Химический эксперимент при изучении химии: проблемы

Август 2015 г. Выступление на РМО учителей химии.
Химический эксперимент при изучении химии: проблемы, планирование и
организация практических работ и демонстрационного эксперимента.
В настоящее время меняется структура образования в средней школе.
Для
большинства учебных заведений
важно дать возможность учащимся получить
исследовательские навыки и умения и развить у них интерес к учебно
исследовательской деятельности. Учителя школ для достижения этой задачи используют
различные виды самостоятельных работ учащихся, а учителя химии в частности
используют химический эксперимент. Одной из эффективных форм школьного
химического эксперимента был признан практикум, поскольку именно в нем сочетаются
возможности обобщения, систематизации, повторения, углубления материала на
самостоятельном (часто индивидуальном) экспериментальном уровне. Для предметов
естественнонаучного цикла (в том числе и химии) практикумы дидактически
целесообразны, поскольку в них могут быть применены разнообразные организационные
формы: фронтальные, групповые, индивидуальные, а также различные технологии
обучения. Организация школьного химического эксперимента часто используется не на
должном уровне. Одной из главных причин этого является неразвитость учебноматериальной базы и среды для организации практикума.
В настоящее время сложилось противоречие между требованиями, предъявляемыми
современной концепцией химического образования в части химического эксперимента
как одного из важных условий постижения химических знаний, и их практическим
применением.
В методике обучения химии в общеобразовательной школе сложилась следующая
классификация видов учебного эксперимента:
1) демонстрационный эксперимент, проводимый учителем;
2) лабораторный эксперимент учащихся: фронтальные практические работы и
лабораторные опыты как обучающий элемент в ходе урока.
Выполнение опытов учащимися при решении задач экспериментальным способом,
связано с более сложной постановкой задания и требует от ученика проявления большей
самостоятельности в выборе способов экспериментирования, отборе опытов, приборной
базы, фиксации результатов и их интерпретации. А учитель при этом может обратить
особое внимание на затруднения, неудачи, которые возможно встретятся в работе, на
необходимость строжайшего соблюдения учащимися правил техники безопасности.
Подготовка и проведение химических опытов осуществляется в специально для этого
оборудованном кабинете в школе – кабинете химии. Кабинет химии должен отвечать
трем группам требований: методическим, охраны и гигиены труда и техническим. Эти
требования учитывают эргономику учебно-воспитательного процесса. Методические
требования выражают необходимость создания условий для обучения. На основе
методических требований кабинет можно представить как совокупность следующих
блоков (частей): демонстрации химических опытов, ученического эксперимента,
общепедагогических методов обучения, совершенствования и контроля знаний.
Знание химии – это не только знание фактов и теорий, о которых рассказывается на
уроках и в учебнике, но и умение объяснять химические явления, происходящие с
веществам и в окружающей жизни, стремление собственноручно осуществить то, о чем
говорится в учебнике. Химический эксперимент является источником знания о веществе
и химической реакции, служит основой для выдвижения и проверки гипотез, средством
закрепления знаний и умений, методом контроля усвоения материала и
сформированности умений и навыков учащихся.
При рассмотрении вопроса организации химического практикума учителем химии в
школе, предлагаю рассмотреть следующие проблемы:
1).Рекомендованные практические работы для основного общего и среднего полного
образования по химии (в соответствии с примерными министерскими программами).
2).Планирование практических работ учителем (на примере работы учителя по учебникам
авторов Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман)
3). Организация и проведение практических работ (из опыта работы); инструктивные
карты для учащихся.
4). Планирование и организация школьного демонстрационного эксперимента.
5).Ученический эксперимент: лабораторные опыты учащихся. Формирование
раздаточного материала в лаборатории химии.
6). Техника безопасности в кабинете химии, виды инструктажа и оформление в журнале.
Рекомендованные практические работы для основного общего образования по
химии.
№1) Знакомство с лабораторным оборудованием. Правила безопасной работы в
химической лаборатории.
№2) Очистка загрязненной поваренной соли.
№3) Приготовление раствора с заданной массовой долей растворенного вещества.
№4) Выполнение опытов, демонстрирующих генетическую связь между основными
классами неорганических соединений.
№№5) 6) 7) Получение, собирание и распознавание газов (кислорода, водорода,
углекислого газа).
№8) Решение экспериментальных задач по химии теме «Получение соединений
металлов и изучение их свойств».
№9) Решение экспериментальных задач по теме: «Получение соединений
неметаллов и изучение их свойств».
№10) Изготовление моделей углеводородов.
№11) Знакомство с образцами лекарственных препаратов.
№12) Знакомство с образцами химических средств санитарии и гигиены.
(Данный перечень в Примерной программе).
Рекомендованные практические работы для среднего (полного) общего образования
по химии (базовый уровень):
№1) Получение, собирание и распознавание газов.
№2) Решение экспериментальных задач по теме «Металлы и неметаллы».
№3) Идентификация неорганических соединений.
№4) Идентификация органических соединений.
№5) Распознавание пластмасс и волокон.
В средней (полной) школе (10-11 классы) количество часов на практические работы,
рекомендуемые авторами конкретных программах по химии, например, авт. Габриелян, не
совпадают с количеством часов, указанных в «Примерной программе по химии для 10-11
классов»: по этой программе рекомендуется конкретно 5 практических работ по
неорганической химии, 3 практические работы по органической химии. На мой взгляд,
необходимо каждому учителю соблюдать определенное Примерной программой число
практических работ учащихся. Все указанные практические работы я планирую при
изучении соответствующих тем.
Планирование практических работ учителем (на примере работы учителя по
учебникам авторов Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман).
В учебно – тематическом планировании я всегда стараюсь учитывать особенности
классов, уровень подготовки учащихся, тематический контроль изучаемых вопросов. В
зависимости от этого, проведение практической работы в текущем планировании может
быть изменено. Однако, чаще всего провожу практикум до итоговой контрольной работы
с целью улучшения, закрепления знаний, уточнения понятий путем выделения
существенных признаков или свойств веществ. В качестве примера приведу планирование
темы «Подгруппа кислорода» в 9 классе.
………………………………………………………….
Тема 2. Подгруппа кислорода (6 часов).
Положение кислорода и серы в периодической системе химических элементов, строение
их атомов. Аллотропия кислорода — озон.
Сера. Аллотропия серы. Физические и химические свойства. Нахождение в природе.
Применение серы. Оксид серы(IV). Сероводородная и сернистая кислоты и их соли.
Оксид серы (VI). Серная кислота и ее соли. Окислительные свойства концентрированной
серной кислоты.
Демонстрации. Аллотропия кислорода и серы. Знакомство с образцами природных
сульфидов, сульфатов.
Лабораторные опыты. Распознавание сульфид-, сульфит - и сульфат - ионов в растворе.
Практическая работа №2 Решение экспериментальных задач в теме «Получение
соединений неметаллов и изучение их свойств». Методы анализа веществ.
Качественные реакции на газообразные вещества и ионы в растворе.
……………………………………………………………………………………
Для проведения данной практической работы на каждую парту раздается
инструктивная карта (распечатанный лист формата А4 в прозрачном защитном фале) а
также таблица растворимости. В оформлении каждой карты-инструкции выполнения
работы должны присутствовать разделы: класс, название работы, цель работы, ход
работы: последовательность операций, методы исследования, рисунки, лабораторные
принадлежности и меры безопасности в выполнении определенных действий. Приведу
пример инструктивной карты.
………………………………………………………………………………………………
9 класс
Практическая работа №2
Решение экспериментальных задач по теме «Получение соединений неметаллов и
изучение их свойств».
Цель работы: Для решения экспериментальных задач проделать опыты,
характеризующие химические свойства соединений неметаллов подгруппы кислорода.
Ход работы.
Задача 1. Даны пробирки с растворами: а) сульфата натрия; б) хлорида натрия; в)
карбоната натрия. Опытным путем определите, в какой пробирке находится
каждое из указанных веществ.
Задача 2. Дан раствор сульфата меди (II). Получите из него хлорид меди (II).
Задача 3. Проделайте опыты по осуществлению следующих превращений:
Цинк →хлорид цинка →гидроксид цинка →сульфат цинка
Используйте необходимые реактивы
Задача 4. Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав серной
кислоты.
Задача 5. В пробирках без подписей сульфат натрия и сульфит натрия. Определите
вещества с помощью характерных реакций.
Инструкция по охране труда: будьте осторожны при работе с едкими веществами –
кислотами и щелочами. При попадании капель едкого вещества на кожу – быстро
смыть водой и обработать раствором карбоната натрия (после кислоты).
На учебном столе:
1. Пробирки №1, №2, №3 для задачи 1.
2. Металлический цинк – гранулы для задачи 3.
3.Пробирки №4,№5 для задачи 5.
В раздаточном материале вещества: серная кислота, соляная кислота, хлорид бария,
сульфат меди (II), сульфат натрия, гидроксид натрия.
В оформлении задачи:
1.Что делали
2. Что наблюдали
3. Уравнения (в молекулярном и в ионном виде)
Вывод о проделанной работе.
Организация и проведение практических работ (из опыта работы); инструктивные
карты для учащихся.
Практические работы занимают по времени целый урок или его значительную часть.
Для практических работ учащиеся используют тетрадь, которая хранится в кабинете,
раздается для оформления как контрольных, так и практических работ. Практические
работы подлежат обязательной проверке, причем в своей практике, я обязательно
учитываю выполнение практических действий каждым учеником, даже при работе в
парах, практические навыки, грамотность использования реактивов, результативность, и
только с учетом этого – еще и оформление работы, правильность написания уравнений. В
8 классе, в ходе первых практических работ, учитель должен помочь учащимся четко и
правильно оформлять рисунки: важна именно правильность и аккуратность; химические
приборы, пробирки, колбы изображаются схематически, а вещества на изображенных
рисунках желательно обозначать химическим названием, а не формулой. В своей работе
на уроке я всегда опыт показываю, комментируя особенности техники безопасности, а
затем предлагаю начать эксперимент всему классу, наблюдаю за работой, помогая
учащимся
или исправляя ошибки их практических действий. Всегда стараюсь
контролировать время каждого опыта, чтобы все ученики работали в одном темпе.
Каждый проведенный опыт предлагаю оформить в едином стиле: -Что делали (четко и
конкретно); -что наблюдали ; уравнение и вывод.
Пример оформления опыта в тетради:
…………………………………………………….
Опыт3. Добавим к металлическому цинку раствор соляной кислоты.
Наблюдали: выделяется газ, цинк растворяется в кислоте.
Уравнение: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Вывод: используя цинк и соляную кислоту, получили заданное вещество – хлорид цинка.
………………………………………..
В конце урока предлагаю учащимся сделать самостоятельно общий вывод по
проделанной работе. В журнале учитель записывает: «Практическая работа №2.
«Решение экспериментальных задач по теме «Получение соединений неметаллов и
изучение их свойств» (графа «Тема урока») В графе «Домашнее задание» записывается
инструктаж по охране труда и № инструкции. Например, « ИОТ №2» (данная инструкция
о технике безопасности при работе с кислотами) или «ТБ при работе со стеклянной
посудой» (т.к. данная инструкция № не имеет). Таким образом, урок, на котором
проводится химический эксперимент как практическая работа, требует от учителя гораздо
меньших усилий, чем обычный урок, но только при условии грамотной организации и
надлежащих инструктивных материалов.
Планирование и организация школьного демонстрационного эксперимента.
Демонстрационный (учительский) эксперимент более сложен и требует соблюдения
определенных технических требований и специального оборудования, установок.
Признаки происходящей реакции должны быть видны даже ученику с последней парты.
Также демонстрационный эксперимент необходим, если требуется разъяснение учителя, а
сам эксперимент проводят перед объяснением нового материала. Кроме того, проведение
эксперимента до его объяснения заставляет школьников думать более или менее
самостоятельно, ставит проблемные вопросы, активизируя внимание. Однако это не закон.
Сам учитель может определять место демонстрационного эксперимента в учебном
процессе для более эффективного обучения. Демонстрационный эксперимент обязательно
прописан в планировании учебного материала и имеет место в конспекте урока учителя.
Однако в журнале демонстрации не указываются. Из опыта своей работы могу
посоветовать использовать кроме обязательных демонстрационных опытов также и
видеофрагменты ярких и зрелищных опытов в теме изучаемого материала, но
небезопасных или даже невозможных для проведения в классе. Качественно
поставленные и грамотно снятые химические опыты дополнят теоретический материал,
сэкономят время урока и, привлекая внимание учеников, создают определенный
эмоциональный фон занятия. Пример демонстрационных опытов :
……………………………………………………….
Тема 2. Подгруппа кислорода (6 часов).
Демонстрации:
Аллотропия кислорода и серы. Знакомство с образцами природных сульфидов,
сульфатов.
На первом уроке при изучении данной темы учитель демонстрирует образование
пластической серы как одной из аллотропий. Образцы соединений серы демонстрируются
с использованием учебных коллекций.
Если на уроке я использую демонстрационный эксперимент, то наблюдения, уравнение и
вывод учащиеся записывают самостоятельно в рабочей тетради.
Ученический эксперимент: лабораторные опыты учащихся. Формирование
раздаточного материала в лаборатории химии.
Существуют разные виды ученического эксперимента в проведении практических
работ: подтверждающий, контрольный, проблемный, направляемый исследовательский и
открытый исследовательский. Подтверждающий ученический эксперимент: учащиеся
следуют прописанной процедуре, чтобы подтвердить уже известный факт. Контрольный:
учащиеся решают определенную задачу, как правило, по заранее известной им процедуре,
однако не узнают при этом ничего нового, но применяют имеющиеся у них знания и
умения. Проблемный ученический эксперимент: результаты опытов как бы противоречат
ожиданиям учащихся, сформированным у них, и в ходе эксперимента у учащихся
возникает проблема решения познавательного конфликта. Направляемый
исследовательский: учащиеся получают определенные задачи и инструкции по их
решению, но результат заранее им не известен, предполагается, что необходимые понятия
они сформируют в процессе выполнения работы. Открытый исследовательский: учащиеся
самостоятельно исследуют заданные объекты. Химический эксперимент всегда являлся
основным средством обучения химии. Но за последние двадцать лет в школьном
химическом эксперименте произошли принципиальные изменения: стали доступны
видеозаписи экспериментов; программы для проведения имитационных экспериментов
(при котором учащиеся «проводят реакции» на экране монитора); усилилось внимание
технике безопасности проведения химического эксперимента. Поэтому многие учителя
предпочитают «в целях безопасности» для учащихся замену реального эксперимента
сторонним наблюдением или имитацией как игрой в эксперимент.
Вопрос выбора для учителя часто зависит и от финансового обеспечения кабинета.
Тем не менее, живой эксперимент нельзя сводить к минимуму или компьютерной
наглядности. Живой химический эксперимент имеет познавательную ценность, опыт
усиливает интерес в изучении предмета, создает определенный эмоциональный фон
урока. Лабораторные опыты учитель в планировании перечисляет, учитывает в конспекте
урока, но в журнале не отмечает. Для некоторых лабораторных опытов используются
печатные инструкции, но чаще достаточно объяснения учителя. Ученики проводят опыты
индивидуально или в парах. Возможна вариативность, с последующим обсуждением
наблюдений. Пример:
………………………………………………………..
Тема 2. Подгруппа кислорода (6 часов).
Лабораторные опыты. Распознавание сульфид -, сульфит - и сульфат - ионов в
растворе.
Эти лабораторные опыты учащиеся проводят в ходе уроков «Сероводород и
сульфиды. Оксид серы IV. Сернистая кислота, сульфиты, качественная реакция на
сульфит-ион». И «Оксид серы VI. Серная кислота и ее соли». Необходимые реактивы в
раздаточном материале приготовлены к началу урока. В своей работе я предлагаю
учащимся вначале обсудить предстоящие опыты, высказать предположения о результате,
возможных вариантах наблюдений. Лабораторные опыты являются хорошим тренингом
предстоящих практических работ, ведь недостаточно только наблюдать, что делает
учитель в демонстрации, накопление опыта практических действий происходит у
школьников постепенно. Желательно применение иллюстраций (или фотографий), что
дополнительно уточняет действия учащегося, дает им возможность выполнить все
практические операции правильно. Кроме практических навыков, безусловно,
лабораторные опыты в ходе объяснения, проблемного обсуждения или закрепления
учебного материала, позволяют наиболее эффективно формировать у учащихся основные
теоретические понятия, обеспечить наглядное восприятие химических реакций и
конкретных веществ.
Для практических работ и лабораторных опытов рекомендую на каждую парту
собрать набор индивидуального оборудования, в который обязательно входит
фарфоровый стакан для горячих пробирок, чашечка для мелкого мусора (например,
сгоревших спичек), хлопчатобумажная салфетка, штатив для отработанных пробирок.
Раздаточный материал, растворы веществ в небольших по объему флаконах с этикетками,
формируется для каждого конкретного опыта, варианта практической работы.
Техника безопасности в кабинете химии, виды инструктажа и оформление в
журнале.
В соответствии со статьями 51 и 32 Закона РФ "Об образовании" школа обязана
обеспечить здоровые условия учёбы и труда, и несёт ответственность за жизнь и здоровье
обучающихся и работников. К сожалению, многие из действующих документов по этим
вопросам приняты еще в советский период и потому труднодоступны. Например, правила
техники безопасности для кабинетов (лабораторий) химии общеобразовательных школ
приняты еще в 1987 г. (Сборник приказов и инструкций Министерства просвещения
РСФСР, 1987, № 35, с. 2-32). Главный документ, определяющий организационные меры и
правила безопасности в кабинете химии,— "Инструкция по охране труда для учащихся
при работе в кабинете (лаборатории) химии средней общеобразовательной школы".
Приведенная инструкция разработана на основании типовой и утверждается постановлением профсоюзного комитета и директором школы. Ее пересматривают один раз в
три года. Отдельные части содержания этой инструкции входят в инструктажи учащихся
на различных этапах обучения, находят отражение на стендах, плакатах и т.п. Знание
учащимися этого основного документа мы регулярно проверяем в процессе обучения с
помощью различных форм контроля. В качестве примера приведу лишь некоторые
выдержки требований техники безопасности, относящиеся к практикуму.
Пребывание учащихся в помещении кабинета разрешается только в
присутствии учителя химии; пребывание учащихся в лаборантской запрещается.
Допуск посторонних лиц в кабинет в момент проведения эксперимента разрешается
только с ведома учителя химии. Перед началом лабораторных опытов, практических
занятий и других работ учащиеся должны:
изучить и научиться выполнять правила пользования устройством для смыва капель
жидкости с кожи и промывки глаз (УПГ);
изучить по учебнику или пособию порядок выполнения предстоящей работы:
внимательно выслушать и усвоить все указания учителя по безопасному обращению
с реактивами; методам нагрева, наполнения сосудов и т.д. Подготовленный к работе
прибор необходимо показать учителю или лаборанту,
При демонстрационных опытах учащиеся должны находиться строго на своих
рабочих местах или переменить место своего нахождения по указанию учителя на
более безопасное.
При выполнении лабораторных опытов учащиеся должны точно повторять
действия учителя, показывающего, как нужно правильно выполнять работу.
При выполнении практических работ учащиеся должны точно соблюдать правила
безопасности, освоенные в процессе изучения того или иного раздела химии, и
соответствующие указания учителя.
Обо всех разливах жидкостей, а также о рассыпанных твердых реактивах
нужно сообщить учителю или лаборанту. Самостоятельно убирать любые
вещества запрещается. Запрещается бесцельно переливать растворы или испытывать вещества по собственному усмотрению, проводить самостоятельно любые
опыты, не предусмотренные данной работой: зажигать спиртовки без надобности:
оставлять без присмотра нагревательные приборы:
Нельзя уносить с собой что бы то ни было из предметов и веществ, предназначенных
для проведения опытов. При возникновении в кабинете во время занятий аварийных
ситуаций (пожар, появление сильных посторонних запахов и др.) не допускать
паники и подчиняться только указаниям учителя.
В кабинете химии имеется положение по технике безопасности, должностные
инструкции, инструкции по охране труда, журнал инструктажа учащихся о правилах
безопасной работы. Вводный инструктаж учащихся по технике безопасности учитель
фиксирует в классном журнале на первом уроке химии в каждом классе. Повторный
инструктаж учитель также записывает в классном журнале в начале второго полугодия (на
первом уроке третьей четверти) в каждом классе. В зависимости от того, какие
инструкции используются на конкретной практической работе, в графе «Домашнее
задание» учитель указывает № инструкции по технике безопасности. Например,
инструкция №2: техника безопасности при работе с кислотами, №3: техника безопасности
при работе со щелочами, №8: техника безопасности при работе с соединениями хрома.
Инструкции по технике безопасности утверждает директор школы, обязательно
согласование с сотрудником школы, ответственным за охрану труда.
Таким образом, школьный химический эксперимент имеет важное образовательное и
воспитательное значение. Он позволяет учителю развить творческие способности
учащихся, заинтересовать их предметом, подготовить к самостоятельному выбору
естественнонаучного профиля. Для кого–то из учеников начальный интерес в химическом
практикуме может стать определяющим в выборе будущей профессии. Это тем более
важно в настоящее время, когда экзамены по билетам (а в них проверялись не только
теоретические, но и практические знания), полностью заменены чисто теоретическим
тестированием ЕГЭ.
Использованная литература
1.Беспалов П.И.,Чернобельская Г.М. Химический эксперимент в малых группах. Химия в
школе 1991 №5.
2.Жилин Д.М.Химия.Методическое пособие М.БИНОМ. Лаборатория знаний.,2011
3.Гара Н.Н. Учить творчеству: книга для учителя.- М.:Просвещение,1991
Интернет-ресурсы:
http://chemexpress.fatal.ru.Navigator.911/htm
http://lechebnik.info/503/28.htm
http://www.dissercat.com/content/praktikum-po-khimii-kak-baza-dlya-razvitiyaissledovatelskikh-umenii-uchashchikhsya-starshik#ixzz3hTt6CMuo
МБОУ «Гимназия №18»
Алексин, Тульская обл
Химический эксперимент при изучении
химии: проблемы, планирование и
организация практических работ и
демонстрационного эксперимента.
Подготовлено учителем химии
Федисовой О.И.
(из опыта работы)
2015