Выступление на РМО учителей химии по теме: "Химический эксперимент"

Роль химического эксперимента в обучении химии.

                                               Е.А. Невдашева, учитель химии МКОУ Зайцевская СОШ

         Важнейшая задача современной школы – органическое сочетание обучения, воспитания и развития. Химия как учебный предмет средней школы вносит существенный вклад в ее решение. Ведущее место в преподавании химии занимает школьный химический эксперимент. Это  основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с химическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся.

         Обучение, которое формирует навыки учебной деятельности учащихся и непосредственно влияет на умственное развитие и интенсификацию их практической деятельности, принято считать развивающим обучением. В системе современного обучения особенно велика роль химического эксперимента, если он используется не только в качестве иллюстрации, но и как средство познания. Справедливо отмечено: «…умение выполнять практическую работу, провести лабораторный опыт или решить задачу экспериментально, применяя в различных связях знания и практические умения, а также выполнить наблюдения в ходе эксперимента, получить нужный результат, выполнить правила техники безопасности, обобщать экспериментальные данные и т.п. – все это воспитывает самостоятельность действий учащихся».

         Однако за последние годы интерес к школьному химическому эксперименту в значительной степени снизился. Это объясняется тем, что снижено количество часов химии, исчезли реактивы, при подготовке к аттестации нет практических работ, поэтому многие учителя, выполняя установки программ, практически перестали творчески подходить к химическому эксперименту. Широкое использование педагогами технических средств обучения также уменьшило их интерес к школьному химическому эксперименту.

         В условиях развивающего обучения в настоящее время возникла необходимость поиска новых путей совершенствования школьного химического эксперимента, в особенности ученического. Рационализация современного преподавания химии с широким использованием ученического эксперимента осуществляется посредством продуманной деятельности учащихся по плану, в котором сливаются воедино их умственная и практическая деятельность.

     В соответствии с концепцией развивающего обучения при постановке каждого химического опыта важно учитывать: особенности учебного материала, изучению которого помогает опыт; какие законы и теоретические положения, основные химические понятия должны быть усвоены, повторены, углублены, расширены и применены на практике; какие практические умения и навыки будут развиваться с помощью опыта; на что должно быть обращено особое внимание при развитии умственных способностей учащихся; какие воспитательные задачи могут быть реализованы при постановке опыта.

         Только включение учащихся в активную экспериментальную познавательную деятельность дает им возможность проникнуть в суть химического явления, освоить его на уровне общих закономерностей курса химии, использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания. Процесс развивающего обучения с использованием эксперимента порождает внутренние стимулы учения, способствует переходу знаний в убеждения, развитию познавательной самостоятельности в деятельности учащихся. Таким образом, все это вносит существенный вклад в формирование у учащихся основ научного мировоззрения.

Школьный химический эксперимент можно разделить на демонстрационный, когда эксперимент показывает учитель, и ученический, выполняемый учащимися. В свою очередь ученический эксперимент подразделяют на два вида: лабораторные опыты, проводимые учащимися в процессе приобретения или закрепления новых знаний; практические работы, которые учащиеся проделывают в виде экспериментального решения задач после прохождения конкретной темы.

При отсутствии химического эксперимента на уроках химии знания учащихся могут приобрести формальный оттенок – резко падает интерес к предмету.

Эксперимент требует от учителя много времени для подготовки и проведения. Только в таком случае может быть достигнут ожидаемый педагогический эффект. При этом необходимо учитывать и свой опыт работы, и опыт других педагогов, известный по литературе и личному общению. Если учитель свободно владеет химическим экспериментом и применяет его для приобретения новых знаний и умений, то учащиеся с интересом изучают химию. Они глубоко вникают в сущность проводимых опытов, задумываются над их результатами и пытаются ответить на вопросы только в том случае, если эксперимент поражает воображение и сильно влияет на эмоциональную сферу. Но для того, чтобы эксперимент не приобрел развлекательный характер, учащимся с самого начала должна быть ясна цель проводимых опытов. Эксперимент дает возможность не только устанавливать новые факты,  исправлять ошибки в знаниях учащихся, а также позволяет формировать научную картину мировоззрения школьников.

    Эвристическая функция школьного химического эксперимента в развитии учебной деятельности связана, прежде всего, с установлением новых факторов. Уже на первых уроках химии в 7 классе ученики знакомятся с химическими веществами, изучают их свойства, их применение в жизни, узнают много нового, учатся объяснять, например, в 8 классе, добавляя к раствору фенолфталеина несколько капель раствора щелочи, учащийся убеждается в том, что данный индикатор под воздействием щелочи изменяет свою окраску. Приведенный пример – простейший случай установления факта на основе опыта. В реальных условиях, возникающих на уроках, как правило, имеют место значительно более сложные ситуации, включающие установление сразу нескольких фактов. Так, опуская гранулу цинка в раствор серной кислоты, учащийся выясняет: цинк реагирует с раствором серной кислоты; в результате этой реакции выделяется водород. Если выпарить капельку раствора на часовом стекле, то будет очевиден еще один факт: в результате данной реакции образовалось другое, новое вещество – сульфат цинка.

В учебной деятельности химический эксперимент не только позволяет устанавливать факты, но и служит активным средством формирования многих химических понятий. Например, первоначальное формирование понятия «катализатор» базируется на простом химическом опыте разложения пероксида водорода в присутствии оксида марганца (IV).

В пробирку с 2 мл 10%-го раствора пероксида водорода опускают пять гранул оксида марганца (IV). Начинается интенсивное выделение кислорода, наличие которого проверяют с помощью тлеющей лучинки. Как только тлеющая лучинка перестала воспламеняться, осторожно сливают жидкость из пробирки и вновь добавляют в нее 2 мл исходного раствора пероксида водорода. Снова доказывают наличие кислорода. Опыт повторяют в третий раз.

На основании наблюдений учащиеся приходят к выводу, что оксид марганца (IV) в ходе реакции не расходуется. Затем они самостоятельно формируют определение понятия «катализатор» (вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но не расходуется при ее осуществлении). В программе Габриеляна на уроке «Реакции соединения» рассматривают влияние сигаретного пепла на скорость реакции, что вызывает интерес, который можно направить на то, что данный опыт можно провести только с взрослыми в их присутствии.

Для реализации целей развивающего обучения значительный интерес представляют выводы зависимостей и закономерностей в химии. Например, при изучении скорости химической реакции необходимо так организовать учебный процесс, чтобы учащиеся сами установили зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. С этой целью им можно предложить провести взаимодействие раствора иодида калия с раствором пероксида водорода в присутствии крахмала.

В три пробирки, содержащие раствор иодида калия с крахмалом, наливают 3%-ный раствор пероксида водорода: в первую пробирку – с исходной концентрацией, во вторую – разбавленный в два раза и в третью – в 4 раза. С помощью часов фиксируют окончание реакции: во второй пробирке реакция протекает в 2 раза медленнее, чем в первой, а в третьей – в 4 раза.

На основании проделанного опыта учащиеся приходят к выводу, что скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ.

Корректирующая функция школьного химического эксперимента при развивающем обучении позволяет преодолевать трудности в освоении теоретических знаний, исправлять ошибки учащихся, вносить поправки в процесс приобретения экспериментальных умений и навыков, осуществлять контроль приобретенных знаний. Изучение количественных отношений в химии без химического эксперимента вызывает трудности в освоении таких понятий, как «моль», «молярная масса», «молярный объем», «относительная плотность газов», а также в понимании количественных закономерностей, составляющих сущность стехиометрических законов. Эти трудности в перспективе могут быть преодолены путем разработки специальных количественных экспериментов и количественных экспериментальных задач, которые, к сожалению, не предусмотрены существующей программой по химии для основной общеобразовательной школы.

Обобщающая функция химического эксперимента связана с выработкой предпосылок для построения различных типов эмпирических обобщений.

Химический эксперимент следует рассматривать как процесс, включающий в себя две активно действующие стороны – преподаватель и ученик. В этой связи химический эксперимент в ходе обучения можно рассматривать как творческую деятельность преподавателя, направленную на «вооружение» учеников определенной системой знаний, умений и навыков, и как познавательную деятельность обучающихся, направленную на овладение системой знаний, умений и навыков. В первом случае ученик выступает как объект, на который воздействуют, во втором – как субъект, связывающий оба вида деятельности. Только так ученик в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии.

     Внутренняя взаимосвязь деятельности преподавателя и учеников в процессе химического эксперимента позволяет организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно-следственных связей между ними с позиций современной химической науки.

    Считаю,  что  основная проблема урока - повышение  качества знаний учащихся, а наглядность всегда считалась одним из лучших рычагов для более глубокого усвоения знаний. В связи с этим мною изучается обширный круг литературы, способствующей повышению знаний в этой сфере обучения химии. Это и «Методика химического эксперимента в средней школе» В.Я.Вивюрского, и «Методика демонстрационного эксперимента по органической химии» автор Л.А.Цветков.

Практические работы можно проводить на факультативах, исследуя обычные вещества.

 1. Цветная реакция салициловой кислоты с хлоридом железа (III).

В пробирку помещают 5-6 капель насыщенного раствора салициловой кислоты и прибавляют 2 капли 1%-го раствора хлорида железа (III). Раствор окрашивается в темно-фиолетовый цвет, что указывает на наличие в салициловой кислоте фенольного гидроксила.

2. Доказательство отсутствия фенольного гидроксила в ацетилсалициловой кислоте (аспирине).

В пробирку помещают 2-3 крупинки ацетилсалициловой кислоты, добавляют 1 мл воды и энергично встряхивают. К полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора хлорида железа (III). Фиолетовое окрашивание не появляется. Следовательно, в ацетилсалициловой кислоте

    HOOC — C6H4 — O — CO — CH3

отсутствует свободная фенольная группа, так как это вещество – сложный эфир, образованный уксусной и салициловой кислотами.

3.Гидролиз ацетилсалициловой кислоты.

В пробирку помещают 2-3 крупинки ацетилсалициловой кислоты и добавляют 2 мл воды. Доводят содержимое пробирки до кипения и кипятят в течение 0,5-1 мин. Затем к полученному раствору прибавляют 1-2 капли раствора хлорида железа (III). Появляется фиолетовое окрашивание, что указывает на выделение салициловой кислоты, содержащей свободную фенольную группу. Как сложный эфир ацетилсалициловая кислота легко гидролизуется при кипячении с водой. Составляют уравнение этой реакции.

Раствор хлорида железа (III) применяют также для определения чистоты ацетилсалициловой кислоты, которая при неправильном хранении разлагается на салициловую и уксусную кислоты.

Молоко – питательное вещество, представляет собой эмульсию молочных (жировых) шариков в молочной плазме. В состав молока входят вода, жиры, белки (казеиноген, молочный альбумин и молочный глобулин), углеводы (лактоза и в небольшом количестве глюкоза), ферменты (амилаза, липаза, каталаза и др.), витамины (А, С, D, группы В и др., а также провитамины А - каротины), минеральные вещества (соли калия, натрия, кальция, магния и др.).

Молоко травоядных и всеядных животных имеет обычно нейтральную реакцию среды, рН молока составляет 6,5-7,0.

1.Определение реакции молока на лакмус и фенолфталеин.

В пробирку наливают 1 мл молока и смачивают им лакмусовую бумажку, после чего в пробирку добавляют 2-3 капли раствора фенолфталеина. Отмечают реакцию молока на лакмус и фенолфталеин.

2.Осаждение казеиногена.

В небольшую колбу наливают 2,5 мл молока и 5 мл дистиллированной воды, перемешивают содержимое колбы и добавляют по каплям 1 мл 3%-ного раствора уксусной кислоты. Затем опять хорошо перемешивают содержимое и оставляют стоять на 5-10 мин. Выпавший осадок (казеиноген и жиры) отфильтровывают, а фильтрат разливают по пробиркам и используют в следующем опыте(3).

После промывания водой осадок растворяют на фильтре 1%-ным раствором гидроксида натрия. С полученной жидкостью проделывают биуретовую реакцию. Отмечают, получится ли эта реакция и почему.

3.обнаружение глюкозы.

Фильтрат, полученный в опыте 2, используют для обнаружения глюкозы реакцией с гидроксидом меди (II). В пробирку с 3-4 каплями раствора сульфата меди  (II) приливают 1 мл раствора гидроксида натрия. К полученному осадку приливают фильтрат и взбалтывают смесь. Затем содержимое пробирки нагревают. Наблюдают за происходящими изменениями и составляют уравнение реакции окисления глюкозы гидроксидом меди (II).

  Очень важным является домашний эксперимент. Детям младшего возраста интересно проводить его дома, а если помогают родителя, это еще лучше. При изучении темы «Растворы» можно вместе с родителями получить дистиллированную воду, используя два чайника и стакан. При изучении темы «Гидролиз» исследовать соли  на свойства и реакцию среды, можно самим приготовить индикаторы. Самым интересным бывает эксперимент по выращиванию кристаллов. Получаются кристаллы только у очень аккуратных и терпеливых ребят.

   Проводя эксперимент на уроках и во внеурочное время каждый учитель, прежде всего, стремится увлечь своим предметом ребят, ведь не секрет, что лучше всего опыты получаются у не очень способных на уроках учеников.

Великий И.В. Гете сказал: «Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать» Химический эксперимент способствует развитию учащихся, помогая добиться становления внутренней мотивации к изучению предмета и формированию неформальных знаний по химии; организации активной учебно-познавательную деятельности, позволяющую обеспечить развитие у учащихся общеучебных и общелогических умений.