Изучение спиртов и фенолов в курсе органической химии средней школы с использованием современных технологий

I. Перед современной школой всегда стоит двойственная задача:

1. сформировать личность, способную к творчеству;
2. подготовить людей к жизни.

Изменилась модель выпускника. Это должен быть активный, инициативный молодой человек, который должен уметь ориентироваться в жизни, правильно оценивать свои возможности, уметь выбирать нужную информацию, не пропустить важное. Мы должны научить: самостоятельно работать с каталогами, справочниками, информационно-вычислительной техникой.
В исследовании В.С. Ротенберга показано, что основным компонентом поведения, определяющим устойчивость организма к разнообразным вредным воздействиям является поисковая активность [11].
Поэтому мы должны развивать потребность к поисковой активности, так как это воспитывает в нем жажду знаний, стремление к открытиям, к активному умственному труду. Это требует организовать преподавание, как активизацию и стимуляцию процессов осмысленного учения. Процесс обучения становится осмысленным процессом для учеников.
Интерес – является одним из главных условий эффективности учебного процесса. Благодаря интересу знания и процесс их приобретения станут движущей силой развития интеллекта и важным фактором воспитания качеств личности.

II. Проанализировав свою работу, выявила, что используя традиционные формы и методы обучения, нельзя вызвать потребность в поисковой активности, интересу, достичь более высоких результатов успеваемости. Поэтому вынуждена была обратиться к личностно-ориентированным технологиям, в центре которых стоит личность ребенка. Именно эти технологии обеспечивают комфортные, бесконфликтные условия ее развития. Личность рассматривается как субъект приоритетный, цель образовательного процесса. Цель этих технологий – всестороннее, свободное и творческое развитие личности, что способствуют наилучшей адаптации ребенка в социуме [7]. Стало понятным, что только слияние обучения и общения в единый образовательный процесс может обеспечить эффективное ее развитие. Поэтому в своей работе использую технологию коллективных способов обучения (КСО).

Задачи.

1. Усвоение учащимися информации с использованием самостоятельной работы, общения.
2. Развитие коммуникативных качеств личности.
3. Создание интернациональной, трудовой школы.

Формы обучения: классноурочная, циклоблочная, модульная.
Формы организации познавательной деятельности: индивидуальная, парная, групповая, общеклассная.
Методы: словесные, наглядные, практические, эвристические, рефлексивные.
Ожидаемые результаты: создание обновленной личности ребенка, способной реализовывать и применять свои возможности.

III. Теоретическая база.
Сущностью технологии КСО является такая организация, при которой обучение осуществляется путем общения в динамических парах, когда каждый учит каждого [7].
А.Петровский: «Обучение – это общение человека с человеком».
Идея обучения учеников самими учениками берет свое начало из древности, в новое время была воплощена в белл-ланкастерской системе. Автором метода коллективной учебной работы с применением динамических пар сменного состава является русский советский педагог-новатор А. Г. Ривин. Современным теоретиком является профессор Красноярского университета Дьяченко /В.К., над этой проблемой работают Третьяков В.И., Шамова Т.И. и др..

VI. Преимущества и отличие от традиционных технологий:

1. Учитель освобождается от фронтальной работы с классом, увеличивается время для индивидуальной работы с учащимися.
2. Регулярно повторяются речевые упражнения, совершенствуются навыки логического мышления.
3. Развиваются мыслительные действия в процессе речи.
4. Работают все виды памяти.
5. Каждый чувствует себя раскованно, так как продвигается в собственном темпе.
6. Формируется адекватная оценка себя и партнеров.
7. Усвоение более прочное, так как происходит обсуждение одной и той же информации несколько раз.
8. Повышается результативность обучения, ускоряется темп прохождения школьной программы.
9. Происходит более высокое индивидуальное развитие учащихся, работа строится на сотрудничестве, взаимопомощи.
10. Ребята вовлекаются в процесс общения, что является главным средством индивидуального развития.
11. Деятельность ученика рассматривается как трудовая, благодаря которой вырабатываются научные и профессиональные знания, умения и навыки.
12. Дети вовлекаются в действенно-преобразовательные процессы.
13. Технология относится к числу адаптивных, так как способствует комфортности и раскованности учащихся.

Для реализации новых технологий необходимо прежде всего учитывать психолого- физиологические особенности десятиклассников, изучающих органическую химию [3].
К 15 – 17 годам юноши и девушки обладают уже достаточно определенными и стойкими особенностями темперамента, характера, способностей. Резко возрастает интерес к теоретическим знаниям, желание обобщить отдельные факты, установить общие принципы и закономерности. Одной из психологических особенностей старшего школьника является значительный рост социальной активности.
При этом применяется характер контактов, которые являются значимыми для них. На первый план выдвигаются общность взглядов, авторитет среди сверстников, а также среди преподавателей. Поэтому основное условие построения общения учителя со старшими школьниками – установление особых отношений, которые могут быть определены как атмосфера взаимного доверия, доброжелательности. Это вызывает их ответную готовность к сотрудничеству, желание идти на встречу.

                          Изучение темы: «Многоатомные спирты» в средней школе с использованием КСО.

      При изучении этого раздела большое внимание уделяется изучению свойств соединений с накоплением в их молекулах функциональных групп [4]. В курсе средней школы изучается два представителя спиртов – этиленгликоль и глицерин. Здесь предусматривается проведение учащимися опытов с глицерином, которые выполняются самими учащимися. Взаимодействие глицерина с натрием (реакция проходит бурно) учитель демонстрирует сам. Данную тему можно предложить изучать путем самостоятельной работы над материалом учебника с выполнением опытов по  инструкциям, т. к. значительная часть материала здесь имеет повторительный характер, а новые вопросы немногочисленны и сравнительно просты для усвоения. Наряду с самостоятельной работой здесь уместно применить и коллективные способы обучения (КСО). Так, например, работу учащихся в парах сменного характера. При этом каждый учащийся самостоятельно изучает отдельные вопросы данной темы и в классе появляется возможность обучать друг друга. Для такой работы на уроке учителем разрабатываются три разновидности карточек.
1 карточка – строение и физические свойства этиленгликоля и глицерина.
2 карточка – химические свойства многоатомных спиртов.
3 карточка – получение и применение многоатомных спиртов.
Каждый учащийся в течение 30 минут самостоятельно работает со своей карточкой и объясняет данный материал своему партнеру по парте. Учащиеся оценивают друг друга.

  Карточка №1.

1. Прочитайте строение и физические свойства многоатомных спиртов, § 27, стр. 126. Выучите.
2. Как вы понимаете понятие атомности соединений?
3. Формула сорбита – СН₂ОН-СНОН-СНОН-СНОН-СНОН-СН₂ОН.

Определите атомность данного соединения.

4. Будет ли глицерин гомологом этиленгликоля? Почему?
5. Приведите формулы веществ, которые были бы гомологами этиленгликоля и глицерина.
6. Сделайте вывод о принадлежности двух- и трехатомного спиртов к гомологическим рядам.

При самостоятельной работе с учебником необходимо, чтобы учащиеся усвоили понятие атомности соединений, а также важно, чтобы учащиеся не считали все эти вещества членами одного гомологического ряда.

7. Ознакомьтесь с физическими свойствами многоатомных спиртов (исследуйте консистенцию, гигроскопичность, растворимость в воде, сладкий вкус глицерина).
8. Какое влияние на физические свойства спиртов оказывает водородная связь?

Карточка № 2.

1. Прочитай и выучи химические свойства многоатомных спиртов, § 27, стр. 126.
2. Составьте уравнения реакций:

а) горение глицерина;
б) взаимодействие с натрием;
в) взаимодействие с галогеноводородом.

3. Составьте уравнение реакций образования моноэтилового и диэтилового эфира этиленгликоля.
4. Объясните качественную реакцию на многоатомные спирты.
5. Выполните экспериментальную задачу: определите, в какой из двух выданных пробирок содержится раствор многоатомного спирта
6. В § 27 найдите вывод о влиянии количественных изменений в составе молекул на изменения качественные.

Карточка № 3.

1. Прочитайте § 27, стр. 127. Укажите реакции, посредством которых можно получить этиленгликоль из этилена.
2. Можете ли вы предложить другой способ перехода от этилена к этиленгликолю?
3. Какими способами можно получить глицерин. Получите этанол из этена.
4. Применение этиленгликоля.
5. Применение глицерина.

Для выяснения учителем усвоения данной темы можно в конце урока дать самостоятельную работу по вариантам, или химический диктант, который проверяется очень быстро с использование графического изображения ответов на вопросы.

Примерные вопросы химического диктанта.

1. Спирты, содержащие в молекулах две и более гидроксогруппы, называются многоатомным
2. В многоатомных спиртах гидроксогруппы расположены при разных углеродных атомах.
3. СН₂ОН-СНОН-СНОН-СН₂ОН – гомолог  эритрит  глицерина

5. Водородная связь не оказывает влияния на физические свойства многоатомных спиртов.
6. Получить глицерин можно из 1,2,3 трихлорпропана (составьте уравнения, если возможно).
7. Многоатомные спирты не взаимодействуют с гидроксидами металлов и т.д.

Домашнее задание: § 27, упражнения № 31, 32.

Фенолы

Основной вопрос, который должны усвоить учащиеся – это взаимное влияние атомов в молекулах фенола. Они должны понять, что кислотные свойства фенола объясняются большей подвижностью атома водорода гидроксогруппы вследствие влияния π – электронного облака бензольного ядра. Так как это влияние взаимное, то в результате перераспределения электронной плотности в бензольном ядре атомы водорода замещаются атомами галогенов [10].
В отличие от предыдущей темы изучение фенола включает в себя новые для учащихся сведения. Поэтому урок может быть построен в виде рассказа учителя с элементами беседы по тем вопросам, которые учащимся наиболее знакомы или лекции с последующим закреплением основных понятий темы и др. Объяснение сопровождается проведением лабораторных опытов.
Основными вопросами как рассказа, так и лекции являются:

1. Сравнение состава и строения фенолов и ароматических спиртов.
2. Физические свойства фенолов.
3. Химические свойства фенола, обусловленные наличием в его молекуле: а) группы ОН;

б) бензольного ядра.

4. Применение и получение фенола.

При рассмотрении первого вопроса учащимся можно предложить задание:

1. Составьте структурные формулы гидроксильных производных бензола и его гомологов. Установите их сходство и различие.
   В ходе обсуждения результатов задания формируются понятия об ароматическом спирте и феноле.
2. Среди формул определить: а) ароматические спирты; б) фенолы.

Физические свойства фенола изучают в ходе демонстрационных опытов, свидетельствующих о растворимости фенола в воде, его легкоплавности. Обращается внимание на физиологическое действие фенола.

Рассмотрение химических свойств фенола можно объяснять по плану.

1. Химические реакции, обусловленные наличием в молекуле фенола ОН - группы.
2. Химические реакции, идущие по бензольному ядру.
3. Выводы о взаимном влиянии групп атомов в молекуле фенола.

По мере объяснения химических свойств фенола составляются химические уравнения:

2С₆Н₅ОН + 2Na → 2С₆Н₅ОNa + Н₂    - по ОН группе

С₆Н₅ОН + NaОН → С₆Н₅ОNa + Н₂О
А также химические уравнения по бензольному кольцу.
Заостряется внимание учащихся на взаимном влиянии атомов в молекуле фенола, которое увеличивает кислотные свойства у фенола по сравнению с одноатомными спиртами, а замещение в бензольном кольце фенола проходит значительно глубже и в более мягких условиях, чем у бензола.
Изменения в химических свойствах необходимо сопоставить с изменением в строении веществ. Так, сравнивая между собой молекулы фенола и этилового спирта, учащиеся замечают разницу углеводородных радикалов.
Если этильный радикал в спирте отталкивает электроны к атому кислорода, то фенильный радикал, наоборот, оттягивает на себя неподеленную пару электронов от атома кислорода, вовлекая их в π – электронную систему, в результате чего связь в ОН-группе становится более полярной и водород может отделиться в виде иона:

В ходе объяснения проводятся лабораторные опыты по свойствам фенола (используя при этом малые количества веществ) [8].
      Для опытов берется 3% раствор фенола (проводится качественная реакция на фенол). Рассматривается вопрос применения и получения фенола.

      Закрепление.

1. Укажите к каким классам соединений относятся вещества, формулы которых приведены:

2. Имеется вещество следующего строения:

3. Почему фенол обладает кислотными свойствами, а спирты нет?
4. Почему фенолы в химическом отношении отличаются от ароматических спиртов?

Домашнее задание: § 28, упражнения № 37, 38.

Семинар

Спирты. Фенолы.

            Цель: углубить знания о спиртах, фенолах; совершенствовать умения самостоятельно добывать знания, используя учебную и дополнительную литературу, обобщить знания о взаимосвязи строения данных веществ с их свойствами; уметь составить уравнения химических реакций изученных процессов. Повторить расчет веществ по уравнениям реакций.
В ходе семинара рассматривается план проведения семинара, виды предстоящих работ. Проводится эвристическая беседа по основным опорным знаниям темы. А также проводится диагностирующий контроль, позволяющий уточнить возможность перехода к индивидуальному выполнению учащимися самостоятельной работы по заданиям.
Затем предлагаются задания трех степеней сложности с таким расчетом, чтобы, выполняя задание «А» ученик овладевал конкретным материалом по всей теме на уровне его воспроизведения. При выполнении задания «Б» (более сложного) получить обобщенные знания. Задание «В» должно быть таким, чтобы его выполнение требовало от учащихся осознанного применения знаний, иногда с элементами творчества [12].

2. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать этиловый спирт: бромводород, водород, натрий, медь, оксид меди (II). Напишите уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания.
3. На примере метанола рассмотрите, как образуется водородная связь. Опишите ее влияние на физические свойства спирта.
4. Как отличить по физическим и химическим свойствам глицерин и этиловый спирт? Почему данные спирты имеют отличительные особенности?
5. Дайте сравнительную характеристику фенола и этанола по следующим признакам:

а) строение молекул; б) химические свойства.
Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Задание Б.

1. У какого спирта более выражены кислотные свойства: этанола или 2-фтор этанола?
2. Сравните структурные формулы этанола, глицерина, фенола. Какое из веществ энергичнее взаимодействует с металлическим натрием? Дайте пояснения на основе электронных представлений.
3. Как осуществить следующие превращения:

      С₂Н₆ → С₂Н₄ → С₂Н₄Вr₂ → С₂Н₄(ОН)₂?
Напишите уравнения химических реакций. Выделите реакцию дегидрирования и укажите условия ее осуществления.

1. Какими химическими свойствами обладают непредельные спирты? Покажите это на примере аллилового спирта.
2. Рассчитайте, какая масса фенола получится из 78 кг бензола, если потери в производстве составили 10%.

Задание В.

1. Сравните кислотные свойства фенола и 2, 4, 6-тринитрофенола.
2. Осуществите превращения: циклогексан → бензол → изопропилбензол → фенол.
3. На смесь бензола и фенола массой 20 г подействовали избытком натрия. Найдите объем выделившегося газа (н.у.) если массовая доля бензола в смеси составляет 6%.
4. Какой спирт – бутанол-1 или 2-метилпропанол-2, с большей скоростью взаимодействует с металлическим натрием? Поясните ответ.
5. Покажите влияние различных по строению углеводородных радикалов на подвижность водорода атомов гидроксогруппы в спиртах. Приведите примеры.

В конце семинара можно провести тестирование учащихся, в текст включается несколько вопросов из задания «А».
Домашнее задание: закончить выполнение задания «Б», а некоторым учащимся можно предложить выполнить задания «В».

Литература

1. Артеменко А.И. Органическая химия (углубленный курс). -М.: Просвещение, 1997, 381с.
2. Ардошников Е.И., Казенкова Н.Б., Тамм М.Е. Курс органической химии. -М.: Аквариум, 1998, 272с.
3. Выготский Л.С. Умственное развитие детей в процессе обучения, М.: -Л., 1935.
4. Гарькин В.П., Белянкина Т.В. Теоретические основы органической химии /Учебное пособие/.-Самара, 1994, 32с.
5. Гузик Н.П. Обучение органической химии: Книга для учителя. -М.: Просвещение, 1987.
6. Дендебер С.В., Ключникова О.В. Современные технологии в процессе преподавания химии.-М., 2008, 109с.
7. Дьяченко В.К. Организационная структура учебного процесса и ее развитие. -М.: Педагогика, 1983.
8. Ерыгин Д.П., Пилипенко З.И. Методика совершенствования химического эксперимента по органической химии в средней школе. -М.: МГПИ, 1987, 227с.
9. Кузнецова Н.Е. Формирование систем понятий при обучении химии. -М.: Просвещение, 1989, 115с.
10. Корощенко А.С. Об изучении кислородсодержащих органических соединений // Химия в школе.-1993, №1.
11. Ротенберг В.С., Бондаренко С.М. Мозг, общение, здоровье. -М.: Просвещение, 1989.
12. Селевко З.К. Современные образовательные технологии. -М., 1998.
13. Цветков Л.А. Органическая химия. -М.: Издательский центр, «Владос», 2000, 279с.