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:

1. Задачи, решаемые с использованием химической формулы вещества или на вывод формулы.
2. Задачи, для решения которых используют уравнение химической реакции.
3. Задачи, связанные с растворами веществ.

Простейшие расчетные задачи

I. Задачи, которые решаются без использования уравнений реакций:

1. Расчеты соотношений масс элементов в веществах.
2. Расчеты массовой доли элемента в соединении по его формуле.
3. Расчеты по соотношениям “масса – моль”.
4. Расчеты по соотношениям “объем – моль”.
5. Расчеты с использованием относительной плотности газов.
6. Выведение простейшей формулы вещества.
7. Выведение истинной формулы вещества.
8. Расчеты с использованием числа Авогадро.
9. Задачи, связанные с растворами веществ.
10. Задачи на смеси.

II. Задачи, решаемые с использованием уравнений химических реакций.

1. Расчет массы веществ по известной массе другого вещества.
2. Расчеты по соотношению “масса – моль”.
3. Расчеты по соотношению “объем – моль”.
4. Задачи с использованием понятия “избыток”.
5. Задачи с использованием веществ, одно из которых содержит примеси.
6. Задачи на выход продукта реакции и на производственные потери.
7. Задачи на нахождение химической формулы.
8. Задачи, в которых вещества даны в виде растворов.
9. 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.

Приложение