Особенности преподавания химии в средней школе с использованием химического эксперимента

Особенности преподавания химии в средней школе с использованием химического эксперимента

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Биологический факультет

Кафедра химии

ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДОВАНИЯ ХИМИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Курсовая работа

Исполнитель:

студентка группы Би-31 ______________ Ковшарова Татьяна Александровна

Научный руководитель:

______________ Пантелеева Светлана Михайловна

Гомель2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Обзор литературы

.1 Сущность химического эксперимента

.1.1 Организация экспериментальной деятельности учащихся

.2 Виды химического эксперимента

.2.1 Демонстрационный химический эксперимент валеологической направленности

.2.2 Организация обучения по выполнению химического эксперимента учащимися

.3 Формирование экспериментальных умений у учащихся 8 класса

.4 Функциональное применение проблемного химического эксперимента в интенсивном обучении химии

.5 Химический эксперимент как средство формирования здорового образа жизни у школьников

.6 Внеклассная работа. Занимательные опыты на уроках химии

Заключение

Список использованных источников

Введение

Темой курсовой работы явилось изучение особенностей преподавания химии в средней школе с использованием химического эксперимента.

Актуальность: 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.

Цель курсовой работы: проработка литературных источников по вопросу применения химического эксперимента при обучении.

Практическая значимость и область применения: накопление материала, применяемого в педагогической практике при преподавании химии с использованием химического эксперимента; определение классификаций химического эксперимента; нахождение преимуществ каждого вида химического эксперимента из представленных классификаций.

1. Обзор литературы

1.1 Сущность химического эксперимента

Химия - наука экспериментальная, поэтому химический эксперимент органично вплетается в ткань всего школьного курса. Хорошо подобранные опыты позволяют наглядно отразить связь теории и эксперимента и на практике убедиться в действенности законов химической науки и возможности научного предвидения. Использование химического эксперимента в обучении позволяет ознакомить учащихся не только с самими явлениями, но и методами химической науки. Кроме того, химический эксперимент как источник приобретения эмпирических знаний служит надежным средством превращения знаний в убеждения, а, следовательно, способствует формированию мировоззрения [1].

В связи с усилением теоретической направленности школьного курса химии возросла роль эксперимента, поэтому опыты должны не только вызывать интерес к наблюдаемому явлению, но и послужить отправным началом к раскрытию тайн природы, привитию интереса к предмету. Наблюдаемые явления учащиеся должны понимать, т. к. только при этом можно добиться глубоких, а не формальных знаний [2].

При подготовке к проведению химического эксперимента необходимо учитывать, усвоению какого учебного материала может помочь опыт; какие важные законы и теоретические положения, основные химические понятия должны быть подготовлены, повторены, углублены, расширены и применены в опыте; какие практические умения и навыки будут развиваться с помощью опыта; каким образом опыт будет помогать развитию умственных способностей учащихся; реализации каких воспитательных задач может способствовать опыт. При этом большое значение приобретает способ подачи химического опыта, предлагающий соответствующий культурологический экскурс, например исторической, экологической и практической направленности.

Исторический экскурс позволяет моделировать или реконструировать ранее открытые явления при помощи опыта. Учитель и учащиеся превращаются в участников процесса открытия, они воспроизводят историческую реальность. Таким образом, достигается понимание учащимися того, что достижения современной химической науки - это результат длительного исторического пути ее развития.

Химический эксперимент с экологической направленностью способствует формированию у учащихся экологической культуры, которая является основой бережного отношения к природе в целом.

Практическая направленность химического эксперимента позволяет осознать пользу знаний в химии в повседневной жизни и способствует формированию устойчивого интереса к предмету [1].

Учебный химический эксперимент - метод обучения, специфика которого состоит в отражении неотъемлемого компонента науки. Важнейшая особенность химического эксперимента как средства познания состоит в том, что при наблюдении и самостоятельном выполнении опытов учащиеся имеют возможность наглядно ознакомиться не только с конкретными объектами химической науки, но и с процессами качественного изменения веществ. Это способствует познанию многообразия природы веществ, накапливанию фактов для сравнений, обобщений, выводов и осознанию возможности управления сложными химическими процессами [3].

Под экспериментом (от лат. «experimentum» - «испытание») понимают наблюдение исследуемого явления при определенных условиях, позволяющих следить за ходом этого явления и повторять его при соблюдении этих условий.

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.

Эксперимент - важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, превращения знаний в убеждения [4].

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 [3,4].

1.1.1  Организация экспериментальной деятельности учащихся

Эксперимент как метод научного исследования давно и прочно занимает ведущее место среди методов естественных наук. В школьное обучение также давно внедрены различного рода лабораторные и практические работы. В последнее время существенную роль начинают играть разнообразные формы организации исследовательской деятельности учащихся в рамках различных программ, конкурсов и научных обществ.

У большинства школьников не формируется отношение к эксперименту как к методу, а их экспериментальная деятельность носит частный и ограниченный характер. Это связано с недостаточной организацией экспериментальной деятельности учащихся. Зачастую экспериментальная работа с ними либо ведется в рамках более крупных проектов, либо направлена на решение прикладных задач. Роль учащихся сводится к лаборантской функции. Понимая и признавая всю важность такого рода работы и как мотивирующего фактора к дальнейшим научным исследованиям, и как обучающего фактора акцент в школьном обучении должен быть перенесен на целенаправленное формирование обобщенной экспериментальной деятельности учащихся в целом.

Первый шаг на пути формирования любой деятельности - выделение полного объективного содержания этой деятельности.

Функция эксперимента заключается в решении исследовательской задачи, которая формулируется в виде проблемы, направленной на установление факта несоответствия, противоречия между известным и неизвестным. По определению философского словаря, для решения проблемы выдвигается «гипотеза - научное допущение или предположение, истинное, значение которого неопределенно». Гипотеза может рассматриваться как догадка или как вероятное знание. Значит, гипотеза как часть эксперимента возникает не из данного конкретного эксперимента, а из другой конкретной деятельности - наблюдений, теоретической деятельности. Гипотеза возникает как ответ на проблему.

Гипотеза выступает необходимым элементом движения познания к достоверной теории. С выдвижением гипотезы связано решение любой научной проблемы. Переход от одной теории к другой также осуществляется посредством гипотезы. Гипотеза возникает в ответ на необходимость нового объяснения каких-то фактов, явлений.

В экспериментальной деятельности можно выделить три этапа: 1) подготовка к воспроизведению явления; 2) воспроизведение явления; 3) обработка результатов.

Очевидно, что центральная часть эксперимента - воспроизведение явления, т. е. объективного события.

Рассмотрим центральную часть эксперимента - его проведение, или то, что называют экспериментом в узком смысле этого слова. По сути, это и есть воспроизведение изучаемого явления в чистом виде. Однако остается не совсем понятным, что же конкретно воспроизводится. На основании знания о составных частях эксперимента можно предположить, что воспроизводятся объект исследования, условия его существования и отношения между ними. Приведенные понятия - не общепринятые, существуют их синонимы. Деятельность исследователя во время проведения эксперимента сводится к контролю функционирования материальной базы эксперимента, осуществлению отношений между объектом исследования и условиями его существования, протоколированию хода эксперимента.

По окончании эксперимента на основании протоколов проводится заключительный этап экспериментального исследования, или эксперимента в широком смысле слова. Заключительный этап эксперимента состоит из следующих операций: приведения результатов к определенной форме, математическому и аналитическому анализу результатов, выводов и обсуждения результатов.

Достижение цели эксперимента напрямую зависит от того, как подготовлен эксперимент, т. е. от стадий, предшествующих проведению эксперимента.

Экспериментальная деятельность начинается с этапа планирования эксперимента. Под планированием эксперимента в данном случае понимается разработка программы эксперимента.

Разработка программы эксперимента начинается с анализа гипотезы с целью определения объекта исследования, условий его существования и их отношений. На основе анализа формулируются задачи конкретного экспериментального исследования, которые могут заключаться в установлении зависимостей, расчете количественных характеристик, разработке новых методик, обнаружении неизвестных объектов, свойств и процессов.

На основании задач эксперимента разрабатывают методику его проведения.

Экспериментальный метод как общий естественнонаучный метод решения исследовательских задач не может быть усвоен без понимания значения человеческой деятельности лежащей в его основе. Экспериментальная деятельность имеет свою собственную структуру, которая может быть как целью, так и содержанием учебного процесса. Формирование обобщенной экспериментальной деятельности позволит определить, какие предметные, методологические и философские знания при этом необходимы, раскроет учащимся один из способов решения естественнонаучных задач [5].

1.2 Виды химического эксперимента

Выделяют следующие типы школьного химического эксперимента: демонстрационный опыт, лабораторный опыт, лабораторная работа, практическая работа, лабораторный практикум и домашний эксперимент.

По характеру воздействия на мышление учащихся, методики организации школьный химический эксперимент может осуществляться в исследовательской и иллюстративной форме.

Иллюстративный метод называют иногда методом готовых знаний: учитель сначала сообщает то, что должно получиться в результате опыта, а затем иллюстрирует сказанное демонстрацией, или изучаемый материал подтверждается проведением лабораторного опыта.

Исследовательским называют метод, в результате которого учащимся предлагается подобрать реактивы и оборудование для проведения опыта, спрогнозировать результат, выделить главное в наблюдениях и самостоятельно сделать вывод. Учитель проводит опыт как бы под руководством учащихся, выполняя предложенные экспериментальные действия, комментирует правила безопасности проведения эксперимента, задает уточняющие вопросы.

На первом этапе изучения химии, иллюстративный метод проведения демонстрационных опытов оказывается более эффективным, чем исследовательский. В этом случае учащиеся испытывают меньше затруднений при последующем описании наблюдений, формулировании выводов. Однако использование иллюстративного метода не должно ограничиваться только грамотным комментарием учителя. Более прочными у учащихся будут знания, полученные в результате эвристической беседы, построенной учителем в ходе демонстрации. По мере роста готовности школьников к самостоятельному наблюдению в процессе изучения химии возможно увеличение доли исследовательского метода при проведении демонстраций. Правильный выбор формы организации эксперимента является показателем педагогического мастерства учителя [6].

Школьный химический эксперимент можно разделить на демонстрационный, когда эксперимент показывает учитель, и ученический, выполняемый учащимися [7].

Наиболее распространенным и сложным в преподавании является проведение демонстрационных опытов, в которых наблюдаются предметы и процессы [6].

Демонстрационным называют эксперимент, который проводит в классе учитель, лаборант или иногда один из учащихся. Этот эксперимент учитель использует в начале курса с целью научить учащихся наблюдать за процессами, приемами работы, манипуляциями. Это вызывает у учащихся интерес к предмету, начинает формировать у них практические умения, знакомит с химической посудой, приборами, веществами и т.д. Затем демонстрационный эксперимент применяют тогда, когда он слишком сложен для самостоятельного выполнения учащимися [4].

В школе используют демонстрационный эксперимент двух типов:

1.Демонстрации, когда объекты демонстраций ученик наблюдает непосредственно. В этом случае показывают вещества и проводят с ними различные химические операции, например, нагревание, сжигание, или демонстрируют опыты в сосудах большого размера - стаканах, колбах и др.

Следует умело использовать эти два вида демонстраций, не преувеличивать значения одного из них, например нельзя все опыты показывать только проецированием на экран, так как в этом случае учащиеся не будут непосредственно видеть вещества и происходящие процессы. Следовательно, не приобретут о них конкретных представлений. Иногда оказывается целесообразным комбинированный прием с привлечением непосредственных и опосредованных демонстраций, когда показывают хорошо видимые операции в стеклянной посуде, а отдельные, плохо видимые детали проецируют на экран. Или при опосредованной демонстрации на демонстрационный стол (или столы учащихся) выставляют взятые и полученные вещества, а процессы между ними проецируют на экран [7].

Дидактический эффект демонстрационных опытов зависит от таких факторов, как техника проведения опыта и создание оптимальных условий наглядности того, что хочет показать и доказать учитель, т.е. достижения цели эксперимента.

Требования к демонстрационному эксперименту:

1) безопасность эксперимента;

2) соблюдение условия определенного расстояния от объектов наблюдения до наблюдателя, условий освещения, объемов веществ, размеров и формы посуды, приборов;

3) сочетание демонстрации опыта с комментарием учителя.

Последнее требование играет главную роль в демонстрации, когда учитель посредством комментария руководит наблюдением за ходом эксперимента. Проведение эксперимента учителем может быть осуществлено как чисто иллюстративным методом, так и частично-исследовательским [6].

Таким образом, в процессе демонстрирования осуществляется три функции учебного процесса: образовательная, воспитательная и развивающая. Демонстрационный опыт позволяет формировать у учащихся основные теоретические понятия химии, обеспечивает наглядное восприятие химических явлений и конкретных веществ, развивает логическое мышление, раскрывает практическое значение химии. С его помощью перед учащимися ставят познавательные проблемы, выдвигают гипотезы, проверяемые экспериментально. Он способствует закреплению и дальнейшему применению изучаемого материала.

Ученический эксперимент - это вид самостоятельной работы. Он не только обогащает учащихся новыми знаниями, понятиями, умениями, но и доказывает истинность приобретенных ими знаний, что обеспечивает более глубокое понимание и усвоение материала. Он позволяет более полно осуществлять принцип политехнизма - связь с жизнью, с практической деятельностью [4].

Ученический эксперимент подразделяют на два вида: 1) лабораторные опыты, проводимые учащимися в процессе приобретения новых знаний; 2) практические работы, которые учащиеся проделывают после прохождения одной - двух тем [7].

Лабораторные опыты имеют обучающий и развивающий характер и их роль в изучении химии наиболее важна [6].

Цель лабораторных опытов - приобретение новых знаний, изучение нового материала. В них первоначально отрабатываются способы действий, при этом учащиеся работают обычно парами.

Практические занятия, как правило, проводят в конце изучения темы с целью закрепления, конкретизации знаний, формирования практических умений и совершенствования уже имеющихся умений учащихся. На практических занятиях они проводят опыты самостоятельно, пользуясь инструкцией, чаще индивидуально [4].

Проведение практических работ позволяет учащимся применить полученные знания и умения в самостоятельной работе, сделать выводы и обобщения, а учителю - оценить уровень сформировавшихся знаний и умений учащихся. Практическая работа является своеобразным итогом, завершающим этапом при изучении тем и разделов [6].

К практическим работам учащиеся обязательно готовятся и самостоятельно продумывают эксперимент. Во многих случаях практические работы проводятся в виде экспериментального решения задач, в старших классах - в виде практикума, когда после прохождения ряда тем практические работы проводятся на нескольких уроках. Умело использованный химический эксперимент имеет большое значение не только для достижения поставленных образовательных и воспитательных задач в преподавании химии, но и для развития познавательных интересов учащихся. Если учитель свободно владеет химическим экспериментом и применяет его для приобретения учащимися знаний и умений, то учащиеся с интересом изучают химию. При отсутствии химического эксперимента на уроках химии знания учащихся по химии могут приобрести формальный оттенок - резко падает интерес к предмету [7].

Ученический эксперимент с точки зрения процесса учения должен проходить по следующим этапам: 1) осознание цели проведения опыта; 2) изучение предложенных веществ; 3) сборка или использование готового прибора; 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов и выводы; 6) объяснение полученных результатов и использование химических уравнений; 7) составление отчета.

Каждый учащийся должен понимать, для чего он проделывает опыт и как надо решить поставленную перед ним задачу. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов и индикаторов, рассматривает детали прибора или весь прибор. Выполняя опыт, учащийся овладевает приемами и манипуляциями, наблюдает и замечает особенности хода процесса, отличает важные изменения от несущественных. Проделав опыт, он должен составить отчет.

На практических занятиях большое внимание обращается на выработку практических умений, так как их основы закладываются с самых первых этапов изучения химии, а в последующих классах они получают развитие и совершенствуются.

Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи.

Инструкция - это ориентировочная основа деятельности учащихся. В ней подробно изложен каждый этап выполнения опытов, даются указания, как избежать ошибочных действий, и содержится информация о мерах безопасности при выполнении работы. Инструкции к лабораторным опытам и практическим заданиям должны быть четкими, последовательными. Однако при выполнении работы одной письменной инструкции недостаточно, учителю необходимо грамотно и четко показывать лабораторные приемы и манипуляции в процессе предварительной подготовки учащихся к практической работе.

Экспериментальные задачи не содержат инструкций, а включают только условия. Разрабатывать план решения и осуществлять его учащиеся должны самостоятельно.

Подготовка к практическим занятиям носит обобщающий характер. При этом используется материал, изученный в разных разделах темы, и также формируются практические умения. На предыдущих уроках учитель использовал приборы, которыми учащиеся будут пользоваться на практическом занятии, рассматривались условия и особенности проведения опыта и т. д.

В начале практического занятия необходимо провести краткую беседу о правилах безопасности и об узловых моментах работы. На демонстрационном столе размещают в собранном виде все используемые в работе приборы.

Практическое занятие, посвященное решению экспериментальных задач, - разновидность контрольной работы, поэтому его проводят несколько иначе, чем практическое занятие по инструкции.

Подготовку учащихся к решению экспериментальных задач можно проводить поэтапно.

. Сначала весь класс решает задачу теоретически. Для этого необходимо проанализировать условие задачи, сформулировать вопросы, на которые нужно дать ответы для получения окончательного результата, предложить опыты, необходимые для ответа на каждый вопрос.

. Один из учащихся решает задачу теоретически у доски.

. Учащийся у доски выполняет эксперимент. После этого класс приступает к решению аналогичных задач на рабочих местах.

Экспериментальные задачи целесообразно распределять по вариантам, чтобы добиться большей самостоятельности и активности учащихся в процессе работы.

При экспериментальном решении химических задач предусматривается самостоятельное применение умений учащихся проводить химические опыты для приобретения знаний или подтверждения предположений. Так обеспечивается развитие их познавательной деятельности в процессе выполнения химического эксперимента [4].

.2.1 Демонстрационный химический эксперимент валеологической направленности

Проведение демонстрационного химического эксперимента валеологической направленности состоит из нескольких этапов:

1.  Подготовительный этап направлен на выбор тематики валеологического эксперимента и объектов для демонстрации: веществ, с которыми учащиеся могут столкнуться в повседневной жизни (вода, продукты питания, витамины, доступные лекарственные вещества, продукты бытовой химии, косметика), и процессов с их участием (пищеварение, воздействие на белковые растворы внешних факторов и др.). Демонстрационный эксперимент предварительно тщательно планируется, а ход его выполнения отрабатывается.

2.  Организационный этап, на котором определяется место (классный кабинет или кабинет химии), время проведения демонстрационного эксперимента (на уроке, на внеклассных мероприятиях, во время предметных недель) и формируется группа его исполнителей (экспериментатор и помощники). Особый интерес данная форма работы вызывает у младших школьников, когда эксперимент им демонстрируют старшеклассники.

3. Операционный этап, включающий все стадии выполнения демонстрации, в ходе которой экспериментатор комментирует все свои действия, называет вещества, которые используется для проведения опыта, обращаются к аудитории с вопросами прогностического характера:

· Как вы считаете, что сейчас произойдет?

· Что мы будем наблюдать?

В ходе такого интерактивного взаимодействия со школьниками у них формируются более устойчивые валеологические знания, коммуникативные умения, происходит развитие познавательного интереса, творческой активности.

4. Аналитический этап, на котором реализуется смыслообразующий потенциал демонстрационного эксперимента валеологической направленности. После завершения опытов проводится обсуждение наблюдаемых процессов, в ходе которого учащиеся отвечают на вопросы аналитического характера:

· Как вы считаете, почему так произошло?

· Где вы можете встретиться с этими веществами, процессами?

· Что нового вы сегодня узнали?

· Как полученные сегодня знания могут вам пригодиться в повседневной жизни?

После обсуждения результатов эксперимента школьники совместно с учителем или старшеклассниками делают выводы о том, как полученная в ходе наблюдения за экспериментом информация может быть использована в повседневной жизни.

В табл. 1 представлено содержание демонстрационного эксперимента по различным валеологическим направлениям.

Таблица 1 - Виды демонстрационного химического эксперимента валеологической направленности.

Проведение химических вечеров здоровьесберегающей направленности, выполнение валеологических проектов с участием начальной ступени должно стать традицией в каждой школе нашей республики. Может быть, тогда наше подрастающее поколение сможет в недалеком будущем говорить о том, что белорусы - это самая здоровая нация [8,9].

1.2.2 Организация обучения по выполнению химического эксперимента учащимися

Достичь развития познавательной деятельности учащихся в процессе выполнения ими химического эксперимента, несомненно, сложнее, чем сформировать у них умения пользоваться химическим языком. Учитель должен постоянно совершенствовать свое мастерство по технике и методике выполнения школьного химического эксперимента, чтобы действительно показывать учащимся образцы действий.

Для этого необходимо учитывать рекомендации к методике выполнения опыта, заранее подбирать реактивы и оборудование. В случае если опыт не получается, необходимо установить причину неудачи, устранить ее. Если опыт не удался во время демонстрации на уроке, необходимо провести его повторно, приучая и учащихся анализировать условия постановки и проведения химического эксперимента. Этим воспитываются внимание к условиям проведения и признакам реакции и убеждения, что для достижения цели работы необходимо точно исполнять инструкцию, быть аккуратным и последовательным в своих действиях.

В дальнейшем, организуя обучение учащихся по выполнению химического эксперимента, учителю необходимо учитывать некоторые общие положения.

. Планировать на уроках время надо не только для первоначального формирования практических умений учащихся, но и для совершенствования действий, а также для контроля за качеством сформированности этих умений.

. При опросе, повторении материала и на обобщающих уроках следует выставлять на демонстрационный стол реактивы и приборы, которыми учащиеся пользовались при выполнении лабораторных опытов и практических заданий и которые они видели во время демонстрационного эксперимента учителя, чтобы они могли мысленно представить ранее проведенные опыты.

. На практических занятиях больше внимания следует обращать на формирование практических умений учащихся, соблюдение ими правил безопасности, правил работы с веществами и приборами, а не только оформлению отчетов о работе.

. Следует совершенствовать практические умения учащихся и стремится к достижению их познавательной активности. С этой целью надо чаще предлагать им проводить демонстрационные несложные химические опыты, повторяя ранее выполненные ими лабораторные опты, экспериментально решенные задачи или домашние практические задания.

В учебных программах по химии дан перечень умений учащихся, которые необходимо выработать у них в процессе проведения химического эксперимента. Однако разовое выполнение опытов не дает возможности сформировать умение. Этим объясняется то, что нередко даже учащиеся старших классов испытывают затруднения в проведении отдельных опытов, так как они не знают условий или признаков реакций, устройства и назначения широко используемых в школьной химической лаборатории химических приборов или правил работы с ними. Например, они не умеют получить нерастворимые в воде гидроксиды или отфильтровать раствор, не проверяют приборы для собирания газа на герметичность, используют слишком большое количество реактивов, не учитывают правила безопасности и правила работы с химическими реактивами и т. п.

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.

Так, учащиеся VIII класса должны знать правила работы с конкретными веществами; назначение химической посуды, простейших приборов и оборудования и правила безопасности при обращении с ними: правила работы в химическом кабинете, на рабочем месте; правила оформления наблюдений при проведении химического эксперимента и экспериментальном решении задач.

Они должны уметь использовать по назначению химическую посуду (пробирки, стаканы, фарфоровые чашки, ступки, мерная посуда, колбы), оборудование (нагревательные приборы, металлические штативы, весы и разновесы) и соблюдать правила работы с веществами и приборами; растворять вещества, нагревать, смешивать, фильтровать; обращаться с кислотами, щелочами, готовить растворы с определенной массовой долей вещества; собирать приборы для получения газов из готовых деталей и предложенного оборудования и наполнять сосуды газами вытеснением воздуха и воды, доказывать, что собраны именно эти газы; выполнять предусмотренные программой лабораторные опыты, оформлять наблюдения и результаты химического эксперимента, делать обобщающие выводы, распознавать вещества с помощью качественных реакций, решать качественные задачи экспериментально.

Полученные знания и выработанные умения учащихся по выполнению химического эксперимента получают дальнейшее развитие в IX классе.

Учащиеся IX класса должны уметь собирать приборы для получения газов, получать в них газы, проверять наличие собранного газа и демонстрировать его свойства; выполнять практические задания по инструкции и оформлять отчеты по ним; проводить демонстрационно предусмотренные программой лабораторные опыты; решать задачи экспериментально, подтверждая свои знания химическими опытами; определять ионы с помощью качественных реакций; распознавать важнейшие минеральные удобрения.

Учащиеся X и XI классов должны знать правила работы с изученными приборами, оборудованием и органическими веществами, уметь выполнять индивидуально лабораторные опыты и практические задания, решать задачи экспериментально и распознавать с помощью предусмотренных программами качественных реакций органические вещества, а также наиболее распространенные пластмассы и химические волокна.

Для запоминания способов практических действий в течение учебного года следует предлагать учащимся аналогичные упражнения по каждому виду химического эксперимента. Переход от одного вида химического эксперимента к другому (как в течение одного учебного года, так и на протяжении всех лет обучения) следует рассматривать как задания различной степени трудности, так как при выполнении лабораторных опытов и практических заданий, а тем более в процессе мысленного или демонстрационного ученического эксперимента учащиеся совершенствуют действия различной сложности и требующие разной степени самостоятельности.

Таблица 2 - Показатели сформированности умений осуществлять химический эксперимент и соответствующие им уровни развития этих умений

Для определения уровня сформированности практических умений у учащихся, к которым отнесены выполнение лабораторных опытов и практических заданий, осуществление эксперимента демонстрационно и мысленно, оформление его в устной и письменной форме, можно воспользоваться таблицей.

Практические умения Ш (высшего) уровня означают действия наибольшей сложности и требуют большей самостоятельности в процессе выполнения любого вида химического эксперимента.

Основное отличие умений II уровня (среднего) от умений Ш уровня состоит в неполноте выполнения и оформления эксперимента.

Практические умения I (низкого) уровня отличаются от умений II уровня сложностью. Возможно допущение отдельных существенных ошибок в ходе эксперимента и его оформлении.

Отсутствие практических умений - 0 (нулевой) уровень - проявляется в несамостоятельности действий, наличии существенных практических и логических ошибок. При этом без посторонней помощи цель эксперимента не достигается [4].

Химический эксперимент должен быть средством приобретения знаний, а не только иллюстрацией к теоретическим положениям.

Учителю химии необходимо овладеть не только техникой и методикой демонстрационного эксперимента, но и ученическим экспериментом. Иногда могут не удаваться самые простые опыты, когда не соблюдается необходимая концентрация реагирующих веществ в растворах или не учитываются условия проведения химических реакций. Вот почему следует до тонкости изучить простые пробирочные опыты, чтобы руководить в классе проведением ученического эксперимента, оказывать помощь учащимся [7].

1.3 Формирование экспериментальных умений у учащихся 8 класса

Наиболее важным для формирования экспериментальных умений у учащихся является курс 8 класса. Содержание этого курса насыщено заданиями, которые требуют проведения химического эксперимента.

Основная задача курса - ознакомление учащихся с понятиями вещество, химическая реакция, химическое оборудование; развитие этих понятий, выработка умений проведения простейшего химического эксперимента, элементарных исследований веществ и их свойств. Содержание заданий химического эксперимента должно быть подобрано таким образом, что позволило бы использовать иллюстративный и частично-исследовательский методы.

Систему построения химического эксперимента в 8 классе по формированию основных понятий посредством проведения лабораторных опытов и практических работ выглядит следующим образом.

I. Вещество

Лабораторные опыты

Лабораторный опыт 1. «Изучение физических свойств различных веществ».

Понятие «вещество» начинает формироваться уже с первого урока химии при выполнении лабораторного опыта «Изучение физических свойств различных веществ». Он является как бы стартовым для проведения химического эксперимента, подтверждая формулировку «Химия - это наука о веществах...». Выполнение опыта предваряется демонстрацией различных химических веществ, при которой в результате беседы с учащимися с привлечением их жизненного опыта определяются некоторые основные свойства веществ: запах, агрегатное состояние, блеск, растворимость в воде, твердость. Другие свойства - электропроводность, теплопроводность, растворимость газов в воде, температура кипения, плавления, плотность - требуют особого оборудования и могут быть также продемонстрированы на уроке. Так, например, во время беседы о физических свойствах, изучаемых с помощью приборов, можно провести опыты по измерению плотности жидкостей при помощи ареометра. Учащимся следует показать, как определять запах неизвестного газа или жидкости, ознакомить с другими правилами проведения работ и поведения в кабинете химии для обеспечения безопасности выполнения лабораторного опыта.

Выполнение лабораторного опыта может быть проведено для закрепления изученного материала. Поставив перед учащимися цель - изучить свойства предложенных веществ, учитель должен познакомить их с оборудованием и веществами, размещенными на ученических столах, обсудить порядок проведения работы. Описание порядка проведения опыта имеется в учебном пособии. Далее учащиеся работают самостоятельно при постоянном контроле учителя. Для выполнения опыта потребуется примерно 15 минут. Учитывая то, что это первая ученическая экспериментальная работа, следует обратить внимание на составление отчета о ее проведении. Заполнение таблицы позволит сделать отчет с минимальными затратами времени. Несколько подробнее предлагается составить отчет в тетради на печатной основе, использование которой не только экономит время, но и позволяет четко определить перечень общих физических свойств веществ (агрегатное состояние, запах, плотность относительно воды, растворимость), сформулировать вывод о результатах наблюдений.

Практические работы

Практическая работа 1. «Приемы обращения с простейшим оборудованием. Правила поведения и работы в химическом кабинете. Разделение однородной и неоднородной смеси».

На уроке должны быть решены такие учебные задачи, как: а) закрепление знаний о чистых веществах и смесях; б) приобретение умений выполнять действия, связанные с процессами нагревания, фильтрования (выпаривания); в) обучение умению применять полученные знания на практике. Учащиеся производят разделение твердых растворимых в воде веществ от нерастворимых (растворимых твердых веществ от растворителя - воды), применяя знания о свойствах различных веществ.

Чтобы практические действия учащихся были осмысленными, необходимо определить основные этапы выполнения работы, указав на их описание в учебном пособии. Занятия могут быть проведены в индивидуальной, парной или групповой форме. Учащиеся могут выполнить предложенные действия по разделению неоднородной смеси воды и песка методом фильтрования. В этом случае им можно предложить разделить однородную смесь соли и воды методом выпаривания. Таким образом можно достичь максимальной индивидуализации обучения проведению химического эксперимента. Первая практическая работа всегда является событием для учащихся, поэтому, обнаружив оборудование на учебном столе, они начинают активно знакомиться с ним, спешат приступить к активным действиям, плохо слушая объяснения учителя. Очень важно на первой же работе четко организовать класс: дать указание приступать к практическим действиям только с разрешения учителя. Учитель и лаборант в ходе самостоятельной работы учащихся должны внимательно следить за действиями учащихся, оценивать практические умения.

II. Химические реакции (явления).

Ознакомление с химическими реакциями начинается уже с первого урока, когда учитель предлагает учащимся посмотреть химические явления при демонстрации нескольких эффектных химических реакций. На данном этапе важно, чтобы учащиеся отметили общую картину превращения одних веществ в другие, заинтересовались химией как предметом, обучающим умению проводить такие превращения веществ.

Лабораторные опыты

Лабораторный опыт 1. «Действие кислот на индикаторы».

Проведение данного лабораторного опыта позволит развить представления учащихся о свойствах конкретных веществ - кислот, закрепить знания о признаках химических реакций, умение обращаться с химическими веществами.

Отчет по данному лабораторному опыту не требует составления уравнений протекающих реакций, однако при его выполнении учащиеся должны провести шесть небольших исследований: действие двух кислот (серной и соляной) на три индикатора - лакмус, метилоранж, универсальный индикатор (индикаторная бумага). Для более рационального использования учебного времени учитель может предложить учащимся выполнить опыт по вариантам, например: первый вариант исследует действие соляной кислоты на индикаторы, а второй - серной. Затем учащиеся обмениваются результатами исследований и отмечают общее свойство кислот - изменять окраску индикаторов.

Отчет о результатах опыта лучше представить в виде сводной таблицы, в тетрадях на печатной основе можно предложить раскрасить рисунки.

Ш. Лабораторное оборудование.

Под лабораторным оборудованием, необходимым для успешного эксперимента, подразумевается химическая посуда, нагревательные приборы, лабораторный штатив, приборы. Ознакомление с оборудованием начинается с первого урока. Учитель демонстрирует учащимся основное оборудование кабинета, говоря о его назначении, при подготовке к проведению практической работы 1.

Практическая работа 1. «Приемы обращения с простейшим оборудованием. Правила поведения и работы в химическом кабинете. Разделение однородной и неоднородной смеси».

Выполнение данной работы позволяет учащимся не только познакомиться с важнейшим оборудованием, но и выполнить некоторые практические операции: зажигание и гашение спиртовки, нагревание воды, измерение объема жидкости, использование фильтра для разделения смеси. В ходе работы необходимо не просто познакомить учащихся с оборудованием, но выработать умение распознавать и правильно называть нагревательные приборы, измерительную посуду и посуду для проведения химических реакций [6].

1.4 Функциональное применение проблемного эксперимента в интенсивном обучении химии

химический эксперимент обучение

В процессе обучения химии школьный эксперимент выполняет ряд важнейших функций: эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую [10].

Перечисленные функции химического эксперимента проявляются при выполнении опытов проблемного характера. Именно проблемный эксперимент дает возможность не только устанавливать новые факты, но также исправлять ошибки в знаниях учеников, уточнять и корректировать понимание учащимися отдельных вопросов курса химии. В процессе выполнения проблемных опытов ученики довольно часто приходят к выводам обобщающего характера, а также развивают свои исследовательские умения и навыки.

Ученики, наблюдая проблемный эксперимент, поставленный учителем, или выполняя его самостоятельно, учатся выдвигать гипотезы, составлять план исследования, проводить обработку полученных результатов и формировать выводы.

Таким образом, систематическое и целенаправленное использование проблемных экспериментов на уроках химии может служить эффективным средством обучения и развития учащихся [11].

Не каждый опыт может быть использован на уроке для создания проблемной ситуации. Выделяют основные требования к тем опытам, с помощью которых можно ставить и решать различные учебные проблемы, а именно: содержание опытов должно опираться на известные ученикам явления и закономерности; проведению проблемных опытов должен предшествовать показ других опытов, подводящих к пониманию проблемы; опыт, с помощью которого ставится проблема, должен вызывать интерес, возбуждая любознательность учеников [12].

Большую ценность для формирования творческих способностей учащихся представляют лабораторные опыты проблемного характера. Выполняя их самостоятельно, ученики убеждаются в том, что именно эксперимент является главным источником химических знаний, средством подтверждения или опровержения выдвигаемых гипотез. Оперируя данными самостоятельно проведенного эксперимента, теоретически его осмысливая, ученики значительно углубляют свои знания по химии и приобретают навыки творческого подхода к решению проблем.

Пример организации и проведения проблемного лабораторного эксперимента в 9 классе.

Опираясь на ряд напряжений металлов, ученики составляют следующее уравнение реакций:

AgNO3 + Fe = Fe(NO3)3 + 3Ag.

К данному моменту учащиеся уже освоили весь теоретический материал школьного курса неорганической химии, имеют достаточные навыки в проведении лабораторных опытов. Поэтому перед учениками может быть поставлен следующий проблемный вопрос: может ли серебро взаимодействовать с раствором нитрата железа (Ш)? Ученики, как правило, отвечают отрицательно. Свой ответ они мотивирует тем, что серебро в ряду напряжений находится правее железа и не может его вытеснять из раствора соли. Кроме того, они вспоминают о малой химической активности серебра, указывая на то, что серебро не окисляется кислородом, не взаимодействует с растворами соляной и серной кислот.

С целью выяснения отношения серебра к раствору нитрата железа (Ш) учитель предлагает провести лабораторий эксперимент. Для этого на столы учеников выдаются пробирки с очень тонким слоем серебра на стенках, которые обычно остаются в кабинете химии после проведения реакции "серебряного зеркала" в 10 классе. В эти пробирки ученики должны прилить 3-5 мл 1 М раствора нитрата железа (Ш). Довольно быстро начинается процесс растворения серебра, и через 3-5 минут ученики убеждаются в том, что стенки пробирки полностью освобождаются от зеркального налета.

Проделанный опыт ставит учащихся в тупик, так как противоречит их предположениям о возможности протекания данной реакции. Создается проблемная ситуация, в основе которой - противоречие между экспериментом с неожиданными результатами и представлениями учащихся об отношении металлов к растворам солей. Ученикам предлагается выдвинуть гипотезу, объясняющую результаты опыта, и дать ее теоретическое обоснование.

Для того чтобы гипотеза была выдвинута правильно, учитель должен предложить ученикам актуализировать знания о свойствах ионов и, в частности, о высокой окислительной способности иона Fe3+ в растворе. Вспомнив данный материал, ребята могут выдвинуть следующую гипотезу: растворение серебра происходит потому, что ионы Fe3+, имея высокий заряд и небольшой радиус, окисляют атомы серебра, восстанавливаясь при этом до ионов Fe2+.

Подтвердив правильность рассуждений учащихся, учитель предлагает далее проверить гипотезу, разработав экспериментальные доказательства выдвинутых предположений. Творчески мыслящие ученики разрабатывают план экспериментальной проверки гипотезы и предлагают попытаться обнаружить в полученном после опыта растворе ионы серебра и ионы Fe2+. Используя свои знания о качественных реакциях, они считают, что ионы серебра должны быть обнаружены действием раствора какого-либо хлорида, а ионы Fe2+ - с помощью раствора красной кровяной соли.

При последующем проведении намеченных опытов ученики действительно убеждаются в том, что в растворе присутствуют как ионы серебра, так и ионы Fe2+. Составляются ионные уравнения реакций, образования хлорида серебра и турнбулевой сини по следующей схеме:

+ + Cl- = AgCl↓,

Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2↓.

Теоретическое обоснование и полученные в ходе проблемной беседы экспериментальные данные дают теперь возможность ученикам составить ионное и молекулярное уравнения того химического процесса, который, по их первоначальным оценкам, не должен был протекать. Эти уравнения можно записать следующим образом:

0 + Fe3+ = Ag+ + Fe2+,

Ag + Fe(NO3)3 = AgNO3 + Fe(NO3)2.

Данный проблемный опыт углубляет знания учащихся , расширяет их кругозор и учит творческому, нестандартному переносу знаний на новые, незнакомые учащимся объекты.

Для получения общего вывода учитель может поставить дополнительный опыт, докатывающий, что и другие малоактивные металлы, например медь, окисляются в растворах солей железа, содержащих ионы Fe3+ [13].

Таким образом, будет сформирован вывод: малоактивные металлы (медь, серебро) могут быть окислены в растворах солей железа (Ш), так как ионы Fe3+ обладают достаточно высокой окислительной способностью.

Примеры организация проблемного эксперимента путем демонстрации. Выполнение демонстраций как вид химического эксперимента используется обычно на уроках в тех случаях, когда по соображениям техники безопасности ученикам нельзя выдавать некоторые химические реактивы или оборудование. Предпочтение демонстрациям отдается также и в тех случаях, когда наглядность и убедительность демонстрационного опыта выше, чем лабораторного, или когда от учащихся требуется наблюдение за ходом опыта, а не выработка умений или навыков. Именно эти критерии являются определяющими при проведении опытов со щелочными и щелочно-земельными металлами.

Школьная программа предусматривает выполнение некоторых опытов, характеризующих свойства щелочно-земельными металлов. Но такой эксперимент, как взаимодействие данных металлов с растворами солей, обычно не проводится. Отсутствие у учеников экспериментальных данных по этому вопросу приводит к ошибкам, связанным с неверным написанием уравнений реакций. Конечно, не со всеми активными металлами можно проводить демонстрационный эксперимент в классе. Так, опасно проводить демонстрации взаимодействия натрия или более активных металлов с растворами солей. Но с целью создания у учеников правильных представлений об отношении металлов с высокой химической активностью к растворам солей для демонстрационных опытов можно выбрать кальций. Наблюдая демонстрации с кальцием, ученики смогут сделать правильный вывод о том, в каком направлении протекают подобные реакции.

Остановимся на характеристике опытов между растворами солей и кальцием как представителем щелочно-земельных металлов.

Прежде чем проводить демонстрации, нужно путем фронтальной беседы подготовить учащихся к восприятию эксперимента. В ходе беседы подготовить учащихся к восприятию эксперимента. В ходе беседы актуализируются опорные знания учащихся о том, как происходит вытеснение одного металла другим из раствора соли, чем определяется местоположение металла в ряду напряжений и др. Затем учащимся предлагается составить уравнение реакции взаимодействия кальция с раствором хлорида железа (Ш) или раствором хлорида меди (II). Составляя подобные уравнения, ученики чаще всего опираются только на положение металлов в ряду напряжений и не учитывают возможности протекания других реакций, поэтому часто предлагают ошибочные уравнения вытеснения менее активных металлов. На этом этапе беседы необходима проблемная демонстрация, которая выполнит корректирующую и эвристическую функции, т.е. именно те функции, которые присущи химическому эксперименту.

Проведение опытов.

В демонстрационный штатив поместить 3 пробирки, заполненные наполовину 0,1 М растворами следующих солей: хлорида железа (Ш), хлорида меди (II), хлорида никеля. В каждую из пробирок добавить по небольшому кусочку кальция, предварительно тщательно зачистив его поверхности.

Учащиеся наблюдают бурное протекание реакций с образованием газа и нерастворимых веществ с различной окраской. Учитель поджигает выделяющийся газ, и по характерному хлопу ученики убеждаются, что это - водород. Наблюдения за внешним видом нерастворимых веществ приводят к выводу, что образуются гидроксиды железа, меди и никеля с характерной окраской. Кроме того, происходит и процесс образования малорастворимого гидроксида кальция белого цвета.

Опыты опровергают мнение учащихся о вытеснении кальцием менее активных металлов из растворов солей, и это противоречие между предположением учеников и результатами эксперимента придает проблемный характер дальнейшему обсуждению вопроса. Ученики, убедившись в том, что реакция протекает без вытеснения менее активного металла, должны осуществить поиск правильного объяснения опыта.

Выдвижение гипотезы требует активной актуализации знаний о взаимодействии металлов с водой, о реакциях между растворами солей и щелочей. Только вспомнив этот материал, ученики формулируют следующую гипотезу: очевидно, кальций, реагируя с водой, находящейся в растворе соли, образует щелочь, которая вступает в обменную реакцию с раствором соли, поэтому выпадает в осадок гидроксид.

Данная гипотеза вполне согласуется с результатами демонстрационного опыта. Действительно, в ходе опыта ученики не наблюдали вытеснения менее активного металла, а видели энергичное взаимодействие кальция с водой, выделение водорода, образование нерастворимых гидроксидов. Таким образом, опираясь на эксперимент и необходимые теоретические данные, ученики могут составить уравнения всех протекающих реакций:

+ 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑,

Ca(OH)2 + 2FeCl3 = 2Fe(OH)3↓ + 3CaCl2,

Ca + 6H2O + 2FeCl3 = 3Fe(OH)3 + 3H2↑ + 3CaCl2.

После составления суммарного уравнения необходимо обратить внимание учащихся на то, что продуктами взаимодействия являются также малорастворимый гидроксид кальция и различные основные соли.

Используя демонстрационные опыты с кальцием, учитель может подвести учащихся к общему выводу о преимущественном направлении реакций между очень активными металлами и растворами различных солей.

Таким образом, проблемные опыты можно успешно использовать на уроках химии с целью активизации мыслительной деятельности учеников, которая, как правило, проявляется при постановке таких заданий, где требуется не простое воспроизведение знаний и умений, а их творческое применение [11].

1.5 Химический эксперимент как средство формирования здорового образа жизни у школьников

Осознав резкое ухудшение медико-демографической ситуации в республике, общественность и государство обратились к разработке и реализации моделей формирования здорового образа жизни населения, в которых задействовано множество механизмов: правовой, экономический, медицинский, психологический [14].

Своеобразной матрицей для построения новых знаний в области здорового образа жизни, на которую накладываются все области культуры (физика, химия, биология, биохимия, диетология, медицина, гуманитарные науки (история, психология), литературы и искусства), является химический эксперимент.[15].

Очень убедительны для школьников наблюдаемые ими явления при выполнении химического лабораторного практикума «Здоровый образ жизни», являющегося наглядным методом и средством создания психологической установки для ведения здорового образа жизни. Сочетание эксперимента с информацией культурологического содержания, способствует усвоению знаний, необходимых для ведения здорового образа жизни.

Химический лабораторный практикум «Здоровый образ жизни» дает возможность продемонстрировать: вредное и полезное действие веществ на организм; действие некоторых лекарств; необходимость сбалансированного питания; возможность улучшения усвоения питательных веществ; способы нейтрализации и выделения вредных веществ [16].

Опыт 1. Сравнительный анализ натуральных напитков (соков) и Кока-колы.

Цель: доказать полезность натуральных соков по сравнению с Кока-колой.

Оборудование: пробирки; газоотводная трубка с пробкой; штатив для пробирок; универсальный индикатор (тест-полоска); реактивы - активированный уголь, карбонат кальция кристаллический, гидрокарбонат натрия кристаллический, известковая вода; соки (темные) - черничный, черносмородиновый.

I. Анализ на диоксид углерода.

Соберите прибор, изображенный на рис 1.

Рис. 1 Прибор для анализа Кока- колы на СО2

Нагревайте пробирку с напитком. (Техника безопасности: чтобы не засосало известковую воду в пробирку, необходимо сначала изъять газоотводную трубку из воды, а потом прекратить нагревание.)

Результат: Какое химическое явление вы наблюдаете?

II. Обесцвечивание.

. Налейте по 25 мл напитка и сока в два стакана. Для разбавления добавьте в них по 25 мл дистиллированной воды.

. Поместите в каждый стакан по два шпателя активированного угля (можно использовать аптечный уголь).

. Перемешайте содержимое и прокипятите на электрической плитке.

. Отфильтруйте уголь.

. Сравните интенсивность окраски исследуемых растворов.

III. Анализ на кислоту.

. Определите рН обесцвеченных растворов напитков, нанеся по капле растворов на универсальную индикаторную бумагу.

. Добавьте в пробирки с 5 мл растворов по шпателю карбоната кальция.

. Добавьте в следующие две пробирки с растворами по шпателю гидрокарбоната натрия.

. Испытайте растворы Кока-колы и сока на взаимодействие с нитратом свинца.

Информация к действию по оздоровлению.

Уголь задерживает (адсорбирует на поверхности) в большей степени красящие вещества Кока-колы, так как в напиток добавляются красители. Красящие вещества сока биологически связаны, поэтому адсорбируются в меньшей степени. Образование осадка Кока-колы с солью свинца указывает на наличие фосфорной кислоты в небиогенной форме, которая разрушает эмаль зубов и усиливает кислотность ротовой полости. Известно, что кислая среда способствует развитию вредной микрофлоры. Натуральные соки богаты витаминами, микроэлементами, пектиновыми веществами, легко усваиваемыми углеводами.

Например, в яблочном соке много железа.

Доказательство: в две пробирки налейте по 1мл яблочного сока и добавьте 1 - 2 капли растворов K3[Fе(CN)6], K4[Ее(CN)6].

Результат. Если растворы приобрели синюю окраску, это свидетельствует о наличии катионов Fе2+, Fе3+. Железо необходимо для образования гемоглобина крови. Сравните состав соков с составом Кока-колы.

Состав Кока-колы.

. Чистейшая вода 84%

. Углекислый газ 3,6%

. Жженый сахар (цвет напитка) 0,2%

(Любители не узнают на вкус напиток, если нет жженого сахара).

. Ортофосфорная кислота 0,06%

(Стимулирует выделение слюны, вкус узнается, когда вещество растворяется в слюне).

. Кофеин теобромин 0,06%

(Бодрящее действие, в 5 - 6 раз меньше, чем в нормально заваренном кофе).

. Растительные экстракты ореха, колы, корицы, лимона, бузины, мускат, дистилляты - эфирные масла. В следовых количествах

(Составляют собственно букет Кока-колы).

Опыт 2. Получение инвертного сахара и исследование его углеводного состава.

Цель: определить содержание глюкозы в меде.

Оборудование: пробирки, держатели, спиртовка, штатив; реактивы - раствор CuSO4, раствор NaOH, сахар; материал для исследования - мед.

Ход работы

. В две пробирки поместите мед и сахар на высоту 0,5 см и разбавьте водой до объема 2 - 3 мл.

. В две другие пробирки налейте по 2 мл раствора CuSO4, добавьте раствор NaOH до выпадения голубого осадка Cu(OH)2.

. К осадкам Cu(OH)2 добавьте в одну пробирку раствор сахара, в другую раствор меда.

. Нагрейте растворы на пламени спиртовки.

Результаты. В пробирке с раствором меда цвет реакционной массы сначала желтеет, потом краснеет. Это качественная реакция на присутствие глюкозы.

Информация к действию по оздоровлению хранится в рис. 2.

Рис. 2 Мед - бесценный дар природы

Опыт 3. Открытие катионов кальция в молоке.

Цель: выявить наличие необходимого для организма человека кальция в молоке.

Оборудование: пробирки; химическая воронка; фильтровальная бумага; реактивы - дистиллированная вода, раствор уксусной кислоты (3%); молоко.

Ход работы

. В пробирку наливают 2,5 мл молока и 5 мл дистиллированной воды.

. Содержимое пробирки хорошо перемешивают стеклянной палочкой и добавляют по каплям 0,5 мл 3% раствора уксусной кислоты, вновь хорошо перемешивают и оставляют отстоятся 5 - 10 минут.

. Осадок отфильтровывают.

. К фильтрату прибавляют 2 - 4 капли 0,2% раствора оксалата аммония.
Результат. Выпадает осадок оксалата кальция.

Информация к действию по оздоровлению.

Молоко - ценнейший пищевой продукт, так как в его состав входят важнейшие питательные вещества, в легко усваиваемой форме. Кальций является одним из биогенных элементов человека, особенно он необходим растущему организму для формирования скелета, зубов, для усвоения витамина С. В день надо обязательно выпивать по стакану молока.

Опыт 4. Определение в морской капусте иода.

Цель: определить содержание иода в морской капусте.

Оборудование: пробирки, хлоркальциевая трубка, плоскодонная колба, химическая воронка; реактивы - концентрированная серная кислота, крахмал (раствор), этиловый спирт, активированный уголь, натрия иодид (разбавленный раствор); сушеная морская капуста.

Внимание. Работу необходимо проводить в условиях вентиляции или использовать хлоркальциевую трубку с активированным углем.

Ход работы

I. Демонстрация «холостого» эксперимента.

К 1 мл раствора натрия иодида приливают 3 - 4 капли концентрированной серной кислоты и к этой смеси добавляют 1 каплю крахмального клейстера (1 г крахмала размешивают в 100 мл воды, отфильтровывают и кипятят 1 - 2 мин).

Результат. Происходит выделение иода, который обеспечивает синюю окраску крахмала.

NaI + 2Н2SО4 = I2 + SО2↑ + Nа2SО4 + 2Н2О.

. Эксперимент с экстрактом сушеной морской капусты.

1. Порежьте мелкими кусочками сушеную морскую капусту и положите ее в коническую колбу.

. Залейте капусту этиловым спиртом (или водкой), оставьте на 3 - 4 часа.

. Содержимое колбы отфильтруйте через химическую воронку.

. В фильтрат объемом 1 мл добавьте одну каплю концентрированной серной кислоты и 1 - 2 капли раствора крахмала, закройте хлоркальциевой трубкой с активированным углем.

Результат такой же, как и в холостом опыте.

Информация к действию по оздоровлению.

Продукты моря богаты кальцием, железом, калием и иодом. Иод укрепляет щитовидную железу, блокирует накопление радиоактивного иода-131. Кроме морских водорослей, иод содержится в рыбопродуктах, молоке, фасоли, ржаном хлебе, кедровых орехах, грецких орехах, редиске, черноплодной рябине. В организме может наблюдаться как гиперфункция, так и гипофункция иода. В условиях радиоактивного загрязнения необходим контроль за потреблением иода [17,18].

1.6 Внеклассная работа. Занимательные опыты на уроках химии

Внеклассная работа на уроках химии имеет большое образовательное и воспитательное значение. Она углубляет и расширяет полученные на уроке знания, приучает к самостоятельной творческой работе, вносит в нее элементы исследовательских исканий.

Каждый школьник стремится полнее и глубже познать окружающий мир, химические явления. Вот почему встает вопрос о широкой популяризации химических знаний среди учащихся. Эту задачу можно осуществить в занимательной форме во время внеклассных занятий.

При умелой постановке и надлежащей организации эти занятия могут стать важным средством формирования у школьников научного мировоззрения.

В проведении такой работы можно выделить пять разделов:

. Опыты с газами.

. Опыты с кристаллами и растворами.

. Опыты с солями, кислотами и основаниями.

. Химия взрывов и вспышек.

. Химия «чудес» [19].

На первых этапах изучения химии занимательные опыты привлекают особое внимание учащихся 8 - 9 классов. Но нельзя забывать, что за внешними эффективными результатами (выпадение окрашенных осадков, изменение цвета, яркие вспышки или взрывы) таятся интересные в познавательном плане химические процессы, которые можно и нужно обсуждать с учащимися на уроках. Важно только выбрать соответствующие обучающим задачам урока способы подачи и проведения занимательных опытов [20].

Опыты с газами.

Танец «бабочек»

Для опыта заранее делают «бабочки». Крылья вырезают из разноцветной папиросной бумаги и приклеивают к тельцу (обломки спички) для большей устойчивости в полете.

Приготовляют широкогорлую банку, герметически закрытую пробкой, в которую вставлена воронка. Диаметр воронки вверху должен быть не больше 10 см. В банку наливают уксусной кислоты СН3СООН столько, чтобы нижний конец воронки не доставал до поверхности кислоты примерно на 1 см. Затем через воронку в банку с кислотой бросают несколько таблеток гидрокарбоната натрия NaНСО3, а «бабочек» помещают в воронку. Они начинают «танцевать» в воздухе.

«Бабочек» удерживает в воздухе струя углекислого газа, образующегося в результате реакции между гидрокарбонатом натрия и уксусной кислотой:

3 + СН3СООН = СН3СООNa + CO2 + H2O.

Дым без огня

Пословица «нет дыма без огня» опровергается некоторыми химическими реакциями.

. Если смешать в колбе при комнатной температуре два бесцветных газа ─ аммиак и хлороводород, ─ то сейчас же появится густой белый дым. Он представляет собой мельчайшие кристаллики хлорида аммония:

3 + HCl = NH4Cl

Дым вскоре осядет на стенке сосуда в виде белого налета.

. Хлорид кремния (IV) SiС14 ─ это жидкость, отличающаяся большой летучестью. Достаточно открыть колбу, в которой он находится, чтобы появился белый дым.

С14 + 4Н2О = Н4SiO4 + 4НС1.

В результате этой реакции образуется дым, состоящий из твердых частичек кремниевой кислоты Н4SiO4.

Благодаря этому свойству хлорид кремния (IV) применяют в военном деле в качестве дымообразователя [19].

«Фонтан» в банке

Толстостенную склянку емкостью 1л заполните хлороводородом и плотно закройте пробкой со стеклянной трубкой, один конец которой внутри склянки оттянут. На другой конец наденьте резиновую трубку с зажимом. Переверните склянку вверх дном, опустите трубку в стакан с водой, подкрашенной синим лакмусом, уберите зажим. Вода с силой впрыскивается в сосуд и бьет фонтаном, цвет ее меняется на красный.

Наблюдаемое явление объясняется тем, что хлороводород хорошо растворяется в воде, поэтому в колбе образуется разряженное пространство, в которое вода бьет фонтаном. Лакмус в кислой среде краснеет [21].

Опыты с кристаллами и растворами.

Рост кристаллов

В конической колбочке готовят при нагревании насыщенный раствор сульфата магния МgSО4. Затем его медленно охлаждают (при медленном охлаждении образуются более крупные кристаллы, при быстром ─ мелкие) и прибавляют несколько капель столярного клея. На следующий день на дне колбочки появляются красивые крупные (до 1 см в поперечнике) длиною до 10 см призмы сульфата магния. Надо поставить охлаждаться несколько колбочек, и наиболее удачно образовавшиеся кристаллы продемонстрировать. Клей повышает вязкость жидкости, что замедляет образование зародышей кристаллов.

Берут чистую колбу с пересыщенным раствором сульфата натрия Na2SО4 и опускают в нее кристалл сульфата натрия величиной с горошину. В пересыщенном растворе внесенный кристаллик становится центром кристаллизации, которая быстро охватывает весь находящийся в колбе раствор. Образование друзы кристаллов идет при непосредственном участии воды. Состав кристаллов сульфата натрия характеризуется формулой Na2SО4 • 10Н2О.

Если по окончании этого процесса перевернуть колбу, то кажется, что маленький кристаллик «выпил» всю жидкость и превратился в плотный шар, который занял почти всю колбу.

Золотая осень

На дно стакана помещают 5-6 кусочков дихромата аммония (NН4)2Сг207. Затем приготавливают раствор нитрата свинца Рb(NO3)2 из расчета 25 г на 100 мл воды (воду подогревают). После охлаждения этот раствор выливают в стакан с кусочками дихромата аммония.

Через некоторое время в результате реакции между нитратом свинца и дихроматом аммония на кусочках последнего появляются игольчатые кристаллы бихромата свинца. Постепенно разрастаясь, они будут принимать очертания «деревьев» в золотом осеннем уборе. Через несколько дней «лесная чаща» заполнит стакан [19].

Зимний пейзаж.

Оборудование и реактивы: лабораторный металлический штатив, огнезащитная прокладка, спиртовка (электроплитка), химический стакан (1 л), круглодонная колба (500 мл), сухие древесные ветки; нафталин или йод (кристаллический).

В большой химический стакан, установленный на огнезащитной прокладке, поместите 20 г нафталина. Опустите в него несколько сухих веток. Сверху стакан накройте большой круглодонной колбой, наполненной холодной водой.

При нагревании на спиртовке нафталин возгоняется, и его пары, охлаждаясь, конденсируются и оседают на веточках и стенках стакана в виде блестящих серебристых блесток (кристалликов), напоминающих иней, получается красивый зимний пейзаж [20].

Опыты с солями, кислотами и основаниями.

Действие концентрированной серной кислоты на кристаллический перманганат калия.

В фарфоровую чашку для выпаривания насыпаем небольшое количество кристаллического KMnO4 и смачиваем кристаллы с помощью пипетки несколькими каплями концентрированной H2SO4. В результате бурной реакции хлопья образующегося оксида марганца (IV) MnO2 выбрасывается вверх и в воздухе чувствуется запах озона:

KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + 2HMnO4

2HMnO4 = H2O + Mn2O7O7 = 2 MnO2 + O3 ↑

───────────────────────

KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + 2 MnO2 + O3 ↑

Чтобы убедиться, что в результате реакции выделяется озон, к стенкам узкого химического стакана приклеиваем смоченные дистиллированной водой полоски иодкрахмальной бумаги и накрываем этим стаканом реакционную смесь. Через некоторое время полоски бумаги заметно синеют в результате окисления иодид-иона выделяющимся озоном:

KI + O3 + H2O = I2 + O2 + 2KOH [22].

Ныряющее яйцо

Для опыта готовят слабый раствор соляной кислоты НС1, в который опускают яйцо. По плотности оно тяжелее раствора соляной кислоты, поэтому и опускается на дно. В растворе начинается реакция между веществом скорлупы, углекислым кальцием СаСО3 и соляной кислотой, в результате чего образуется углекислый газ, пузырьки которого пристают к скорлупе и подымают яйцо вверх. На поверхности пузырьки срываются и уходят в воздух, а яйцо снова погружается на дно, а потом опять поднимается.

Так яйцо ныряет, пока не растворится скорлупа [19].

Золото алхимиков

Золото, которое вы получите, будет не настоящим. Это так называемое сусальное золото ─ дисульфид олова SnS2, но по внешнему виду очень похожее на благородный металл. Поэтому с древних времен это вещество привлекало внимание алхимиков. В течение долгого времени оно применялось как краска для дерева и других материалов. Предлагаем вам получить это вещество способом, описанным в древних рукописях китайских алхимиков.

Смещайте 2,6 г стружек олова, 1,9 г сухих алюмокалиевых квасцов (получите, обезвоживая квасцы в фарфоровой чашке при 120 °С) и 5,2 г хлорида аммония. Смесь поместите в фарфоровый тигель, закройте его крышкой и загерметизируйте крышку замазкой (ее приготовьте из толченого мела и силикатного клея, смешав компоненты до консистенции теста). После того, как замазка высохнет (3-4 часа), поместите тигель в муфельную печь, нагретую до 500 °С и нагревайте около 30 часов (т. е. 4─5 дней по 5─6 часов). Конечно, можно греть и меньшее время, но тогда выход продукта будет меньшим. Алхимики были менее ограничены во времени и могли греть вещества в течение недель и месяцев. Известен даже такой случай, когда один алхимик непрерывно 15 лет нагревал ртуть, чтобы доказать, что с ней ничего не происходит. После нагревания охладите тигель, вскройте крышку ─ на дне и на стенках тигля видны красивые золотистые кристаллы SnS2 в виде пластинок или чешуек. Уравнение реакции:

Sn + 4KAl(SO4)2 = 3SnS2 + 9SnO2 + 2Al2O3 + 2K2SO4.

Хлорид аммония в этом синтезе нужен для очистки поверхности металла от оксидной пленки. Кроме того, это вещество способствует получению блестящих кристаллов дисульфида олова [21].

Рисунок на стекле

Замечательным свойством плавиковой кислоты является ее способность взаимодействовать с оксидом кремния SiO2, входящей в состав стекол, с образованием газообразного фторида кремния SiF4 и воды:

2 + 4НF = SiF4 + 2Н2О.

На этом свойстве плавиковой кислоты основано применение ее для вытравливания на стекле надписей, рисунков, а также для придания матовой поверхности стеклянным предметам.

Для получения рисунка на стекле последнее покрывают слоем воска или парафина, на которые НF не действует, затем счищают воск в тех местах, где должен получиться рисунок, и подвергают обнаженные места в течение некоторого времени действию плавиковой кислоты (под тягой!).

Химия взрывов и вспышек.

«Извержение вулкана».

На асбестовую пластинку горкой насыпают 2 чайные ложки дихромата аммония (NH4)2Сг207. Стеклянную палочку нагревают над спиртовкой и вставляют ее в самую середину горки. После начала реакции палочку вынимают. Происходит бурный выброс зеленого порошка с воспламенением. Эта картина напоминает по внешнему виду извержение миниатюрного вулкана. Эффект реакции можно усилить, если дихромат аммония смешать с небольшим количеством опилок металлического магния. При этом наряду с «лавой» будут вылетать «раскаленные камни».

Дихромат аммония при легком нагревании разлагается на зеленый оксид хрома, газообразный азот и воду.

Реакция экзотермическая:

(NH4)2Сг207 = Сг2О3 + N2 + 4Н2О.

Удивительные растворы

Берут два пересыщенных раствора тиосульфата натрия (Na2S2О3) и ацетат натрия (СНзСOONа), которые имеют различную плотность и легко образуют в цилиндре два слоя. Поверх этих двух слоев наливают воду, чтобы верхний раствор не закристаллизовался раньше времени.

Слегка нагревают над спиртовкой заранее прикрепленный к концу стеклянной палочки кусочек воска и приклеивают к нему маленький кристаллик тиосульфата. Погружают кристаллик сначала в раствор ацетата натрия и показывают, что он там не вызывает кристаллизации; затем опускают его в раствор тиосульфата. Кристаллик моментально обрастает друзой кристаллов.

Палочку с кристаллами можно сейчас же смело вынуть из цилиндра и показать аудитории. Весь слой тиосульфата быстра застывает в сплошную массу кристаллов.

Таким же способом вызывается кристаллизация и в слое ацетата натрия (вторая стеклянная палочка, кристаллик ацетата натрия, воск).

После демонстрации слить с кристаллов верхний слой воды и, закрыв цилиндр хорошей пробкой, оставить до следующей демонстрации.

За день до следующей демонстрации погрузить цилиндр в большой стакан с холодной водой, зажать цилиндр в зажиме штатива так, чтобы он не касался дна стакана, и нагреть воду в стакане до кипения. Оба слоя кристаллов в цилиндре постепенно растворяются. После этого доливают сверху горячей водой и оставляют цилиндр охлаждаться при комнатной температуре.

Таким образом, один и тот же цилиндр может служить несколько раз, пока слой ацетата натрия, растворяемый постепенно водой и в силу диффузии растворов, значительно не уменьшится.

Растворы для опыта готовятся при нагревании.

Летний пейзаж

В стакане на 300 мл приготавливают насыщенный раствор медного купороса СuSО4 • 5Н2О. На дно стакана помещают средней величины кристаллы карбоната натрия (Nа2СОз).

Через некоторое время можно заметить образование зеленых отростков, напоминающих собой водоросли.

Опыт лучше провести заранее и показать уже готовые образования в стакане, так как рост кристаллов идет очень медленно.

Химия «чудес»

«Волшебная палочка»

Для опыта приготавливают кашицу, состоящую из смеси перманганата КМпО4 и концентрированной серной кислоты Н2SО4 (на 5 г перманганата 0,5 мл кислоты). Затем фитиля спиртовки, смоченного спиртом, касаются стеклянной палочкой, погруженной в приготовленную кашицу. Фитиль мгновенно загорается.

Воспламенение происходит при окислении спирта кислородом, выделяющимся при взаимодействии перманганата с серной кислотой:

KMnO4 + 3H2SO4 = 3H2O + 5O + K2SO4 + 2MnSO4.

Исчезновение надписи

Говорят: «Что напишешь пером, то не вырубишь топором». Но это можно опровергнуть.

Приготавливают раствор крахмала, с иодом и делают им надпись заостренной лучиной. Если подержать лист со сделанной надписью над пламенем спиртовки, а затем вытереть тряпочкой ─ надпись исчезнет [19].

Заключение

Чтобы успешно преподавать химию, учителю необходимо овладеть школьным химическим экспериментом. В результате осуществления химического эксперимента учащиеся приобретают необходимые знания и умения, которые будут содействовать их практической и профессиональной подготовке.

Использование химического эксперимента в преподавании обеспечивает более полноценное усвоение учебного материала, так как проводимый эксперимент играет большую наглядную роль.

Список использованных источников

1 Аршанский Е.Я. О химическом эксперименте в гуманитарных классах // Химия в школе. - 2002. - №2. - С. 63 - 67.

Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии. - М.: Просвещение, 1980. - 127с.

Беспалов П.И. Парадоксальный результат или закономерность // Химия в школе. - 2002. - №4. - С. 68 - 72.

Амирова А.Х. Демонстрационный и ученический эксперимент в практике обучения химии // Химия в школе. - 2004. - №6. - С. 62 - 66.

Румянцев Б.В. Обобщенная экспериментальная деятельность учащихся как метод решения исследовательских задач // Химия в школе. - 2004. - №7. - С. 62 - 66.

Сечко О.И. Химический эксперимент в 8 классе школ с 12-летним сроком обучения // Химия: проблемы преподавания. - 2005. - №3. - С. 9- 19.

Полосин В.С., Прокопенко В.Г. Практикум по методике преподавания химии. - М.: Просвещение, 1989. - 224с.

Башков Л.Н., Цобкало Ж.А. Формирование культуры здоровья младших школьников средствами химического демонстрационного эксперимента // Химия: проблемы преподавания. - 2004. - №4. - С. 50 - 55.

Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффективные опыты по химии. - М.: Дрофа, 2002. - 432с.

Злотников Э.Г., Гаркунов В.П. Функция школьного химического эксперимента в условиях развивающего обучения // ВХО им. Д.И. Менделеева. - 1983. - №5. - С. 15 - 17.

Кузнецова Н.Е. Совершенствование содержания и методов обучения химии в школе. - М.: Образование, 1991. - 256с.

Вивюрский В.Я. Эксперимент по химии в средних профтехучилищах. - М.: Химия, 1980. - 236с.

Сурин Ю.В., Балезина С.С. Проблемный эксперимент при изучении свойств ионов // Химия в школе. - 1985. - №6. - С. 62 - 65.

Государственная программа по формированию здорового образа жизни населения республики Беларусь на 2002 - 2006 гг. // Здоровый образ жизни. - 2002. - №2. - С. 6.

Штремплер Г.И., Лабунский Ю.В., Панин Г.И. Классификация химических элементов в антропологии // Химия в школе. - 2001. -№9.- С. 50 - 52.

Химический эксперимент как средство формирования здорового образа жизни у школьников / Д.С. Орехова, Н.А. Степанова, Т.В. Смирнова, А.А. Чиркина // Химия: проблемы преподавания. - 2003. - №4. - С. 61 - 64.

Химический эксперимент как средство формирования здорового образа жизни у школьников / Д.С. Орехова, Н.А. Степанова, Т.В. Смирнова, А.А. Чиркина // Химия: проблемы преподавания. - 2003. - №5. - С. 53 - 64.

Ольгин О.Н. Опыты без взрывов. - М.: Химия, 1995. - 176с.

Трубкин А.И. Занимательные опыты по химии // Химия: проблемы преподавания. - 2004. - №5. - С. 48 - 54.

Першин Р.В. Занимательные опыты на уроках химии // Химия в школе. - 2001. - №5. - С. 66 - 70.

Орлик Ю.Г. Химический калейдоскоп. - Мн.: Народная асвета, 1988. - 112с.

Ефремов В.В., Дягтерев П.А. Занимательные опыты с кристаллическим перманганатом калия // Химия в школе. - 2004. - №2. - С. 62 - 63.