Химическая задача как средство развития ключевых компетентностей учащихся

Введение

Уметь свободно ориентироваться в огромном потоке информации, приобретать знания самостоятельно, развивать свой интеллект, адаптироваться в социуме, профессионально самореализоваться, быть конкурентоспособными в будущей жизни – вот те умения, которые актуальны в современном мире.

Одна из задач модернизации школы – создание образовательной среды, в которой любой ребенок может развивать свои способности к самостоятельному поиску и получению новых знаний, приобретать и развивать практические умения решать жизненные задачи.

Решение задач не самоцель, а средство развития таких ключевых компетентностей, как учебно-познавательная, информационная, коммуникативная. Анализ заданий, связанных с решением проблем, позволяет определить их характерные особенности. Все химические задачи представляют собой описание некоторых практических ситуаций. В каждой из них содержится проблема, решение которой требует от учащегося использовать предметную информацию, полученную в процессе обучения, учитывать и извлекать информацию из текстов, таблиц, справочников, используя при этом интеллектуальные умения различного вида. Например, решая химическую задачу, учащийся должен проявить следующие умения интеллектуального характера: уметь понимать зависимости, выраженные в графической форме, извлекать нужную информацию из условия задачи, видеть скрытые данные, обобщать факты и делать выводы, уметь сравнивать, анализировать, различать, осуществлять выбор, искать закономерности.

Анализ обучения свидетельствует о том, что усвоение знаний происходит в процессе активной мыслительной деятельности учащегося при решении им задачи через выделение существенных сторон проблемы путем анализа, абстрагирования и обобщения. Правильно подобранные задачи в соответствии с уровнем развития учащихся не только реализуют их психологический потенциал, но и мобилизуют личность в целом, охватывая эмоциональную сферу, интересы, потребности.

Чтобы задачи будили мысль и развивали мышление, они должны быть посильны. Тогда мысль учащегося последовательно переходит от одного объекта к другому, это приковывает его внимание к задаче и стимулирует дальнейшее решение. Решение задач с психолого-педагогической точки зрения формирует в процессе изучения у учащихся умение использовать полученные знания для решения практических проблем, тем самым связывая обучение с жизнью и деятельностью человека.

Как научить школьников решать задачи, является одной из наиболее сложных педагогических проблем. Сложность ее объясняется тем, что невозможен общий алгоритм, овладение которым гарантировало бы решение любой задачи. Поэтому необходимо формировать у учащихся обобщенное умение решать задачи, структуру рассуждений при поиске решения, задать правильную ориентацию на поиск. В результате повышается вероятность успеха и уменьшается время поиска решения проблемы.

В качестве иллюстрации вышесказанного хочется привести методическую разработку семинара “Решение задач по теме “Углеводороды”, где работа строится на формировании обобщенных умений решать задачи с использованием индивидуальной и групповой работы. Необходимость включаться в ситуации общения, координирования действий с участниками группы также способствует развитию ключевых компетентностей, а именно, умения уживаться с другими, быть терпимыми, эффективно работать в группе на общий результат.

• Образовательная: обобщить и привести в систему знания учащихся о строении и химических свойствах ароматических углеводородов,
• Развивающая: развивать химический язык учащихся, навыки самостоятельной работы, умения делать выводы, анализировать, сравнивать, решать задачи разных типов.
• Воспитательная: воспитывать чувство удовлетворения от достигнутых результатов, самостоятельность, инициативность и ответственность в учении, толерантность.

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Форма: семинар

Методы обучения: индивидуальна и групповая работа, словесно – наглядные методы.

Оборудование: карточки – задания для проведения диагностики.

План урока:

1. Организационный момент (1–2 мин.)
2. Диагностика (5–7 мин.)
3. Решение задач (30 мин.)

Ход урока

3. Семинар по решению задач.

“Задача – это знаковая модель проблемной ситуации”. (Л.М.Фридман)

1. Вступительное слово преподавателя

Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительной деятельности, практических действий на основе знаний законов, теорий и методов химии, направленных на закрепление и расширение знаний, развитие химического мышления.

Цель занятия (для учащихся): учиться мыслить, ориентироваться в проблемной ситуации.

2. Изложение основ теории, на которой базируется опыт

(Учащийся – консультант совместно с преподавателем)

Общие рекомендации к решению и оформлению расчетных задач взяты из книги Д.Пойа “Как решать задачу”.

Д. Пойа – основоположник эвристики – пытался найти общий подход к решению задач. Значение его рекомендаций состоит в том, что они способствуют формированию структуры рассуждений при поиске решения, задают правильную ориентацию на поиск. В результате повышается вероятность успеха и уменьшается время поиска решения.

• “Обдумай цель раньше, чем начать”. Анализ условия задачи
• С началом считается глупец, о конце думает мудрец”. Нужно уяснить конечную цель, чтобы не сбиться с пути.
• Мудрый меняет свои решения, а дурак никогда”. Если терпите неудачу, попробуйте поменять направление поиска.
• “Подмечай главную возможность”. Будь начеку, подмечай особенности, ориентируйся в ситуации.
• “Желаемое мы охотно принимаем за действительность”. Наш план дает лишь общий контур решения. Надо убедиться, что детали задачи соответствуют намеченному плану.

3. Составление схемы решения задачи

Схема решения задачи:

1. Анализ условия задачи.
2. Составление плана решения – ставят главный вопрос и к нему задают дополнительные вопросы, которые помогают найти ответ на главный вопрос задачи.
3. Решение – на поставленные вопросы отвечают в обратном порядке.

4. Решение задач на вывод молекулярной формулы

• По массовым долям элементов и плотности газа (относительной или абсолютной).
• По массовым долям элементов и данным объема и массы.
• По продуктам сгорания органического вещества.
• На основании расчетов по уравнениям реакций.

Типовые задачи на вывод молекулярной формулы прилагаются к уроку.

Решение задач проходит в группах; затем организуется обсуждение результатов и обмен мнениями.

5. Подведение итогов занятия

Организуется беседа по вопросам: что понравилось, что не получилось, что мешало достижению цели.

Типовые задачи на вывод молекулярной формулы

• По массовым долям элементов и плотности газа.

1. Вывести молекулярную формулу вещества, содержащего 80 % углерода и 20 % водорода, если его относительная плотность по водороду равна 15. (С₂Н₆)
2. Вывести молекулярную формулу углеводорода, содержащего 90 % углерода и имеющего плотность по водороду, равную 20. (С₃Н₄)
3. Вывести молекулярную формулу углеводорода, содержащего 84,85 % углерода, плотность паров которого при н.у. составляет 8,84 г/л. (С₁₄Н₃₀)
4. Вывести молекулярную формулу углеводорода, содержащего 92,3 % углерода и 7,7 % водорода, плотность паров которого при н.у. составляет 3,48 г/л. (С₆Н₆)
5. Вывести молекулярную формулу вещества, содержащего 85,71 % углерода и 14,29 % водорода, если его относительная плотность по воздуху равна 4,35. (С₉Н₁₈)

• По массовым долям элементов и данным объема и массы.

6. Углеводород содержит 81,82 % углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,964 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите вещество. (С₃Н₈)
7. Масса 1 л углеводорода (н.у.) составляет 0,714 г. Он содержит 75 % углерода. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите вещество. (СН₄)
8. Масса 1 л углеводорода (н.у.) составляет 1,25 г. Он содержит 85,7 % углерода. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите вещество. (С₂Н₄)
9. Углеводород содержит 92,3 % углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,16 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите вещество. (С₂Н₂)
10. Углеводород содержит 80 % углерода. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,339 г. Найдите молекулярную формулу углеводорода, составьте его структурную формулу и назовите вещество. (С₂Н₆)

• По продуктам сгорания органического вещества.

11. Сожгли органическое вещество массой 2,6 г. В результате получили воду массой 1,8 г и углекислый газ объемом 5,6 л (н.у.) Определите молекулярную формулу вещества, если его плотность по воздуху по воздуху 2,68. (С₆Н₆)
12. При сжигании 5,6 л газа получено 33 г углекислого газа и 13,5 г воды. Масса 1 л этого углеводорода (н.у.) составляет 1,875 г. Какова молекулярная формула этого газа? (С₃Н₆)
13. При полном сгорании 0,29 г вещества получили 448 мл углекислого газа и 0,45 г воды. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 29. Какова молекулярная формула этого вещества? (С₄Н₁₀)
14. Какова молекулярная формула углеводорода, если при сжигании 0,1 моль его образуется 5,4 г воды и 8,96 л углекислого газа (н.у.)? (С₄Н₆)
15. Образец органического вещества массой 4,3 г сожгли в кислороде. Получили углекислый газ объемом 6,72 л (н.у.) и воду массой 6,3 г. Плотность паров исходного вещества по водороду равна 43. Какова молекулярная формула этого вещества? (С₆Н₁₄)

• На основании расчетов по уравнениям реакций.

16. На полное сгорание 0,1 моль алкана неизвестного строения израсходовано 11,2 л кислорода (н.у.). Какова молекулярная формула алкана? Приведите его структурную формулу и назовите вещество.
17. На полное гидрирование 2,8 г алкена израсходовано 0,896 л водорода (н.у.). Какова молекулярная формула этого вещества? Приведите структурную формулу этого алкена, если известно, что он имеет нормальную цепь углеродных атомов.
18. Какой газ находится в цилиндре, если известно, что на полное сгорание 20 л этого газа потребовалось 90 л кислорода (н.у.)?

    19*. 3,92 л смеси газообразных алкена и алкина, содержащих одинаковое число атомов углерода могут присоединить 40 г брома. Образовавшаяся при этом смесь имеет массу 47,2 г. Определите качественный и количественный состав исходной смеси углеводородов.

    20*. При полном сжигании 0,1 моль ациклического углеводорода образуется 5,4 г воды и выделяется 8,96 л углекислого газа (н.у.). При взаимодействии этого углеводорода с эквимолярным количеством брома при 40⁰С образуется преимущественно дибромалкен симметричного строения с атомами брома на концах цепи. Определите молекулярную и структурную формулы вещества.