Роль эксперимента и теории в химии сообщение

Обновлено: 04.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА: ХИМИЯ

Тема: Введение

Задание №1:

-Научные методы познания веществ и химических явлений.

- Роль эксперимента и теории в химии.

-Моделирование химических процессов

Ответьте письменно на контрольные вопросы:

1. В чем заключаются научные методы познания вещества?

2. Раскройте роль эксперимента и теории в химии

3. Для чего проводится моделирование химических процессов?

Задание №3:

Ознакомьтесь со значением химии.

Ответьте на вопросы:

1.Дайте характеристику физических и химических свойств следующих веществ: вода, железо, кислород. Какое химическое превращение может произойти между данными веществами: вода, железо, кислород?

2.Почему шляпки декоративных гвоздей из чёрных металлов должны иметь декоративно-защитное покрытие: никелевое, хромовое, латунное или бронзовое.

1. Научные методы познания веществ и химических явлений .

Химия – одна из фундаментальных естественных наук, знание которой необходимо для плодотворной творческой современного инженера любой специальности. Качество химических знаний приобретает особо важное значение в связи с необходимостью уменьшения энергозатрат, использования новых материалов и повышения надежности современной техники. Понимание химических законов помогает инженеру в решении экологических проблем. Изучение химии является частью задачи по формированию мировоззрения инженера и Человека.

Основной закон природы – закон вечности материи и ее движения. Химия изучает материальный мир и химическую форму движения материи.

Что же есть материя?

– механическая – физическая – химическая – биологическая

Однако, здесь следует отметить, что существует и другой подход: сознание первично, материя вторична. Возможно, что мы живем в исторический момент смены научной парадигмы. Более высокую по своей организации форму нельзя свести к более низкой, например физическую к химической.

Известны две формы существования материи: вещество и поле. Вещество – материальное образование, состоящее из материальных частиц, имеющих собственную массу. Поле – материальная среда, в которой осуществляется взаимодействие частиц.

Химия изучает первую форму существования материи – вещество. Химия – наука о превращении веществ. Изучает состав и строение веществ, зависимость свойств веществ от их состава, строение и пути превращения одних веществ в другие. Явления, при которых из одних веществ образуются другие, называются химическими.

В развитии химии можно условно выделить следующие периоды:

I . Донаучная химия

1. Древняя атомистика (Левкипп, Демокрит)

2. Практическая и ремесленная химия

1. Иатрохимия (врачебная химия) Парацельс, Агрикола

3. Аналитическая и пневматическая химия. Р. Бойль (XVII в.).

4. Химическая атомистика – (Дальтон, Бойль, Блэк, Пристли, Лавуазье).

III . Химическая революция 1748 г . – начало химии как науки .

1. Атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова.

2. Периодический закон и периодическая система элементов (1896 г.) Д.И. Менделеев.

Открытие сильные минеральных кислот было самым важным достижением химии после успешного получения железа из руды примерно за 3000 лет до того. Используя сильные минеральные кислоты, европейские химики смогли осуществить многое новые реакции и смогли растворить такие вещества, которые древние греки и арабы считали нерастворимыми (у греков и арабов самой сильной кислотой была уксусная).

Если бы золото перестало быть редким металлом, оно известно бы обесценивалось. Но, увы, такова человеческая природа – открытие минеральных кислот не произвело впечатления, а поиски золота продолжались.

Шло время, и алхимия после многообещающего начала стала вырождаться в третий раз (первый раз у греков, второй – у арабов). Поиск золота стал делом многих мошенников, хотя и великие ученые даже в просвещенном XVII в. (например, Бойль и Ньютон) не смогли устоять от соблазна попытаться добиться успеха на этом поприще.

Парацельс, как и Авиценна, считал, что основная задача алхимии – не поиски путей получения золота, а изготовление лекарственных средств. До Парацельса в качестве таковых использовались преимущественно растительные препараты, но Парацельс сам не верил в эффективность лекарственных средств, приготовленных из минералов. Несмотря на свое негативное отношение к идее трансмутации, Парацельс был алхимиком старой школы. Он принимал древнегреческое учение о четырех элементах-стихиях и учение арабов о трех элементах - принципах (ртуть, сера и соль), искал эликсир жизни (и даже утверждал, что нашел его). Парацельс был уверен, что он открыл металлический цинк.

В XVII в. значение алхимии неуклонно уменьшалось, а в XVIII в. она постепенно стала тем, что мы сегодня называем химией. Химическая наука в определенном отношении все-таки отставала от других областей знания. Значение количественных изменений и необходимость математической обработки данных были уяснены еще в древние времена.

Итальянский ученый Галилео Галилей (1561-1642), изучавший в 90-х годах XVI в. падение тел, первым показал необходимость тщательных изменений и математической обработки данных физического эксперимента. Результаты его работ почти столетие спустя привели в важным выводам английского ученого Исаака Ньютона (1642-1727).

В химии переход от простого качественного описания к тщательному количественному измерению был осуществлен лишь столетие спустя, после открытий Ньютона. Ньютон оставался приверженцем алхимии и страстно искал рецепт превращения металла в золото.

Количественные методы Галилея и Ньютона очень трудно приложить к химии. Ведь для этого необходимо результаты химических опытов представить таким образом, чтобы из можно было подвергнуть математической обработке. В своей работе фламандский врач Ян Баптист Ван Гельмонт (1579-1644) выращивал дерево в заранее отмеренном количестве почвы, куда систематически добавлял воду, в систематически тщательно взвешивал дерево, применял измерение и в химии, и в биологии.

Торричелли доказал, что воздух может поддерживать столбик ртути выстой в 28 дюймов. Так был изобретен барометр. После этого открытия газы стали казаться менее загадочными. Как выяснилось, подобно жидкостям и твердым веществам, они имеют вес и от жидкостей и твердых веществ отличаются главным образом гораздо меньшей плотностью.

Немецкий физик Отто фон Герике (1602-1686) убедительно доказал, что атмосферный воздух имеет вес. Герике изобрел воздушный насос, при помощи которого воздух выкачивали из сосуда, так что давление воздуха снаружи сосуда становилось больше, чем внутри.

Ирландский химик Роберт Бойль (1627-1691) обнаружил, что объем данной массы воздуха обратно пропорционален давлению.

Французский химик Эдм Мариотт (1630-1684), независимо от Бойля открывший этот закон в 1676 г., особо подчеркивал, что такая зависимость объема от давления наблюдается только при постоянной температуре. По этой причине закон Бойля в континентальной Европе часто называют законом Мариотта. В отличие от твердых веществ и жидкостей воздух, как наблюдали еще в древности, а Бойль в свое время наглядно доказал, легко сжимается. Объяснить это можно, только приняв, что воздух состоит из мельчайших атомов, разделенных пустым пространством. Сжатие воздуха пустого пространства между ними.

2.Роль эксперимента и теории в химии. Моделирование химических процессов

Прежде чем приступить к любой работе и получить определённый результат, человек выбирает наиболее эффективные и доступные способы и приёмы выполнения её, инструмент и приспособления, которые можно использовать для этого, операции, которые необходимо совершить.

Метод - это совокупность приемов или операций практической или теоретической деятельности.

Рассмотрим научные методы познания химии, т.е. методы познания, которые используются для изучения веществ и химических явлений.

Различают 2 уровня научного познания: эмпирический (т.е. знания, полученные в результате опыта, опытного знания) и теоретический(познание сущности явлений, их внутренних связей).

3. Моделирование химических процессов

Моделирование (лат. modus - мера, образ, способ) издавна применялось в научном познании. Например, возникновение представлений Демокрита и Эпикура об атомах, их форме, и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцеп ленных между собой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающих ядерно-электронное строение атома. В науке Нового времени первоначально применялись различные механические модели. Постепенно метод моделирования стал приобретать все большее распространение, проникая во все отрасли научного знания. XX век принес методу моделирования новые успехи, связанные с расцветом кибернетики.

Моделирование на современном этапе приобрело значение общенаучного метода. Его особенностью является то, что для изучения объекта используется опосредующее звено - объект-заместитель. Исходный объект исследования при моделировании называется оригиналом, объект-заместитель - моделью.

По мнению большинства выдающихся химиков, в том числе лауреата нобелевской премии Г. Сиборга, теоретическое моделирование является основным методом познания в химии. Сущность химических явлений скрыта от непосредственного наблюдения исследователя, поэтому познание осуществляют путем построения модели невидимого объекта по косвенным данным.

В нашем современном мире - в мире технологий самыми востребованными являются специальности технической направленности. А чтобы стать высококлассным специалистом, необходимо еще в студенческие годы приложить свои усилия в изучении таких предметов, как физика, математика и химия.

Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.

Богат и интересен мир металлов. Среди них есть старые друзья человека: медь, железо, золото, ртуть, серебро, олово. Эта дружба насчитывает уже тысячи лет. Но есть и такие металлы, знакомство с которыми состоялось лишь несколько десятилетий назад.

Но как не различны свойства этих элементов, их роднит то, что они принадлежат к одной большой семье металлов.

В таблице Менделеева трудно найти металл, с которым так неразрывно связана история цивилизации. Через века и столетия человек пронес уважение к железу и людям, добывающим и обрабатывающим его. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе. В Древнем Риме из железа изготовляли обручальные кольца. Постепенно по мере развития металлургии, этот металл становился доступнее и дешевле. Именно железо входит в состав самого необходимого в нашей жизни сплава – стали.

В 1864 году англичанин Роберт Мюшер впервые ввел вольфрам, всего 5%, как легирующую добавку в сталь. Резцы, изготовленные из этой стали, позволили в полтора раза повысить скорость резания металла. А спустя примерно 40 лет появилась быстрорежущая сталь, содержащая до 8% вольфрама. Чтобы расплавить вольфрам, нужно нагреть его до такой температуры, при которой большинство металлов уже испаряется – 3400 о С. Тугоплавкость этого элемента и обеспечили ему применение в одной из важнейших отраслей нашей промышленности – энергетики.

Предмет химии. Научные методы познания веществ и химических явлений. Роль эксперимента и теории в химии. Химия – одна из фундаментальных естественных наук, знание которой необходимо для плодотворной творческой современного представителя любой специальности. Качество химических знаний приобретает особо важное значение в связи с необходимостью уменьшения энергозатрат, использования новых материалов и повышения надежности современной техники. Понимание химических законов помогает в решении экологических проблем. Изучение химии является частью задачи по формированию мировоззрения Человека.

Что же есть материя?

– механическая – физическая – химическая – биологическая

В развитии химии можно условно выделить следующие периоды:

III . Химическая революция 1748 г . – начало химии как науки . 1. Атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова. 2. Периодический закон и периодическая система элементов (1896 г.) Д.И. Менделеев.

Роль эксперимента и теории в химии. Моделирование химических процессов

Метод — это способ достижения какой-нибудь цели, решения конкретной задачи.

Есть методы, которые являются общими для всех наук. В то же время для каждой науки характерны свои методы.

Общенаучные методы: наблюдение, эксперимент, моделирование, прогнозирование.

Химические методы: химический эксперимент, анализ и синтез веществ.

Моделирование — процесс исследования реального мира с помощью создания абстрактных, графических и математических моделей.

Моделирование основано на изучении модели. Модель строится по подобию оригинала, на ней воспроизводят свойственные оригиналу процессы, и полученные сведения переносятся на моделируемый объект — оригинал.

в химии широко используются модели молекул, которые помогают понять их строение.

Вопрос Состав вещества. Химические элементы. Способы существования химических элементов: атомы, молекулы, ионы. Простые и сложные вещества. Классификация, состав и названия важнейших оксидов, кислот, оснований, солей. Вещества постоянного и переменного состава.

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.Молекулой называют наименьшую электронейтральную частицу вещества, способную к самостоятельному существованию и обладающую его химическими свойствами. Молекула представляет собой систему взаимодействующих между собой атомов, образующих определённую структуру с помощью химических связей.

Химический элемент — совокупность атомов, характеризующихся одинаковым значением (величиной) заряда ядра. (Сейчас известно 115 хим. Элементов)

Ионами называют электрически заряженные частицы, возникающие при потере или присоединении электронов атомами или молекулами.

Катионами называют положительно заряженные ионы.

Анионами называют отрицательно заряженные ионы.

Вещество — любая совокупность атомов и молекул.

Свойства веществ (температуры плавления и кипения, плотность, цвет и т. д.) относятся к совокупности атомов или молекул.

По химическому составу неорганические вещества делят на простые и сложные.

Простыми называют вещества, которые образуют атомы одного и того же химического элемента (например, H₂, O₂).

Простые вещества делят на металлы и неметаллы.

Металлами называют простые вещества, которые обладают характерными металлическими свойствами, а именно высокой электро- и теплопроводностью и металлическим блеском.

Простые вещества, которые образуют атомы элементов-неметаллов, при нормальных условиях такими свойствами не обладают.

В периодической таблице Д.И. Менделеева неметаллы расположены в главных подгруппах справа вверху от условной диагонали, проведённой через бор и астат. В главных подгруппах слева от этой диагонали и во всех побочных подгруппах располагаются металлы.

Сложными называют вещества, которые состоят из атомов двух и более элементов (например, H₂S, NO₂).

Для выражения состава вещества используют различные химические формулы. При их написании используют общепринятые символы химических элементов. Символ элемента состоит из первой буквы или первой и одной из последующих букв латинского названия элемента, при этом первая буква всегда прописная, а вторая — строчная.

Названия и обозначения атомов совпадают с символами химических элементов. Например, О — атом кислорода, 2О — два атома кислорода, О₂ — молекула кислорода, О₃ — молекула озона.

Сложные вещества разделяют на условно электроположительную (катион) и условно электроотрицательную (анион) составляющие. В формуле сложного вещества вначале ставят катион, а затем — анион, например KBr, CuSO₄. Названия сложного вещества читают справа налево, т. е. вначале называют его электроотрицательную составляющую в именительном падеже, а затем электроположительную в родительном падеже.

Для бинарных, т. е. состоящих из двух элементов соединений, действуют следующие правила. Если соединение состоит из металла и неметалла, то на первом месте всегда ставят металл (как более электроположительный элемент): K₂S, BaCl₂.

В формулах соединений, состоящих только из неметаллов, на первом месте всегда ставят элемент, находящийся левее в условном ряду неметаллов, построенном по их возрастающей электроотрицательности:

Например, IBr — бромид йода, CS₂ — дисульфид углерода.

Формула молекулярная (брутто-формула) включает символы всех химических элементов, входящих в состав соединений. Около каждого символа ставят числовой индекс, показывающий, сколько атомов данного вида входит в состав соединения. Таким образом, молекулярная формула показывает качественный и количественный состав молекулы. Например, формула KNO₃ показывает, что вещество состоит из 1 атома калия (индекс, равный 1, не ставится), 1 атома азота и 3 атомов кислорода.

Оксидами называют класс химических соединений, состоящий из какого-либо элемента и атома кислорода со степенью окисления –2.

Называют оксиды, руководствуясь следующими правилами:

1. Вначале указывают слово оксид, а затем в родительном падеже название второго элемента;

2. Если элемент может образовать несколько оксидов, то после названия элемента в скобках указывают его валентность;

3. При написании формул оксидов кислород всегда ставят на втором месте.

Примеры: K₂O — оксид калия, N₂O₅ — оксид азота (V), CrO₃ — оксид хрома (IV).

Для некоторых распространённых оксидов используют тривиальные названия, например CaO — негашеная известь, N₂O — веселящий газ, CO — угарный газ, CO₂ — углекислый газ.

Оксиды классифицируют так.

Низшими называют оксиды, в которых элемент проявляет низшую степень окисления, например MnO — оксид марганца (II).

Высшими называют оксиды, в которых элемент проявляет высшую степень окисления, например Mn₂O₇ — оксид марганца (VII).

Несолеобразующими, или безразличными, называют оксиды, не проявляющие ни основные, ни кислотные свойства, например N₂O, NO, CO.

Солеобразующими называют группу кислотных, основных и амфотерных оксидов.

Основные оксиды образуют металлы в низших степенях окисления. Наиболее известные из них: Li₂O, Na₂O, K₂O, Rb₂O, Cs₂O, MgO, CaO, SrO, BaO, Cu₂O, Ag₂O, HgO, CrO, FeO.

Амфотерными называют оксиды, которые проявляют как основные, так и кислотные свойства, в зависимости от другого реагента. Наиболее известные амфотерные оксиды Al₂O₃, Cr₂O₃, ZnO, BeO, PbO, SnO. Ряд оксидов, например CuО, Fe₂O₃, проявляет амфотерные свойства с преобладанием основных.

Основаниями называют класс химических соединений, которые состоят из катиона металла или иона аммония и одной или нескольких гидроксильных групп, способных к замещению на анионы.

Число гидроксильных групп определяет кислотность основания, например: NaOH — однокислотное, Mg(OH)₂ — двухкислотное и т. д.

Щелочами называют растворимые в воде основания.

Сильные основания: гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂. Слабые основания: все нерастворимые в воде гидроксиды металлов и гидрат аммиака.

Называют основания следующим образом:

1. Вначале указывают слово гидроксид, а затем добавляют название металла в родительном падеже;

2. Если элемент может образовывать несколько оснований, то после его названия в круглых скобках римской цифрой указывают валентность: KOH — гидроксид калия, Fe(OH)₂ — гидроксид железа (II), Fe(OH)₃ — гидроксид железа (III);

3. При написании формул гидроксидов гидроксильную группу всегда ставят на втором месте.

4. Кислотами называют класс химических соединений, которые содержат в своём составе один или несколько катионов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и анионов кислотных остатков.

5. Основностью кислоты называют число способных замещаться на металл атомов водорода в её молекуле. По основности кислоты делят на одно-, двух- и трёхосновные, например HBr, H₂S и H₃PO₄ соответственно.

6. В зависимости от элементного состава кислоты делят на бескислородные и кислородные, например HBr и H₂SO₃. Кислотный остаток — это структурный элемент молекулы кислоты, который выступает как единое целое в ходе химических реакций.

7. В таблице 4 приведены формулы и названия наиболее распространенных кислот и их солей.

9. Сильные кислоты: HI, HBr, HCl, HClO₃, HClO₄, H₂SO₄, HNO₃.

12. Кислородсодержащие кислоты и основания объединяют в общий класс гидроксидов.

13. Амфотерными называют гидроксиды, способные реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Амфотерные гидроксиды: Al(OH)₃, Cr(OH)₃, Zn(OH)₂, Pb(OH)₂, Be(OH)₂, Sn(OH)₂. Некоторые гидроксиды, например Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, проявляют амфотерные свойства с преобладанием основных.

3 вопрос Вещества постоянного и переменного состава. Смеси веществ. Различия между смесями и химическими соединениями.

Вопрос

Что же есть материя?

– механическая – физическая – химическая – биологическая

В развитии химии можно условно выделить следующие периоды:

Роль эксперимента и теории в химии. Моделирование химических процессов

Орский нефтяной техникум им. Героя Советского Союза В.А.Сорокина

Наблюдение как метод исследования дает возможность изучить лишь внешние признаки явлений и предметов. Более глубокие знания о сущности явлений и свойствах предметов могут быть получены с помощью экспериментального и теоретического методов исследования.

На экспериментальном уровне идет процесс накопления фактов, информации об исследуемых явлениях, проводятся наблюдения, измерения, сравнения, ставятся эксперименты, формируются и вводятся в научный обиход понятия, производится первичная систематизация знаний и формируются экспериментальные законы.

Под экспериментом понимают научно поставленный опыт, т. е. наблюдение исследуемого явления в учитываемых условиях, позволяющих следить за его ходом и воссоздать его каждый раз при повторении тех же условий.

Экспериментальный опыт дает возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, а также между величинами, характеризующими свойства тел и явлений. Он дает возможность выяснить кинетику, динамику процессов и их энергетическую сущность.

В соответствии с целями и задачами исследования эксперимент может быть количественным или качественным; иллюстративным, демонстрационным, исследовательским; техническим или научным.

Для современного специалиста любой отрасли народного хозяйства важное значение имеет владение методикой эксперимента. Эксперимент является критерием всех теоретических построений. Без экспериментального подтверждения ни одна теория не может долго существовать. Вот почему в среднем профессиональном образовании, повышая теоретический уровень преподавания основ наук, все время уделяется большое внимание различным видам учебного эксперимента, который нетождествен научному, но имеет целый ряд общих с ним черт. Широкое применение эксперимента в преподавании дисциплины способствует формированию у обучающихся правильного понятия об особенностях эксперимента как о методе научного исследования.

Содержанием учебного эксперимента являются:

а) изучение явлений, особенностей их протекания в определенных условиях;

б) изучение причинно-следственных связей между явлениями и функциональной зависимости между величинами, характеризующими явления и свойства тел (например, зависимости температуры кипения от давления);

в) изучение и сравнение свойств вещества в различных состояниях (например, упругости, пластичности);

г) иллюстрация законов, сформулированных на основе опытов или в результате логических умозаключений, опирающихся на общетеоретические положения или метод индукций;

д) определение констант (например, электромеханического эквивалента);

е) изучение и испытание приборов (например, фотэлектроколориметров, потенциометров, хроматографов ).

Структура деятельности по выполнению опытов

Научному эксперименту, как правило, предшествует гипотеза, с помощью которой определяется, что должно произойти при определенных действиях, и на этой основе моделируется содержание (ход) эксперимента и его цель. Когда содержание эксперимента определено, разрабатывается способ (методика) его осуществления. Например, экспериментальному изучению зависимости между давлением и объемом данной массы газа предшествует гипотеза, согласно которой давление газа должно увеличиваться при уменьшении объема газа (что следует из молекулярно-кинетической теории газа).

Из высказанного предположения вытекает содержание опыта: измерение давления газа при изменении его объема, которое также строго учитывается. На постановку опыта накладываются ограничения, т.е. в нем должно быть исключено влияние температуры и массы газа. Отсюда следует вывод: опыт нужно поставить так, чтобы температура и масса газа оставались постоянными. Дальнейшая задача заключается в разработке методики постановки опыта, удовлетворяющей указанным условиям.

Эксперимент включает наблюдения, измерения и запись их результатов. Но данным этапом эксперимент не завершается. Завершающей частью эксперимента является теоретический анализ и математическая обработка результатов измерений. Конечную цель эксперимента представляют выводы, которые формулируются в результате этой обработки.

Рассмотренные элементы (этапы) научного эксперимента в той или иной мере присутствуют в учебном эксперименте. Чем выше уровень самостоятельности студентов, тем полнее в их эксперименте представлены все его этапы (элементы).

Из рассмотренного следует, что обучение студентов методике эксперимента должно включать формирование умений выполнять следующие действия:

самостоятельное формулирование цели опыта;
выявление условий, необходимых для постановки опыта;
проектирование эксперимента;
отбор необходимых приборов и материалов;
сборка экспериментальной установки и создание необходимых условий для выполнения опытов;
выполнение измерений;
проведение наблюдений;
фиксирование результатов измерений и наблюдений;
математическая обработка результатов измерений;
анализ результатов и формулировка выводов.

Методика формирования экспериментальных умений

Обучению методике эксперимента должно предшествовать раскрытие особенностей его содержания и структуры. Разумеется, полнота этого раскрытия на разных этапах обучения будет различной.

Формирование у студентов обобщенного умения самостоятельно ставить опыты так же, как и умения наблюдать, может быть обеспечено при условии согласованной, целенаправленной деятельности преподавателей различных дисциплин. Необходимо формировать у студентов умения выполнять отдельные действия и операции, из которых слагается эксперимент, и раскрывать структуру эксперимента как метода научного познания, роль каждой операции в этой деятельности.

Формирование навыков и умений при изучении химических дисциплин 1 курса;
Закрепление их при изучении общепрофессиональных дисциплин, и особенно – на учебных практиках в лабораториях техникума;
Практическое использование навыков и умений при изучении специальных дисциплин и курсовом проектировании.

В качестве примера предлагаю рассмотреть лабораторный практикум по химии растворов в курсе физической химии. Этот практикум предназначен для изучения основных физико-химических процессов, происходящих в водных растворах — гидратации, диссоциации, растворения и образования осадков, комплексообразования, окислительно-восстановительных реакций и коллоидного состояния вещества.

При создании практикума использовались идеи деятельностной теории обучения. В соответствии с этой теорией предметное содержание каждой из перечисленных выше тем излагается как система задач, в которых приводятся базовые знания и выделяется состав действий, приводящий к решению задачи.

Каждая тема практикума состоит из двух частей: теоретической и экспериментальной. Студенты сначала изучают теоретическую часть темы, а затем выполняют эксперимент и проводят необходимые расчеты. При таком обучении происходит соединение его теоретической и практической частей.

Теоретическая часть представляется студентам в виде лекционного курса

Лабораторные работы по химии, традиционно выполняемые в техникуме, как правило, не требуют от студентов ни решения задач, ни разрешения определенных проблем. Необходимо или измерить какое-либо свойство системы при изменении определенного параметра или воспроизвести химическую реакцию по оговоренной заранее методике. Понятно, что при такой постановке лабораторной работы студентам не приходится разрешать какие-либо проблемы.

В предлагаемом практикуме студенты должны продумать, что необходимо сделать для решения своего задания, т.е. они вовлекаются в исследование.

Указание в каждой лабораторной работе основной цели и задач в рамках заданной темы побуждает студента самому определить, какие вещества необходимо взять, в каких электролитах растворится данное соединение и т.п.

В качестве примера рассмотрим экспериментальную часть лабораторного практикума по теме "Состояние равновесия между раствором и осадком". В работе задается цель исследования и предлагается решить три задачи по образованию вещества, его растворимости в растворах различных электролитов и возможности получения из одного вещества другого. Каждый студент получает индивидуальное задание изучить образование и поведение конкретных веществ.

Экспериментальная часть лабораторного практикума (пример)

Цель работы: изучение реакции среды, необходимой для образования и растворения ионного минерала.

Опыт 1. Определение рН образования осадка.

Исходя из имеющихся в лаборатории реактивов, предложите способы получения заданного минерала. Рассчитайте значение ионного произведения для химической реакции.

Проведите экспериментально химическую реакцию получения осадка, измерив предварительно рН исходных растворов и рН образования твердой фазы. Промойте образовавшийся осадок дистиллированной водой; если необходимо, используйте ультрацентрифугу для уплотнения осадка. Измерьте рН насыщенного раствора твердой фазы.

Рассчитайте зависимость растворимости осадка от кислотности раствора. Результаты расчета изобразите графически в логарифмических координатах lg[ ] — рН. Проведите анализ полученной расчетной зависимости и опишите изменение растворимости от рН. Сопоставьте результаты расчета с экспериментальными измерениями. Можно ли для вашего минерала оценить его растворимость по величине ПР?

Опыт 2. Свойства полученного соединения.

Исследуйте свойства полученного осадка. Предложите несколько способов его растворения. Проведите предложенные реакции, отметьте происходящие изменения. Запишите уравнения реакций в ионном виде. Объясните, почему протекают эти реакции.

Продумайте, какие условия в природе приводят к образованию данного минерала и его растворению.

Опыт 3- Равновесие между двумя малорастворимыми соединениями.

Возьмите насыщенный раствор над осадком и попытайтесь из него осадить малорастворимое соединение другого состава. Запишите процесс в виде уравнения химической реакции и рассчитайте ее константу равновесия.

Формированию познавательной мотивации способствует индивидуальный подход к обучающимся, так как уровень предметной подготовки, интеллектуальное развитие, темп работы у студентов различны. Индивидуальный подход в лабораторном практикуме возможен при многовариантности заданий и определении в каждой теме инвариантного содержания.

Пример приведенного выше лабораторного практикума показывает, что при выполнении темы задается цель исследования, каждый студент получает для эксперимента конкретный образец и исследует зависимость его растворимости от кислотности среды, а также добавления других веществ.

Индивидуальный подход к каждому обучаемому меняет характер познавательной деятельности студентов. Студенты положительно воспринимают этот метод, не профанируют занятия, не отбывают их, а ответственно выполняют свои задания.

После окончания экспериментальных исследований студенты проводят необходимые расчеты, используя стандартные значения химических потенциалов для компонентов выбранного раствора. Сопоставление экспериментальных и рассчитанных значений и анализ полученных результатов — самая интересная творческая часть работы. Кроме того, студентам давался только прием решения задачи и использование его каждым относительно своего задания свидетельствует о творческом уровне применения знаний.

Каждый студент после проведения лабораторной работы и необходимых расчетов проводит сопоставление и анализ полученных результатов.

Какие можно сделать выводы по методам мотивации студентов при обучении:

Повысить интерес к изучению предмета возможно при изменении содержания обучения. Если при обучении применять деятельностный подход, то метод подачи предметного содержания должен быть не традиционный, а на языке целей задач и умений. Весь материал подается как система взаимосвязанных задач, решая которые студенты непроизвольно овладевают необходимыми знаниями и умениями, не вызубривают материал, а решают интересные практические задачи.
Формированию мотивации способствует индивидуальный подход к каждому студенту. Такой подход возможен за счет отыскания в теме комплексных инвариантных задач — экспериментальных и расчетных. Инвариантные задачи обобщают многие частные задачи и для их решения предлагается метод. Студент получает задание — экспериментальное и расчетное — в соответствии с его уровнем предметных знаний.
Интерес при выполнении задания стимулируется тем, что практикум носит проблемно-исследовательский характер. В каждой теме ставятся цели исследования, а тактику проведения эксперимента студент избирает сам, а затем сопоставляя расчетные и экспериментальные параметры, определяет правильность выполнения задания.

Образовательные, воспитательные, развивающие цели в педагогическом процессе достигаются разными способами, и одним из них, наиболее эффективным, является активное познание. В области химии это предполагает работу студентов в процессе эксперимента различных видов на занятии и вне его. Учебный эксперимент играет огромную роль в изучении, понимании данного предмета, придавая ему наглядность, яркость, возбуждая познавательный интерес и обеспечивая активное включение обучающихся в учебно-познавательный процесс. Данный вид деятельности необходим для реализации триединой цели образовательного процесса.

Ермаханов М.Н. 1 Журхабаева Л.А. 1 Адырбекова Г.М. 1 Асылбекова Г.Т. 1 Сабденова У.О. 1 Куандыкова Э.Т. 1

Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Использование химического эксперимента в преподавании обеспечивает более полноценное усвоение учебного материала, так как проводимый эксперимент играет большую наглядную роль. При обучении химии посредством эксперимента происходит осуществление связи теории с практикой, превращение знаний в убеждения.

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

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

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

6. 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.

Xимический эксперимент придает особую специфику предмету химии. Он является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения. В школьной программе значительная роль отведена химическому эксперименту, в процессе выполнения которого учащиеся обучаются умению наблюдать, анализировать, делать выводы, обращаться с оборудованием и реактивами. Химический эксперимент знакомит учащихся не только с самими явлениями, но и методами химической науки. Он помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения [1].

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 [2].

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

Методы обучения химии в учебном процессе тесно взаимодействуют, интегрируют друг с другом. Поэтому принято говорить не об использовании того или иного метода, а об эффективном сочетании их, которое определяется дидактической целью, химическим содержанием, возрастными особенностями, подготовленностью класса и другими менее значительными факторами [3].

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

• закономерности и принципы обучения;

• цели и задачи обучения;

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

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

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

• возможности самих учителей.

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

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

На формирование практических умений, а тем более на их развитие необходимо время. Изыскать его возможно, если осуществлять формирование практических умений учащихся поэтапно, распределяя эту работу по годам обучения. В течение одного года следует развивать и совершенствовать умения, необходимые для выполнения химического эксперимента определенного вида.Эффективность обучения химии с использованием эксперимента зависит от наличия постоянных обратных связей. Учет экспериментальных умений и навыков – это итог работы не только учащихся, но и преподавателя [5].

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

Использование химического эксперимента в преподавании обеспечивает более полноценное усвоение учебного материала, так как проводимый эксперимент играет большую наглядную роль. При обучении химии посредством эксперимента происходит осуществление связи теории с практикой, превращение знаний в убеждения [6].

Читайте также: