В основу статьи положены идеи психодидактического подхода к интеллектуальному воспитанию учащихся [1], когда организация образовательного процесса направлена на совершенствование интеллектуальных возможностей каждого ученика, на обеспечение права каждого ребёнка быть умным, что отвечает требованию повышения качества учебной деятельности.
Планируемый результат достигается на основе обогащения умственного опыта учащихся средствами учебных текстов. Текстов вызывающих интерес и воспитывающих научное мышление.
В статье на основе занимательных задач [2] разработаны тексты, соответствующие указанным требованиям.
Диалоговый характер учебных текстов с опорой на самостоятельность учащихся создаёт психологически комфортный режим обучения для появления у каждого ребёнка чувства успешности своей учебной деятельностью.
Предлагаемые способы учебной деятельности направлены на развитие у учащихся способности к планированию собственной интеллектуальной деятельности (формированию способов учебной работы).
Ключевую роль в развитии умения планировать играют процессы целеполагания. Они способствуют мотивации деятельности учащихся, созданию у них целостного образа предстоящей работы, дают возможность определить собственную траекторию обучения
ТЕКСТ-ВЫБОР ЦЕЛИ
ФРАГМЕНТ ТЕКСТА ВЫБОРА ЦЕЛИ, ВВОДЯЩИЙ УЧАЩИХСЯ В ТЕМУ «СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»
Посмотрите на схему. Какие задачи вы поставили бы, глядя на нее? Можно ли сформулировать их, например, так:
1. Почему перед проведением реакций с нерастворимыми основаниями приходится получать их в свежеосаждённом виде?
2. Какова особенность техники выполнения опыта получения нерастворимого основания?
3. Как практически отделить раствор соли от образовавшегося одновременно осадка нерастворимого основания?
4. Запишите уравнение реакции получения нерастворимого основания Zn(OH)2 в соответствии с приведенной схемой.
5. Какие общие свойства нерастворимых оснований вы знаете? Приведите примеры соответствующих уравнений реакций с участием Zn(OH)2.
6. Рассмотрите по схеме опыты получения и исследования свойств Zn(OH)2.
7. Какие действия вам придётся выполнить по ходу лабораторной работы?
8. Какова их цель?
9. Целесообразность проведения одного из опытов (какого?) вызывает у вас сомнения?
10. Осуществите реальный эксперимент в соответствии со схемой.
11. Какие свойства проявляет гидроксид цинка при взаимодействии с килотой? Составьте уравнение реакции по схеме:
Zn(OH)2 + HCl →
12. Какие свойства проявляет гидроксид цинка при взаимодействии со щёлочью? Составьте уравнение реакции по схеме:
Zn(OH)2 + NaOH →
H2ZnO2 сплавление
13. Запишите уравнения реакций взаимодействия Zn(OH)2 со щёлочью в растворе с образованием соли тетрагидроксацинката натрия.
14. Сделайте вывод об особенностях взаимодействия Zn(OH)2 с кислотами и основаниями; как называются подобные соединения?
15. Поясните значения терминов «амфотерность», «амфотреные соединения».
16. Объясните причины образования двух слов от одного корня «амфотерность» и «амфибия».
17. Запишите уравнения реакций, подтверждающие амфотерные свойства ZnO.
18. Укажите другие соединения, обладающие амфотреными свойствами. Запишите для них схемы генетической связи.
19. Сравните химические свойства оснований: KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3.
20. Проследите изменение свойств гидроксидов, образованных элементами одного периода.
- Среди сформулированных задач вы, наверное, обнаружили такие, которые выполнять уже умеете.
- Нашли задачи, которые на данный момент вам совершенно не ясны.
- Увидели вы и задачи, которые есть смысл выполнять, привлекая аналогию.
Правильность выбранного метода вы сможете проверить экспериментально.
К последнему виду вы, скорее всего, отнесли задачи:
- Осуществите реальный эксперимент в соответствии со схемой.
- Какие свойства проявляет гидроксид цинка при взаимодействии со щёлочью.
Есть и задачи, требующие систематизации и обобщения на практическом и теоретическом уровнях.
Сравните свойства оснований: KOH, Mg(OH)2, Al(OH)3.
Проследите изменение свойств гидроксидов, образованных элементами одного периода.
Ответ на поставленные вопросы оформите в виде сравнительной таблицы. Это может быть хорошим домашним заданием.
Стимулируют школьников к выдвижению целей изучения химии и их обсуждению и проблемные тексты и задания. Причем явно задача определить цель не ставится, однако текст сконструирован таким образом, чтобы учащиеся имели возможность осознать разрыв, или, напротив, связь между их прошлым опытом и новой задачей. Текст создает пространство поиска и обеспечивает возможность понимания проблемы. Минимальное «понимание проблемы» состоит в отыскании интерпретации, которая позволяет определить «пространство поиска».
Все тексты стимулируют учащихся к рефлексии прошлого опыта. В одном случае такого рода рефлексия помогает определить и цель предстоящей деятельности, и средства ее реализации. В другом случае учащиеся обнаруживают дефицит прошлого опыта для решения новой задачи, что и помогает им определить цель деятельности и стимулирует их к поиску новых средств решения возникшей проблемы.
ТЕКСТ-ПРОБЛЕМАТИЗАЦИЯ
Забавы аристократов
В 1808 году в Лондоне появилась новая мода – посещать по четвергам лабораторию президента Королевского общества (Английской академии наук) Гемфри Дэви и наблюдать химические опыты. Обычными посетителями лаборатории были молодые аристократы. Дэви таким посещениям не препятствовал. Недавно он открыл новый химический элемент, получил в виде металла и установил формулу его оксида ЭО. И вот его очередной опыт: Дэви зажег свечу и посыпал со шпателя в пламя немного порошка оксида ЭО. Тотчас огонь окрасился в зелёный цвет. Затем Дэви нагрел белый порошок в токе воздуха, и все увидели, что цвет порошка не изменился, увеличился только его объём. Тогда Дэви повысил температуру прокаливания и направил выходное отверстие реторты с белым порошком на тлеющий уголёк. Уголёк вспыхнул и загорелся ярким пламенем. Дэви показал ещё один опыт: растворил оксид ЭО в соляной кислоте, а потом добавил серную кислоту. Все увидели, как из прозрачной жидкости выпадает белый осадок. Раскройте секрет Дэви.
1) Осознание связи между прошлым опытом и новой задачей.
Недавно он открыл новый химический элемент, получил в виде металла и установил формулу его оксида ЭО.
Дэви показал ещё один опт: растворил оксид ЭО в соляной кислоте, а потом добавил серную кислоту. Все увидели, как из прозрачной жидкости выпадает белый осадок.
2) Интерпретация, которая позволяет определить пространство поиска, возможности понимания проблемы.
И вот его очередной опыт: Дэви зажег свечу и посыпал со шпателя в пламя немного порошка оксида ЭО. Тотчас огонь окрасился в зелёный цвет. Затем Дэви нагрел белый порошок в токе воздуха, и все увидели, что цвет порошка не изменился, увеличился только его объём. Тогда Дэви повысил температуру прокаливания и направил выходное отверстие реторты с белым порошком на тлеющий уголёк. Уголёк вспыхнул и загорелся ярким пламенем.
Раскройте секрет Дэви.
3) Система промежуточных и окольных целей
1.1. Прогнозирование состава оксида на основании его формулы ЭО и положения элемента Э в периодической системе.
1.2. Иллюстрация опытов взаимодействия оксида ЭО с кислотами уравнениями соответствующих реакций.
1.3. Изучить растворимость сульфатов.
Сужается ли поиск элемента Э?
1.4. Обратиться к истории открытия химических элементов. Были ли открыты Дэви элементы, образующие нерастворимые сульфаты?
Результат самостоятельно спланированной деятельности по решению задачи.
1.1. Формула оксида ЭО свидетельствует о том, что это основный оксид одного из элементов II А подгруппы, поэтому он реагирует с соляной кислотой HCl.
1.2. ЭО + 2HCl → ЭCl2 + H2O
После добавления H2SO4
ЭCl2 + H2SO4 → ЭSO4 ↓ + 2HCl
1.3. По таблице растворимости из элементов II А подгрупп нерастворимые сульфаты образуют Ba и Sr.
1.4. Из истории открытия: Sr и Ba в виде металлов были получены в 1808 году.
2.1. Чтобы распознать, какой именно оксид был взят для опыта, надо изучить свойства оксидов BaO и SrO. Какие способы распознания мы можем использовать?
– экспериментальный (при наличии веществ в лаборатории),
– информационный.
Качественное определение соединений стронция и бария осуществляется по окраске пламени – темно-красная для Sr и светло-зелёная для Ba.
2.2. Какие же превращения происходят с BaO при его прокаливании на воздухе?
Необходимо изучить бинарные кислородные соединения бария.
При прокаливании на воздухе
2BaO + O2 → 2 BaO2
2.3. При более сильном прокаливании
2BaO2 → 2BaO + O2
Выделение О2 объясняется вспыхивание ярким пламенем тлеющего уголька.
Расширение знаний
Распознавание S элементов
свойства пероксидов S элементов.
Исходя из определения планирования, как особой прогностической функции мышления, логическим продолжением развития способов учебной работы, является формирование способности к прогнозированию, как к проявлению произвольного интеллектуального контроля. При этом особого внимания заслуживает работа с гипотезой (ее формулированием, проверкой, обосновыванием, сообщением результата), в рамках так же специально сконструированных текстов.
С их помощью учащиеся получают представление о том, как рождается научный метод решения проблемы. Как из фактов рождаются идеи, каким образом с помощью рассуждений происходит их развитие и осуществляется подтверждение возникающих предположений. Они учатся анализировать природу проблемы и определять её границы.
ТЕКСТ-РАЗРАБОТКА ГИПОТЕЗЫ
ИСПОРЧЕННЫЙ КОНСПЕКТ
Когда на тетрадь с конспектом по теме «Кислородные кислоты хлора» попала вода, левая часть записей пропала. Осталось только:
Помогите восстановить конспект
Постарайтесь определить исходные вещества по составу продуктов реакции.
Начнём с наиболее простых.
Мостик в теорию.
- Соединениями какого химического элемента являются почти все продукты реакции?
- Вспомните свойства кислородосодержащих кислот галогенов и их солей.
- Выявите соответствия между продуктами реакции и исходными веществами, например:
? → 2HClO4
? → 3KClO4 + KCl
? → 2KHSO4 + KClO4
Поиск гипотезы
1. Может быть соотношение различных атомов в молекуле кислоты, такое же как суммарное соотношение атомов элементов в оксиде и воде
Cl2O + H2O = 2 HClO
Cl2O7 + H2O = 2 HClO4
2. Конечно же обратная реакция получения кислородосодержащей и галогеноводородной кислоты не может быть анолгичной предыдущим реакция оксидов с водой. Это реакция диспропорциаонирования, так как образуется соединение, содержащие атомы галогенов со степенью окисления + 1 и – 1. Может это и есть реакция взаимодействия простого вещества с водой
Сl2 + Н2O ↔ НСlO + НСl
3. К реакциям диспропорциаонирования относятся и реакция образования НСlO3 и НСlO4 степенью окисления атомов галогенов соответственно +5 и +7. Значит исходным веществом может быть только соединение с промежуточным значением степени окисления. Быстрей всего это оксид со степенью окисления галогена +6.
Сl2O6 + Н2О = НСlO3 + НСlO4
4. Реакция, сопровождающаяся выделением O2, должна быть реакцией разложения соли одной из кислородосодержащих кислот. Каким же из них легче всего разлагаться при нагревании с выделением O2?
2КСlO3= 2КСl+ O2↑
5. Мы знаем, что в зависимости от условий нагревания и наличия катализатора продукты реакций разложения могут сильно отличаться друг от друга. Может вещества ЗKClO4 и КCl образуются при разложении вышеназванной соли? На это указывает и общий продукт реакции
4KClO3 = 3KClO4 + KCl
6. Наиболее сложной является последняя реакция, в ней явно должна принимать участие кислота, являющаяся сильным окислителем, и соль кислородосодержащей кислоты со степенью окисления галогена между +7 и +4. Быстрей всего это наиболее устойчивый хлорат.
3KClO3 + H2SO4(конц.) = 2KHSO4 + KClO4 + 2ClO2↑ + H2O
Доказательство:
Изучив соединения галогенов можно сгруппировать указанные реакции на основе общих закономерностей их протекания:
I группа реакций
Реакции (I - IV) как реакции получения кислот при растворении в воде галогенов и их оксидов. Реакции (I , IV) являются окислительно-восстановительными, сопровождаются образованием 2-х продуктов реакции, реакции (II, III) неокислительно-восстановительными, сопровождаются образованием одного продукта реакции.
II группа реакций
Это реакции термического разложение одной и той же соли хлорида* калия. но условия протекания реакций различные.
400°
C4KClO3 = 3KClO4 + KCl
150-300°, катализатор МnO2
2K2ClO3 = 2KCl + 3O2↑
III группа реакций
Это окислительно-восстановительная реакция концентрированной Н2SO4 с KClO3. Прогнозирование данной реакции для учащихся 8ых классов требует высокого уровня обученности.
Решение рассмотренной задачи методом прогнозирования – это один из способов расширения теоретических знаний учащихся на основе самостоятельной, творческой, прогнозирующей деятельности.
Систематическое использование проблемных задач позволяет школьникам брать ответственность на себя за собственное обучение.
Литература:
1. Гельфман Э., Холодная М. Психодидактика школьного учебника. – М.: Питер, 2006.
2. Степин Б., Аликберова Л. Занимательные задания и эффективные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002.