлагаем для таких учителей организовать на базе кафедр химии вузов Чеченской Республике курсы по ликвидации пробелов в проведении химического эксперимента.

Обязательным условием качественного современного урока химии в общеобразовательной школе должно стать его современное материально-техническое оснащение. Современно оборудованный и правильно оформленный химический кабинет позволяет эффективно использовать каждую минуту урока, создает необходимые условия для организации самостоятельной работы на уроках химии и во внеурочное время. Использование компьютерных технологий и мультимедийного оборудования в обучение не должно означать замену или отмену традиционного химического эксперимента, экскурсий на производство, в природу, изоляцию от окружающей реальности. Совершенствование методики преподавания химии не означает отрицание накопленного годами опыта обучения химии и воспитания учащихся на уроках химии и во внеклассной работе. Рассказ и объяснение учителя на уроках химии остаются весьма ценным приобретением и не теряют своей значимости в условиях внедрения более «современных» активных методов преподавания. Мы глубоко убеждены, что организация активной познавательной деятельности должна успешно сочетаться с запоминанием учебного материала, с системным опросом, проверкой и контролем знаний. Традиционную систему обучения активизирует проведение конкурсов, ролевых игр, научно-практических конференций, семинаров, творческих встреч.

В последние годы, на завершающем этапе обучения химии, в школе на различных занятиях в кружках, на занятиях небольших объединений учащихся (мини-группы из 4-5 человек) все больше вводят факультативные селективные курсы, определив темы для комплексного изучения. Внедрение селективных курсов для изучения природы и общества не должно означать отмену системного обучения химии, так как она является одной из ведущих дисциплин о природе материального мира.Как показал опыт, внедрение предмета естествознания в химическое образование России не способствовало подъему качества знаний и умений учащихся. Предмет естествознание нельзя считать отдельной самостоятельной наукой – это синтез системных знаний таких учебных дисциплин как химия, биология и физика.

Xимический эксперимент придает особую специфику предмету химии. Он является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения. В школьной программе значительная роль отведена химическому эксперименту, в процессе выполнения которого учащиеся обучаются умению наблюдать, анализировать, делать выводы, обращаться с оборудованием и реактивами. Химический эксперимент знакомит учащихся не только с самими явлениями, но и методами химической науки. Он помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения.

Химический эксперимент занимает важное место в обучении химии. При выполнении опытов учащиеся не только быстрее усваивают знания о свойствах веществ и химических процессах, но и учатся поддерживать знания химическими опытами, а также приобретают умения работать самостоятельно. Учащийся, проводящий опыты и наблюдающий химические превращения в различных условиях, убеждается, что сложными химическими процессами можно управлять, что в явлениях нет ничего таинственного, они подчиняются естественным законам, познание которых обеспечивает возможность широкого использования химических превращений в практической деятельности человека.

Следует помнить, что каждый метод нужно применять там, где он наиболее эффективно выполняет образовательную, воспитывающую и развивающую функции. Любой метод может и должен выполнять все три функции и выполняет их, если применен правильно, выбран адекватно содержанию и возрастным особенностям учащихся и используется не изолированно, а в сочетании с другими методами обучения. Методы обучения выбирает и применяет учитель, а воздействие личности учителя – чрезвычайно важный фактор обучения, и особенно воспитания, учащихся. Поэтому, выбирая метод, учитель должен быть уверен, что в данных конкретных условиях именно он будет оказывать наибольшее образовательное, воспитывающее, развивающее действие.

Методы обучения химии в учебном процессе тесно взаимодействуют, интегрируют друг с другом. Поэтому принято говорить не об использовании того или иного метода, а об эффективном сочетании их, которое определяется дидактической целью, химическим содержанием, возрастными особенностями, подготовленностью класса и другими менее значительными факторами.

При изучении методов обучения химии затрагивается проблема оптимального их выбора. При этом учитывается следующее:

1.закономерности и принципы обучения;

2.цели и задачи обучения;

3.содержание и методы данной науки вообще и данного предмета, темы в частности;

4.учебные возможности школьников (возрастные, уровень подготовленности, особенности классного коллектива);

5.специфика внешних условий (географических, производственного окружения и пр.);

6.возможности самих учителей.

Овладение экспериментальными умениями и навыками необходимо не только для успешного усвоения содержания курса химии, но и при продолжении образования в вузах и для будущей производственной деятельности.

Эксперимент – важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, превращения знаний в убеждения.

Результаты большинства химических опытов, применяемых на уроках, обычно не противоречат существующим закономерностям и служат подтверждением определенных теоретических положений. Поэтому раскрытие познавательного значения каждого опыта – основное требование к химическому эксперименту.

На формирование практических умений, а тем более на их развитие необходимо время. Изыскать его возможно, если осуществлять формирование практических умений учащихся поэтапно, распределяя эту работу по годам обучения. В течение одного года следует развивать и совершенствовать умения, необходимые для выполнения химического эксперимента определенного вида. Эффективность обучения химии с использованием эксперимента зависит от наличия постоянных обратных связей. Учет экспериментальных умений и навыков – это итог работы не только учащихся, но и преподавателя.

Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает развивать умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает аккуратность, уважение и любовь к труду. Химический эксперимент способствует общему воспитанию и всестороннему развитию личности.

Использование химического эксперимента в преподавании обеспечивает более полноценное усвоение учебного материала, так как проводимый эксперимент играет большую наглядную роль. При обучении химии посредством эксперимента происходит осуществление связи теории с практикой, превращение знаний в убеждения.

В учебном эксперименте, как и в научном, вскрываются объективно существующие отношения, связи между веществами и явлениями. Учебный эксперимент, как правило, должен длиться несколько минут и ограничен рамками урока. Научный эксперимент не имеет строгих ограничений во времени.

1. Познавательная - для усвоения основ химии, постановки и решения практических проблем, выявления значения химии в современной жизни.

2.Воспитывающая - для формирования диалектико-материалистического мировоззрения.

3. Развивающая - для приобретения и совершенствования общенаучных и практических умений и навыков.

Формы школьного эксперимента:

1. Демонстрационный.

2. Лабораторные работы.

3. Практические работы.

4. Экспериментальные задачи.

5. Проблемный практикум.

6. Научный эксперимент.

7. Домашний эксперимент.

Требования к школьному эксперименту.

Эксперимент должен быть:

1. Наглядным и выразительным.

2. Доступным для восприятия и убедительным.

3. Безотказным, а оборудование надежным.

4. Безопасным.

5. Целесообразным при включении опытов в определенный этап урока.

6. Иметь доступное объяснение опытов.

7. Учтена возможность повторения эксперимента для корректировки наблюдения и получения достоверных результатов.

8. Экологически безопасным.

В своей педагогической деятельности использую деятельностный подход, эксперимент при этом является важной составляющей. Использование деятельностного подхода в преподавании химии и предполагает, что:

1.знание ученик получает не в готовом виде, а созидает его самостоятельно в результате организованной учителем целенаправленной познавательной деятельности;

2.за умениями, навыками, развитием и воспитанием ученика стоит действие.

Основной концептуальный подход в выстраивании учебной деятельности

учащегося строю на принципе - ученик активный соучастник учебного процесса, который предполагает включение в процесс обучения интерактивных приемов обучения, при которых обучаемый реализует свои интеллектуальные возможности, включаясь в активный самостоятельный поиск.

Химический эксперимент, применяемый в школьной практике, чаще всего служит подтверждением определенных теоретических положений. Такой иллюстративный эксперимент важен и нужен. Учебный процесс строю в следующем направлении: изучаемый объект (вещества и химические реакции) - химический эксперимент и наблюдение - его осмысление - мысленный образ - материальная модель - знаковая модель. Такой путь познания развивает у школьников определенное мировоззрение и понимание природы человеческого познания.

Для того чтобы ученик смог понять сущность осуществляющегося химического процесса, а затем зашифровать его в знаках, состав действий должен быть адекватным процессу познания сущности реакции: определить исходные вещества; установить возможность реакции между данными веществами(указать какое свойство веществ проявляется, или указать причину реакции); предсказать продукты реакции; составить формулы исходных веществ и продуктов реакции; обосновать и расставить коэффициенты. Учитель при этом является организатором целенаправленной познавательной деятельности ученика.

Основой курса химии является химический эксперимент. На каждом уроке с 8 по 11 класс ищу возможность привнести на урок эксперимент (лабораторные опыты или демонстрационный эксперимент, DVD), подтверждающий то или иное утверждение. Мной разработаны программы факультативных курсов, углубляющие и расширяющие знания учащихся по химии.

Система факультативных курсов разработана таким образом, чтобы учащиеся продолжали свое химическое образование в течение всех лет изучения химии в школе, при этом широко используются экскурсии в вузовские лаборатории и на предприятия.

При выполнении исследовательской работы учащиеся, чаще всего, выходят за рамки школьного учебника и часто работа имеет интегративный характер. Примером могут служить многие исследовательские работы учащихся.

Главное при обучении школьников - это формирование научных познаний на основе самостоятельного анализа явлений, предметов, процессов; желательно стремиться к тому, чтобы учащиеся овладели логическими методами познания. Важно для обучающихся умение выполнять сложные умственные операции - выделение главного, сравнение, доказательство, обобщение, конкретизация, анализ, синтез.

Использование эксперимента возможно в виде нескольких форм организации, как иллюстрационный (демонстрационный) эксперимент, лабораторные опыты и работы, практические работы и опыты, внеклассный (исследовательский) и домашний эксперимент. Для эффективной реализации экспериментальной составляющей урока необходима детальная проработка всех этапов эксперимента. Преподавателю необходимо учитывать наглядность данного эксперимента, его безопасность для

Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования учителя и учеников (необходимо соблюдать все меры предосторожности), целесообразность применения для освещения конкретной проблемы. Полученные данные и результаты исследования должны быть трактованы, снабжены логичными и верными комментариями и выводами.

Если рассмотреть структуру урока, то экспериментальной составляющей на любой фазе урока найдется соответствующая ниша. Так, на этапе инициации, при сообщении целей урока и планирования его результатов использование проблемного эксперимента с нестандартным содержанием или неожиданным результатом способно побудить учеников включиться в активно-познавательную деятельность на уроке, заинтересовать обучающихся. Как правило, такой демонстрационный эксперимент может быть проведен учителем, либо специально подготовленным обучающимся, незаменимо так же использование материалов виртуальной лаборатории. Примерами такого рода экспериментов могут служить демонстрация электропроводности различного типа растворов и твердых тел в преддверии объяснения темы: «Электролитическая диссоциация», демонстрация различной скорости протекания реакции в зависимости от ее условий перед объяснением темы «Кинетика реакций», демонстрация различия признаков химических и физических превращений перед объяснением темы «Физические и химические явления» и т. д. Практика показывает, что привлечение проблемного эксперимента на этой стадии урока делает обучающегося не сторонним наблюдателем, а активным участником поискового процесса, ученик заинтересован и направлен на решение вопроса: «Почему?», ответ на который он в обязательном порядке должен получить в конце урока (идеальным вариантом является, если выводы им сделаны будут самостоятельно с контролем и направлением со стороны учителя).

В процессе актуализации материала на уроке, включающей интеракции всех участников образовательного процесса, демонстрационно-исследовательский эксперимент и лабораторные опыты (работы) позволяют визуализировать химические процессы и реакции, закрепить полученные знания и навыки, получить подтверждение гипотезе, сформированной учеником при просмотре проблемного эксперимента в начале урока (или опровергнуть ее). В данном случае преподаватель предлагает учащимся провести несложные опыты по определенному алгоритму, наверняка приводящим к искомому результату. Немаловажно, когда учитель призывает ребят к дискуссии, комментируя и резюмируя выводы обучающихся, а у ребенка складывается четкая позиция правильности и последовательности полученных результатов. Так химические свойства классов неорганических соединений и органических веществ целесообразно проводить в виде лабораторных опытов. Каждому обучающемуся выдается набор реактивов, включающих в себя индикаторы, растворы кислоты и щелочи, воду. Проводя эксперимент, ученик закрепляет полученные знания. При этом для устранения возможных неточностей в трактовке результата и ошибок в проведении эксперимента, учитель обращает внимание на их наличие. Необходимо обратить внимание на тот факт, что один из кислотных оксидов с водой взаимодействовать не будет, о чем скажет отсутствие изменения окраски индикатора, а амфотерные оксиды и основания проявляют двойственные кислотно-основные свойства.

Лабораторные опыты знакомят обучающегося с небольшим конкретизированным набором фактического материала, позволяя обучающемуся решить определенную исследовательскую задачу, подтвердить или конкретизировать конкретное понятие или процесс, совершенствовать экспериментальные знания и навыки. Как правило, такие опыты включают 2-3 простых операции с веществами, но должны сопровождаться обоснованными выводами, записью в тетради или лабораторном журнале ученика. Похожие явления или процессы, с которыми встречается ученик в повседневной жизни можно взять также за источник информации, описать, по аналогии с реакциями в пробирке, явления, происходящие вокруг нас. Мировоззренческая и образовательная функция проблемного и исследовательского эксперимента позволяет обучающимся формировать и корректировать собственные представления о различных процессах и явлениях, связывать лабораторный опыт и бытовое или промышленное явление, использовать полученные навыки на следующих этапах изучения и для объяснения похожих явлений и процессов.

На этапе закрепления материала возможно включение эксперимента в виде практической работы, а возможно использование задач и заданий, основанных на полученных ранее экспериментальных данных или составление их для ситуаций, требующих практического решения (метод кейсов). В данном случае можно говорить о реализации компетентностного подхода в обучении, межпредметных связях и применении знаний и умений в конкретных жизненных ситуациях . Практическая работа, несомненно, охватывает большой раздел материала и требует от обучающегося предварительной теоретической подготовки, знания и умения безопасной работы и грамотности в обращении с реактивами и оборудовании. Ученик самостоятельно или же при помощи учителя ставит перед собой цель эксперимента, проводит соответствующие манипуляции, наблюдает химическое явление или процесс, описывает его сущность, вносит свои наблюдения в тетрадь, записывает в большинстве случаев уравнение химической реакции. Учителем при проведении данного вида экспериментальных работ должна быть оказана дифференцированная помощь.

В практические и лабораторные работы целесообразно включать небольшие творческие задания. Так, определение галогенидов с применением нитрата серебра можно испробовать не только на лабораторном растворе, но и на обычной водопроводной и минеральной воде (например, иодированной), свойства органических соединений, качественные реакции на различные функциональные группы можно провести с использованием различных лекарственных средств. определение аминокислот, молочной кислоты с помощью соли железа можно провести для сравнения в смыве с кожи, крахмал, лактозу, глюкозу можно обнаружить в пищевых объектах. Обучающимся можно предложить составить алгоритм решения подобного задания для другого набора реактивов, другого набора объектов и условий. На уроке по теме «Смеси» ученикам была предложена практическая задача на выбор, при проведении практической работы «Приготовление раствора определенной концентрации» готовили раствор сахара в чае (взвешивали столько ложек, сколько обучающийся ежедневно кладет в чай), обнаружение карбонат иона проводили на кусочке мрамора, раковине, скорлупе от яйца, обнаружение крахмала с помощью раствора иода проводили на многих пищевых объектах. Как правило, такие задания заставляют обучающихся применить полученные знания на решении здоровье сберегающих, экологических и производственно-бытовых проблем.

Следующий этап урока - рефлексия полученных знаний и навыков, критический анализ полученной информации и собственных достижений на этапах урока. На этом этапе ученик осмысляет ход и результаты всего занятия, информация, полученная на уроке из различных источников, формирует устойчивые и отчетливые образы новых умений и навыков. Все использованные факты и данные необходимо четко связать с полученными результатами, все проблемные и исследовательские вопросы урока должны быть решены.

В настоящее время широко реализуется практика внедрения домашнего эксперимента, что несомненно служит не только расширению и углублению знаний и навыков обучающихся, способствует удовлетворению исследовательских и познавательных интересов учеников, но и способствует развитию творческой деятельности, осуществление связи наука-жизнь. Особенно такого рода деятельность интересна и необходима для обучающихся 7-9-х классов. В процессе подготовки и проведения домашнего эксперимента ученик приобретает необходимые экспериментальные навыки, закрепляет правила безопасного обращения с оборудованием и веществами, развивает творческое мышление и удовлетворяет потребность в творчестве. Ребенок не ограничен во времени, может использовать доступные реактивы и оборудование, планирует и проводит эксперимент, описывает, руководствуясь имеющимися знаниями, составляет отчет и записывает выводы. Однако при проведении эксперимента преподаватель должен быть уверен, что ученик проведет эксперимент правильно с соблюдением техники безопасности и получит соответствующие выводы, поэтому роль преподавателя состоит в четком инструктировании проведения опыта, обсуждении и проверке полученных результатов .

Следует отметить, что систематическое использование домашнего эксперимента при изучении химии в школе обеспечивает развитие мотивации к изучению предмета, положительное отношение школьника к получению знаний, практическая подоплека теоретического знания по химии, популяризация химической науки, расширение сферы применения знаний. Можно рассматривать домашний эксперимент как способ проверки истинности знаний. В каждом доме есть импровизированная химическая лаборатория с набором специфических реактивов и оборудования. Методика выполнения работ и правила безопасности должны быть понятны ученику. Домашний химический эксперимент должен выполняться только с разрешения родителей. Примерами заданий для домашнего эксперимента я использую следующие:

1.разделение смесей различными методами (раздаются готовые смеси с инструктированием по разделению);

2.экстрагирование и хромотография, как способы разделения смеси. В данном случае ученику предлагается экстрагировать с помощью спирта зеленый пигмент (хлорофилл) из листа зеленого растения и с помощью бумажной хромотографии провести разделение экстракта на два компонента;

3.окрашивание пламени ионами металлов в различные цвета;

4.исследование индикаторной способности различных природных красителей, выделяемых из доступных веществ;

5.явление адсорбции различных веществ (как вариант предлагается адсорбция активированным углем красителя из гуаш