Умение решать задачи есть искусство, приобретающееся практикой.
Д. Пойа
Введение
В научной и методической литературе в последнее время обсуждается необходимость поиска наиболее современных методик обучения решению задач на основе синтеза достижений ряда наук: логики, психологии, дидактики и методики обучения химии. Однако недостаток специальных руководств не позволяет применить задачи как один из способов совершенствования обучения, учитывать в достаточной мере методические и психологические требования к ним.
Исследования проблемы обучения учащихся решению задач показывают, что несформированность умений является следствием следующих причин:
- решая задачу, не осознают должным образом свою собственную деятельность, т.е. не понимают сущности задач и хода их решения;
- не всегда анализируют содержание задачи, проводят ее осмысление и обоснование;
- не вырабатывают общие подходы к решению и не определяют последовательность действий;
- часто неправильно используют химический язык, математические действия и обозначение физических величин и др.;
Преодоление этих недостатков является одной из главных целей, который ставит перед собой учитель, приступая к обучению решению расчетных задач.
В данных методических рекомендациях не ставится задача исчерпать все возможное многообразие расчетных задач по химии, а лишь рассмотреть вопросы, приводящие к наиболее рациональным и понятным учащимся способам их решения.
Роль и место расчетных задач в курсе химии
Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.
Значение решения задач:
Во-первых, это практическое применение
теоретического материала, приложение научных
знаний на практике.
Решение задач как средство контроля и
самоконтроля развивает навыки самостоятельной
работы; помогает определить степень усвоения
знаний и умений и их использования на практике;
позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях
учащихся и разрабатывать тактику их устранения.
Во-вторых, прекрасный способ осуществления
межпредметных и курсовых связей, а также связи
химической науки с жизнью.
Место задач в курсе химии:
- При объяснении нового материала задачи помогают иллюстрировать изучаемую тему конкретным практическим применением, в результате учащиеся более осознанно воспринимают теоретические основы химии.
- Решение задач дома способствует привлечению учащихся к самостоятельной работе с использованием не только учебников, но и дополнительной литературы.
- С целью контроля и учета знаний лучшим методом также является расчетная задача, т.к. при ее решении можно оценить все качества ученика, начиная от уровня знания теории до умения оформлять решение в тетради.
Использование задач в школе позволяет решать основные функции обучения и воспитания.
- Обучающие функции обеспечиваются формированием важных структурных элементов знаний, осмыслением химической сущности явлению, умением применять усвоенные знания в конкретно заданной ситуации. Решение задач – это активный познавательный процесс.
- Воспитывающие функции реализуются формированием мировоззрения, расширением кругозора. Учебные задачи являются действенным средством воспитания трудолюбия, настойчивости, воли, характера.
- Развивающиеся функции проявляются в результате формирования логического, творческого мышления, развитие смекалки учащихся. Решение задач – это мыслительный процесс.
Итак, решение задач:
- учит мыслить, ориентироваться в проблемной ситуации;
- проявляет взаимосвязь представлений и понятий;
- ведет к лучшему пониманию учащимися химических явлений в свете важнейших теорий;
- позволяет установить связь химии с другими предметами, особенно с физикой и математикой;
- является средством закрепления в памяти учащихся химических законов и важнейших понятий;
- служит одним из способов учета знаний и проверки навыков, полученных в процессе учения предмета;
- воспитывает в процессе изучения у учащихся умение использовать полученные знания для решения практических проблем, тем самым связывая обучение с жизнью и деятельностью человека.
Классификация задач
На сегодняшний день не существует единого подхода к классификации химических задач. Окончательно разработанной классификации школьных химических задач нет. В учебных пособиях по методике химии, специальных методических пособиях по решению задач и в статьях приводятся различные варианты классификации задач. Общепризнанной является классификация химических задач на качественные и количественные, которые решаются устным, письменным и экспериментальным способом:
Химические расчетные задачи можно условно разделить на три группы:
- Задачи, решаемые с использованием химической формулы вещества или на вывод формулы.
- Задачи, для решения которых используют уравнение химической реакции.
- Задачи, связанные с растворами веществ.
Простейшие расчетные задачи
I. Задачи, которые решаются без использования уравнений реакций:
- Расчеты соотношений масс элементов в веществах.
- Расчеты массовой доли элемента в соединении по его формуле.
- Расчеты по соотношениям “масса – моль”.
- Расчеты по соотношениям “объем – моль”.
- Расчеты с использованием относительной плотности газов.
- Выведение простейшей формулы вещества.
- Выведение истинной формулы вещества.
- Расчеты с использованием числа Авогадро.
- Задачи, связанные с растворами веществ.
- Задачи на смеси.
II. Задачи, решаемые с использованием уравнений химических реакций.
- Расчет массы веществ по известной массе другого вещества.
- Расчеты по соотношению “масса – моль”.
- Расчеты по соотношению “объем – моль”.
- Задачи с использованием понятия “избыток”.
- Задачи с использованием веществ, одно из которых содержит примеси.
- Задачи на выход продукта реакции и на производственные потери.
- Задачи на нахождение химической формулы.
- Задачи, в которых вещества даны в виде растворов.
- Задачи на смеси.
Каждый их этих видов задач включает еще несколько типов задач.
Дидактическая классификация расчетных задач
1. Для усвоения соотношений физических величин:
а) для демонстрации учителем;
б) для самостоятельной работы учащихся.
2. Для усвоения количественных характеристик объектов изучения:
а) по отдельным вопросам темы;
б) по теме в целом;
в) по разделу в целом;
г) по курсу в целом.
3. Для контроля:
а) текущего (опрос);
б) тематического;
в) по разделу;
г) по курсу.
Анализ задачи
Каждая задача складывается из совокупности данных – условия задачи – и вопроса (задания). Кроме этого, в ней есть система зависимостей, которые связывают искомое с данными и данные между собой. Задачи анализа: 1) выявить все данные; 2) выявить зависимости между данными и условиями; 3) выявить зависимости между данным и искомым.
Пример. Вычислить массу твердого гидроксида, который необходимо растворить для получения 95,2мл 6,4% раствора едкого натра плотностью 1,05 г/см3.
Итак, выясняем:
1. О каких веществах идет речь?
Из условия задачи видим, что твердый гидроксид
растворяют в вводе и получают раствор едкого
натра (NaOH). Вспоминаем, что NaOH – гидроксид. Значит,
исходным веществом был твердый гидроксид (NaOH),
который, растворившись в воде, образовал раствор.
В условии задачи идет речь лишь о двух веществах
– едком натре (гидроксиде) и воде.
2. Какие изменения произошли с веществами?
Вдумываемся: едкий натр (твердый) смешали с
водой. Что получили? Раствор едкого натра. То
есть, то же самое вещество (гидроксид натрия,
едкий натр) сначала был в твердом состоянии,
затем – в растворе. Вспоминаем, что растворы –
это физические смеси, а не химические соединения.
Значит, вода только растворитель, в реакцию она
не вступает.
3. Какие величины названы в условии задачи?
Перечитываем еще раз текст. Получили 95,2 мл
раствора (идет речь об объеме) с массовой долей 6,4
% в нем гидроксида. Вторая величина –
концентрация раствора (массовая доля
растворенного вещества). Указана плотность
полученного раствора – 1,05 г/см3. Наконец,
речь идет и о массе твердого гидроксида в вопросе
задачи. Значение этой величины предстоит
рассчитать.
Запишем величины и их значения сокращенно
(сокращенная запись условия задачи):
Причем, слова “Дано”, “Найти”, “Решение” писать не обязательно, т.к. разграничения в кратком условии четко определяют местоположение значений, им соответствующих. Это позволяет сэкономить время.
В данном случае, все величины – известные и искомые – компактно, плотно выписаны на небольшой площади бумаги, легко охватываются взглядом и удобно поданы для последующего анализа: определения взаимозависимости между величинами и веществами.
Пример. Определите объем водорода, образовавшегося при взаимодействии избытка соляной кислоты с цинком массой 195 г.
