803.обучение химии в современной школе традиции и...

Кировское областное государственное образовательное автономное учреждение

дополнительного профессионального образования (повышения квалификации)

Институт развития образования Кировской области

(КОГОАУ ДПО(ПК) «ИРО Кировской области»)

Лямин Алексей Николаевич

ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

традиции и инновации, ретроспективы и перспективы

монография

Киров 2012

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2 традиции и инновации, ретроспективы и перспективы

ББК 74.262.4

УДК 372.02, 372.854

Л 97

Печатается по решению редакционно-издательского совета ИРО Кировской области

Научный редактор: профессор кафедры химического и экологического образования ФГБОУ ВПО РГПУ им. А. И. Герцена, Почётный работник ВПО РФ, Почётный профессор РГПУ им. А. И. Герцена, доктор педагогических наук, профессор М. С. Пак.

Рецензенты:

Русских Г. А., доцент, к. п. н., заслуженный учитель РФ, ректор КОГОАУ ДПО(ПК) ИРО ־

Кировской области;

;Береснева Е. В., доцент, к. п. н., профессор кафедры химии ФГБОУ ВПО ВятГГУ ־

Соколова Н. В., к. п. н., учитель физики, зам. директора по научно-методической и ־

экспериментальной работе ГОУ Гимназия №1 г. Кирово-Чепецка Кировской области.


Л 97 Обучение химии в современной школе *Текст+: традиции и инновации,

ретроспективы и перспективы. Монография/А. Н. Лямин. — Киров: ИРО Киров-

ской области, 2012. – 329 с.

ISBN 978-5-4338-0071-7

В монографии изложены методологические основы интеграции есте-ственнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии и теоретико-методические основы интегративных занятий по химии в современной шко-ле. Рассмотрено содержание современного школьного курса химии с позиции энергетической концепции на базе энергоэнтропийного учения. Приведена структура курса химии современной школы, структура рабочей программы по химии и структура информационно-технологической карты учебного за-нятия по химии в школе. Предложены программы элективных курсов. Моно-графия предназначена научным работникам, методистам и преподавате-лям системы общего химического, профессионального и постдипломного пе-дагогического образования, а также студентам, магистрантам, аспиран-там, докторантам и слушателям образовательных учреждений, занимаю-щимся проблемами общего химического образования.

ББК 74.262.4

УДК 372.02, 372.854

ISBN 978-5-4338-0071-7 © А. Н. Лямин, 2012

© ИРО Кировской области, 2012


Обучение химии в современной школе 3

Вместо предисловия

Ведущая тенденция развития современной цивилиза-

ции — интеграция разнообразных научных и философских воз-

зрений на основе идеи гуманности, человеколюбия. Человече-

ское общество вступило в век господства микроэлектроники,

информатики и биотехнологии, которые в корне преобразуют

производство. Новому, более высокому уровню техники и тех-

нологии производства должна соответствовать новая, более

высокая ступень развития общества и самого Человека в их

взаимодействии с Природой.

Современная цивилизация требует от человека высокой

нравственности и мобильности — быстрого реагирования на

все изменения в окружающей среде, иными словами, общест-

во требует от человека совокупности универсальных свойств,

выражающих его способность быть человеком, противостоять

техногенной экспансии в окружающий мир.



Современный человек знает значительно больше, чем

может увидеть или хотя бы вообразить. От этого меняется его

отношение к природе. Изучение окружающего Мира и пове-

дение человека всё больше превращается в запутанную сис-

тему отношений и функций, постижимую только математиче-

скими методами.

Люди научились использовать энергию природы и энер-

гию самого человека в таких масштабах, которые свидетель-

ствуют о наступлении нового этапа истории цивилизации. Че-

ловек вынужден жить в постоянно растущей и угрожающей

всему его бытию опасности. Отсюда и стремление вновь об-

рести «естественность», «сообразность природе» в образе

жизни, лечении болезней, воспитании и обучении и т.п. В со-

ответствии с этим глобальной целью современного образо-

вания должно стать развитие, способствующее удовлетворе-

нию нужд нынешнего поколения, не ставя при этом под угро-

зу судьбу будущих поколений. Речь идёт о создании универ-

сальных условий для становления личностных функций чело-

века — культуры нравственного выбора, рефлексивных меха-

низмов поведения, индивидуально-ценностного смысла, са-

моопределения, реализации «Я» в избранной творческой

сфере, способности к автономии и свободе, способности к

принятию ответственных решений. Это привилегия, в первую

очередь, человека мыслящего, а не выученного.



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы качества образованиѐ

Наиболее актуальной проблемой современности, по

данным UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural

Organization, Организация Объединённых Наций по вопросам обра-

зования, науки и культуры), является проблема качества обра-

зования. Фундаментальные цели образования, сформулиро-

ванные в документах UNESCO:

- научить получать знания (учить учиться);

- научить работать и зарабатывать (учение для труда);

- научить жить (учение для бытия);

- научить жить вместе (учение для совместной жизни).

В России проблема качества образования возведена в

ранг государственной (приоритетный национальный проект

«Образование», концепция долгосрочного социально- экономическо-

го развития Российской Федерации на период до 2020 г., п.III. 4 Раз-

витие образования, Национальная образовательная инициатива

«Наша новая школа»).

Концепция Петербургской школы (Лебедев О. Е., Тряпицы-

на А. П., Роговцева Н. И. и др.) трактует образование как специ-

ально организованный процесс освоения социального опыта

и формирования на этой основе индивидуального опыта

учащихся по решению познавательных и личностных про-

блем, результатом которого является достижение обучаемы-

ми определенного уровня образованности.



Целями образования провозглашаются [14]:

∙ достижение уровня образованности, соответствующего

потенциалу обучаемого и обеспечивающего дальнейшее раз-

витие его личности и возможности продолжения образования;

∙ формирование у каждого учащегося опыта индивиду-

альных достижений в реализации своих способностей;

∙ формирование и развитие у школьников опыта обще-

ния, основанного на взаимном уважении.

На педагогическом уровне в разное время проблема ка-

чества образования исследовалась по разным направлениям

известными учёными-дидактами:

− понятие качества как результата образовательной дея-

тельности на уровне образовательных систем и личностных

образовательных достижений (Бордовский Г. А., Гершунский Б. Г.,

Машарова Т. В., Радионова Н. Ф., Тряпицына А. П. и др.);

− уровневый подход к усвоению знаний, умений и навы-

ков в процессе обучения, обеспечивающий диагностику каче-

ства обученности (Беспалько В. П., Гаркунов В. П., Лернер И. Я.,

Пак М. С., Усова А. В. и др.);

− критерии эффективности отдельных сторон образова-

тельной деятельности (Беляева А. П., Беспалько В. П., Гарку-

нов В. П., Кузнецова Н. Е., Кыверялг А. А., Ростовцева В. И., Тряпицы-

на А. П., Щукина Г. И. и др.);

− подготовка учителя к проектированию адаптивной об-

разовательной среды ученика (Русских Г. А.).

В современном общем химическом образовании, по

мнению многих учёных (Береснева Е. В., Журин А. А., Зайцев О. С.,

Карцова А. А., Пак М. С., Шелинский Г. И., Шишкин Е. А. и др.) и прак-



тикующих учителей, остро обозначилась проблема формали-

зации знаний учащихся.

Большинство школьников видит смысл получения хи-

мических знаний в субъективной оценке педагога и успешной

аттестации для возможности получения престижного профес-

сионального «настоящего» образования и дальнейшей пре-

успевающей жизни.

Возникает противоречие между вариативностью мето-

дических средств и форм обучения школьников естественным

дисциплинам, в т.ч. химии, обновлением и совершенствова-

нием дидактических и информационно-коммуникационных

средств обучения и низким уровнем развития внутренних мо-

тивов учащихся к изучению данных дисциплин.

Центральное звено обозначенного противоречия мы

видим:

∙ в неоптимальном использовании методических средств

и приёмов обучения школьников химии относительно целей

современного общего образования;

∙ в формальном подходе к содержанию химического об-

разования в школе и формально-логическом изложении

учебного материала;

∙ в преобладании формальной знаниевой парадигмы обра-

зования в ущерб деятельностной парадигме, что приводит к

доминированию репродуктивной деятельности школьника, от-

вечающего на вопрос «Как?», и угнетению творческой деятель-

ности ученика с постановкой вопроса «Зачем?», «Почему?»;



∙ в несовершенстве оценивания и невостребованности

результатов школьного химического образования современ-

ным обществом;

∙ в неразрешённости проблем интеграции естественно-

научных и гуманитарных знаний при обучении химии в со-

временной школе.

За последние годы в школьном химическом образова-

нии произошли существенные перемены. Уменьшилось ко-

личество учебных часов по БУП на изучение предмета,

предъявлены новые требования к результатам освоения об-

разовательной программы, введена новая форма итоговой

аттестации школьников по химии ― ЕГЭ и др., но, вместе с

тем, содержание школьного химического образования прак-

тически не изменилось. Учитель химии вынужден в меньшее

количество часов «втолкнуть» прежнее содержание.

Эти и другие аспекты привели к тому, что изучение хи-

мии в школе потеряло свою привлекательность, стало фор-

мально-бумажным (используя символы, ученик составляет по ра-

венству элементов произвольное уравнение, или просто запомина-

ет правильно составленные уравнения, т.к. затем учитель требу-

ет именно такого воспроизведения материала).

В результате учащиеся чаще прибегают к запоминанию

определённых алгоритмов (штампов), мнемонических правил

и т.д., позволяющих, в определённых случаях (тех же штам-

пах), получить удовлетворяющий контролёра ответ (зачастую

далеко не всегда разумный). Школьник не может прогнозиро-

вать свойства соединения, а, следовательно, и понимать его



значение. Большинство людей не умеют грамотно обращать-

ся с веществами в быту и на производстве.

Решение проблемы качества химического образования

неразрывно связано с формированием осознанного стремле-

ния у современных школьников к получению химических

знаний, умений и их искренней заинтересованности в изуче-

нии данного предмета. В этих условиях особое значение при-

обретает совместная деятельность педагога и учащихся, на-

правленная на формирование у школьников устойчивых мо-

тивов к изучению химии через определение личностно-

значимых смыслов химического образования.

Вопросы мотивации к изучению предмета разрабатыва-

лись и активно разрабатываются в методике обучения химии:

− формирование интереса к химии через специфику

предметного содержания (Гаркунов В. П., Кузнецова Н. Е.,

Пак М. С., Ходаков Ю. В.);

− инновационные технологии обучения химии как фактор

повышения мотивации (Береснева Е. В., Кузнецова Н. Е.);

− познавательные и творческие задания по химии как

средство мотивации (Пак М. С., Титов Н. А., Титова И. М.);

− химический эксперимент как важнейший мотивирую-

щий фактор (Давыдов В. Н., Злотников Э. Г., Чернобельская Г. М.);

− домашний эксперимент по химии как средство мотива-

ции её изучения (Шипарева Г. А.);

− межпредметная интеграция как фактор, способствую-

щий развитию мотивации (Байкова В. М., Близнецова О. И., Крю-

чок Л. Н., Кузнецова Н. Е., Пак М. С., Родыгина И. В.);



− развитие у школьников внутренней мотивации изучения

химии (Евстафьева Е. И., Титова И. М.);

− использование исторического материала как средства

формирования мотивации при изучении химии (Карпу-

шов А. Э.);

− интегративные занятия как средство формирования мо-

тивов школьников к изучению химии (Лямин А. Н.).

Методология интегративного подхода (Пак М. С.) стиму-

лировала разработку и реализацию:

− интегративно-модульного обучения химии (Ласточ-

кин А. Н.);

− дидактико-методических основ реализации межпред-

метных связей в естественнонаучном образовании (Литвино-

ва Т. Н.);

− элементов геохимии и минералогии в курсе химии в

средней школе (Баев С. Я.);

− интегративно-аксиологического подхода в химическом

образовании (Фадеев Г. Н.);

− интегративно-контекстного подхода обучения химии в

высшей школе (Пак М. С., Толетова М. К., Шутова И. В.).

Воспитание, образование, формирование культуры по-

колений — задача и обязанность современной школы. Сего-

дня проблемы культуры, культурной технологии, культурного

обеспечения социального развития стали первостепенными в

решении многих задач. Отсюда вытекает задача целостного

развития духовных и материальных сил человека, и выдвига-

ются новые требования к научной и мировоззренческой под-

готовке учащихся.



Устранение обозначенного выше противоречия базиру-

ется на важном понимании того, что изучение в школе химии

как науки не самоцель ради самой химической науки, а важ-

ность, прежде всего, как составной части целого — культуры.

Научное знание может существовать только в определённой

культурной среде. Сделав его предметом и содержанием об-

разования, его нельзя вырвать из этой среды. Любое знание,

входящее в структуру мировоззрения, вначале осмысливается,

очеловечивается, т.е. становится гуманитарным. Кроме того,

дробное (не интегративное) восприятие мира может навсегда

лишить человека как реальной оценки своего места в общест-

ве, так и перспективы развития самого общества. Решить про-

тиворечия, сложившиеся в химическом образовательном про-

странстве, можно и, наверное, нужно посредством гуманитар-

ного обновления обучения химии в современной школе.

«Целое мира призван постичь целостный человек и

сделать это может целостным способом мышления, в ко-

тором научный (дискретный, дифференцирующий, аналитиче-

ский) ко всему подход сопряжен с художественно-образным,

синкретичным или синтезирующим» [5].

Различия обучения химии в, так называемой, традици-

онной школе и инновационной школе можно отразить в таб-

лице (см. табл. 1):



Таблица 1

Клячевые признаки

Традиционнаѐ школа (экстенсивное обучение)

Перспективнаѐ школа (интенсивное обучение)

идея

знания и умения, необ-ходимые для продолже-ния химического обра-зования

индивидуально-ценностные смыслы познания и понимания природы; оптимальное сосу-ществование в социальной и природной средах; профес-сиональное самоопределение

цель

специфические, фор-мальные знания и уме-ния; выполнение ЕГЭ, определяющий вопрос «Как?»

системные знания, универ-сальные умения, УУД, инте-гральный стиль мышления; определяющий вопрос «Зачем? Почему?»

методоло-гия

формально-логические методы познания; ин-формационно- фактиче-ское изложение мате-

риала;

интегративно-гуманитарные

методы познания; ценностно-смысловое проблемное изло-жение материала посредством создания образов; формальная и оценивающая логика

задачи однозначность решения вариативность решений

критерии качества

однозначность, отметка вариативность, оценка, само-оценка

Таким образом, всё вышеизложенное детерминирует

ведущую идею школьного химического образования — гума-

нитарное обновление обучения химии в современной школе

посредством интеграции естественнонаучных и гумани-

тарных знаний, обеспечивающее качество допрофессио-

нального естественнонаучного образования.



Раздел 1.

МЕТОДОЛОГО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕГРАЦИИ

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ И ГУМАНИТАРНЫХ ЗНАНИЙ

ПРИ ОБУЧЕНИИ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

«Реальность, изучаемаѐ нау-

кой, есть не что иное, как кон-

струкциѐ нашего разума, а не

только данность».

Пригожин И., Стенгерс И.

Порядок из хаоса. М., 1986. С. 20.

Содержание раздела 1.1. Естественнонаучное и гумани-

тарное в обучении химии

1.2. Интегративно-гуманитарный

подход и гуманитарное обновление

химического образования

1.3. Интеграция естественнонаучных

и гуманитарных знаний при обуче-

нии химии в современной школе

1.3.1. Концептуальнаѐ модель.

1.3.2. Потребностно- стимулѐ-

ционно-мотивационный компо-

нент.

1.3.3. Содержательный компо-

нент.

1.3.4. Организационно- управлен-

ческий компонент.

1.3.5. Результативно-оценочный

компонент.

«...Мир задан человеку не вещно-натуралистически, а духовно-смысловым образом как ценностнаѐ сущность, подлежащаѐ понимания и истолкования»

Хайдеггер М.



Глава 1.1. Естественнонаучное и гуманитарное в

обучении химии

В современной дидактике выделяют два значения соот-

ношения гуманитарного и естественнонаучного: в широком и

узком смысле слова.

В широком смысле слова естественнонаучный компо-

нент понимается как метафора для обозначения научного ос-

воения мира, а гуманитарный компонент служит как обозна-

чение духовно-практических способов освоения мира, таких,

как мораль, искусство, религия.

В узком смысле слова это разделение проходит между

естественными науками и науками гуманитарного цикла. В

любом случае «гуманитарный» понимается как имеющий

отношение к человеку, ценностно-нагруженный, связанный с

отстаиванием значимости уникальной человеческой индиви-

дуальности. В противоположность этому «естественнонауч-

ный» традиционно (в классическом типе рациональности) рас-

сматривается как ценностно-нейтральный.

Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основ-

ных и важнейших знаний о природе, учёные ввели понятие

естественнонаучной картины Мира, под которой понимают

систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе

окружающего нас мира. Сам термин «Картина Мира» указы-

вает, что речь идёт не о части или фрагменте знания, а о цело-

стной системе. Как правило, в формировании такой картины

доминируют концепции и теории, наиболее развитых в опре-

деленный исторический период отраслей естествознания.



Концепции и методы наук о природе и естественнона-

учная картина Мира в целом в значительной степени опреде-

ляют научный климат эпохи. В теснейшем взаимодействии с

развитием наук о природе начиная с XVI в. развивалась мате-

матика, которая создала для естествознания такие мощные

методы, как дифференциальное и интегральное исчисления.

Однако без учёта результатов исследования экономиче-

ских, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в

целом будут заведомо неполными и ограниченными. Поэто-

му следует различать естественнонаучную картину Мира, ко-

торая формируется из достижений и результатов познания

наук о природе, и картину Мира в целом, в которую в качест-

ве необходимого дополнения входят важнейшие концепции

и принципы общественных наук. Следовательно, в дальней-

шем мы будем использовать термины «Естественнонаучная

картина природы», «Научная картина Мира».

Естественнонаучные знания1 ― знания о природе,

природных явлениях и законах, управляющих этими явле-

ниями.

Система естественнонаучных знаний может быть пред-

ставлена схемой (см. рис. 1.1.1).

1из старославянского естьство – искусственное книжное образование от общеславянского jestь, от др. русского знати, знать, признавать, соблю-дать, от старославянского znati



Рисунок 1.1.1

Система естественнонаучных знаний

Математика1 — естественная наука, изучающая про-

странственные формы и количественные отношения.

Физика2 — естественная наука, изучающая простейшие

и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира.

Химия3 — естественная наука, изучающая строение и

движение веществ, сопровождающееся изменением их со-

става, структуры и энергии.

1от греч. Máthēma – наука 2от греч. Phýsis – природа 3предположительно от греч. Chēmía – древнее название Египта

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ

СТР

ОЕН

ИЕ

ВЕЩ

ЕСТВ

А ТЕРМОДИНАМИКА

КИНЕТИКА

ФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИ

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ БИ

ОЛ

ОГИ

ЧЕС

КИ

Е Н

АУ

КИ

ГЕО

ГРА

ФИ

ЧЕС

КИ

Е Н

АУ

КИ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

И ТЕХНОЛОГИИ

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

ЕСТ

ЕСТВ

ОЗН

АН

ИЕ

ЕСТ

ЕСТВ

ОЗН

АН

ИЕ



Биология1 — естественная наука (совокупность наук) о

живой природе и связях её с неживой природой.

География2 — система естественных и общественных

наук, изучающих природные и территориально- производст-

венные комплексы и их компоненты (ландшафтные системы).

Экология3 — естественная наука об отношениях орга-

низмов и образуемых ими сообществ между собой и с окру-

жающей средой. Это наука об экосистемах.

Экосистема — единый природный комплекс, образо-

ванный живыми организмами и средой их обитания, в кото-

ром живые и косные (неживые) компоненты связаны между

собой обменом веществ и энергии.

Естествознание — совокупность наук о природе, взя-

тая как целое; одна из трёх основных областей человеческого

знания (наряду с науками об обществе и мышлении).

Гуманитарные знания — знания о человеке и его ду-

ховных потребностях.

Философия4 — форма духовной деятельности челове-

ка, направленная на постановку, анализ и решение коренных

мировоззренческих (система принципов, взглядов, ценностей,

идеалов и убеждений, определяющих отношение к действительно-

сти, общее понимание Мира, жизненные позиции и программы

деятельности людей) вопросов, связанных с выработкой цель-

ного взгляда на Мир и на место в нём человека.

1от греч. Bios – жизнь и logos – слово, речь, учение 2от греч. Gé– Земля, gráphō – пишу 3от греч. Óikos – дом, жилище, местопребывание 4от греч. Philéō – люблю и sophia – мудрость; любовь к мудрости



Систему гуманитарных знаний, на наш взгляд, можно

представить схемой (см. рис. 1.1.2).

Рисунок 1.1.2

Система гуманитарных знаний

Говоря о понятии «гуманитарное познание», следует

иметь в виду два его основных аспекта:

а) любое познание социально, поскольку оно возникает и

функционирует в обществе и детерминировано социально-

культурными причинами. В этом широком смысле всякое по-

знание гуманитарное, т.е. связано с человеком;

б) познание общества, т.е. познание социальных процес-

сов и явлений, есть одна из форм познавательной деятельно-

сти — в отличие от двух других: познания природы (естество-

знание) и самого познания, мышления (гносеология, логика, фи-

лософия, эпистемология).

человек и его духовные потребности

СИСТЕМА

ПОНЯТИЙ

ИСКУССТВО И

КУЛЬТУРА ЧЕЛОВЕКА ОБ

ЩЕС

ТВЕН

НЫ

Е Н

АУ

КИ

СО

ЦИ

АЛ

ЬН

ЫЕ

НА

УК

И

ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТРУДОВАЯ

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

ФИЛОСОФИЯ

ФИЛОСОФИЯ

ФИ

ЛО

СО

ФИ

Я

ФИ

ЛО

СО

ФИ

Я



При этом понятия «социальное познание», «гуманитар-

ное познание», «социально-гуманитарное познание» упот-

ребляются как синонимы. Иногда социальное познание отли-

чают от гуманитарного познания, понимая последнее как от-

ражение мотивационно-смысловых, ценностных факторов и

целевых зависимостей.

Существует две основных — крайних, полярных позиций

к постановке и решению проблемы соотношения социально-

гуманитарного познания и естественнонаучного познания.

Первая позиция заключается в следующем. Никакого

различия между социальными и естественнонаучными фор-

мами и методами познания не существует. Так, польский ис-

торик и философ Е. Топольский, доказывая отсутствие специ-

фики исторического познания, считает, что все проблемы, ка-

сающиеся исторического познания, являются проблемами,

касающимися одновременно всякого познания. Следствием

такого подхода явилось фактическое отождествление гумани-

тарного познания с естественнонаучным познанием, сведе-

ние (редукция) первого ко второму как эталону всякого позна-

ния. Подобный приём есть не что иное, как абсолютизация

роли естественных наук: научным считается только то, что от-

носится к области этих наук, всё остальное не относится к на-

учному познанию, а это философия («метафизика»), религия,

мораль, культура и т.д.

Сторонники второй позиции, стремясь найти указанное

своеобразие, гипертрофировали его, противопоставляя соци-

альное знание естественнонаучному знанию, не видя между

ними ничего общего. Особенно характерно это было для



представителей баденской школы неокантианства (Виндель-

банд, Риккерт). Суть их воззрений была выражена в тезисе

Риккерта о том, что «историческая наука и наука, формули-

рующая законы, суть понятия, взаимоисключающие друг

друга».

Традиционно считается, что для гуманитарных наук

главное внимание должно быть обращено не столько на

общность, сколько на индивидуальность, неповторимость и

даже уникальность событий и явлений духовной и социаль-

ной жизни. Поэтому для гуманитарных наук главным спосо-

бом исследования является метод понимания, связанный с

истолкованием различных явлений.

Понимание — присущая сознанию форма освоения дей-

ствительности, означающая раскрытие и воспроизведение

смыслового содержания предмета;

способ, посредством которого можно интерпретировать

или истолковывать явления и события индивидуальной ду-

ховной жизни и гуманитарной деятельности.

Такой метод исследования часто называют герменев-

тическим, по имени древнегреческого бога Гермеса, кото-

рый, согласно легенде, служил посредником между людьми

и богами Олимпа. Поскольку смертные люди не понимали

божественный язык, то Гермес выступал как переводчик и ис-

толкователь воли богов.

Несомненно, что для социального познания характерно

всё то, что свойственно познанию как таковому:

− описание и обобщение фактов (эмпирический этап);



− теоретический и логический анализ с выявлением зако-

нов и причин исследуемых явлений, построение идеализиро-

ванных моделей («идеальных типов», по Веберу) (теоретический

этап);

− объяснение и предсказание явлений адаптированных к

фактам (прогностический этап).

Проблема соотношения естественных наук и общест-

вознания активно обсуждается и в современной, в том числе

и в отечественной, литературе. Так, В. В. Ильин, подчёркивая

единство, «родовую единообразность науки», фиксирует

крайние, а значит ошибочные, позиции в этом вопросе:

− натуралистика — некритическое, механическое заимст-

вование естественнонаучных методов, что неизбежно куль-

тивирует редукционизм в разных вариантах: физикализм, фи-

зиологизм, энергетизм, бихевиоризм и др.;

− гуманитаристика — абсолютизация специфики социаль-

ного познания и его методов, сопровождаемая дискредита-

цией «точных наук».

Учёный выдвинул тезис о естествознании и гуманитар-

ных науках как ветвях одной науки как целого. По образному

выражению автора, естественник и гуманитарий «едят одно

блюдо», хотя с разных концов и разными ложками. Единство

всех форм и видов познания предполагает и определённые

внутренние различия между ними, выражающиеся в специ-

фике каждой из них.

По мере дальнейшего научного прогресса происходит

ускоренный процесс появления все новых и новых научных

дисциплин и их ответвлений. Хотя при этом значительно воз-



растают точность и глубина наших знаний о явлениях приро-

ды, одновременно ослабевают связи между отдельными на-

учными дисциплинами и взаимопонимание между учёными.

Для решения данного противоречия в науке, в т.ч. и пе-

дагогической, разработан интегративный подход. Наиболее

цельно и полно теория и методология интегративного подхо-

да в химическом образовании раскрыта в работах

М. С. Пак [23].

Пак Мария Сергеевна — профессор,

доктор педагогических наук, профессор

кафедры химического и экологического

образования ФГБОУ ВПО «Российский го-

сударственный педагогический универ-

ситет им. А. И. Герцена», Почётный ра-

ботник высшего профессионального об-

разования РФ, Почётный профессор РГПУ

им. А. И. Герцена. Область научных ин-

тересов: методология, теория и прак-

тика непрерывного химического и хими-

ко-педагогического образования. Автор более 400 научных трудов.

Прежде чем наука могла перейти к междисциплинар-

ным и тем более интегративным исследованиям в целом, она

должна была заняться изучением отдельных групп явлений,

их элементов и особенностей. Именно такому этапу соответ-

ствует дисциплинарный подход, ориентированный на изуче-

ние специфических, частных закономерностей конкретных

явлений и процессов. По мере развития научного познания

становилось всё более очевидным, что такой подход не спо-

собствует открытию более глубоких общих закономерностей,



которые управляют подобными явлениями, а тем более фун-

даментальных законов, относящихся к взаимосвязанным

классам явлений и целых областей природы. С помощью та-

ких законов как раз и раскрываются единство природы, взаи-

мосвязь и взаимодействие составляющих ее объектов и про-

цессов. Именно поэтому фундаментальные законы отобра-

жают единство и целостность природы.

Особое значение для понимания единства не только ес-

тественнонаучного, но и социально-гуманитарного знания

имеют междисциплинарные методы исследования: систем-

ный метод, концепция самоорганизации, возникшая в рам-

ках синергетики, а также общая теория информации.

Кибернетика, возникшая больше полувека назад, явля-

ется одним из замечательных примеров междисциплинарно-

го исследования, которая изучает с единой, общей точки зре-

ния процессы управления в технических, живых и социальных

системах. Хотя конкретные процессы управления стали изу-

чаться задолго до возникновения кибернетики, однако, каж-

дая наука при этом применяла свои понятия и методы, вслед-

ствие чего трудно было выделить наиболее фундаменталь-

ные принципы и методы управления. Для этого потребова-

лось подойти к конкретным процессам управления с более

общей, абстрактной точки зрения и применить современные

математические методы исследования. Одним из результа-

тов такого подхода явилось широкое использование матема-

тических моделей и применение новых эффективных вычис-

лительных средств — компьютеров. Поскольку процесс

управления связан с получением, хранением и преобразова-



нием информации, кибернетика дала мощный толчок и для

развития теории информации.

При системном подходе объекты исследования рас-

сматриваются как элементы некоторой целостности или сис-

темы, связанные между собой определенными отношения-

ми, которые образуют структуру системы. В результате взаи-

модействия этих элементов общие, целостные свойства сис-

темы качественно отличаются от свойств составляющих её

элементов и не сводятся к их сумме. Такие свойства называют

эмерджентными, или возникающими, поскольку они появ-

ляются или образуются именно в процессе взаимодействия

элементов системы.

Для понимания процессов эволюции исключительное

значение приобретают междисциплинарные исследования,

проводимые в рамках новой концепции самоорганизации,

которая была названа синергетикой. Новые результаты, по-

лученные в этой области, показывают необоснованность

прежнего абсолютного противопоставления живых систем

неживым системам и проливают новый свет на проблему

возникновения живого из неживого. Эмпирический опыт и

теоретический анализ показывают, что процессы самоорга-

низации происходят и в системах неорганической природы.

Опираясь на эту концепцию, можно представить весь окру-

жающий нас мир как самоорганизующийся универсум и тем

самым лучше понять современную научную картину Мира.

Всё это означает интеграцию естественнонаучных и гу-

манитарных знаний, интеграцию двух культур. Важно иметь в

виду, что истинно культурный человек принадлежит одно-



временно двум культурам, это человек, обладающий инте-

гральным стилем мышления. Если же говорить о выдающихся

«умах», то многие из них достигли высот и в науке, и в искус-

стве: Леонардо да Винчи, М. В. Ломоносов, И. В. Гёте,

А. П. Бородин, И. А. Ефремов, Л. Н. Гумилев, А. Л. Чижевский,

С. Лем, И. Р. Шафаревич, А. Азимов и др.

Естественнонаучный мир нуждается в дополнении че-

ловеческими ценностями и смыслами. Наука и духовно-

практические способы освоения действительности (искусство,

мораль, религия) могут существовать, только дополняя друг

друга. Мир естествознания, и химии в т.ч., сам по себе лишён

надежды, сострадания, заботы и других экзистенциальных

человеческих качеств и чувств. Только через гуманитарные

основы человек может приобщиться к этим ценностям. Без

интеграции естественнонаучного и гуманитарного невозмож-

но гармоничное развитие человека в единстве истины, добра

и красоты.

Современное естественнонаучное образование напол-

няется человеческими смыслами и ценностями через антроп-

ный принцип, синергетику, биоэтику и т.д.

Гуманитаризация невозможна без интеграции!

Интеграция без гуманитаризации не имеет смысла!



Глава 1.2. Интегративно-гуманитарный подход и

гуманитарное обновление химического образованиѐ

Рассмотрим и уточним категориальный аппарат, связан-

ный с проблемой гуманитарного обновления школьного хи-

мического образования, иначе при решении частных вопро-

сов придётся всё время «спотыкаться» из-за нерешённости

общих методологических вопросов [24].

Гуманитарный1 — обращённый к человеку, предназна-

ченный для человека, связанный с человеком с его интереса-

ми, культурой, историей, индивидуальными ценностями,

смыслом, и другими духовными и душевными аспектами

жизнедеятельности.

Гуманитарное содержание — содержание, включаю-

щее совокупность тонких (негрубых) инструментов влияния,

создающих условия для нового социального пространства,

для конвенциональной2 социальной игры, где «человек чело-

веку — человек».

Гуманитарная технология3 — сложный (многофактор-

ный, многостадийный, нелинейный, открытый) интеграционный

процесс получения гарантированного духовного продукта с

заданными свойствами, как позитивными (направленными на

созидание), так и негативными (направленными на разрушение),

1от лат. Humanitas – человечество, человеческая природа, высокая образо-ванность, культура. 2от лат. Conventionalis – принятый, соответствующий договору, условию, установившимся традициям. 3от греч. Techne – искусство, мастерство, умение.



посредством реализации системы ресурсов (духовных, интел-

лектуальных, материальных и др.).

Принципиально важна взаимосвязь понятий «гумани-

тарный» и «гуманный».

Гуманизм1 — мировоззрение, в основе которого при-

знание ценности человека как личности, его права на свобод-

ное развитие и проявление своих способностей, утверждение

блага человека как критерия общественных отношений.

Гуманное содержание связано с представлениями о

ценности каждой человеческой жизни и каждого индивиду-

ального смысла жизни, соотносимых друг с другом через

конвенциональную коммуникацию.

Гуманитарные технологии могут быть использованы как

в целях мира и духовного развития, так и в целях войны и на-

силия. Только открытые для всех и находящиеся внутри кон-

венциональной коммуникации гуманитарные технологии яв-

ляются гуманными. Закрытые технологии воздействия не яв-

ляются гуманными.

Открытые гуманитарные технологии — социальные тех-

нологии, реализующие программы обучения, воспитания и

духовного развития личности на основе комплексного ис-

пользования знаний о человеке и его духовной культуре.

Гуманитарные технологии трактуются значительно ши-

ре, чем простое сведение этого понятия к использованию в

преподавании предмета содержания гуманитарных наук. В

толкование этого термина вкладывается глобальный иннова-

1от нем. Humanismus, Г. Фогт 1859 г. от лат.Humanus – человеческий, чело-вечный, человеколюбивый



ционный смысл, а именно: воспитание человека, способного

принимать ответственные компетентные решения, которые

не угрожали бы судьбе будущих поколений. На первое место

выносится функция воспитания, что очень важно в современ-

ных условиях образования, так как ценностные смыслы и от-

ношения в отличие от знаний и умений нельзя передать, а

можно только воспитывать.

Воспитательное воздействие содержания изучаемого

материала может быть положительным только в том случае,

если учащиеся «допускаются» к первичным действиям по

его дополнению своими пониманиями, смыслами, ценностя-

ми, т.е. участвуют в самом содержании. В противном случае

воспитательный эффект может оказаться прямо противопо-

ложным [31].

Таким образом, гуманитарные технологии позволяют

оптимально решить ещё одну проблему современного обра-

зования — обучения через воспитание, ибо присвоено мо-

жет быть только то, что осмыслено и оценено!

Я. Корчак [15] писал, что ребёнок не готовится к жизни,

а живёт, соответственно и целевой смысл гуманитарных тех-

нологий заключается в актуальности и востребованности по-

лученных школьником знаний и умений сегодня, а не потом в

будущем, потому что сиюминутно подросток познаёт мир,

учится, культурно развивается. Это составляет основу ценно-

стных смыслов не только индивидуализации, профилизации,

но и формирования активной жизненной позиции, свободы

выбора, стержнем которого сегодня непременно должны

быть образованность и осведомлённость.



Резюмируя изложенное, можно заключить, что любые

современные инновационные педагогические технологии

должны быть в первую очередь гуманитарными, что будет

являться залогом их эффективности. Решить эту проблему

можно только системно и комплексно, т.е. интегративно.

Следовательно, открытые гуманитарные технологии являются

одним из оптимальных дидактических ресурсов интегратив-

ного обучения, направленного на гуманитарное обновление

естественнонаучного, в т.ч. химического образования и по-

вышения эффективности его взаимодействия с духовными

ценностями человека, потребностями общества, политикой и

бизнесом.

В настоящее время в методике обучения естественно-

математических дисциплин просматривается тенденция уве-

личения доли научно-теоретического материала. Проводи-

мый упор на научно-познавательные ценности и рассмотре-

ние гуманитарных знаний как второстепенных привело к уга-

санию мотивов школьников к изучению школьных предметов

естественнонаучного цикла. Для решения проблемы, в пер-

вую очередь, нужно понимать, что основы наук, которые

представлены циклами школьных предметов, важны не сами

по себе, а, прежде всего как составная часть целого — культу-

ры. Поэтому в сложившихся условиях очень важна интегра-

ция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обуче-

нии школьников предметам естественно-математического

цикла, в частности, химии.

Гуманитаризация обучения химии — процесс, направ-

ленный на взаимосвязь и синтез специфического «химическо-



го» содержания с содержанием наук о человеке, его истории,

культуре, ценностных смыслах и др., способствующий разви-

тию индивидуальных качеств школьника посредством «чело-

веческого фактора», без понимания которого учащимися те-

ряется глубинный смысл учения.

К таким качествам учащегося можно отнести эмоции,

мотивы, волю с опорой на духовные цели и нравственные

ценности, на убеждения и идеалы — всё то, что определяет

культурного человека, гражданина.

Целями гуманитаризации химического образования

провозглашаются:

− формирование миропонимания учащихся на базе цело-

стной естественнонаучной картины Природы и научной кар-

тины Мира;

− становление и развитие у школьников познавательного

интереса к изучению химии как части и феномену общечело-

веческой культуры;

− развитие всех сфер личности учащихся, их возможно-

стей, способностей и ориентации на ценности гуманистиче-

ского характера.

Гуманитаризация обучения способствует развитию мно-

гих качеств личности, повышению уровня познавательных

процессов. Например:

− воля, предполагает борьбу мотивов. Волевое решение

обычно принимается в условиях конкурирующих, разнона-

правленных влечений. Гуманитаризация обучения расширяет

круг этих влечений. И если они сформированы на высших

уровнях своего проявления, воля предполагает опору на ду-



ховные цели и нравственные ценности, на убеждения и идеа-

лы, т.е. формирование культурного гражданина;

− формирование знаний, но развитие только специальных

знаний предполагает развитие природных способностей.

Специфические же человеческие способности, имеющие об-

щественно-историческое происхождение, остаются на низком

уровне. Благодаря их сочетаниям человек получает возмож-

ность развиваться полноценно и гармонично;

− эмоции и чувства характеризуют человека социально-

психологически. Эмоциональное событие может вызвать

формирование новых эмоциональных отношений к различ-

ным обстоятельствам. Предметом любви — ненависти стано-

вится всё, что познаётся субъектом как причина удовольст-

вия — неудовольствия. Школьный предмет химия может вы-

звать сильные эмоции и чтобы закрепить это состояние, нуж-

на тесная связь с гуманитарными науками.

Гениальный австрийский физик Людвиг Больцман под-

чёркивал, что на формирование его мировоззрения огром-

ную роль оказало творчество немецкого поэта Фридриха

Шиллера. Виднейший немецкий врач, металлург, философ и

естествоиспытатель, автор знаменитой и обстоятельной «Ал-

химии» ―Андреас Либавий, в XVI–XVII в.в. был профессором

истории и поэзии в Йенской академической школе. Первоот-

крывателем закона сохранения энергии является корабель-

ный врач Юлиус Роберт Майер и др.

Гуманитаризация усиливает развитие познавательных

процессов, так как изложение материала идёт в психологиче-



ски адаптированной форме и требует от школьника меньшего

напряжения нервной системы и душевных сил.

Основываясь на приведённых философских концепциях

и интерпретации понятия гуманитаризации в дидактике, на-

ми была предпринята попытка методологического синтеза

естественнонаучного и гуманитарного подходов с выделени-

ем нового интегративно-гуманитарного подхода в обучении

школьников химии (см. табл. 1.2.1).

Интегративно-гуманитарный подход — методологи-

ческий подход со своеобразной «призмой видения» всего об-

разовательного процесса, в основе которого целостное объе-

динение разнородных компонентов на базе понимания цен-

ностных смыслов.

В таблице 1.2.1 представлены существенные признаки

методологических подходов, возможности их синтеза и пла-

нируемые результаты такого синтеза.

Важным достижением гуманитарного познания являет-

ся принцип антипричинности, дополнительный к естествен-

нонаучному постулату причинности. Естественнонаучный по-

стулат причинности утверждает, что лишь прошлое способно

влиять на будущее (физическое время принципиально однона-

правлено). Принцип антипричинности указывает, что сущест-

вует и обратное влияние, более того, в каких-то случаях оно

может быть определяющим (историческое и психологическое

время нелинейно и может обретать цикличную форму. Заметим в

этой связи, что мифологическое время почти всегда циклично).



Таблица 1.2.1

Специфика и возможности методологических подходов

естественнонаучный интегративно-гуманитарный гуманитарный

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ номотетические (от греч. Nomos – закон и tetos – уста-новленный), по Риккерту, ге-нерализирующие (обобщая-щие) методы — количествен-ные методы логического по-стижения реальности, выраба-тывающие общие понятия и законы, формулирующие сис-тему всеобъемлющих понятий и законов

герменевтика (от греч. Hermēneuo – разъѐснѐя, hermēneutikos – разъѐс-нѐящий, истолковываящий) — ис-кусство и теория истолкования, имеющего целью выявить смысл, исходя из объективных и субъектив-ных оснований

идиографические (от греч. Idios – особенный и grapho – пишу), индивидуализирующие методы — качественные методы интуи-тивного постижения реально-сти, выявляющие индивидуаль-ные характеристики объекта посредством связи его с «ценно-стѐми», идеальными сущно-стями, благодаря которым объ-ект становится «значимым»

ин

тегр

аци

он

но

-гум

ани

тар

ная

мо

тиви

рую

щая

де

ятел

ьно

сть

пе

даг

ога

ЦЕЛЕВОЙ КОМПОНЕНТ универсальные учебные действия

ли

чно

стн

о-з

нач

им

ая и

нте

грац

ио

нн

ая д

еят

ел

ьно

сть

учащ

его

ся

СИСТЕМА ЗНАНИЙ системные знания о природе; человек — часть природы

индивидуально-ценностные, смысловые, системные знания о природе и обществе

аморфные знания об объекте; человек — часть мира (культуры)

ПРЕДМЕТ

естественный мир; мо-дели, объекты и явле-ния, демонстрирующие управляющие законы

социально-культурные и природ-ные системы в индивидуально-смысловом контексте

идеальный мир — про-дукт человеческой дея-тельности; невоспроиз-водимые явления, отра-жающие определённые смыслы

ПОЗНАНИЕ объяснение, формаль-ная логика, законы, принципы, причинно-следственные связи, индукция, дедукция, обобщение

оценивающая логика и причинно-следственная логика; осмыслен-ная вера, основанная на ценност-но-смысловой интерпретации со-бытия; интуиция; поиск смыслов

интуиция, понимание, описание, оценивающая логика, интерпретация, вера, индивидуальность, частности, придание смыслов

РЕЗУЛЬТАТ

предметные знания, специфические умения

вариативность решения; интер-претация; личностно-ценностные смыслы; понимание; универ-сальные учебные действия

личностные, метапред-метные; ценности и цен-ностные отношения; лич-ная позиция

КРИТЕРИИ

однозначность решения; правильность; отметка

правильность, полезность, безо-пасность, духовность, прибыль-ность, оценка и самооценка

вариативность решения; оценка



Проще всего понять принцип антипричинности, как

предвидение. «Результаты моего действия сегодня приведут к

нежелательным последствиям завтра. Поскольку эти последст-

вия меня не устраивают, я не совершаю действия».

Речь идёт о формальной обратной связи между абсо-

лютным будущим и настоящим. Механизмом такой обратной

связи является разум, способный существовать вне фиксиро-

ванной точки, именуемой настоящим.

Принцип антипричинности указывает, что «информа-

ция» (речь идет, разумеется, не о скалярной физической информа-

ции, но о сложном структурном объекте, ассоциированным с по-

нятиями «разума», «креативности» и пр.) может распростра-

няться против оси времени.

Так, например, очень важно при обучении школьников

химии, наряду с формальной логикой исследования химиче-

ских объектов, использовать оценивающую логику отбора и

изложения учебного материала (см. табл. 1.2.2).

Таблица 1.2.2.

формальнаѐ логика оцениваящаѐ логика

Познание явлений через сформу-лированные законы, теории, прин-ципы как критерии истины. Основные вопросы: Как? Почему?

Познание явлений в их жизненном, культурном, историческом значении. Это ценностные понятия. Основные вопросы: Ради чего? Зачем?

Ведущий принцип: причинность Причина → следствие Прошлое → будущее

Ведущий принцип: антипричинность Следствие → причина Будущее → настоѐщее

Понимание рассматривается в гно-сеологическом контексте, как способ познания

Понимание рассматривается в онто-логическом контексте, как способ существования

Жизнь ― предмет познания и одновременно исходный пункт познания, сле-довательно, она изначально находится в состоянии понимания, а отправной точкой является переживание. Именно в переживании открывается живая реальность (Дильтей)



Интегративно-гуманитарный подход представляет со-

бой яркое воплощение единства всех форм знаний о Мире.

Познание в естественных, технических, социальных и гумани-

тарных науках в целом совершается по некоторым общим

принципам, правилам и способам деятельности, а это свиде-

тельствует, с одной стороны, о взаимосвязи и единстве этих

наук, а с другой — об общем, едином источнике их познания,

которым служит окружающий нас объективный реальный

Мир: природа и общество.

Важнейшими функциями интегративно-гуманитарного

подхода в обучении школьников химии являются:

− методологическая (внутрипредметная и межпредметная

интеграция; методологический синтез, уровни, формы, механизмы

интеграции);

− формирующая (специфические, базовые и ключевые образо-

вательные компетенции; эмоции, воля, мотивы, стиль мышления

и другие качества культурного гражданина);

− интегрирующая (дифференциация; системообразование;

интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний; конгло-

мерация, синтез, конструктивное моделирование);

− проектировочная (планирование целей и задач интегра-

тивного содержания, комплексного методического обеспечения,

форм адекватных методологии);

− прогностическая (предвидение результатов — допрофес-

сиональных образовательных компетенций и др.).

Пример некоторых аспектов характеристики воды, ак-

центируемых внимание школьников при различных подходах

к обучению химии:



Естественнонаучный: вода ― H2O, вещество без вкуса,

без запаха, без цвета, имеет молекулярное строение, моляр-

ная масса составляет 18 г/моль, молекула угловая (104,5°) об-

разована атомом кислорода и двумя атомами водоро-

да, Тпл − 0° С, Тк − 100° С, ρ − 1000 кг/м3, диэлектрик, универ-

сальный растворитель (ε – 78,3), создаёт нейтральную среду.

При нормальных условиях вода слабо диссоциирована:

.

При пропускании паров воды через раскалённый уголь

образуется т.н. водяной газ:

При повышенной температуре в присутствии катализа-

тора вода реагирует с СО, СН4:

Вода реагирует с активными металлами и их оксидами:

,

с оксидами неметаллов:

,

является продуктом реакции нейтрализации и ОВР…

.



Гуманитарный: вода в твёрдом состоянии называется

льдом, снегом или инеем, а в газообразном — водяным па-

ром. Около ¾ поверхности Земли покрыто водой (океаны, мо-

ря, озёра, реки, льды), вода способна растворять в себе много

веществ, приобретая тот или иной вкус. При конденсации вы-

водится из атмосферы в виде атмосферных осадков (дождь,

снег, град, роса). В совокупности жидкая водная оболочка Зем-

ли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. Вода яв-

ляется важнейшим веществом всех живых организмов на

Земле. Предположительно, зарождение жизни на Земле про-

изошло в водной среде. Многие виды спорта используют для

занятий водные поверхности, лёд, снег и подводные глубины:

подводное плавание, хоккей, лодочные виды спорта, биатлон

и др.… Вода ― экономически важный продукт и средство

транспортировки. Вода ― объект вдохновения художников и

поэтов и др.…

Интегративно-гуманитарный: вода́ (оксид диводоро-

да) — химическая формула Н2O, вещество, не имеющее цве-

та (в малом объёме), запаха и вкуса (физические свойства воды

представлены выше). Является сильнополярным растворите-

лем (ε – 78,3). В природных условиях всегда содержит рас-

творённые вещества (соли, газы) и, следовательно, является

электрическим проводником. Благодаря распространённости

в природе и аномально высоким значениям теплоты плавле-

ния и теплоты испарения, вода имеет ключевое значение в

формировании климата и погоды. Вода ― единственное ве-

щество на Земле, которое может при нормальных условиях

одновременно существовать в трёх основных состояниях —



жидком, газообразном и твёрдом. Чистая вода — изолятор.

Плавление льда при атмосферном давлении сопровождается

уменьшением объема на 9 %. При низких давлениях и темпе-

ратурах до 30° С вязкость воды с ростом давления падает. Во-

да играет уникальную роль как вещество, определяющее

возможность существования и саму жизнь всех существ на

Земле. Она исполняет роль универсального растворителя, в

котором происходят основные биохимические процессы жи-

вых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она

достаточно хорошо растворяет как органические, так и неор-

ганические вещества, обеспечивая высокую скорость проте-

кания химических реакций и, в то же время, достаточную

сложность образующихся соединений (химические свойства во-

ды представлены выше). Благодаря водородным связям, вода

остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём

именно в том, который широко представлен на планете Зем-

ля в настоящее время. Одним из наиболее важных вопросов,

связанных с освоением космоса человеком и возможности

возникновения жизни на других планетах, является вопрос о

наличии воды за пределами Земли в достаточно большом

количестве. Известно, что некоторые кометы более чем

на 50 % состоят изо льда. Вода сильно поглощает инфракрас-

ное излучение, и поэтому водяной пар является основным ес-

тественным парниковым газом. Благодаря большому ди-

польному моменту молекул, вода также поглощает микро-

волновое излучение, на чём основан принцип действия мик-

роволновой печи. В среднем в организме растений и живот-

ных содержится более 50 % воды. Вода входит в состав всех



жидкостей и тканей человеческого тела, составляя около 65 %

массы взрослого человека. Физиологическая потребность че-

ловека в воде в зависимости от климатических условий со-

ставляет 3 – 6 л в сутки. В составе мантии Земли воды содер-

жится в 10 – 12 раз больше, чем количество воды в Мировом

океане. При средней глубине в 3,6 км Мировой океан покры-

вает около 71 % поверхности планеты и содержит 97,6 % из-

вестных мировых запасов свободной воды. Если бы на Земле

не было впадин и выпуклостей, вода покрыла бы всю Землю

толщиной 3 км. Если бы все ледники растаяли, то уровень во-

ды на Земле поднялся бы на 64 м, и около 1/8 поверхности

суши было бы затоплено водой. Вода — это одно из немногих

веществ на Земле, которые расширяются при переходе из

жидкой фазы в твёрдое состояние (кроме воды, таким свойст-

вом обладают висмут, галлий и некоторые соединения и смеси).

Морская вода при обычной её солёности 35 ‰ замерзает при

температуре (−1,91 °C). Вода отражает 5 % солнечных лучей, в

то время как снег — около 85 %, под лёд океана проникает

только 2 % солнечного света. Синий цвет чистой океанской

воды объясняется избирательным поглощением и рассеяни-

ем света в воде. Вода может гореть в атмосфере фтора, ино-

гда даже с взрывом. При этом выделяется кислород и т.д.

Гуманитарное обновление обучения химии в современ-

ной школе — процесс модернизации и система мер, направ-

ленных на оптимальную интеграцию естественнонаучных и

общекультурных компонентов при обучении химии в школе

посредством использования индивидуальных ценностных



смыслов и универсальных умений человека в пространстве

культуры (духовной и материальной) и во времени (истории).

Гуманитарное обновление обучения химии в современ-

ной школе возможно и эффективно при реализации следую-

щих методических условий:

− комплексное планирование задач химического образо-

вания в современной школе и целостное решение их посредст-

вом интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний;

− отбор и целостная реализация ценностных, дидактиче-

ски значимых естественнонаучных и гуманитарных знаний в

условиях средней школы;

− интегрирующая роль энергоэнтропийной сущности при-

родных и культурных объектов;

− использование стимуляционно-мотивирующих ситуаций

как интеграционного центра интегративной технологии про-

ведения учебных занятий;

− активное вовлечение учащихся в различные виды твор-

ческой, групповой и индивидуальной работы, в самостоя-

тельную работу по постановке и решению учебных проблем;

− создание высоко-эмоционального фона при проведе-

нии интегративных занятий по химии посредством создания

образов, ориентирующих на личностно-значимые ценностно-

смысловые установки учащихся и педагога;

− раскрытие практического и теоретического значения

химии в развитии общества, знакомство учащихся с «химией»

своего края и формирования ценностно-смыслового отноше-

ния к малой родине;



− использование на занятиях специфических методов и

интегральных средств наглядности (Mind Mapping, интегратив-

ный эксперимент, стимуляционно-мотивирующие ситуации, по-

знавательные интегральные задания, химический язык в инте-

гральном контексте, литературно-художественные образы и ис-

торические ретроспективы, эпиграф и др.);

− комплексно-интегративная методика оценки учебных

достижений школьника;

− высокий уровень химической образованности и общей

культуры педагога.

Глава 1.3. Интеграциѐ естественнонаучных и гума-

нитарных знаний при обучении химии в современной

школе

Важнейшим средством гуманитарного обновления обу-

чения химии является интеграция естественнонаучных и гу-

манитарных знаний ― процесс целостного объединения ра-

нее разобщённых разнородных компонентов.

В качестве разобщенных компонентов выступают хими-

ческие объекты (вещества, химические элементы, реакции, тех-

нологии и т.п.) с одной стороны и ценностные смыслы их изу-

чения с другой стороны.

Механизм интеграции естественнонаучных и гумани-

тарных знаний при обучении химии разнообразен, но цель

интеграции одна ― формирование универсальных учебных

умений, которые обуславливают формирование универсаль-

ных учебных действий как структурно-функциональных ком-

понентов продуктивной деятельности.



Интеграция естественнонаучных и гуманитарных

знаний при обучении химии — это процесс и результат цело-

стного объединения естественнонаучных и гуманитарных

компонентов (содержания, понятий, форм, средств и методов,

теории и практики, ценностных отношений и смыслов), стимули-

рующий развитие культуры обучающихся, понимание ими

природы и значения человеческих ценностей в современном

мире, формирующих у школьников допрофессиональную

компетентность как интегральное выражение образователь-

ных компетенций (включающих системные знания, универсаль-

ные умения и индивидуально ценностные смыслы, мотивы учения и

опыт творческой деятельности, ценность самообразования, от-

ношения, эмоции и другие качества культурного человека).

С главной целью интеграции естественнонаучных и гу-

манитарных знаний при обучении школьников химии сопря-

жены такие аспекты обновления, как:

− допрофессиональная компетентность школьника как

интегральное выражение специальных, базовых и ключевых

образовательных компетенций, обеспечивающих качество

химического образования в современной школе;

− формирование научного миропонимания учащихся, ба-

зирующегося на основе научной картины Мира;

− целостность знаний школьников о человеке и природе,

ориентация на ценности гуманистического характера;

− выявление и создание гуманитарных основ химического

образования современного человека;

− становление познавательного интереса и мотива к изу-

чению химии как части и феномену общечеловеческой куль-



туры, развитие всех сфер личности учащегося, его возможно-

стей, способностей и др.

Научная картина Мира не является совокупностью об-

щих знаний, она представляет целостную систему представ-

лений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерно-

стях природы.

Научная картина Мира — это особая форма системати-

зации знаний, преимущественно качественное обобщение и

мировоззренческо-методологический синтез различных на-

учных теорий.

1.3.1. Концептуальнаѐ модель.

Концептуальная модель интеграции естественнонауч-

ных и гуманитарных знаний (см. табл. 1.3.1.1) представляет со-

бой совокупность структурных (методолого-теоретические ос-

новы, целевой, потребностно-стимуляционно-мотивационный, со-

держательный, организационно-управленческий, результативно-

оценочный) и функциональных (интеграционно-гуманитарная

мотивирующая деятельность учителя и ценностно-смысловая

интеграционная деятельность школьника) компонентов, обла-

дающую целостными свойствами и закономерностями.

Реализация интеграции естественнонаучных и гумани-

тарных знаний при обучении химии в современной школе ба-

зируется на системе, которая включает ведущие идеи, мето-

дологические подходы и дидактические принципы.



Таблица 1.3.1.1 Концептуальная модель интеграции

естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе

МЕТОДОЛОГО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ методологический синтез естественнонаучного и гуманитарного подходов к обучения школьников

ведущая идея методологические подходы дидактические принципы

фундаментализация обуче-ния как средство оптимиза-ции качества общего хими-ческого образования

интегративно-гуманитарный,

компетентностный, аксиологический,

блочно-модульный, технологический

научности, системности, мотива-ции, проблемности, саморазви-тия, интерактивности, циклично-сти, открытости, практической значимости, гуманизации

ИН

ТЕГР

АЦ

ИО

НН

О-Г

УМ

АН

ИТА

РН

АЯ

МО

ТИВ

ИР

УЮ

ЩА

Я Д

ЕЯТЕ

ЛЬ

НО

СТЬ

УЧ

ИТЕ

ЛЯ

ЦЕЛЕВОЙ КОМПОНЕНТ

ЦЕН

НО

СТН

О-С

МЫ

СЛ

ОВ

АЯ

ИН

ТЕГР

АЦ

ИО

НН

АЯ

ДЕЯ

ТЕЛ

ЬН

ОС

ТЬ У

ЧА

ЩЕГ

ОС

Я универсальные учебные действиѐ

ПОТРЕБНОСТНО-СТИМУЛЯЦИОННО-МОТИВАЦИОННЫЙ КОМПОНЕНТ изменениѐ в мотивационной сфере учащихсѐ, направленные на доминирование мотивов познаниѐ, учебных достижений, самообразованиѐ и самореализации

СОДЕРЖАТЕЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ интеграциѐ естественнонаучных и гуманитарных модулей содержаниѐ

посредством энергоэнтропийного учениѐ инвариантные базовые блоки и модули школьного курса химии, отражённые в федеральном компоненте образовательного стандарта

энергоэнтропийное учение

личностно-значимые, ценност-но-смысловые блоки, отра-жающие духовно-культурную и историческую значимость химического образования

ОРГАНИЗАЦИОННО-УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ интеграциѐ естественнонаучных и гуманитарных методических средств и форм

обучениѐ посредством созданиѐ стимулѐционно-мотивируящих ситуаций Mind Mapping

эпиграф

интегративный эксперимент

познавательные интегральные задания химический язык в интеграль-ном контексте исторические ретроспективы

литературно-художественные образы жизненные ситуации

стимуляционно-мотивирующая

ситуация

панорама дискуссия семинар творческая работа проект публичная защита практикум домашний эксперимент конференция олимпиада конкурс инсценировка музейный урок

РЕЗУЛЬТАТИВНО-ОЦЕНОЧНЫЙ КОМПОНЕНТ интегральный стиль мышлениѐ, системные знаниѐ и универсальные умениѐ как

результат интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний

системные знания универсальные умения осмысленная вера, основан-ная на духовно-ценностной ин-терпретации события индивидуально-ценностные смыслы учения миропонимание

интегральный стиль мышления

рефлексия пооперационный и компо-нентный анализ уровневая методика оценки систематический рейтинг качества обученности школь-ника самооценка



Идея ведущая — специфический элемент, детермини-

рующий и интегрирующий цели, задачи, методы, формы и

технологии деятельности.

Ведущая идея интеграции естественнонаучных и гу-

манитарных знаний при обучении химии: фундаментализа-

ция обучения как средство оптимизации качества общего хи-

мического образования.

Фундаментализация1 обучения — формирование у

учащихся научного миропонимания, базирующегося на осно-

ве целостной естественнонаучной картины природы.

Качество образования ― интегральная характеристика,

отражающая диапазон и уровень образовательных услуг,

предоставляемых населению системой общего, профессио-

нального и дополнительного образования в соответствии с

интересами учащегося, общества и государства.

Под качеством химического образования понимается

внешняя и внутренняя определенность процесса и результата

химического образования (его уровней, компонентов, свойств,

стадий, этапов развития), отражающая соответствие задан-

ным критериям фактического и достигнутого (воплощённого в

деятельности и личности) и обнаруживаемая через свои свой-

ства в процессе его функционирования [23].

Овладение образовательными компетенциями стано-

вится основной целью и результатом процесса обучения. Ос-

новные компетенции отражены в требованиях Федерального

государственного образовательного стандарта.

1от лат. Fundamentalis − фундаментный, лежащий в основании



Стандарт разработан на основе Конституции Российской

Федерации1, а также Конвенции ООН о правах ребенка2, учи-

тывает региональные, национальные и этнокультурные по-

требности народов Российской Федерации.

Стандарт ориентирован на становление личностных ха-

рактеристик выпускника («портрет выпускника школы»):

− любящий свой край и свою Родину, уважающий свой народ, его

культуру и духовные традиции;

− осознающий и принимающий традиционные ценности семьи,

российского гражданского общества, многонационального россий-

ского народа, человечества, осознающий свою сопричастность

судьбе Отечества;

− креативный и критически мыслящий, активно и целенаправ-

ленно познающий мир, осознающий ценность образования и науки,

труда и творчества для человека и общества;

− владеющий основами научных методов познания окружаю-

щего мира;

− мотивированный на творчество и инновационную деятель-

ность;

− готовый к сотрудничеству, способный осуществлять учеб-

но-исследовательскую, проектную и информационно- познава-

тельную деятельность;

− осознающий себя личностью, социально активный, уважаю-

щий закон и правопорядок, осознающий ответственность перед

семьёй, обществом, государством, человечеством;

1 Конституция Российской Федерации (Собрание законодательства Российской Феде-

рации, 1996, № 3 ст. 152; № 7, ст.676; 2001 № 24, ст.2421; 2003, № 30, ст. 3051; 2004, № 13, ст.1110; 2005, № 42, ст.4212; 2006, № 29, ст.3119; 2007, № 1, ст. 1; № 30 ст. 3745;

2009, № 1, ст. 1, ст. 2; № 4, ст. 445). 2 Конвенция ООН о правах ребенка, принятая 20 ноября 1989 г. (Сборник между-

народных договоров СССР, 1993, выпуск XLVI).



− уважающий мнение других людей, умеющий вести конструк-

тивный диалог, достигать взаимопонимания и успешно взаимо-

действовать;

− осознанно выполняющий и пропагандирующий правила безо-

пасного и экологически целесообразного образа жизни;

− подготовленный к осознанному выбору профессии, понимаю-

щий значение профессиональной деятельности для человека и об-

щества;

− мотивированный на образование и самообразование в тече-

ние всей своей жизни.

Методологические подходы:

методология1 — область знания, изучающая средства,

предпосылки и принципы организации познавательной и

практически-преобразующей деятельности;

совокупность познавательных средств, методов, приёмов,

принципов построения, используемых в науке, форм научно-

го познания;

учение о структуре, логической организации, методах и

средствах деятельности;

наука о путях и средствах приращения нового знания.

• Интегративно-гуманитарный — методологический

подход со своеобразной «призмой видения» всего образова-

тельного процесса, в основе которого целостное объедине-

ние разнородных компонентов на базе понимания ценност-

ных смыслов.

• Блочно-модульный — методологический подход, в ос-

нове которого систематизация информационно- функцио-

1от греч. Methodos – буквально «путь к чему-либо» и logos – учение, слово



нальных узлов, обусловленных интегративной дидактической

целью.

• Технологический — методологический подход, оптими-

зирующий организацию педагогического процесса, которая

гарантирует планируемый результат за счет чёткого проекти-

рования и точного поэтапного воспроизведения с использо-

ванием обозначенных методических, средств, продуманной и

обоснованной деятельности участников процесса обучения.

• Аксиологический1 — философское исследование приро-

ды ценностей;

методологический подход, ориентирующий процесс обу-

чения на индивидуально-ценностные смыслы образования.

• Компетентностный — методологический подход, ак-

центирующий внимание на результате образования, причем

в качестве результата рассматривается не сумма усвоенной

информации, а способность человека действовать в различ-

ных ситуациях [11, С. 13].

Компетентность2 — характеристика человека как ре-

зультат оценки эффективности его действий, направленных

на разрешение определённого круга значимых для данного

сообщества задач [11, С. 10].

Компетентность (по А. В. Хуторскому) — владение че-

ловеком соответствующей компетенцией, включающей его

личностное отношение к ней и предмету деятельности.

Компетенция (по А. В. Хуторскому) — включает сово-

купность взаимосвязанных качеств человека (знаний, умений,

1от греч. Axia – ценность и logos – учение, слово 2от лат. Competentia, competo – добиваться; соответствовать, подходить



способов деятельности), задаваемых по отношению к опреде-

ленному кругу предметов и процессов необходимых для ка-

чественной продуктивной деятельности по отношению к ним.

Образовательная компетентность — интегральное

качество человека, характеризующее его готовность решать

различные образовательные задачи в постоянно изменяю-

щихся условиях, используя свои знания, опыт и духовные

ценности [14].

• Личностно-ориентированный — методологический

подход, основанный на реализации личностной ориентации

содержания образования, состоящей в учете особенностей

личности субъекта обучения и выработке психофизических

качеств, способствующих оптимальному функционированию

школьника в учебной деятельности.

Доминирующие принципы:

принцип1 ― основное исходное положение какой-либо

теории, учения, науки, мировоззрения;

внутреннее убеждение человека, его отношение к дейст-

вительности, нормы поведения и деятельности;

основа устройства прибора, машины и т.п.

∙ Научности — определяет соответствие учебных эле-

ментов, выносимых для изучения школьникам, современно-

му уровню развития химии и требование к ним в форме

представления информации об общенаучных и частных ме-

тодах познания химической науки;

этот принцип является одним из определяющих принци-

пов отбора содержания предметного обучения. 1от лат. Principium – основа, первоначало; руководящая идея



∙ Системности — предусматривает интеграцию всех

компонентов образования; единство обучения, воспитания и

развития; преподавания и учения; теории и практики; всех

видов учебной деятельности;

предполагает знания о химической форме движения ма-

терии в качестве интеграционного центра научных химиче-

ских знаний. Этот принцип является важным для определе-

ния содержания обучения и особенностей получения знаний

о химической форме движения материи, так как на его осно-

ве осуществляется структурирование предмета.

∙ Проблемности — направленность на решение школь-

никами в процессе изучения программного материала учеб-

ных и других проблем, а не простое знакомство с элементами

знаний и иллюстрациями к ним.

∙ Практической значимости — направленность на пони-

мание учащимся, где и когда получаемые им знания и выра-

батываемые у него умения можно применить в жизни, либо

где эти знания будут необходимы для усвоения других знаний;

∙ Действенности — определяет переход знаний в убеж-

дения и действия в процессе продуктивного взаимодействия

субъектов обучения.

∙ Мотивации1 — оптимизирует мотивирующее действие

организации учебного процесса.

1франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать



∙ Интерактивности1 — предусматривает учебно-

деятельную активность всех субъектов в процессе обучения.

∙ Открытости — интегративная дидактическая система

химической подготовки школьника является открытой, за счёт

чего повышается эффективность её функционирования.

∙ Саморазвития и самосознания — принцип опирается на

осознание и обогащение человеком самого себя, своих пси-

хофизических сил и умственных способностей;

оценка мыслей и чувств, желаний и интересов, поступков

и действий их мотивов и целей, своего отношения к внешне-

му миру, другим людям и самому себе в процессе целесооб-

разной деятельности, основанием, которого служит распред-

мечивание (присвоение) социального опыта и достижений

культуры, воплощённых в реалиях, вовлекаемых в процесс

той или иной деятельности [30].

∙ Цикличности2 ― предполагает совокупность взаимо-

связанных явлений, процессов в обучении, образующих за-

конченный круг развития в течение какого-либо промежутка

времени.

∙ Гуманизации3 ― система взглядов, выражающих блага

человека как высшую цель образования;

признание самоценности человека, его прав на свободу,

индивидульно-ценностного смысла жизни, справедливости и

милосердия как норм отношений между людьми, свободного

развития творческих сил и способностей каждого человека. 1англ. Interactive, от лат. Inter – между, среди, взаимно,activus – деятельный, действенный 2нем. Zyklus, фр. Cycle, от лат. Cyclus, от греч. Kyklos − круг 3от лат. Humanus – человечный



Целевой компонент концептуальной модели представ-

лен системой образовательных компетенций, определяющих

качество школьного химического образования (см. рис. 1.3.1.1).

Рисунок 1.3.1.1

Система образовательных компетенций школьника

Методологический синтез естественно-научных и гумани-

тарных знаний

Межпредметная

интеграция естест-

веннонаучных

знаний

Внутрипредметная

интеграция хими-

ческих знаний

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ

УЧЕБНЫЕ

ДЕЙСТВИЯ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ (предметные результаты обучениѐ): ;предметные знания ־ специфические предметные умения ־

(способность к решения учебных проблем предметного (химического) характера)

БАЗОВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ (метапредметные результаты обучениѐ):

;системные знания ־ метапредметные умения ־

(способность к решения общеучеб-ных проблем различного уровнѐ и ха-рактера)

КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ (личностные результаты обучениѐ): ;информационная ־ ;регулятивная ־ ;коммуникативная ־ ;социально-правовая ־ мотивационная ־

(универсальные умениѐ, позволѐящие решать жизненно-важные проблемы различного уровнѐ и характера)



1.3.2. Потребностно-стимулѐционно-мотивационный

компонент.

Любая самая эффективная технология обучения не

обеспечит достижения запланированных результатов без на-

личия у учащихся положительных устойчивых внутренних мо-

тивов учения. Поэтому одной из основных задач интеграции

естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении

химии является формирование у школьников устойчивых мо-

тивов к изучению предмета, к которым относятся:

− мотив познания (ориентация и побуждение на овладение

новыми знаниями, фактами, понятиями, законами, методами по-

знания, умениями, приемами самостоятельной работы и рацио-

нальной организации труда);

− мотив учебных достижений (создание среды, побуждаю-

щей школьника к достижениям в учебной деятельности; антипод

мотива избегания неудач);

− мотив самообразования (направленность деятельности

на самосовершенствование знаний, умений и саморегуляцию учеб-

ной работы).

Механизм мотивации (по В. Г. Асееву) представляет собой

интеграцию подходов «сверху вниз» и «снизу вверх». Систе-

матическая стимуляция учебной деятельности школьника, ак-

туализация его потребностей в учебной информации состав-

ляет основу внешней мотивации «сверху вниз». Создание

стимуляционно-мотивирующих ситуаций (условий для дости-

жения личностно-значимых для школьника результатов, удовле-

творения познавательных интересов и желаний) избирательно

актуализируют отдельные ситуативные побуждения, которые



постепенно переходят в устойчивые внутренние мотивацион-

ные образования и реализуют внутреннюю мотивацию «сни-

зу вверх». Необходимо отметить, как указывал Е. П. Ильин,

нельзя извне формировать мотивы, а можно только способ-

ствовать этому процессу.

Мотив1 — сложное интегральное психологическое об-

разование, которое должен построить сам субъект, следова-

тельно, извне формируются не мотивы, а мотиваторы (и вме-

сте с ними — мотивационная сфера личности) [12].

Н. В. Немова предлагает перечень педагогических усло-

вий к деятельности педагогов и школьников по развитию у

последних мотивов учебных достижений и самообразова-

ния (см. табл. 1.3.2.1, 1.3.2.2) [22].

Таблица 1.3.2.1

Педагогические условия развития мотивов достижения учащихся в учебной деятельности (по Н. В. Немовой)

перечень факторов

перечень условий развитиѐ мотивов достижений в учебном процессе

1. Уровень сложно-сти и новизны зада-чи

поставленные задачи должны соответствовать возможностям школьников и гарантировать им успех не менее чем на 50 %

2. Проявление само-

стоятельности

процесс выполнения задачи должен предос-тавлять возможности для принятия и исполне-ния самостоятельных решений

3. Методы побужде-ния к достижениям

методы побуждения к деятельности не должны носить жёсткий, ограничивающий автоном-ность и самостоятельность учащихся, характер

1франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать



перечень факторов

перечень условий развитиѐ мотивов достижений в учебном процессе

4. Методы оценки

результатов дея-тельности

– учащиеся должны знать, каких результатов ждёт от них учитель и по каким показателям оценивается их деятельность; – система контроля должна обеспечивать

объективное выявление результатов деятель-ности;

– оценка деятельности должна быть справед-ливой и объективной; все учащиеся, имеющие одинаковые результаты, должны оцениваться

учителем одинаково; – оценка учеников должна зависеть только от

результатов его учебной деятельности и ни от чего другого.

5. Условия состяза-тельности

состязательность учащихся должна быть с при-мерно равными возможностями

6. Возможности для достижения успеш-ных результатов

должны иметься все необходимые условия для достижения учеником положительных резуль-татов; их достижение не должно требовать от школьников чрезмерного напряжения и при-водить к перегрузкам

7. Личный пример и ролевая позиция значимых взрослых

учитель должен быть мотивированным на улучшение результатов учеников

8. Близкие и отда-

лённые последствия достижения успеха

– любые, пусть даже самые незначительные достижения должны поощряться учителем;

– методы вознаграждения должны превали-ровать над методами наказания как отрица-тельным стимулированием

9. Степень удовле-творённости пер-вичных потребно-стей

учителем должны создаваться такие условия, при которых потребность в приобретении, то есть достижении более высокого уровня зна-ний, становится для учащихся более актуаль-ной, чем все другие, например, получения воз-награждения или избегания неудачи




Педагогические условия развития мотивов самостоятельной познавательной деятельности учащихся (по Н. В. Немовой)

№ Деѐтельность учителѐ Деѐтельность

Учащихсѐ Ожидаемые Результаты

1

включает школьников в предметно-практическую деятельность с целью са-мостоятельной постанов-ки учебной задачи

осуществляют пред-метно-практическую деятельность, вызы-вающую затруднения

осознание неспособно-сти решить поставлен-ную задачу, чувство дискомфорта, мотива-ция достижения успеха в решении задачи и со-трудничества

2

просит учащихся пере-числить возникающие за-труднения и назвать со-держание недостающих для решения новой прак-тической задачи знаний. Побуждает детей к само-стоятельному формули-рованию учебной задачи

формулируют собст-венные затруднения и устанавливают их причины через опи-сание недостающих знаний. Перечисля-ют, каких знаний им не хватает для реше-ния практической за-дачи, и формулиру-ют, чему они желали бы научиться

поставленная и приня-тая учениками задача учебной деятельности. Мотивация на её реше-ние. Мотив достижения успеха, самореализации в учебной деятельности и сотрудничества; осоз-нание нужности полу-чения новых знаний для последующего продви-жения в освоении предмета

3

организует деятельность школьников по опреде-лению способов решения учебной задачи; опреде-лению способа получения знаний и перечня источ-ников, из которых они могут быть получены. По-буждение к принятию ра-циональных действий

ищут способы реше-ния учебной задачи: выдвигают гипотезы для проверки, пред-лагают источники получения знаний, способы разработки новых знаний; планы действий

составленный ученика-ми вместе с учителем и принятый ими, как соб-ственный, план дейст-вий, план урока. Моти-вация на его выполне-ние, на успех, на со-трудничество в дости-жении учебной задачи





4

организует самостоятель-ную деятельность по приобретению знаний соответственно плану их получения: - по извлечению готовых знаний из объяснения, лекции, беседы учителя; - по самостоятельному созданию знаний путём поисковой эксперимен-тальной деятельности; - по поиску и системати-зации знаний из литера-турных источников; - по общению с целью обмена информацией друг с другом

включаются в дея-тельность по созда-нию новых знаний: - по их получению в готовом виде путём слушания, конспек-тирования и т.д.; - самостоятельному созданию путём по-исковой (коллектив-но- распределитель-ной) деятельности в паре, группе или ин-дивидуально; - извлечению знаний из различных источ-ников; - из общения;

освоение учениками различных способов получения новых зна-ний, самих новых зна-ний: понятий, законов, способов деятельности, различной информации

5

организует самостоятель-ную деятельность учени-ков по нахождению, оп-ределению, выработке тех критериев (показа-телей), которые свиде-тельствуют, что практиче-ская задача, а значит, и учебная, решены верно, следовательно, они нау-чились

самостоятельно раз-рабатывают с помо-щью полученных знаний показатели правильного реше-ния практической за-дачи, свидетельст-вующие о том, что они научились дей-ствовать, то есть ос-воили новые знания

выработанные показа-тели для оценки знаний и умений учеников. Принятие и осознание учащимися выработан-ных показателей в каче-стве объективных. По-нимание того, каким образом их можно ис-пользовать при оценке качества знаний

6

организует самостоятель-ную деятельность детей по воспроизведению ими новых знаний; организует умственную деятельность учащихся по применению полученных знаний

воспроизводят полу-ченные или создан-ные самостоятельно знания; выполняют деятельность по применению полу-ченных знаний

поэтапная интериори-зация знаний учащими-ся до их полного освое-ния; умение опериро-вать знаниями в тре-буемой форме – мате-риальной, речевой или умственной





7

организует деятельность учеников по самооценке, взаимооценке новых и отрабатываемых знаний на каждом из этапов их освоения. Побуждает де-тей к выявлению и ис-правлению ошибок, ока-занию взаимопомощи одноклассникам; добро-желательной и принци-пиальной оценке дея-тельности друг друга и своей собственной

выполняют оценоч-ную деятельность: по самооценке и взаи-моценке академиче-ских результатов (предметных зна-ний), способов их по-лучения (учебной деятельности)

умение оценивать свою деятельность и дея-тельность друг друга. Лучшее понимание ос-ваиваемых знаний. Способность выбирать наиболее рациональ-ные способы получения и отработки знаний. Мотивация на людей, на установление с ними эффективных взаимо-отношений, на получе-ние более высоких ре-зультатов в учебе и ис-правление выявленных ошибок

8

организует деятельность учащихся по выбору пути отработки (закрепления) полученных знаний, обоснованию наиболее рациональных для них подходов к закреплению полученных знаний и применению их в новых и измененных условиях

определяют ход дей-ствий по получению необходимых зна-ний, если практиче-ская задача не вы-полнена, а также по закреплению знаний, разрабатывают план своих действий

мотивация на улучше-ние качества знаний, повышение степени их обобщенности, освоен-ности, прочности, осоз-нанности и т.д. Мотива-ция на сотрудничество, оказание взаимопомо-щи, появление более сильного мотива, удов-летворения своих соб-ственных познаватель-ных интересов, устра-нения ошибок

9

создает условия для са-мостоятельной деятель-ности детей по закрепле-нию и развитию получен-ных знаний, оказывает востребованную ими по-мощь

осуществляют само-стоятельную дея-тельность по закреп-лению знаний, само-контролю, коррекции ошибок

освоенные, осознан-ные, обобщенные дей-ствия, способность дей-ствовать в разнообраз-ных ситуациях, включая новые. Ощущение чув-ства успеха





10

организует деятельность школьников по проверке качества усвоения ими знаний. Проверяет и оце-нивает знания учеников

проверяют итоговое качество собствен-ных знаний и знаний своих товарищей

знание уровня собст-венных достижений, качества знаний, оши-бок и их причин, путей их устранения

11

организует деятельность учащихся по самостоя-тельному определению содержания и объёма той работы, которую каждо-му из школьников нужно выполнить индивидуаль-но дома

определяют объём и содержание своей домашней работы, разрабатывают, на-мечают в общих чер-тах план совместных или индивидуальных действий

мотивация на дальней-шую учебную деятель-ность, необходимое со-трудничество в её осу-ществлении. Мотивация на самореализацию че-рез творческую учеб-ную и практическую деятельность, удовле-творение собственных познавательных инте-ресов

1.3.3. Содержательный компонент.

Традиционно в школьном химическом образовании в

России со второй половины прошлого века обучение школь-

ников химии строилось на базе классовой концепции (авт.).

После знакомства с первоначальными химическими по-

нятиями все вещества распределяли по классам, на основа-

нии качественного состава вещества ― простые вещест-

ва (металлы и неметаллы), оксиды, гидроксиды (кислоты и ос-

нования), соли.

Схема, по которой работал ученик, заключалась в опре-

делении принадлежности (по составу) вещества определён-

ному классу и прогнозировании его свойств на основе общих

свойств соединений данного класса. Затем рассматривались

вещества и их частные свойства согласно принадлежности



определённой группе в периодической системе образовы-

вающего их элемента. При использовании классовой концеп-

ции в обучении школьников органической химии вещества

также классифицировались согласно их качественному соста-

ву (насыщенность, функциональные группы), а затем рассматри-

вались характерные для каждого класса свойства.

При таком подходе в обучении химии возникает проти-

воречие: чтобы определить продукты химической реакции,

ученик должен определить свойства реагентов по их классо-

вой принадлежности, которая, в свою очередь, должна опре-

деляться свойствами вещества в процессе его взаимодейст-

вия с другим веществом.

Классовая концепция в обучении химии в школе позво-

ляла достигать определённых результатов в условиях «про-

фицитной» обеспеченности курса учебными часами, когда

можно было рассмотреть общее и частное с позиции диалек-

тики, прогнозировать общие свойства, анализируя частные и

наоборот (индукция и дедукция). В современных условиях опти-

мизации учебного времени такой подход ставит больше про-

блем в школьном химическом образовании, чем решает. Об-

щие свойства класса веществ не всегда соответствуют пове-

дению вещества в конкретном процессе, а принадлежность к

определённому классу не является характеристикой свойств

вещества, а лишь характеризует его состав.

Таким образом, построение курса химии на принципах

классовой концепции в современной школе формализует

знания учащихся о процессе, требует больше времени на изу-

чение фактического материала и нередко приводит к невер-



ным решениям, т.к. свойства вещества не абсолютны, а про-

являются в движении. В итоге учащиеся чаще прибегают к за-

поминанию определённых алгоритмов, мнемонических пра-

вил и т.д., а это ведёт к нарушению принципа научности в

обучении химии.

Например: NaHCO3 ― питьевая сода, триоксокарбонат

водорода натрия (гидрокарбонат натрия) принадлежит к клас-

су кислых солей, но в водном растворе образует щелочную

среду и активно взаимодействует с кислотами. Это свойство

питьевой соды широко используется в быту, в частности,

взаимодействие с лимонной кислотой в кулинарии.

Используя классовую концепцию в обучении школьни-

ков химии, весьма затруднительно научить их прогнозиро-

вать свойства бинарных соединений, не принадлежащих

классу оксидов ― H2O2 , LiH, NCl3 , I3N, PF3 , H4N2, комплексных

соединений и др.

Классовая концепция при обучении школьников химии

«запрещает»:

− взаимодействие азотной и серной кислот, как предста-

вителей одного класса ― кислоты;

− взаимодействие хлорида натрия и борной кислоты ―

слабая кислота не может вытеснять более сильную кислоту из

её солей;

− взаимодействие меди с бромоводородной кислотой,

т.к. медь ― «не активный» металл и др.

Неэффективность классовой концепции при обучении

органической химии проявляется, например, когда школьни-

ку необходимо определить продукт взаимодействия реаген-



тов более чем с одной функциональной группой, и содержа-

щие углерод в разных гибридных состояниях. Когда нельзя

однозначно определить классовую принадлежность вещества

ученик затрудняется применить к веществу общие свойства

того или иного класса.

Например:

,

в соответствии с классовой концепцией, ученик относит

хлорэтановую кислоту к классу кислот и ошибочно определя-

ет в качестве продукта хлорэтаноат натрия, игнорируя функ-

циональную галогенную группу;

или:

,

в этой ситуации ученик должен явно представлять, что спир-

товый реакционный центр и фенольный реакционный центр

по-разному реагируют со щелочами, а со щелочными метал-

лами результат взаимодействия равноценный.

Решением обозначенной проблемы может, и, наверное,

должно быть обучение школьников химии на основе энерге-

тической концепции (авт.).



Теория производит тем большее впечатление, чем

проще её посылки, чем различнее явления, между которыми

она устанавливает связь, чем обширнее область её приме-

нения, отсюда глубокое впечатление, которое произвела на

меня термодинамика. Она — единственная физическая тео-

рия универсального содержания, относительно которой я

убеждён, что в пределах применимости её основных поня-

тий она никогда не будет опровергнута.

Альберт Эйнштейн

Энергетическая концепция обучения школьников химии

предполагает, в качестве фундаментальной основы, исполь-

зование учение о процессе на базе законов энергоэнтропики.

Энергоэнтропика1 ― универсальный метод исследова-

ния различных систем и явлений с помощью энергетических

балансов и энтропийных эффектов.

Содержательный компонент модели (см. рис. 1.3.3.1)

представлен инвариантными модулями школьного химиче-

ского образования (обязательный минимум содержания основных

образовательных программ) и вариативными модулями, со-

держащими естественнонаучную составляющую и гумани-

тарную компоненту, определяющими личностно-значимые

смыслы химического образования. Все модули интегрируют-

ся посредством всеобщего энергоэнтропийного учения, по-

зволяющего целостно объединить содержание всего школь-

ного курса химии.

1от греч. Enérgeia – действие, деятельность, entropίa – поворот, превраще-ние




Содержательный компонент концептуальной модели

Во всех макроскопических системах материального ми-

ра — природы, техники производства, науки и др., непрерыв-

но происходят изменения количеств энергии и энтропии,

изучая которые можно получить необходимые данные о за-

кономерностях функционирования и развития этих систем

Игорь Васильевич Петрянов-Соколов, академик, Россия

ЭНЕРГОЭНТРОПИЙНОЕ УЧЕНИЕ

1. Закон сохранения энергии. 2. Закон возрастания энтропии. 3. Закон уменьшения энтропии саморазвивающихся систем. 4. Закон предельного развития. 5. Закон конкуренции.

вещество и процесс

строение вещества

силы и направление химического процесса

скорость и механизмы химического процесса

свойства веществ и их связь со строением

биогеохимические циклы в природе

учение о системах

материя и движение,

энергия, энтропия

значение и применение веществ в жизни, материалы, технологии

глобальные проблемы человека: питание, ресурсы, экология, энергия

химия и здоровье: лекарственные, отравляющие и

взрывчатые вещества

энергоэнтропийная картина жизни

естественнонаучнаѐ база (картины природы)

гуманитарнаѐ интеграциѐ (картины мира)



В соответствии с современными представлениями, хи-

мию как науку можно определить:

Химия — естественная наука, изучающая строение и

движение веществ, сопровождающееся изменением их со-

става, структуры и энергии, а также способы управления эти-

ми изменениями.

Предмет химии ― изучение веществ и их движения с

целью создания веществ (материалов) с заданными свойст-

вами и поиска новых источников энергии без нарушения эко-

систем.

Основная задача химии ― экологически чистое произ-

водство веществ (материалов).

Каждой науке соответствует учебная дисциплина.

Учебная дисциплина (предмет) — педагогически адап-

тированное содержание основ какой-либо отрасли деятель-

ности человека.

Учебный предмет, его содержание, представляет собой

средство введения в деятельность, характерную для данной

науки или данной отрасли. Речь идёт не только о знаниях или

умениях, но и о способности мыслить категориями этих наук

и видов практики, об умении получать знания в этой сфере,

осознавать эти способы и производить адекватные этим спо-

собам действия.

Следовательно, учебный предмет химия ― педагогиче-

ски адаптированное содержание основ химии, изучающей

вещества и их движение с целью создания веществ (мате-

риалов) с заданными свойствами и поиска новых источников

энергии без нарушения экосистем.



В приведённых дефинициях вместо традиционно ис-

пользуемого термина «Превращение» введён термин «Дви-

жение», что наиболее точно отражает явление изменения

вещества.

В первоначальные понятия химии, реализуя принцип

интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний, ре-

зонно ввести понятие о системах.

Система1 ― множество элементов, находящихся в от-

ношениях и связях друг с другом, образующих определённую

целостность, единство.

Элемент2 ― понятие объекта, входящего в состав оп-

ределённой системы и рассматриваемого в её пределах как

неделимого.

Элемент ― это такой компонент, который может быть

безразличен к специфике системы. В категории структуры мо-

гут найти отношение связи и отношения между элементами,

безразличными к его специфике. Понятие «Элемент» означа-

ет минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках

системы. Элемент является таковым лишь по отношению к

данной системе, в других же отношениях он сам может пред-

ставлять сложную систему.

Существует несколько десятков определений терми-

на «Система». Их различают, по меньшей мере, по двум ас-

пектам: как отличить системный объект от несистемного и как

построить систему путём выделения её из окружающей сре-

ды. На основе первого подхода даётся дескриптивное (описа-

1от греч. Sýstēma – целое, соединение 2фр. Élément, от лат. Elementum – первоначало, стихия



тельное) определение системы, на основе второго подхода —

конструктивное, они могут сочетаться.

Примеры дескриптивных определений:

• система — комплекс взаимодействующих компонен-

тов;

• система — совокупность элементов, находящихся в оп-

ределённых отношениях друг с другом и со средой;

• система — обособленное от среды множество взаимо-

связанных элементов, взаимодействующее с ней, как целое;

Примеры конструктивных определений:

• система — комбинация взаимодействующих элемен-

тов, организованных для достижения одной или нескольких

поставленных целей;

• система — конечное множество функциональных эле-

ментов и отношений между ними, выделенное из среды в

соответствии с определенной целью в рамках определенного

временного интервала;

• система — отражение в сознании субъекта (исследова-

теля, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в реше-

нии задачи исследования, познания;

• система S на объекте А относительно интегративного

свойства (качества) есть совокупность таких элементов, нахо-

дящихся в таких отношениях, которые порождают данное ин-

тегративное свойство.

Свойства систем:

связанные с целями и функциями:

− синергичность — максимальный эффект деятельности

системы достигается только в случае максимальной эффек-



тивности совместного функционирования её элементов для

достижения общей цели;

− эмерджентность — появление у системы свойств, не

присущих элементам системы; принципиальная несводи-

мость свойства системы к сумме свойств составляющих её

компонентов (неаддитивность);

− целенаправленность — наличие у системы цели (целей)

и соподчинение целей её элементов;

− альтернативность путей функционирования и разви-

тия (организация или самоорганизация);

связанные со структурой:

− структурность — возможна декомпозиция системы на

компоненты, установление связей между ними;

− иерархичность — каждый компонент системы может

рассматриваться как система; сама система также может рас-

сматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсис-

темы).

связанные с ресурсами и особенностями взаимодейст-

вия со средой:

− коммуникативность — существование сложной систе-

мы коммуникаций со средой в виде иерархии;

− адаптивность — стремление к состоянию устойчивого

равновесия (гомеостаза), которое предполагает адаптацию

параметров системы к изменяющимся параметрам внешней

среды (однако «неустойчивость» не во всех случаях является дис-

функциональной для системы, она может выступать и в качестве

условия динамического развития);



− надёжность — способность системы сохранять уровень

качества функционирования при определённых условиях за

определённый период времени;

− интерактивность;

− обособленность — свойство, определяющее наличие

границ с окружающей средой.

Классификации систем.

В термодинамике системы классифицируются по характе-

ру связей параметров системы с окружающей средой:

− открытые системы — свободно обменивающиеся

энергией, веществом и информацией с окружающей средой.

В открытых системах могут происходить явления самоор-

ганизации, усложнения или спонтанного упорядочивания.

− замкнутые системы — обмен энергией, веществом и

информацией с окружающей средой ограничен.

∙ закрытые системы — обмениваются только энерги-

ей, но не обмениваются веществом;

∙ адиабатные системы ― обмен энергией запрещён,

обмениваются только веществом.

∙ изолированные системы — любой обмен исклю-

чён (идеализация);

По природной принадлежности различают следующие

системы (см. табл. 1.3.3.1):




СИСТЕМЫ

материальные абстрактные

неорганические системы (физические, геологические, химические и др.); живые системы (клетки, организмы, популяции и др.); социальные системы (особый класс живых систем); ландшафтные и экосистемы (интегративные системы);

понятия, гипотезы, теории, научные зна-ния о системах, лин-гвистические (языко-

вые), логические, чи-словые и др.

макроскопические1

системы, состоящие из множества неупорядоченно движущихся элементов, совокупное поведение которых подчиняется статистиче-ским2, вероятностным законам; форма причинной связи, при которой данное состояние системы

определяет последующие состояния не однозначно, а лишь с опре-делённой вероятностью. Это неавтономные системы, зависящие от постоянно меняю-щихся внешних условий, с очень большим количеством элементов

управлѐящие

организованные системы, обеспечивающие сохранение собствен-ной структуры, поддержание режима деятельности и реализацию программы, цели, задач

Химия рассматривает материальные макроскопические

системы.

Химический элемент — вид одноядерных частиц, ко-

торые могут существовать как атомы или атомные ионы, а

также входить в состав простых и сложных веществ.

1 от греч. Makrós – большой, длинный и skopéō – смотрю 2 от лат. Status – состояние



Движение — важнейший атрибут, способ существова-

ния материи, её самое основное, коренное свойство.

В самом общем виде движение это изменение вообще,

любое взаимодействие материальных объектов и смена их

состояний. Движение включает в себя все процессы,

происходящие в природе и обществе. В мире нет движения

без материи, как и не может быть материи без движения.

Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой

относителен и представляет собой один из моментов

движения. Движение осуществляется в пространстве и во

времени.

Общей количественной мерой движения материи явля-

ется энергия.

Энергия1 (Е, Дж) ― общая количественная мера раз-

личных форм движения материи.

Энтропия2 (S, Дж∙К-1) ― мера необратимого рассеяния

энергии.

Чем больше рассеивается, деградирует энергия, тем

больше растёт величина энтропии.

Энергетика является внутренней сущностью любого

движения, т.е. является метапредметным понятием, объеди-

няющим все науки, изучающие материальные, макроскопи-

ческие, статистические системы.

1от греч. Enérgeia – действие, деятельность, термин введён англ. учёным Т. Юнгом в 1807 г. 2от греч. Entropίa – поворот, превращение



Предмет энергоэнтропики — закономерности организа-

ции, функционирования и развития макроскопических стати-

стических систем.

Выдающийся теоретик и

преподаватель физики (США)

нобелевский лауреат, Ри́чард

Фи́ллипс Фей́нман (Фа́йнман)

в 1961 году в лекциях так выра-

зился о концепции энергии:

Существует факт, или, если

угодно, закон, управляющей всеми

явлениями природы, всем, что было

известно до сих пор. Исключений из

этого закона не существует; на-

сколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение

энергии. Он утверждает, что существует определённая величина,

называемая энергией, которая не меняется ни при каких превраще-

ниях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весь-

ма отвлечено. Это по существу математический принцип, утвер-

ждающий, что существует некоторая численная величина, которая

не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не опи-

сание механизма явления или чего-то конкретного, просто-

напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно

подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа

будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать

это число — и оно останется прежним.

Обучение в школе естественным предметам с позиции

классовой концепции в основе предполагает использование

частного предметно-специфического материала (классифика-

ции, номенклатура и др.), что не способствует пониманию еди-



ной сущности природных процессов и использованию едино-

го инструментария изучения природных явлений. Интеграци-

онные процессы при таком (дисциплинарном) подходе не эф-

фективны, т.е. они просто не работают.

Без знания энергетических основ химического процесса

обучение химии сводится к формальному заучиванию, что с

чем реагирует и что образуется, не отвечая на вопрос «Поче-

му?» и «Зачем?». Это приводит к формализации химических

знаний школьников и требует от них запоминания огромного

числа фактов вместо прогнозирования, а также ведёт к нару-

шению в содержании логических связей.

Использование энергетической концепции при обуче-

нии химии в школе предполагает и обуславливает отбор и

изучение предметного материала на фундаментальных зако-

нах энергоэнтропики. При этом реализуется интеграция есте-

ственнонаучных и гуманитарных знаний, обеспечивая пони-

мание школьниками системы наук о природе и место химии в

этой системе, формируются универсальные умения и единые

подходы к изучению этих наук. Изучение законов энергоэн-

тропики позволяет глубже понять суть процесса и его зако-

номерности, позволяет построить обучение школьников есте-

ственным наукам, в т.ч. химии, на единой базе энергетиче-

ской концепции, т.е. оптимизирует формирование универ-

сальных учебных действий школьников, без которых качест-

венное современное образование не представляется воз-

можным.



Базовые законы энергоэнтропики:

1. Закон сохранения энергии:

- ни одна материальная система не может функцио-

нировать или развиваться, не потребляя энергии, которая

расходуется на совершение работы, на изменение внут-

ренней энергии системы и на рассеяние тепла в окружаю-

щую среду;

- самопроизвольный процесс направлен в сторону

уменьшения энергии ― принцип минимума энергии;

2. Закон возрастания энтропии:

- изолированные макроскопические системы стре-

мятся самопроизвольно перейти из менее вероятного со-

стояния в более вероятное состояние, т.е. из более упоря-

доченного в менее упорядоченное: ΔS > 0;

- возрастание энтропии ведёт к деградации энергии;

- в состоянии термодинамического равновесия сис-

темы с окружающей средой энтропия системы максималь-

на, а её изменение равно нулю: S ― max., ΔS = 0;

3. Закон уменьшения энтропии саморазвивающихся

систем:

- энтропия открытых управляющих систем в процес-

се их развития всегда уменьшается за счёт потребления

энергии от внешних источников ΔS < 0;

- при этом энтропия систем, служащих источником

энергии возрастает;

- любая упорядочивающая деятельность осуществляет-

ся за счёт расходования энергии и роста энтропии окружаю-



щих систем и без такового происходить не может (стацио-

нарное состояние);

4. Закон предельного развития:

- материальные системы при прогрессивном разви-

тии достигают предела при максимальном значении эн-

тропии и минимальном значении внутренней энергии;

5. Закон конкуренции:

- преимущественное развитие получают системы,

которые при данных условиях достигают энергетического

минимума и максимально увеличивают энтропию окру-

жающей среды.

Для дальнейшего понимания сущности энергетической

концепции при обучении школьников химии необходимо

уточнить базовые дефиниции:

Вещество1 ― материальное образование, частицы ко-

торого обладают массой покоя и характеризуются внутренней

энергией

Масса (m, Кг) — мера гравитационного взаимодейст-

вия и инертности тел.

Масса покоя (m0 , Кг) — собственная масса тела.

Следуя определению, любой материальный объект, об-

ладающий массой покоя и, характеризующийся внутренней

энергией, является веществом. Таким образом, снимается

терминологическое противоречие «физиков и химиков», что

1заимствовано из старославянского языка. Связано по происхождению со словом вещь, ст. сл. Вющь



есть вещество. Стекло с позиции материализма является ве-

ществом, а при обучении химии делается акцент на том, что

стекло это смесь веществ и данный термин не входит в об-

ласть понятия вещества. Формально химики правы в отноше-

нии смеси веществ, но далее следует ложное заключение.

Аналогичная ситуация в школьном курсе сложилась с поня-

тиями «молекула», «атом» ― частица вещества и/или веще-

ство и др. Такая казуистика приводит к непониманию школь-

ником сути понятия.

Химическое соединение (индивидуальное вещество) —

физически неделимое вещество, образованное частицами,

связанными между собой химическими связями.

Смесь — образованное совокупностью химических со-

единений вещество, делимое физическими методами на ин-

дивидуальные вещества (химические соединения).

Также необходимо уточнить дефиницию терми-

на «Тело». В учебниках физики 7 класса, а затем и при изуче-

нии химии, приводится сомнительное с научных позиций оп-

ределение: тела ― это всё что нас окружает, а вещест-

во ― это то, из чего состоят тела. Данное определение

неверно построено и не отражает внутренней сущности объ-

екта. Так, руководствуясь данным определением, мы должны

отнести к телам воздух, небо, почву, туман и т.п., что лишено

какого либо смысла.



Тело1 ― ограниченная в пространстве порция вещества,

характеризующаяся размерами, массой, объёмом и энергией.

При изучении химии в школе целесообразно придержи-

ваться следующей группировки веществ по существенным

признакам, определяющими их свойства и примене-

ние (см. табл. 1.3.3.2).


ВЕЩЕСТВА сталь, гранит, воздух, вода, медь, хрусталь, молоко, ДНК, поваренная соль,…

ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ СМЕСИ МАТЕРИАЛЫ

простые сложные гомогенные: растворы, спла-вы, воздух, моло-ко, кровь… гетерогенные: гранит, землѐ, суспензии…

природные: деревѐнный брус, шерстѐнаѐ ткань… искусственные: бумага, вискознаѐ ткань… синтетические: линолеум, капроноваѐ ткань

металлы: Au, Fe, Pb, Cr, Ti… неметаллы: P4 , O2 , S8 , C, Si, I2

неорганические: H2O, NaCl, H3N… органические: H4C, H22C12O11, H5C2OH….

твёрдые жидкие газообразные

сода, сахар, иод, стекло… бензин, вода, льнѐное масло... BZ, озон, аммиак, пропан…

мономеры (НМС) полимеры (ВМС)

силикат, этен, винилацетат, глякоза… целлялоза, дакрон, ПВХ, кевлар, целлофан…

кристаллические аморфные

молекулярные: сера, лёд, парафин… атомно-ковалентные: алмаз, пирит, кварц... атомно-металлические: металлы и сплавы... ионные: сода, медный купорос, лѐпис…

пластмассы: плексиглас, эбонит, пластилин, ПВХ… волокна: шёлк, нитрон, ПАН, лавсан, вискоза… эластомеры: резина, латекс, каучук…

В соответствии с предметом химии необходимо с пер-

вых уроков обучения химии ввести термин «Материал».

1исконно русское слово общеславянского происхождения от др. русского тѣло, общеславянское tělo – вещество, существо материальное как проти-воположность духу, образ, вид, изображение, идол, тело человека



Материал1 ― вещество или смесь веществ, из которых

изготавливается что-либо или которые способствуют каким-

либо действиям;

в последнем случае уточняют: это вспомогательный или рас-

ходный материал.

Явление — проявление развития, изменения чего-

нибудь, движение. Совокупность процессов материально-

информационного преобразования, обусловленных общими

причинами.

Носителем химической формы движения материи явля-

ется система атомов, ионов, радикалов или моле-

кул (вещество), а в основе движения лежит разрушение и об-

разование связей или перераспределение электронной плот-

ности между частицами, при этом вновь образующиеся час-

тицы приобретают качественно новые свойства. Радиус дей-

ствия химических сил составляет порядка 10-10 – 10-6 м, вели-

чина энергетических эффектов составляет от 10 до

103 кДж∙моль-1, а температурный интервал равен 10 – 4000 К.

Процесс2 ― последовательная смена явлений, состоя-

ний в развитии чего-нибудь или совокупность последова-

тельных действий для достижения какого-либо результата.

Самопроизвольный процесс — процесс, проходящий

при данных условиях без участия внешних сил.

Особенностью химической формы движения является

статистичность, которая проявляется в том, что химиче-

ский процесс (реакция) есть акт взаимодействия большо-

1через польск. Material, из лат. Materia – вещество, первичная порода, начало 2от лат. Processus − продвижение, ход развития



го, 1018 и более, количества частиц, образующих вещество,

свойства которого определяются только при взаимодействии.

Реакция1 — действие, состояние, процесс, возникаю-

щие в ответ на какое либо воздействие.

Химическая реакция (процесс, явление) ― движение ве-

щества (в), сопровождающееся изменением его (их) состава,

структуры и энергии.

Реагент2 ― вещество, вступающее в химическую реак-

цию (в органической химии — наиболее активное, атакующие час-

тицы, вещество).

Продукт ― вещество, образующееся в ходе химиче-

ской реакции.

Субстрат3 ― в органической химии вещество (части-

ца, в которой у углерода происходит разрыв существующей кова-

лентной связи и образование новой ковалентной связи), подвер-

гающееся атаке реагента.

Согласно дефиниции термина «химическая реакция» и

определения физики (научная дисциплина, изучающая наиболее

общие свойства материального мира, свойства и строение мате-

рии, формы её движения, общие закономерности явлений природы)

можно заключить, что химический процесс является частным

случаем физического процесса. В основе любого химического

явления лежит физический процесс, приводящий к измене-

нию состава, структуры и внутренней энергии вещества. Осо-

бенность заключается в том, что химическим мы называем

1от лат. Re − приставка, указывающая на повторное, возобновляемое дей-ствие или на противодействие и action − действие 2от лат. Re − против, agentis – действующий 3от лат. Substratum − основа, подстилка



лишь тот процесс, который связан именно с изменением со-

става вещества. Поэтому противопоставление физических и

химических явлений лишено смысла, более того такой под-

ход формирует у школьника неверное понимание естествен-

нонаучной картины природы и научной картины Мира.

Все материальные макроскопические системы, характе-

ризуются общей количественной мерой ― энергией.

В СИ энергия E (Дж, Джоуль) имеет размерность:

равную

– силе умноженной на длину E ~ F·l;

– давлению умноженному на объём E ~ p·V;

– импульсу умноженному на скорость E ~ p·υ;

– массе умноженной на квадрат скорости E ~ m·υ²;

– заряду умноженному на напряжение E ~ q·U;

– мощности умноженной на время E ~ N·τ.

Между единицами энергии, применяемыми в разных

системах, существуют определённые соотношения (см.

табл. 1.3.3.3).

Механическое движение тел в курсе физики характери-

зуют с позиции сил ― законы Ньютона. В соответствии со

вторым законом Ньютона, наибольшее воздействие оказыва-

ет тело с наибольшей массой и наибольшим ускорени-

ем (импульсом):

или



Внутренняя сущность движущей силы заключается в из-

менении энергии движущегося тела:

В соответствии с третьим законом Ньютона, силы всегда

действуют парами «действие-противодействие». Если тело 1

и тело 2 находятся в одной системе, то суммарная сила в сис-

теме, обусловленная взаимодействием этих тел равна нулю:


Соотношение единиц энергии

единица эквивалент

Дж эрг межд. кал эВ л.с.∙с

1 Дж 1 107 0,238846 6,24142·1018 1,359·10-3

1 эрг 10-7 1 2,38846·10-8 6,24142·1011 1,359·10-10

1 межд. Дж 1,0002 1,0002·107 0,23889367 6,24267·1018 1,36·10-3

1 кгс∙м 9,80665 9,80665·107 2,34227 6,12074·1019 1,334·10-2

1 Вт∙ч 3,6·103 3,6·1010 8,5985·102 2,24691·1022 4,89463

1 л∙атм 1,013278·102 1,013278·109 2,42017·101 6,32429·1020 1,3513

1 межд. кал (calIT) 4,1868 4,1868·107 1 2,61316·1019 5,692·10-3

1 терм.кал (калTX) 4,18400 4,18400·107 9,99331·10-1 2,61141·1019 5,689·10-3

1 электрон-вольт (эВ)

1,6022·10-19 1,60219·10-12 3,82679·10-20 1 2,178·10-22

1 л.с.∙с 7,355·102 7,355·109 1,75671·102 4,59056·1021 1

В соответствии с первым законом Ньютона, в замкнутой

системе не существует несбалансированных внутренних сил.

Это приводит к тому, что центр масс замкнутой системы (то

есть той, на которую не действуют внешние силы) не может

двигаться с ускорением.



Отдельные части системы могут ускоряться, но лишь та-

ким образом, что система в целом остается в состоянии покоя

или равномерного прямолинейного движения. Однако, в том

случае, если внешние силы подействуют на систему, то её

центр масс начнёт двигаться с ускорением, пропорциональ-

ным внешней результирующей силе и обратно пропорцио-

нальным массе системы.

Проводя аналогии движения тела с движением вещест-

ва, можно заключить:

• в химическую реакцию вступают вещества с противопо-

ложными свойствами (кислота-основание, окислитель- восста-

новитель);

• чем сильнее различие в свойствах реагирующих ве-

ществ, тем больше движущая сила процесса, когда различие

в свойствах стремится к нулю, химическая реакция стремится

к состоянию равновесия;

• внутренняя сущность движущей силы химического про-

цесса заключается в изменении внутренней энергии систе-

мы (реагентов и продуктов).

Отличие заключается в том, что разность в энергии

взаимодействующих тел можно определить по разности масс

и скорости тела, а для разности энергий веществ таким пока-

зателем служит энергия связей, образующих вещество.

Изменение внутренней энергии системы (реагент — про-

дукт), т.е. прохождение химической реакции можно предста-

вить графически (см. рис. 1.3.3.2).




На рис. 1.3.3.2 приведена графическая схема самопро-

извольного процесса с выделением энергии в окружающую

среду. Традиционно в химической литературе для подобных

процессов приводится термохимический термин «Экзотер-

мическая1 реакция», но энергия может выделяться не только

в тепловой форме, а, также, в форме света, звука, совершения

полезной работы и др. Поэтому данный термин не точно от-

ражает внутреннюю сущность процесса.

По графику можно сделать обобщающие выводы:

∙ химическая реакция (процесс, явление) — движение ве-

ществ, сопровождающееся изменением их состава, структуры

и энергии, посредством разрыва химических связей в реаген-

тах и образования новых химических связей в продуктах;

1от греч. Exo – вне, снаружи и therme – тепло

E

EA

EРЕАГЕНТЫ

EПРОДУКТЫ

∆Er

τ 0



∙ реакции проходят самопроизвольно с выделением

энергии, если внутренняя энергия продукта меньше внутрен-

ней энергии реагентов. Такие реакции называются экзоэнер-

гетическими1;

∙ в ходе выделения энергия может принимать различные

формы: тепловую, механическую, звуковую, электрическую,

электромагнитную, гравистатическую и др.;

∙ для начала химической реакции необходима опреде-

ленная энергия для достижения активного состояния час-

тиц — энергия активации (ЕA);

∙ количество выделившейся энергии в ходе химической

реакции определяется только начальным (внутренняя энергия

реагентов) и конечным (внутренняя энергия продукта) состоя-

нием процесса, называется энергетическим эффектом и со-

ответствует на графике (∆Er).

Аналогично можно построить график химической реак-

ции, идущей с поглощением энергии (см. рис. 1.3.3.3) и сделать

соответствующие выводы:

∙ реакции проходят с поглощением энергии, если внут-

ренняя энергия продуктов больше внутренней энергии реа-

гентов. Такие реакции называются эндоэнергетическими2;

∙ поглощаться энергия из окружающей среды может в

различных формах: тепловой, электрической, световой, ра-

диация, электромагнитной и др.;

∙ энергия активации эндотермических процессов больше

энергии активации обратных экзотермических процессов;

1от греч. Exo – вне, снаружи и enérgeia – действие, деятельность 2от греч. Endon – внутри и enérgeia – действие, деятельность



∙ эндотермические процессы требуют постоянной затра-

ты энергии;

∙ количество поглощенной энергии определяется только

начальным и конечным состояниями процесса, называется

энергетическим эффектом и соответствует на графике (∆Er).


Общие выводы:

1. Энергия в ходе химической реакции не возникает и не

исчезает, а только передается в различных формах в эквива-

лентных количествах;

2. Сколько энергии выделяется в ходе химического про-

цесса, то ровно столько же будет поглощаться при прохожде-

нии обратного процесса;

∆Er

E

EA

EПРОДУКТЫ

EРЕАГЕНТЫ

τ 0



3. Количество энергии, необходимое для разрушения свя-

зей между частицами, равно количеству выделяемой энергии

при образовании такого же количества таких же связей.

Закон сохранения энергии

Ни одна материальная система не может функциони-

ровать или развиваться, не потребляя энергии, которая

расходуется на совершение работы, на изменение внут-

ренней энергии системы и на рассеяние тепла в окружаю-

щую среду:

,

или в интегральной форме

Общий запас энергии системы неизменен.

При отсутствии работы над системой и потоков энер-

гии ― вещества, когда δW = 0, δQ = 0, выполнение системой

работы приводит к уменьшению запаса внутренней энергии

системы. Поскольку запас внутренней энергии системы огра-

ничен, то процесс, в котором система бесконечно долгое

время выполняет работу без подвода энергии извне, невоз-

можен, что запрещает существование вечных двигателей

первого рода.

Первое начало термодинамики: вся теплота, подво-

димая к системе, расходуется на изменение внутренней

энергии системы и на совершение работы против внешних

сил:

∙ при изобарном процессе (давление постоянно) p =const



∙ при изохорном процессе (объём постоянен) V =const

∙ при изотермическом процессе (внутренняя энергия, а рав-

но и температура, постоянна) ΔU = 0, T = const

где m — масса газа,M — молярная масса газа,CV — молярная

теплоёмкость при постоянном объёме,p, V, T — давление,

объём и температура газа соответственно, причём последнее

равенство верно только для идеального газа.

Самопроизвольный процесс направлен в сторону

уменьшения энергии системы ― принцип минимума энергии:

− чем меньше внутренняя энергия продукта и, следова-

тельно, выше его устойчивость, тем больше энергии вы-

деляется в ходе химической реакции;

− самопроизвольный процесс направлен в сторону ус-

тойчивости (стабильности) вещества.

На основе закона сохранения материи составляются урав-

нения химических реакций:

∙ закон сохранения вещества (количество элемента до ре-

акции равно количеству элемента после реакции). В уравнении

реакции равенство достигается с помощью коэффициентов

перед формулой вещества, например:

;



∙ закон сохранения заряда (сумма зарядов до реакции равна

сумме зарядов после реакции, сумма частичных зарядов в веществе

равна нулю). При составлении формулы вещества равенство

достигается с помощью индексов у соответствующих элемен-

тов или группы элементов, а в уравнении реакции равенство

достигается с помощью коэффициентов перед формулой ве-

щества, например:

;

∙ закон сохранения энергии (общий запас энергии системы

постоянен). В уравнении химической реакции постоянство

энергии выражается обозначением энергетического эффек-

та (±E, ±ΔE), причём, E и ΔE равны абсолютно и противопо-

ложны по знаку. Например, горение метана (газовая плита) и

образование в верхних слоях атмосферы, под действием жё-

сткого ультрафиолетового излучения, озонового слоя:

.

Озон обеспечивает сохранение жизни на Земле, т.к. озоновый

слой задерживает наиболее губительную для живых организмов

часть УФ радиации Солнца с длиной волны менее 300 нм, наряду с

углекислым газом озон поглощает ИК излучение Земли, препятст-

вуя её охлаждению.

В промышленности озон получают из воздуха или кислорода

в озонаторах действием тихого электрического разряда. Озон для

озонотерапии в медицине получают только из кислорода. Одним

из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлори-



рованием, является отсутствие токсинов после обработки, тогда

как при хлорировании возможно образование существенного коли-

чества токсинов и ядов, например, диоксина.

Молекула трикислорода неустойчива и при достаточных

концентрациях в воздухе, при нормальных условиях, озон

самопроизвольно распадется до дикислорода с выделением

энергии. Причём энергии выделяется количество эквивалент-

ное образованию озона из кислорода. Повышение темпера-

туры и пониженное давление увеличивают выход кислорода.

При больших концентрациях озона процесс может носить

взрывной характер:

На основе закона сохранения энергии можно опреде-

лить критерии возможности химической реакции:

образование веществ с большими энергиями свя-

зей, т.е. с меньшей внутренней энергией относительно реа-

гентов:

− выпадение осадка,

− образование комплексного соединения и др.;

в результате энергия системы реагент — продукт уменьшает-

ся, энергия выделяется ∆Er < 0 (принцип минимума энергии);

образование летучих веществ;

в результате продукт покидает зону реакции и уменьшает

энергию системы реагент — продукт (принцип минимума энер-

гии), и, вместе с тем, по 2 закону энергоэнтропики увеличива-

ет энтропию окружающей среды ∆Sr > 0.

Например, процесс биоокисления углеводов:



.

Реакция идёт с образованием летучих продуктов с высо-

коэнергетическими связями, т.е. энергия системы сильно

убывает, процесс возможен самопроизвольно

(для глюкозы: ∆Hr = -2803 кДж; ∆Sr = 228 Дж∙К-1; ∆Gr = -2871 кДж).

Вызывает интерес процесс фотосинтеза, описываемый

уравнением:

.

По уравнению видно, что данный процесс идёт с погло-

щением энергии и уменьшением энтропии системы реа-

гент — продукт. Следовательно, данный процесс не является

самопроизвольным, т.е. возможен только при действии сол-

нечной энергии, и подчиняется 3 закону энергоэнтропики,

увеличивая энтропию источника энергии. Так устроен наш

Мир, что любой живой организм осуществляет собственную

деятельность за счёт расходования энергии и роста энтропии

внешних систем.

...всеобщая борьба за существование живых существ — это

борьба за энергию, которую можно использовать при переходе энер-

гии от Солнца к Земле. Для её использования растения распускают

«неизмеримо огромную поверхность листвы» и заставляют сол-

нечную энергию «прежде чем она упадёт до уровня температуры

земной поверхности», выполнять химические синтезы не подвла-

стные лаборатории.

Людвиг Больцман, физик, Австрия 1886 г.



Также проходит процесс биосинтеза белка, только в ро-

ли внешнего источника выступает не Солнце, а параллельные

реакции метаболизма продуктов фотосинтеза.

Окружающий нас Мир состоит из диссипативных сис-

тем, и в этом Мире повсюду обнаруживается эволюция, раз-

нообразие форм и неустойчивость.

Диссипативная система — система, способная созда-

вать и поддерживать порядок из хаоса (Алан Матисон Тьюринг,

Англия 1952 г.).

Энергоэнтропийный цикл биосферы как основу естест-

веннонаучной картины природы можно представить в виде

схемы (см. рис. 1.3.3.4).

− В год воспроизводится 3,32×1011 т биомассы, из них на

долю континентов приходится 2,46×1011 т, а на долю Мирово-

го океана 8,6×1010 т.

− Фитомасса океана, составляющая 0,14 % от всей фито-

массы биосферы, производит 25,9 % всей первичной продук-

ции Земли.

− Биомасса Мирового океана составляет всего 0,2 % от

суммарной биомассы живых организмов биосферы, притом,

что поверхность океана занимает 70,2 % поверхности Земли.

− Живое вещество биосферы сосредоточено в зелёных

растениях; масса организмов, не способных к фотосинтезу, со-

ставляет менее 1 %, притом, что число видов растений состав-

ляет около 21 % от общего числа видов организмов Земли.

− Ежегодная ассимиляция углекислого газа на Земле в ре-

зультате фотосинтеза составляет примерно 3,41×1011 т (су-

ша 2,53×1011 тонн и океан 8,8×1010 тонн), и это связывание ком-



пенсируется практически эквивалентным выделением угле-

кислого газа в атмосферу, благодаря дыханию организмов.

Количество углекислого газа, вовлекаемого в цикл «фотосин-

тез ― дыхание», составляет менее 10 % общего количества

углекислого газа в атмосфере. За последние 100 – 150 лет со-

держание углекислого газа в атмосфере увеличилось на 15 %.

− В связи с фотосинтезом в биосфере в круговорот вовле-

каются 1×109 т азота, 2,6×108 т фосфора и 2,0×108 т серы и соз-

дается 2,82×1011 т органических веществ.

− За год возобновляется менее 14 % (3,32×1011 т/2,4264×1012 т)

биомассы Земли, а суммарная масса животных (2,3×1010 т)

потребляет 2,82×1011 т растительного органического вещест-

ва, т.е. в 12,26 раза больше собственной массы.

− Количество биомассы (2,4264×1012 т) примерно в 10 раз

превышает ежегодно вырабатываемое в процессе фотосинте-

за количество органического вещества (2,82×1011 т). Общая

масса вещества, прошедшего биосферу, в 12 раз превышает

массу Земли. Так работает «Живая фабрика».

− В течение 6-7 лет в процессе фотосинтеза поглощается

объём углекислого газа равный количеству всего углекислого

газа атмосферы. За 3000-4000 лет обновляется весь кислород

атмосферы, а в течение 10 млн. лет фотосинтез перерабаты-

вает массу воды, равную массе всей гидросферы. Если учесть,

что биосфера существует на Земле не менее 3,8-4 млрд.

лет (Земля примерно ― 4,5 млрд. лет), то можно сказать, что во-

ды Мирового океана прошли через биогенный цикл, связан-

ный с фотосинтезом, не менее 1 млн. раз.




Энергоэнтропийный цикл биосферы

P – 2,6×108 т/год

Всё более высокий уровень дифференциации сосредотачи-вается во всё меньшем объёме; фитомасса океана 0,14 % производит 25,9 % всей первичной продукции Земли; более

упорядоченные формы (SН > 0) вытесняют менее упорядо-ченные с высоким уровнем энтропии!

РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР

S > 0

S > 0

Дыхание: [CH2O]n + nH2O + nO2 → nCO2 + 2nH2O

38 мольАТФ для n=6, G310 = -2880 кДж/моль

G310 = 3831 = 1178 кДж/моль;

КПД = 1178/2880 = 0,409

ИТОГО: 40,9 % − биосинтез, 59,1 % − обогрев и рассеивание,

прирост зоомассы − 51010 т/год;

запас зоомассы: суша − 21010 т, океан − 3109 т.

Фотосинтез: nCO2 + 2nH2O → [CH2O]n + nH2O + nO2 3,41×1011 2,82×1011 2,48×1011 т/год т/год т/год

∆G°= 479 кДж/моль; 4,5×1021 Дж/год КПД = 0,002

ИТОГО: прирост суммарной фитомассы – 2,82×1011 т/год;

запас фитомассы: суша – 2,4×1012 т, океан – 3,4×109 т.

ежегодное сокращение на 20 % – 25 %

S > 0

ЗЕМЛЯ

H2O

CO2

H3N

CH4 и др.

C;

орга-

ниче-

ские

соеди-

еди-

нения

N –1×109 т/год

излучение, погло-щаемое Землёй: 2,5×1024 Дж/год излучение, усваи-ваемое растениями: 1,855×1024 Дж/год испарение: 1,25×1024 Дж/год поглощение сушей: 6,25×1023 Дж/год перенос тепла от экватора к полюсам: 3,77×1023 Дж/год мощность ветра: 6,27×1022 Дж/год мощность рек: 9,41×1019 Дж/год мощность приливов: 3,14×1019 Дж/год мощность вулканов: 9,41×1018 Дж/год

ЗАТРАТЫ ЧЕЛОВЕКА: 3,141020 Дж/год, 1978 год

Удвоение каждые 10 лет S > 0

Прирост биомассы

3,321011 т/год

5,31021 Дж/год расход на био-процессы: 6,17×1022 Дж/год

ПОЛНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 1,2×1034 Дж/год Излучение, достигающее Земли: 5,3×1024 Дж/год

АТМОСФЕРА

(O2) = 21 %; (N2) = 78 %; (CO2) = 0,039 %;

ЧЕЛОВЕК

ЖИВОТНЫЙ МИР

СОЛНЦЕ

SН > 0

S – 2,0×108 т/год



− Население Земли (5 млрд.) ежегодно потребляет око-

ло 1 млрд. тонн продуктов питания, что соответству-

ет 1,5×1019 Дж, т.е. около 0,33 % (1,5×1019 /4,5×1021) всей энергии,

запасаемой фотосинтезом.

− Общее потребление энергии в мировом масштабе со-

ставляет около 4×1020 Дж ежегодно, что составляет ме-

нее 10 % годовой продукции фотосинтеза.

− Разведанные запасы ископаемого топлива (нефть, газ,

уголь, торф) по запасам в них используемой энергии соответ-

ствуют продукции фотосинтеза на Земле приблизительно

за 100 лет, что эквивалентно также энергии, которая соответ-

ствует всей биомассе Земли.

Все эти величины отражают огромную важность фото-

синтеза в истории Земли. Закономерность развития биосфе-

ры — всё более высокий уровень дифференциации сосредо-

точивается во всё меньшем объёме.

Синергия1 — суммирующий эффект взаимодействия

двух или более факторов, характеризующийся тем, что их

действие существенно превосходит эффект каждого отдель-

ного компонента в виде их простой суммы.

Например:

− жизнь не может быть явлением разрозненных процес-

сов и явлений, проявляя синергизм совместно взаимодейст-

вующих протекающих явлений и процессов на системном

уровне в процессе ― системогенеза;

− соединение (синергизм) двух и более кусков радиоактив-

ного материала, при превышении критической массы в сумме 1от греч. Syn – вместе, ergos – действующий, действие



дают выделение энергии, превосходящее излучение энергии

простого суммирования отдельных кусков;

− знания и усилия нескольких человек могут организовы-

ваться таким образом, что они взаимно усиливаются.

Самоорганизация — процесс, в ходе которого создает-

ся, воспроизводится или совершенствуется организация

сложной динамической системы;

процесс упорядочения (пространственного, временного или

пространственно-временного) в открытой системе, за счёт со-

гласованного взаимодействия множества элементов её со-

ставляющих

В использовании предложенных критериев для прогно-

зирования возможности процесса и определении продукта

реакции у школьника могут возникать определённые трудно-

сти. В частности, определение и сравнение значений энергий

связи в веществах. Эту проблему можно решить, если, в каче-

стве критерия химического процесса, использовать разность

значений электроотрицательности элементов, образующих

реагенты.

Электроотрицательность (χ) условная величина, ха-

рактеризующая способность элемента приобретать отрица-

тельный заряд (притягивать электроны).

В настоящее время для определения значений электро-

отрицательности элемента существует много различных ме-

тодов, результаты которых хорошо согласуются друг с другом,

за исключением относительно небольших различий, и, во

всяком случае, внутренне непротиворечивы.



Электроотрицательность характеризует способность ядра

к поляризации ковалентных связей. Если в двухядерной мо-

лекуле АВ электроны, образующие связь, притягиваются к яд-

ру В сильнее, чем к ядру А, то элемент В считается более

электроотрицательным, чем элемент А (Аδ+―Вδ⁻).

Лауреат двух Нобелевских

премий: по химии (1954) и

премии мира (1962), а также

Международной Ленинской

премии «За укрепление мира

между народами» (1970),

американский учёный Лай-

нус Полинг в 1932 г. предло-

жил для количественной ха-

рактеристики электроотри-

цательности использовать термодинамические данные об

энергии связей А—А, В—В и А—В соответственно Есв (АА),

Есв (ВВ) и Есв (АВ), определив тем самым её относительные

значения (см. табл. 1.3.3.4).

Таким образом, значение электроотрицательности ха-

рактеризует энергию поляризации связи, что весьма важно

для определения реакционных центров в частице.




Существует более 20-ти различных шкал электроотрица-

тельности. Шкала Полинга охватывает значения от 0,7 для

франция до 3,98 для фтора; за ним следует кислород (3,44) и

далее хлор (3,16) и азот (3,04). Щелочные и щелочноземель-

ные металлы имеют наименьшие значения электроотрица-

тельности, лежащие в интервале 0,7 – 1,2, а галогены — наи-

большие значения, находящиеся в интервале 2,66 – 3,98.

Электроотрицательность элементов, образующих вещества с

амфотерными свойствами, находится в середине общего ин-

тервала значений и, как правило, близка к 2 или немного

больше 2. Для большинства переходных металлов значения

электроотрицательности лежат в интервале 1,5 – 2,0.

Общие закономерности изменения значений электроот-

рицательности:



∙ в периоде с увеличением заряда ядра электроотрица-

тельность элемента возрастает;

∙ в группе с увеличением заряда ядра электроотрица-

тельность элемента убывает

K < Ba < Na < Ca < La < Mg < Mn < Be < Al < V < Cu ≈ Si < Sn < B <

Sb < Te < As < P < H < Pb < Au < C < Se < S < I < Br < N < Cl < O < F;

∙ с увеличением степени окисления элемента его элек-

троотрицательность увеличивается, S-2 < S0 < S+2 < S+4 < S+6;

∙ с увеличением заряда иона электроотрицательность

элемента возрастает, H- < H < H+.

Одним из наиболее развитых в настоящее время подхо-

дов является подход Сандерсона. В основу этого подхода лег-

ла идея выравнивания электроотрицательностей элементов

при образовании химической связи. В многочисленных ис-

следованиях были найдены зависимости между значениями

электроотрицательности по Сандерсону и важнейшими физи-

ко-химическими свойствами неорганических соединений.

Очень плодотворной оказалась и модификация метода Сан-

дерсона, основанная на перераспределении электроотрица-

тельности в молекуле для органических соединений.

В соответствии с номенклатурой IUPAC, символы эле-

ментов, образующих вещество, при составлении химической

формулы располагают строго в порядке увеличения их элек-

троотрицательности. Последний элемент, редко два послед-

них элемента, имеет отрицательную степень окисления. В

случае соединений образованных сложными ионами, распо-

ложение элементов и их степени окисления определяются

индивидуально в каждом ионе.



По закону сохранения заряда сумма произведений сте-

пеней окисления элементов и их индексов в формуле веще-

ства, равна нулю. В случае отдельного иона, сумма степеней

окисления элементов (умноженная на индекс элемента в форму-

ле вещества) должна быть равна заряду иона.

Например:

В соответствии с изменением электроотрицательности

элементов, входящих в состав вещества, изменяются и его

свойства (см. таблицу 1.3.3.5).


чем ниже электроотрицательность элемента

чем выше электроотрицательность элемента

тем ярче выражены: тем ярче выражены:

металлические, основные,

восстановительные

неметаллические, кислотные,

окислительные

свойства вещества свойства вещества

K; KH; K2O; KOH H2S; S; SO3; H2SO4



Таким образом, можно оптимизировать критерии воз-

можности прохождения химической реакции с позиции энер-

гетической концепции:

чем больше различаятсѐ электроотрицательно-

сти элементов, образуящих реагенты, тем более воз-

можно химическое взаимодействие между ними (закон со-

хранениѐ энергии и принцип минимума энергии);

в результате химической реакции элементы с наи-

более различными значениѐми электроотрицательности

образуят один из продуктов (закон сохранениѐ энергии и

принцип минимума энергии);

наиболее возможны химические процессы, идущие с

образованием осадков в растворах, с образованием ком-

плексных ионов (закон сохранениѐ энергии и принцип минимума

энергии) и образованием летучих продуктов (принцип мини-

мума энергии, закон увеличениѐ энтропиии).

Сравнение значений электроотрицательности элемен-

тов помогает школьнику увидеть и понять наиболее общие

закономерности поведения веществ:

− щелочные и щелочноземельные металлы находятся в

природе только в виде соединений ― галогениды, нитраты,

сульфаты, карбонаты и др;

− большинство металлов покрыты на воздухе оксидной

плёнкой;

− небольшая часть металлов растворима в воде ― натрий,

кальций и др.;

− большинство металлов корродируют на воздухе в при-

сутствии воды;



− основными компонентами руд являются оксиды, суль-

фиды и др.;

− небольшая часть металлов находится в природе в само-

родном состоянии ― золото, платина и др.;

− силициды, арсениды, фосфиды, гидриды, карбиды, нит-

риды ― разлагаются водой;

− галогениды «неметаллических» элементов подвержены

гидролизу;

− оксиды азота и оксиды галогенов нельзя получить пря-

мым синтезом при стандартных условиях;

− оксид фтора не существует и др.…

Кислотно-основное взаимодействие.

Большинство школьников не испытывают трудностей в

составлении уравнения реакции серной кислоты с гидрокси-

дом натрия, т.к. реагенты принадлежат противоположным

классам (серная кислота ― класс кислот, гидроксид натрия ―

класс растворимых оснований), следовательно, при взаимодей-

ствии проходит реакция обмена (нейтрализации), в результате

которой образуется соль ― сульфат натрия и вода:

,

но гораздо сложнее, с позиции классовой концепции, школь-

нику составить уравнение взаимодействия концентрирован-

ной серной кислоты с концентрированной азотной кисло-

той (оба реагента принадлежат одному классу ― кислоты, следо-

вательно, реакция невозможна), а, между тем, этот процесс ши-

роко используется в органической химии для нитрования.

Используя критерии возможности химической реакции,

школьник приходит к выводу, что значения электроотрица-



тельности элементов в составе серной кислоты несколько

больше, чем значения электроотрицательности элементов

образующих азотную кислоту (серная кислота содержит боль-

шее количество кислорода). Следовательно, серная кислота по

отношению к азотной кислоте может проявлять кислотные

свойства и вступать с ней в кислотно-основное взаимодейст-

вие. Так как, значения электроотрицательности различаются

незначительно, процесс требует определённых условий акти-

вации, что достигается повышением концентрации реагентов

и повышением температуры:

.

Образующийся катион (диоксиазота-катион, нитроил-

катион, ион нитрония — устар.), является активным нитрую-

щим агентом (сравните электроотрицательности образующих

его элементов).

С позиции энергетической концепции удобно иллюст-

рировать амфотерные свойства воды:

.

Сравнивая значения электроотрицательности образую-

щих реагенты элементов, приходим к выводу, что пентафто-

рид фосфора (V) проявляет в воде кислотные свойства, а фос-

фид трилития по отношению к воде ведёт себя как основа-

ние. Соответственно, в первом случае вода проявляет основ-

ные свойства, а во втором процессе вода проявляет кислот-

ные свойства.



Традиционно сложная школьнику для изучения тема

«Гидролиз солей» (т.к. с классовых позиций затруднительно оп-

ределить возможность гидролиза соли, потому что понятие клас-

сов соединений не включает понятие сильные и слабые кислоты и

основания) «легко укладывается» в рамки энергетической кон-

цепции. Силу кислот и оснований можно оценить, сравнивая

электроотрицательности элементов.

Гидролиз соли это равновесный процесс кислотно-

основного взаимодействия ионов соли с водой. В соответст-

вии с 5-ым законом энергоэнтропики, чем выше значение

электроотрицательности элементов, образующих катион, тем

больше возможность гидролиза соли по катиону с образова-

нием кислой среды:

,

аналогично, чем меньше значение электроотрицательности

элементов, образующих анион, тем больше степень гидроли-

за соли по аниону с образованием щелочной среды:

.

Именно поэтому, гидрокарбонат натрия, принадлежа-

щий классу кислых солей, образует в водном растворе ще-

лочную среду.



Если катион образован элементами с большими значе-

ниями электроотрицательности, а анион образован элемен-

тами с малыми значениями электроотрицательности, есть

смысл говорить о гидролизе по катиону и аниону. Кислот-

ность среды в этом случае определяется константами равно-

весия соответствующих обратимых реакций:

.

Если гидролиз идёт по катиону и по аниону и продукта-

ми являются газ и осадок, в этом случае (см. критерии возмож-

ности химического процесса) процесс проходит необрати-

мо (прочерк в таблице растворимости), т.е. такая соль в водном

растворе существовать не может, равно, как и образовывать-

ся в воде:

Использование значений электроотрицательности при

определении кислотно-основных свойств вещества имеет

свои ограничения в применении. Так, бинарные водородные

соединения в водных растворах в силу увеличения поляриза-

ции анионов увеличивают кислотность с ростом радиуса

аниона, т.е. с увеличением порядкового номера элемента в

группе кислотность его водородного соединения увеличива-

ется. При этом электроотрицательность элементов, образую-

щих вещество уменьшается (см. табл. 1.3.3.6).



Поэтому кислотность тиолов выше кислотности соответ-

ствующих спиртов, а кислотность тиокарбоновых кислот выше

кислотности соответствующих карбоновых кислот и т.п.


𝑯𝟑𝑵 < 𝑷𝑯𝟑 < 𝑨𝒔𝑯𝟑 < 𝑺𝒃𝑯𝟑 𝑯𝟐𝑶 < 𝑯𝟐𝑺 < 𝑯𝟐𝑺𝒆 < 𝑻𝒆𝑯𝟐 𝑯𝑭 < 𝑯𝑪𝒍 < 𝑯𝑩𝒓 < 𝑯𝑰

Окислительно-восстановительное взаимодействие.

Традиционно при изучении темы «Окислительно-

восстановительные реакции», школьнику предлагается сле-

дующий алгоритм по составлению уравнений окислительно-

восстановительных реакций методом электронного баланса:

− определить степени окисления элементов, образующих

реагенты и продукты;

− определить элементы, изменяющие свою степень окис-

ления;

− выписать эти элементы с указанием первоначальной и

конечной степени окисления;

− определить смещение (перемещение) определённого ко-

личества электронов по закону сохранения заряда;

− составить электронный баланс;

− по «Принятию» и «Отдаче» электронов определить

«Окислитель» и «Восстановитель»;

− используя электронный баланс, расставить коэффициен-

ты в уравнении реакции.

кислотность кислотность кислотность



Данный порядок приводит к верному решению, если

определены все реагенты и все продукты реакции. Если же,

хотя бы одно, вещество не указано у школьника возникает

противоречие — для того чтобы определить недостающих

участников химической реакции необходимо знать какое из

веществ в данном процессе является окислителем, а какое

является восстановителем, но определить это ученик может

лишь после составления электронного баланса.

При использовании энергетической концепции в обуче-

нии химии, порядок составления уравнений окислительно-

восстановительных реакций несколько иной. Ученик, в пер-

вую очередь, по разности значений электроотрицательности

элементов, образующих реагенты, определяет, какой реагент

проявляет в данном процессе восстановительные свойства и

повышает степень окисления, образующего его элемента. За-

тем школьник определяет реагент, проявляющий окисли-

тельные свойства и, соответственно, понижающий степень

окисления, входящего в его состав элемента. Далее, учитывая

реакцию среды и значения электроотрицательности элемен-

тов, образующих вещества, несложно прогнозировать воз-

можные продукты реакции и недостающие реагенты.

Пример окислительно-восстановительного взаимодей-

ствия: определите возможность взаимодействия азотной и

соляной кислот.

Сравнивая значения электроотрицательности элемен-

тов, образующих эти вещества, приходим к выводу, что зна-

чения электроотрицательности элементов, образующих азот-

ную кислоту, больше, чем значения электроотрицательности



элементов, входящих в состав хлороводорода. Следователь-

но, азотная кислота по отношению к соляной кислоте может

проявлять окислительные свойства и вступать с ней в окисли-

тельно-восстановительную реакцию. Азотная кислота прояв-

ляет окислительные свойства и понижает степень окисления

азота от +5 до +4, или до +2. Соляная кислота проявляет вос-

становительные свойства и повышает степень окисления хло-

ра от -1 до 0. Следовательно, продуктами реакции, помимо

воды (наиболее различающиеся по значениям электроотрица-

тельности элементы), могут быть оксид азота (II) или оксид

диазота (IV) и хлор. Разность значений электроотрицательно-

сти хлора (-1) и азота (+5) не значительная, следовательно,

процесс требует повышенной температуры и высокой кон-

центрации кислот:

.

Этот процесс имеет большое значение в технологии произ-

водства азотной кислоты, а, именно, вода, используемая в техно-

логическом процессе, не должна содержать хлорид ионы, иначе ап-

параты, в силу активной коррозии, придут в негодность.

В России смесь крепких соляной и азотной кислот называли

королевской водкой (М. В. Ломоносов, 1742 г.), царской водкой

(М. Парпуа, 1796 г.), селитро-соляной кислотой (В. В. Петров,

1801 г.), азотноводохлорной кислотой (Г. И. Гесс, 1831 г.); известны

и другие названия. Слово «Водка», первоначально появилось в рус-

ском языке примерно в XIII—XIV веках как уменьшительное от сло-



ва «Вода», и имело таковое значение основным вплоть до середи-

ны XIX века. Понятие «спиртной напиток» слово «Водка» приобре-

ло где-то между XIV и XIX веками первоначально как диалектное, и

лишь в конце XIX, в начале XX века стало обозначать единствен-

но «крепкий спиртной напиток».

Проблемным вопросом в процессе обучения химии с

позиции классовых воззрений является определение продук-

тов химической реакции, если возможно несколько вариан-

тов, т.к. классовая концепция не предполагает альтернатив-

ных продуктов. В окислительно-восстановительных реакциях,

в случаях с промежуточными степенями окисления, действи-

тельно возможны несколько продуктов, содержащих один и

тот же элемент в разных степенях окисления, в зависимости

от активности реагента, его концентрации, температуры и др.

Например, взаимодействие азотной кислоты с железом в

зависимости от концентрации кислоты (см. рис. 1.3.3.5).

В уравнении химической реакции

мы обозначаем доминирующий при

данных условиях продукт, пренебре-

гая изменением условий во времени.

При взаимодействии азотной

кислоты с железом всегда образуется

смесь продуктов, содержащих азот в

разных степенях окисления. Причём,

чем выше концентрация кислоты,

тем меньше глубина окисления. Ды-

мящая азотная кислота (90 % и выше) пассивирует железо.




При прохождении окислительно-восстановительных ре-

акций в растворах значительное влияние на глубину прохож-

дение процесса, а, следовательно, и на состав продукта ока-

зывает среда раствора. В кислой среде окислительные про-

цессы идут наиболее глубоко (кислая среда предполагает повы-

шенную электроотрицательность см. выше), в щелочной ―

наименее, а в нейтральной среде образуется промежуточный

продукт. Например, взаимодействие тетраоксоманганата (VII)

калия (перманганата калия) с триоксосульфатом (IV) ка-

лия (сульфитом калия) в растворах с разной кислотно-

щелочной средой:

.

Как видно из приведённых уравнений реакций наибо-

лее сильный окислительный процесс проходит в кислой сре-

де с максимальным понижением степени окисления марган-

ца. Образующийся в щелочной среде зелёный тетраоксоман-

ганат (VI) калия (манганат калия), на воздухе практически сра-

зу окисляется до оксида марганца (IV).

Процесс восстановления перманганата калия эффекти-

вен для демонстрации, т.к. раствор перманганата калия ма-

линовой окраски обесцвечивается в кислой среде, буреет с



выпадением осадка в нейтральной среде и окрашивается в

изумрудно-зелёный цвет в щелочной среде.

Самый сильный окислительный процесс происходит на

аноде (электрод, от которого направлено движение электронов),

а самый сильный восстановительный процесс происходит на

катоде (электрод — источник электронов).

Пример: определите продукты электролиза водного

раствора нитрата калия на инертных электродах.

Традиционно школьник, применяя правило определе-

ния продуктов электролиза (ряд активности металлов), выби-

рает в качестве катодного продукта ― водород, т.к. калий за-

нимает положение в самом начале ряда активности метал-

лов. В качестве анодного продукта школьник должен опреде-

лить ― молекулярный кислород, т.к. нитрат-ион является

анионом кислородсодержащей кислоты.

Однако если опустить инертные электроды под напря-

жением в крепкий раствор калийной селитры, мы не обнару-

жим в катодном пространстве водорода.

Электролиз является окислительно-восстановительным

процессом. На катоде всегда проходит восстановительный

процесс и понижение степени окисления элементов. На ано-

де, соответственно, проходит процесс окисления и повыше-

ние степени окисления элементов.

В данном случае система состоит из молекул воды, ио-

нов калия и нитрат-ионов. Согласно 5-му закону энергоэнтро-

пики, на катоде легче всего будут восстанавливаться вещест-

ва, содержащие элементы с наибольшим значением электро-

отрицательности способные понижать свою степень окисле-



ния ― NO3-(нитрат-ион легко восстанавливается, см. выше взаи-

модействие железа с азотной кислотой). Соответственно, на

аноде будут окисляться вещества, образованные элементами

с наименьшими значениями электроотрицательности и спо-

собные повышать свою степень окисления ― H2O (см.

табл. 1.3.3.7).


СИСТЕМА

H2O; K+; NO3-.

Катод (-) Анод (+)

и

Необходимо обратить внимание на изменение количества реа-гентов в ходе процесса, а, следовательно, с течением времени по мере уменьшения количества нитрат-ионов, начнёт доминиро-вать процесс восстановления молекул воды.

Правило продуктов электролиза, применяемое при обу-

чении школьников с позиции классовой концепции, показы-

вает, что кислородсодержащие анионы на аноде не окисля-

ются. Между тем, с позиции энергетической концепции срав-

нением значений электроотрицательности элементов, можно

констатировать преимущественное окисление на аноде три-

оксосульфат (IV) ионов (SO32-) до тетраоксосульфат (VI)

ионов (SO42-). Электролизом раствора буры (Na2B4O7) получа-

ют мощное отбеливающее средство — пероксоборат

натрия (NaH2BO4). При повышенной концентрации тетраоксо-



сульфат (VI) ионов (SO42-) в анодном пространстве водного

раствора при электролизе образуются октаоксосульфат (VI)

ионы (S2082-) и др.

Вещества, содержащие элементы с высокими значе-

ниями электроотрицательности в низших степенях окисления,

не могут проявлять окислительные свойства за счёт этих эле-

ментов, т.к. у окислителя должна понижаться степень окис-

ления элемента. Аналогично, не могут проявлять восстанови-

тельные свойства вещества, содержащие элементы с низкими

значениями электроотрицательности, но находящиеся в выс-

ших степенях окисления:

Если изучению неорганических соединений в школьном

курсе химии 9 класса предшествует рассмотрение общих

принципов в 8 классе, то изучение органической химии прак-

тически сразу начинается с рассмотрения отдельных классов

веществ. Первые уроки, отводимые на знакомство с теорией

строения органических веществ, не достигают цели, т.к. без

знания частных свойств нельзя понять и вывести общие зако-

номерности, а заучивание крайне неэффективно.

Изучение органической химии, вполне самостоятельной

естественнонаучной дисциплины, необходимо начинать с

введения в курс, в котором необходимо рассмотреть истори-

ческую справку, общие вопросы строения органических со-

единений и особенности их реакционной способности.

Органическая химия ― наука, изучающая строение и

свойства углеводородов и их производных, определяющая



создание и развитие новых областей науки и техники (Карл

Шорлеммер, Германия 1890 г.).

Классы органических соединений (см. табл. 1.3.3.8,

рис. 1.3.3.6.).


УГЛЕВОДОРОДЫ

алифатические (ациклические) карбоциклические

алициклические ароматические

алканы циклоалканы

арены алкены

алкины циклоалкены

алкадиены

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ кислородсодержащие серусодержащие азотсодержащие галогенсодерж. гетероциклы

спирты тиолы нитро

галогенпро-изводные

фуран

фенолы пиран

эфиры простые тиоэфиры амиды тиофен

альдегиды

кетоны дитиоэфиры амины

галогенан-гидриды

пиррол кислоты

эфиры сложные сульфокисло-ты

нитрилы пиридин ангидриды

Притом, что органические вещества по сравнению с не-

органическими веществами образованы преимущественно

элементами (С, H, O, N, S…), многообразие их несравнимо

больше. На современном этапе известно почти 30 миллионов

природных и синтетических органических веществ и толь-

ко 700 тысяч неорганических соединений.



Объяснить этот факт с позиции классовой концепции за-

труднительно. Попробуем разобраться с позиций энергетиче-

ской концепции:

Рисунок 1.3.3.6.

− у атома углерода на внешнем уровне 4 электрона и

столько же орбиталей, т.е. атом углерода может образовы-

вать 4 ковалентные связи, при этом, отсутствие неподелённых

электронных пар и вакантных орбиталей определяет энерге-

тическую стабильность соединения;

− энергетическая близость s- и p-орбиталей второго энер-

гетического уровня атома углерода обуславливает возмож-

ность их гибридизации (sp, sp2 и sp3), а, следовательно, воз-

можность существования в одном соединении различных по

кратности ковалентных связей;

− атомы углерода энергетически не могут образовывать

двухатомных молекул в стабильном состоянии, но легко об-

разуют разветвлённые цепи и кольца;

алканы алкены аминокислоты

нитросоединения

амины

сложные эфиры арены

циклоалканы

алкадиены

алкины

фенолы

кислоты

альдегиды

кетоны спирты

простые эфиры



− значение электроотрицательности углерода имеет ма-

лое различие со значением электроотрицательности водоро-

да, следовательно, углерод образует с водородом слабопо-

лярные связи и органические соединения имеют преимуще-

ственно молекулярную структуру, что выгодно с энергоэнтро-

пийных позиций (летучие соединения);

− энергетическая близость связей C―C, C―O, C―N, C―S,

C―H обуславливает возможность их нахождения в одной мо-

лекуле.

Реакционная способность — относительная характе-

ристика химической активности вещества, учитывающая как

разнообразие реакций, возможных для данного вещества,

так и их скорость.

Реакционный центр — область частицы субстрата, не-

посредственно атакуемая реагентом.

Реакционная способность — понятие относительное, т.е.

она определяется по отношению к конкретному партнёру по

реакции. При этом вещество, содержащее атакуемый реак-

ционный центр называют субстратом, а атакующее вещество

называют реагентом. Чем выше реакционная способность

вещества, тем больше скорость процесса.

Реакционная способность органических веществ обу-

словлена поляризацией и энергиями углеродных связей. Как

было показано выше, реакционную способность органиче-

ских соединений и условия прохождения реакций с их уча-

стием можно прогнозировать в зависимости от значения

электроотрицательности углерода в реакционном центре.



Электроотрицательность углерода зависит от его степе-

ни окисления, гибридного состояния и количества связей с

радикалами (первичный, вторичный, третичный углерод).

Чем выше степень окисления углерода, тем больше зна-

чение его электроотрицательности. Чем больше вклад s-

орбитали в гибридное состояние углерода, тем выше значе-

ние его электроотрицательности (χ С sp3 <χ С sp2 <χ С sp).

В силу электроно-донорных свойств метильных групп и

индуктивного эффекта, значение электроотрицательности

первичного углерода выше значения электроотрицательности

вторичного углерода, а значение электроотрицательности

вторичного углерода выше значения электроотрицательности

третичного углерода. Соответственно различаются и энергии

связи (χ (Сперв) >χ (Свтор) >χ (Стрет); Есв (Сперв) > Есв (Свтор) >

Есв (Стрет)).

Химические свойства органических соединений можно

представить в зависимости от гибридного состояния углерода

и типа функциональной группы (см. табл. 1.3.3.9, 1.3.3.10.).

Таблица 1.3.3.9.

тип гибридизации углерода χ свѐзи типы реакций условиѐ

sp3 2,5 одинарные σ-связи

замещение, крекинг

жёсткие: hν, эл. ток, Т

sp2 2,8 двойная σ-связь и π-связь

присоединение полярный растворитель

sp 3,2 тройная σ-связь и

две π-связи

присоединения, замещение кон-

цевого водорода

полярный растворитель



тип гибридизации углерода χ свѐзи типы реакций условиѐ

sp2, арены

σ-связи и π- электронное кольцо,

кратность 1,5

присоединение жёсткие: hν, Т

замещение в кольцо

кислота Льюиса


функциональные группы

свѐзи типы реакций условиѐ

― Hal одинар-ные

σ-связи

замещение щелочная среда

отщепление Т, неполярный рас-

творитель

― OH спирты одинар-ные σ-связи

замещение щелочная среда

отщепление кислота Льюиса, Т

― OH фенолы

одинар-

ные σ-связи

замещение в

кольцо, 2,4,6-положения

кислота Льюиса

― СОН двойная σ-связь и π-связь

присоединение щелочная среда

окисление — восстановление

мягкий окислитель, сильный восстано-витель, температура

― COOH

двойная σ-связь и π-связь

окисление — восстановление

сильный восстано-витель или окисли-тель

одинарная σ-связь

замещение ки-слотного водо-рода

щелочная среда

― NH2 одинарная σ-связь

основные свой-ства

кислая среда

― NO2

двойная

σ-связь и π-связь

восстановление активный восстано-витель



Процессы с участием органических веществ, как прави-

ло, проходят в несколько элементарных последовательных

реакций (стадий). Общая скорость процесса определяется

скоростью самой медленной (лимитирующей) стадии. Ско-

рость лимитирующей стадии определяется её энергией акти-

вации. Чем меньше энергия активации лимитирующей ста-

дии, тем выше скорость процесса.

В многостадийных процессах промежуточные стадии

включают образование интермедиатов.

Интермедиат1 — нестабильная промежуточная час-

тица, образуемая в ходе химического процесса.

Устойчивость интермедиатов зависит от его строения и

определяет механизм процесса.

Эффективным средством активизации процесса являет-

ся катализатор2.

Катализ — процесс ускорения химической реакции в

присутствии веществ — катализаторов, которые взаимодей-

ствуют с реагентами, но в реакции не расходуются и не входят

в состав продуктов.

Для процессов in vivo особенно важен катализ, осущест-

вляемый ферментами (энзимами) (см. рис. 1.3.3.7.).

Фермент3 — высокоспецифичный биокатализатор бел-

ковой природы.

1от лат. Inter –между, промежуточный, media –средство, среда 2от греч. Katalysis –разрушение 3от лат. Fermentum –закваска




Графическая схема реакции без участия катализатора и в присутствии фермента

Большинство органических реакций приводят к образо-

ванию нескольких изомерных продуктов (5 закон энргоэнтро-

пики). При проведении реакции в мягких условиях практиче-

ски полностью образуется изомер, скорость образования ко-

торого наибольшая (более вероятный, доступный), а процесс

называется кинетически1 контролируемый. При проведении

реакции в жёстких условиях в продуктах доминирует наибо-

лее устойчивый (с наименьшей внутренней энергией) изомер, а

процесс называется термодинамически2 контролируемый.

Например, алкилирование толуола при разных темпе-

ратурах (см. рис. 1.3.3.8.):

1от греч. Kinetikos – приводящий в движение 2от греч. Therme –тепло, dynamis – сила

Eреагенты

𝛕 0

E EА1

EА2

E*А1

E*А2

∆Er

Eпродукты

фермент-субстратные комплексы

интермедиаты




Графическая схема алкилирования толуола при разных температурах

Наиболее энергетически устойчивым в данной реакции

является 3-метилтолуол (мета-метилтолуол), хотя образова-

ние 2-метилтолуола и 4-метилтолуола (орто- и пара-продукта)

происходит быстрее и метильная группа является 2, 4, 6-

ориентантом (о-, п-ориентантом).

Eпродукты

E*продукты

EА1

EА2

E*А1

E*А2

E

𝛕

∆Er

∆Er*

Eреагенты

0



При доминирующем образовании одного из альтерна-

тивных продуктов говорят о высокой региоселективности

процесса.

Региоселективность1 — предпочтительное прохожде-

ние химической реакции по одному из нескольких реакцион-

ных центров субстрата.

Например:

,

хлор, по сравнению с бромом, имеет более высокое значение

электроотрицательности и проявляет большую активность в

реакциях галогенирования. В силу большой активности хлора,

процесс хлорирования характеризуется низкой региоселек-

тивностью и незначительным преобладанием кинетически

контролируемой реакции, т.к. метильные группы более дос-

тупны для атаки и их в 3 раза больше. При бромировании

реализуется высокая степень региоселективности и, почти

полное доминирование термодинамически контролируемой

реакции, т.к. третичный углерод имеет повышенную элек-

тронную плотность и меньшую электроотрицательность, а,

следовательно, более устойчивый продукт. Именно по этой

причине химики-органики избегают прямого хлорирования, 1от лат. Regio, regionis − место, область, selectuo − выбор



тем более фторирования, углеводородов, т.к. образуется

трудноразделимая смесь изомерных продуктов.

В школьном курсе органической химии представлены

окислительно-восстановительные реакции гидрирования, га-

логенирования, окисления перманганатом калия в разных

средах, серебряного и медного зеркала, горения, реже озо-

нирования.

Например, реакции гидрирования:

,

значения электроотрицательности углерода в степени окис-

ления -2 и водорода в степени окисления 0 близки, поэтому

прогнозируем жёсткие условия процесса (температура, дав-

ление, катализатор).

В ацетилене степень окисления углерода несколько

выше, чем в этилене, соответственно и условия гидрирования

несколько мягче:

.

Восстановление карбонильных соединений до спиртов:



.

Особое место в органическом синтезе занимает процесс

восстановления ароматических нитросоединений до аминов:

значение электроотрицательности азота значительно выше

значения электроотрицательности водорода, отсюда логич-

ный вывод о мягких условиях восстановления нитробензола.

Получить анилин можно восстановлением нитробензола во-

дородом при комнатной температуре в момент выделения

последнего из смеси концентрированного раствора щёлочи с

алюминиевыми стружками:

,

для восстановления нитробензола можно использовать и

раствор кислоты, например соляной, с железными опилками,

но образующийся анилин, может взаимодействовать с кисло-

тами с образованием анилиний-катиона [H5C6NH3]+.

Впервые восстановление нитробензола сульфидом ди-

аммония провёл в 1842 г. великий русский химик-органик

Н. Н. Зинин:

,



движущая сила данного процесса увеличивается за счёт об-

разования газообразного аммиака (2 закон энергоэнтропики) и

выпадения серы в осадок.

Реакции галогенирования:

,

в силу индуктивного эффекта метильные группы в пропане

повышают электронную плотность на вторичном углероде и,

тем самым, снижают его электроотрицательность. С позиции

энергетической концепции, вторичный углерод по сравнению

с первичным должен быть наиболее подвержен атаке бро-

мом с его высоким значением электроотрицательности. При

этом необходимо указать на пространственную доступность

метильных групп по сравнению с вторичным углеродом. Та-

ким образом, пространственный фактор (кинетически контро-

лируемая реакция) определяет образование 1-бромпропана, а

энергетический фактор (термодинамически контролируемая ре-

акция) обуславливает образование 2-бромпропана. Соотно-

шение количеств продуктов реакции позволяет сделать вы-

вод о высокой региоселективности данного процесса, т.е.

доминирует наиболее устойчивый продукт.

Значение электроотрицательности у хлора существенно

выше, чем у брома, следовательно, выше его активность и

ниже степень региоселективности реакции хлорирования

пропана.



.

При повышении температуры активность хлора возрас-

тает и доминирующую роль в образовании продукта начина-

ет играть кинетический фактор.

.

Практически все природные органические вещества и

большинство синтетических органических веществ горят на

воздухе:

горение органических веществ характеризуется теплотой сго-

рания (Qс) и выделением газообразных продуктов. В соответ-

ствии с энергетической концепцией по 1 закону энергоэнтро-

пики и 2 закону энергоэнтропики, процесс горения идёт с

уменьшением энергии системы реагент ― продукт, т.е. явля-

ется самопроизвольным.

Окисление органических соединений в растворах осу-

ществляется сильными окислителями ― перманганат калия,

дихромат калия; и мягкими окислителями, такими как амми-

ачный раствор оксида серебра (I), гидроксид меди (II) и др.



В жёстких условиях (сильный окислитель, кислая среда,

температура) окисление проходит более глубоко, так, жёст-

кое окисление алкенов приводит к образованию смеси ки-

слот и кетонов (концевая метильная группа при двойной связи

окисляется до оксида углерода (IV)). Мягкие условия окисле-

ния (комнатная температура, нейтральная или щелочная среда,

мягкий окислитель) алкенов способствуют образованию двух-

атомных спиртов ― гликолей (реакция Вагнера).

Реакция серебряного зеркала (проба Толленса) и про-

ба Феллинга используются для идентификации альдегидной

группы, т.к. являются мягкими окислителями и в процессе не

окисляют другие центры



Кислотно-основные свойства органических веществ:

Кислотность и основность (как и окислитель- восстанови-

тель) являются не абсолютными, а относительными свойст-

вами соединений. Кислотные свойства обнаруживаются толь-

ко в присутствии основания, а основные свойства проявляют-

ся — только в присутствии кислоты.

Выраженными основными свойствами, по аналогии с

аммиаком, в силу наличия донорной неподелённой пары

электронов, характеризуются амины:

.

В алифатических аминах, в силу электронодонорных

свойств метильных групп, электроотрицательность азота не-

сколько ниже, чем в аммиаке. Следовательно, основность

алифатических аминов больше чем у аммиака.



В ароматических аминах электроотрицательность азота,

в силу электроноакцепторных свойств ароматического коль-

ца, больше, чем электроотрицательность азота в аммиаке.

Следовательно, основность анилина и его производных

меньше чем у аммиака

Большое значение в синтезе ароматических соединений

играют реакции алкилирования и ацилирования. Впервые

процесс был проведён Ш. Фриделем и Дж. Крафтсом в 1877 г.

и впоследствии получил название ― реакция Фриделя-

Крафтса. Этот процесс является каталитическим и в качестве

катализатора используются вещества с кислотными свойст-

вами, например галогениды алюминия и бора. С позиций

классовой концепции объяснить механизм катализа затруд-

нительно. Используя энергетическую концепцию, прогнози-

руем взаимодействие, например, хлорида алюминия (III) с

хлорсодержащими органическими соединениями с образо-

ванием тетрахлоралюминат-аниона:

.

Образующиеся при этом карбокатионы, являются реак-

ционноспособными частицами и активно атакуют субстрат с

образованием интермедиата. Эта стадия в процессе является

лимитирующей, т.е. определяет скорость всего процесса:

.



Далее, образующийся интермедиат быстро взаимодей-

ствует с тетрахлоралюминат-анионом с образованием хлори-

да алюминия (III):

.

Таким образом, трихлорид алюминия, активно участвуя

в процессе, в последней стадии полностью воспроизводится в

неизменном количестве.

Положение замещенияв бензольное кольцоу аренов

определяется природой радикала и функциональной группы

при кольце, так называемых в органической химии ― ориен-

тантов I-го и II-го рода (см. табл. 1.3.3.11.).

Ориентанты I-го рода смещают электронную плотность в

кольце в положение — 2, 4, 6 (орто- и пара-положения):

, при этом, ориентанты I-го рода могут активи-

ровать кольцо для электрофильной атаки и могут дезактиви-

ровать кольцо, увеличивая электроотрицательность в силу

отрицательного электронно-индуктивного эффекта.

Ориентанты второго рода оттягивают электронную

плотность из кольца, увеличивая электроотрицательность,

тем самым дезактивируя его, и направляют электрофильную

атаку в положение — 3, 5 (мета-положение):



.


Ориентанты I-го и II-го рода

положение сильно

активируящие заместители

активируящие заместители

дезактивируящие заместители

сильно дезактиви-руящие за-местители

2, 4, 6-замещение

OH, NH2, NHR, NRR'

Ar, R, OR, NHCOR, OCOR, SR

Cl, Br, I -

3, 5-замещение

- - CHO, COR, COOH,

COOR, CCl3 NO2, CN, NH3

+

В силу повышенной электроотрицательности углерода в

sp-гибридном состоянии, алкины с концевой тройной связью,

способны проявлять слабые кислотные свойства, которые не

характерны для других углеводородов:

Для идентификации многоатомных спиртов используют

реакцию со свежеосаждённым гидроксидом меди (II), в кото-

рой многоатомный спирт проявляет кислотные свойства. Об-

разуется бис (этандиокси-1,2) купрат (II)-анион интенсивного

синего цвета:

.



Вызывает интерес реакция этерификации. При очевид-

ности кислотных свойств у карбоновой кислоты и, соответст-

венно, основных свойств у спирта, по данным анализа с по-

мощью меченых атомов, отрыв гидроксильной группы проис-

ходит именно у кислоты. Обучение химии с классовых пози-

ций не даёт логичного решения данной проблемы. Необхо-

димо обратить внимание на то, что это равновесный процесс,

катализируемый минеральными кислотами. Образующийся

при диссоциации минеральной кислоты протон атакует кар-

боксильную группу, т.к. её электроотрицательность выше,

чем у спиртовой группы:

.

В результате взаимодействия образуется реакционно-

способный карбокатион, который атакует спирт по кислород-

ному центру гидроксильной группы:

,

образующийся катионный комплекс является интермедиа-

том, а стадия является лимитирующей.

Затем происходит быстрая перегруппировка с отщепле-

нием воды и протона в количестве эквивалентном первой

стадии процесса:

.



Большое значение в органическом синтезе имеют реак-

ции с участием реактива Гриньяра, как наиболее универсаль-

ный способ получения органических веществ разных клас-

сов (см. рис. 1.3.3.9., 1.3.3.10.).

Данный реактив впервые применил в 1899 г. француз-

ский химик-органик Филипп Антуан Барбье. Француз Франсуа́

Огю́ст Викто́р Гринья́р в 1900 г. усовершенствовал метод, раз-

делив процесс на две самостоятельные реакции: получение

реактива RMgHal и его взаимодействие с субстратом. За это

открытие Гриньяр в 1912 г. был удостоен Нобелевской пре-

мии, а реактив был назван его именем.


Синтез органических соединений с участием реактива Гриньяра

Реактивы Гриньяра обычно синтезируют в абсолютном

простом эфире (этоксиэтане, пентоксипентане или тет-

рагидрофуране) реакцией металлического магния с галоге-



нопроизводным алифатического, алициклического или аро-

матического углеводорода.

,

Обычно для синтеза реактива Гриньяра применяют

бромпроизводные углеводородов, т.к. иодпроизводные при-

водят к сложной смеси продуктов, хлорпроизводные малоак-

тивны, а фторпроизводные углеводородов с магнием не реа-

гируют.


Синтез органических соединений с участием реактива Гриньяра

Таким образом, энергетическая концепция, основанная

на законах энергоэнтропики, позволяет прогнозировать воз-

можные продукты реакции, активность процесса и необхо-

димые условия его прохождения.



1.3.4. Организационно-управленческий компонент.

Организационно-управленческий компонент модели

представлен подсистемой, содержащей общие и специфиче-

ские, естественнонаучные и гуманитарные методические

средства и организационные формы интегративных занятий

по химии. Компоненты подсистемы интегрируются посредст-

вом стимуляционно-мотивирующей ситуации.

Стимуляционно-мотивирующая ситуация — ситуа-

ция, характеризующаяся сознательно вызванным высокоэмо-

циональным состоянием ученика, детерминирующая лично-

стно значимые условия (личностно-ценностные смыслы удовле-

творения собственных желаний, потребностей, стремлений) на-

правленные на достижение образовательных целей.

Для практики обучения особенно важно положение о

том, что мышление не может быть сведено к функциониро-

ванию уже готовых знаний. Процессы мышления включают

анализ и синтез, абстрагирование и обобщение. В ходе педа-

гогических исследований было выявлено, что наиболее ярко

продуктивные процессы мышления выступают при постанов-

ке и решении человеком различных проблем, выдвигаемых

жизнью. Правомерность этого положения подтверждается

тем, что проблемность ― неотъемлемая черта познания, так

как наличие проблем обусловлено всеобщей взаимосвязью и

взаимообусловленностью явлений в мире. Мышление же,

являясь опосредованным познанием, берёт свое начало в

проблемности познания.

С. Л. Рубинштейн и его сотрудники установили следую-

щий основной факт: «…Возможность освоения и использования



человеком предъявляемых ему извне знаний — понятийных обоб-

щений и способов действия или операций — зависит от того, на-

сколько в процессе собственного его мышления созданы внутрен-

ние условия для их освоения и использования [27, С. 232]». «Человек

доподлинно владеет лишь тем, что сам добывает собственным

трудом [28, С. 34]».

В качестве одной из главных психических реальностей

при исследовании творческих процессов мышления была от-

крыта проблемная ситуация, которая, как отмечают психоло-

ги, является начальным моментом мышления, источником

творческого мышления, помогающая разрешить вопросы не

только управления процессом усвоения знаний, но формиро-

вания и развития мотивов учения школьников. Именно про-

блемная ситуация помогает вызвать определенную познава-

тельную потребность у школьников, дать необходимую на-

правленность их мысли и тем самым создать внутрен-

ние (личностно-значимые) условия (смыслы) для усвоения учеб-

ного материала, обеспечив таким образом возможность пе-

дагогу управлять этим процессом.

Именно поэтому, в качестве внутренней сущности сти-

муляционно-мотивирующей ситуации мы рассматриваем

системную цепь проблемных ситуаций. Стимуляционно-

мотивирующая ситуация рассматривается нами как одно из

главных условий возникновения познавательных мотивов, так

как она помогает школьникам осознать тему урока и её

смысл в жизни ученика посредством, специально для этого,

организуемой учебно-познавательной деятельности.



Главное преимущество использования таких ситуаций в

отличие от простого словесного разъяснения учителя заклю-

чается в том, что проблема не ставится извне, а возникает у

самого школьника в процессе его работы. А это ведёт к тому,

что мотивы ученика совпадают с целью решения проблемы.

Возникшая на основании собственной деятельности учащего-

ся проблема обладает большой побуждающей силой, т.к. не-

сёт на себе смыслообразующее начало что способствует

«принятию» её учеником.

Наибольшую трудность для педагогов представляет сам

процесс создания стимуляционно-мотивирующих ситуаций.

Так, по проведенным И. А. Ильницкой исследованиям,

до 80 % опрошенных учителей не могут привести примеры

проблемных ситуаций или приводили неверно. Многие педа-

гоги склонны любой вопрос, заставляющий ребенка воспро-

изводить полученную информацию, называть проблемной

ситуацией. Особенно трудно для учителей создание системы

проблемных ситуаций при изучении целого раздела, в то

время как это очень важно для развития творческого мышле-

ния школьников [13].

Чтобы разрешить это противоречие (между необходимо-

стью и неумением создания проблемных ситуаций), необходимо

определить: «Что такое проблемная ситуация?», «Что она в

себя включает?», «Каковы её основные компоненты?». Наи-

более чётко и последовательно компоненты проблемной си-

туации разработаны психологом А. М. Матюшкиным [19,

С. 28-47+. В качестве основного компонента А. М. Матюшкин

и др. выделяют неизвестное, раскрываемое в проблемной



ситуации (то есть новое усваиваемое отношение, способ или ус-

ловие действия). Поэтому, чтобы создать проблемную ситуа-

цию в обучении, отмечает А. М. Матюшкин, нужно поставить

школьника перед необходимостью выполнения такого зада-

ния, при котором подлежащие усвоению знания будут зани-

мать место неизвестного. Уже сам факт столкновения с труд-

ностью, невозможностью выполнить предложенное задание

с помощью имеющихся знаний и способов действия рождает

потребность в новом знании. Эта потребность и является ос-

новным условием возникновения проблемной ситуации и

одним из главных её компонентов.

Психологами установлено, что ядром проблемной си-

туации должно быть какое-то личностно-значимое для чело-

века рассогласование (противоречие) между известным или

еще неизвестным, которое требуется открывать. Однако при

столкновении с трудностью у ученика может и не возникнуть

познавательный мотив (противоречие не будет создано), если

задание, которое должно выявить затруднение у обучаемых,

даётся без учёта их возможностей (интеллектуальных возмож-

ностей и достигнутого ими уровня знаний). Поэтому в качестве

еще одного компонента проблемной ситуации А. М. Матюш-

кин и др. выделяют возможности учащегося в анализе усло-

вий поставленного задания и усвоении (открытии) нового

знания. Не слишком трудное, не слишком лёгкое задание не

способствует возникновению проблемной ситуации.

Итак, в психологическую структуру проблемной ситуа-

ции входят три компонента [19]:



1. Неизвестное, которое должно содержать видимое или

подразумеваемое противоречие, рассматриваемое в качест-

ве движущей силы процесса познания. Осознание противо-

речия учеником порождает у него потребность в дейст-

вии, т.е. создаёт его мотивированность.

2. Познавательная потребность, мотив деятельности для

разрешения возникшего противоречия.

3. Интеллектуально-познавательные возможности учени-

ка, включающие его творческие способности и имеющийся

жизненный опыт, причём, чем выше познавательные воз-

можности ученика, тем больше информации и тем более об-

щие отношения могут быть предоставлены ему в качестве

неизвестного.

Таким образом, первый компонент проблемной ситуа-

ции составляет её предметно-содержательную сторону, вто-

рой ― стимуляционно-мотивирующую направленность, а

третий выражает её объективно-личностный аспект. В соот-

ветствии с этими особенностями психологической структуры

проблемной ситуации А. Н. Матюшкин даёт следующее опре-

деление этому понятию:

Проблемная ситуация — особый вид мыслительного

взаимодействия субъекта и объекта, характеризующийся та-

ким психическим состоянием, возникающим у субъек-

та (учащегося) при выполнении им задания, которое требует

найти (открыть или усвоить) новые, ранее неизвестные субъ-

екту знания или способы действия [19, С. 139].

Большинство педагогов (Бабанский Ю. К., Лернер И. Я.,

Махмутов М. И.) проблемную ситуацию рассматривают,



прежде всего, как ситуацию затруднения. Однако многие

учёные обращают внимание не только на затруднение; в ка-

честве основного звена проблемной ситуации они выделяют

противоречие (Вилькеев Д. В., Зильберман Б. Г., Матюшкин А. М.,

Мелешко С. И., Скаткин М. Н.). Большой интерес представляет

следующее положение С. Л. Рубинштейна: «Особенно острую

проблемность приобретает ситуация при обнаружении в ней

противоречий. Наличие в проблемной ситуации противоречивых

данных с необходимостью порождает процесс мышления, направ-

ленный на их «снятие» [26, С. 15]».

Проблемная ситуация характеризует определенное пси-

хическое состояние школьника, возникающее в процессе вы-

полнения задания, которое помогает ему осознать противо-

речие между потребностью выполнить задание и невозмож-

ностью осуществить это с помощью имеющихся знаний.

Осознание такого противоречия пробуждает у учащегося по-

требность в открытии (усвоении) новых знаний о предмете,

способе или условиях выполнения действия.

Таким образом, проблемная ситуация, в нашем пони-

мании, это ядро стимуляционно-мотивирующей ситуации,

выраженное в психическом состоянии интеллектуального за-

труднения школьника, вызванном осознанием им противо-

речия между потребностью и возможностью выполнения

учебного задания.

В процессе осознания школьниками возникающего (соз-

данного, стимулируемого) противоречия при выполнении при-

нятой ими учебной задачи учащиеся приходят к пониманию



необходимости интеграции и универсализации знаний, уме-

ний и способов учебных действий.

Психологический подход к классификации проблемных

ситуаций осуществлен А. М. Матюшкиным [19, С. 37-47+. В ос-

нову он положил три основания:

− Действие:

∙ неизвестное — цель (предмет действия);

∙ неизвестное — способ действия;

∙ неизвестное — новые условия действия.

− Уровень развития учащихся.

− Уровень интеллектуальных возможностей ребенка.

Е. Л. Мельникова [21+ разделяет проблемные ситуации

по критерию эмоционального переживания:

− с удивлением;

− с затруднением явным;

− с затруднением скрытым.

Дидактический подход к классификации использовали

Ю. К. Бабанский [3] — приёмы создания проблемных ситуа-

ций: аналитический, синтетический, использования сравне-

ний, классификаций и систематизации; М. И. Махмутов —

классификация, основанная на способах создания проблем-

ных ситуаций [20]:

− при столкновении учащихся с жизненными явлениями,

фактами, требующими теоретического объяснения;

− при организации практической работы школьников;

− при побуждении обучаемых к анализу жизненных явле-

ний, приводящих их в столкновение с прежними житейскими

представлениями об этих явлениях;



− при формулировании гипотез;

− при побуждении школьников к сравнению, сопоставле-

нию и противопоставлению;

− при побуждении учеников к предварительному обоб-

щению новых фактов;

− при исследовательских заданиях.

Н. Е. Кузнецова и М. А. Шаталов [17+ выделяют:

1. Ситуации неожиданности — создаются при ознаком-

лении учащихся с учебным материалом, вызывающим удив-

ление, поражающим своей необычностью.

2. Ситуации конфликта — возникают при наличии про-

тиворечия между:

- теоретически возможным способом решения учебной

задачи, найденным учащимся на основе своих знаний инте-

грального характера, и невозможностью его практического

осуществления;

- практически достигнутым результатом (известным

фактом) и недостаточностью только предметных знаний для

его теоретического обоснования;

- жизненным опытом учащихся, их бытовыми понятия-

ми, представлениями и научными знаниями.

3. Ситуации опровержения — создаются, когда обучае-

мым на основе всестороннего интегрального анализа предла-

гается обоснованно доказать несостоятельность какого-либо

предположения, идеи, вывода, гипотезы, проекта и т.п.

4. Ситуации предположения — возникают, когда пред-

полагается существование какого-либо явления или закона,

теории и др., расходящихся с полученными ранее системны-



ми знаниями, или же требуется доказать справедливость вы-

двинутого предположения.

5. Ситуации неопределенности — создаются, когда уча-

щимся предъявляют задание с недостаточными или избыточ-

ными данными для получения однозначного ответа.

Все группы классификаций проблемных ситуаций опре-

деляют способы создания стимуляционно-мотивирующих си-

туаций. Когда проблемная ситуация будет принята учеником

к решению, тогда она становится мотивом к началу мышле-

ния. В этом случае говорят о том, что проблемная ситуация

переросла в учебную проблему.

Учебная проблема ― форма практической реализации,

созданной в процессе обучения стимуляционно-

мотивирующей ситуации, определяющей направление мыс-

лительной деятельности школьника и побуждающей к учеб-

ной деятельности по интеграции естественнонаучных и гума-

нитарных знаний и умений с целью усвоения новых понятий,

новых способов учебных действий.

В педагогике выделяют следующие приёмы вывода из

проблемной ситуации [21]:

− учитель «заостряет» противоречие и сообщает учебную

проблему;

− учащиеся самостоятельно осознают противоречие и

формулируют учебную проблему;

− педагог побуждает учеников осознать противоречие и

сформулировать учебную проблему в диалоге;

Формы, типы, методы интегративных занятий.

Этапы деятельности по присвоению информации:



Этап1 — временной период, характеризующийся ка-

ким-либо событием;

стадия, ступень, момент в развитии чего-либо.

Информация2 — сообщение о положении дел где-

либо, о состоянии чего-либо; сведения об окружающем мире

и протекающих в нем процессах, воспринимаемые челове-

ком или специальными устройствами;

обмен сведениями между людьми и специальными

устройствами, обмен сигналами в животном и растительном

мире;

1. Мотивация3 — динамический процесс функциониро-

вания системы мотивов, в котором одни мотивы доминиру-

ют, причинно побуждая деятельность, а другие, подавляя, уг-

нетают [12];

процесс, в результате которого определённая деятель-

ность приобретает для индивида известный личностный

смысл, создаёт устойчивость его интереса к ней и превращает

внешне заданные цели его деятельности во внутренние по-

требности личности [4].

2. Целеобразование — процесс порождения новых целей

в деятельности человека, одно из проявлений мышле-

ния [12].

3. Стратегия4 (планирование) — выстроенная система за-

дач по достижению поставленной цели.

1отфр. Étape – переход, перегон 2англ. Information, от лат. Informatio – разъяснение, осведомление 3франц. Motif – побудительная причина, довод в пользу чего-либо, повод к действию, от лат. Movere – приводить в движение, толкать 4фр. Stratégie, нем. Strategie от греч. Stratēgia, stratos – войско и agein – вести



4. Построение ориентировочной основы действий —

система условий, на которую реально опирается человек при

выполнении действия. Она может совпадать с объективно

необходимой, но может и не совпадать с ней [32].

5. Последовательность действий — дидактическая за-

дача действия, способ действия, результат действия.

6. Рефлексия1 — процесс самопознания индивидом внут-

ренних психических актов и состояний, в том числе и со сто-

роны других субъектов и общностей [30].

7. Оценка — определение и выражение в условных бал-

лах-знаках (отметка, примечание автора), а также в оценочных

суждениях учителя степени усвоения учащимися знаний и

умений, установленных программой, уровня прилежания и

состояния дисциплины [30];

самооценка — мера соответствия внутреннего мира субъ-

екта внешнему, с его требованиями, законами, нормами,

обычаями и традициями.

8. Коррекция2 — исправление, улучшение, совершенство-

вание результата обучения.

Элементы образовательного процесса:

Образовательный процесс — системный процесс

взаимодействия педагогов и учащихся между собой и друг с

другом, в ходе которого учащийся по мере всё более глубоко-

го и всестороннего участия в обучении и учении, воспитании

и самовоспитании, развитии и саморазвитии движется от ро- 1франц. Reflexion – размышление, обдумывание; от лат. Reflecto, reflexum, от позднелат. Reflexio – поворачивать, обращать назад 2нем. Korrektion, фр. Correction, лат. Correctio – исправление, поправка, улуч-шение, от лат. Correctus – выправленный, Corrigo – выправляю, исправляю



ли пассивного объекта деятельности педагога к полноправ-

ному соучастнику этого процесса, иными словами, становится

субъектом педагогической взаимодеятельности.

1. Организация деятельности — мотивация, целепола-

гание, стратегия.

2. Изучение нового материала — построение ориенти-

ровочной основы действий и последовательность действий,

приводящие к усвоению новой информации.

3. Закрепление — порядок действий, направленный на

осмысленное применение изученного материала в различ-

ных ситуациях, кодирование и декодирование информации.

4. Повторение — последовательность действий с изу-

ченным и закреплённым материалом, рефлексия.

5. Контроль — выявление отклонений фактических па-

раметров деятельности объекта от нормативных как одна из

ведущих функций управления, проверка, наблюдение с це-

лью проверки, система оценок качества образования.

6. Коррекция — исправление, совершенствование резуль-

тата обучения.

Эти элементы составляют базу любого учебного процес-

са, в том числе и учебного занятия, хотя, совсем необязатель-

но все шесть элементов должны иметь место. Это зависит от

типа учебного занятия (см. табл. 1.3.4.1.).




Группировка этапов деятельности по присвоению информации,

элементов образовательного процесса и типов учебных занятий

этапы деѐтельности по присвоения информации

моти-вациѐ

целеобра-зование

стра-тегиѐ

основа действий

дейст-виѐ

рефлек-сиѐ

оценка

кор-рекциѐ

элементы образовательного процесса

организациѐ деѐтельно-

сти

изучение но-вого мате-

риала

закрепле-ние

повторе-ние

контроль коррекциѐ

типы учебных занѐтий

организацион-ное занѐтие,

урок-панорама

урок изучениѐ нового мате-

риала

урок за-креплениѐ

урок по-вторе-

ниѐ

контрольно-учётный

урок

урок кор-

рекции

Тип1 — яркий образец, модель для группы каких-либо

предметов, явлений; классификационное понятие в научной

систематике — минералогической, геохимической, астроно-

мической и т.п.;

вид, род, разновидность чего-либо; совокупность взаи-

мосвязанных характеристик или наиболее существенных

свойств, присущая ряду языковых систем в целом или их от-

дельным подсистемам (в лингвистике);

художественный образ в произведениях литературы и

искусства, в индивидуальных чертах которого воплощены

наиболее характерные признаки лиц определенной катего-

1от греч. Týpos – отпечаток, форма, образец



рии; категория лиц, предметов, явлений с общими характер-

ными признаками.

Типы учебных занятий:

1. Урок-панорама, организационное занятие.

2. Урок изучения нового материала.

3. Урок закрепления.

4. Урок повторения:

– вводное повторение — актуализация и активизация

ранее изученного материала для оптимального восприятия

новой информации;

– текущее повторение — активизация в ходе изучения

нового материала элементов этой же темы;

– поддерживающее повторение — активизация мате-

риала ранее изученных тем;

– систематизирующее повторение — укрупнение эле-

ментов изученного материала путём объединения их в груп-

пы и кластеры по различным признакам, и выстраивание сис-

темы причинно-следственных связей и взаимосвязей между

этими объединениями;

– обобщающее повторение — установление содержа-

тельных основных и функциональных линий учебной те-

мы (раздела, курса…), ключевых элементов (фактов, законов, по-

нятий, действий…), ценностных установок;

– итоговое повторение — активизация материала всего

учебного курса для выяснения его логической структуры и

выстраивания системы внутрипредметных и межпредметных

связей.

5. Контрольно-учётный урок.



6. Урок коррекции.

Методы обучения.

Обучение1 — целенаправленный педагогический про-

цесс организации и стимулирования активной учебно-

познавательной деятельности обучаемых по овладению на-

учными знаниями, умениями и навыками, развитию творче-

ских способностей, мировоззрения, нравственно-

эстетических взглядов и убеждений.

Метод2 — способ познания, подход к изучению явле-

ний природы и общественной жизни;

приём, система приёмов в какой-либо деятельности, спо-

соб осуществления чего-либо; способ достижения какой-либо

цели, решения конкретной задачи; определенным образом

упорядоченная деятельность, в т.ч. по воспроизведению в

мышлении изучаемого предмета;

совокупность приемов или операций практического или

теоретического освоения (познания) действительности.

В качестве основы учебной деятельности школьников

по решению учебных проблем М. И. Махмутовым была пред-

ложена классификация методов, основанная на соотношении

в обучении таких функций учителя, как [20]:

− изложение и объяснение новых знаний;

− уровень организации самостоятельной учебно-

познавательной деятельности учащихся.

1восходит к общеславянскому učiti, имеющей основу древнерусского укъ – учение, заимствованного из общеславянского языка, образовано от одного корня с навык, обычай, привычка, учить 2фр. Méthode, нем. Methode, ит. Metodo, от лат. Methodus, от греч. Méthōdos – путь исследования, способ



В зависимости от преобладания в учебном процессе од-

ной из них выделяется несколько методов обучения:

− монологическое изложение;

− диалогическое изложение (подводящий и побуждающий

диалоги);

− эвристический;

− поисковый;

− исследовательский.

На наш взгляд, это оптимальная, с позиций интегратив-

но-гуманитарного подхода, группировка методов обучения.

Унифицированная В. В. Гузеевым, на основе уровня са-

мостоятельности школьника в учебном процессе, эта система

методов обучения может быть эффективно использована при

обучении химии в современной школе.

Элементами классификации методов обучения были

определены (см. рис. 1.3.4.1.) [6]:

− начальные условия;

− промежуточные задачи;

− способы решения промежуточных задач.


Модель методов обучения (по В. В. Гузееву)

Учитель должен владеть всеми элементами этой модели.

Начальные условия

Планируемые результаты

Промежуточные задачи (проблемы)

Способы решениѐ промежуточных задач (проблем)



Вопрос таков, какие из элементов этой модели школь-

ник получит в готовом виде, а какие станут результатом его

самостоятельных усилий? Ответ на этот вопрос и будет харак-

теристикой того или иного метода обучения (см. рис. 1.3.4.2.).

Если ученик знает от учителя, из какого значения надо

исходить (исходные данные), через какие промежуточные зада-

чи (учебные проблемы) надо пройти и каким образом их ре-

шить (способы), то его функции сводятся к запоминанию и вос-

произведению, следовательно, можно говорить об объясни-

тельно-иллюстративном (репродуктивном) методе обучения.

Если ученику неизвестны промежуточные задачи, но от-

крыто всё остальное, то это программированный метод обу-

чения. Получив результаты по первой программе действий,

надо перейти ко второй и т.д. до получения планируемых ре-

зультатов. Главное понятие программированного метода

обучения это обучающая программа — совокупность мате-

риала и предписаний для работы с ним.

В случае, когда открыты промежуточные задачи (про-

блемы), но способ их решения не сообщается, ученику прихо-

дится пробовать разные пути, пользуясь множеством эври-

стик, и так повторяется после получения каждого объявлен-

ного промежуточного результата. Это традиционная схема

эвристического поиска, т.е. эвристического метода обучения.

Если ученику неизвестны промежуточные зада-

чи (проблемы) и пути их решения, то его поиск приобретает

более сложный характер. В этом случае мы имеем дело с

проблемным методом обучения.




Алгоритм определения использованного педагогом метода обучения (по В. В. Гузееву)

Метод, при котором исходные условия не выделяются

учителем, а отбираются самим учеником в зависимости от его

понимания задачи (проблемы). При необходимости школьник

возвращается к началу, вносит изменения в начальные усло-

вия и вновь проходит весь путь. И так до тех пор, пока уча-

щийся либо достигнет планируемых результатов, либо дока-

жет, что это невозможно. Весь этот процесс напоминает ис-

НЕТ

НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ АКТУАЛИЗИРОВАЛ

УЧИТЕЛЬ

МОДЕЛЬНЫЙ НЕТ

ДА

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЗАДАЧИ СФОРМУЛИРОВАЛ УЧИТЕЛЬ

ДА

ИХ РЕШЕНИЯ ДАЛ УЧИТЕЛЬ

ИХ РЕШЕНИЯ ДАЛ УЧИТЕЛЬ

ДА

ОБЪЯСНИТЕЛЬНО-ИЛЛЮСТРАТИВНЫЙ

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПРОГРАММИРОВАННЫЙ ПРОБЛЕМНЫЙ

ДА НЕТ НЕТ



следовательский процесс моделирования, вследствие чего

метод и получил название модельного.

Главные достоинства этой классификации — простота и

технологичность (см. табл. 1.3.4.2.).


Классификация методов обучения (по В.В. Гузееву)

схема метода название метода

объяснительно-иллюстративный,

репродуктивный метод

программированный метод

эвристический метод

проблемный метод

модельный метод

Используя в качестве основания приведённые типы и ме-

тоды, можно представить матрицу разнообразия форм инте-

гративных занятий (см. табл. 1.3.4.3.).

Форма1 — наружный вид, внешние очертания предме-

та; способ проявления, осуществления или выражения чего-

либо; установленный образец чего-либо; шаблон; установ-

ленный порядок совершения чего-либо; принятые нормы по-

ведения.

1от лат. Forma – лик, облик, фигура, устройство




Матрица разнообразия форм интегративных занятий

метод тип урока

объѐснительно-иллястративный

программи-рованный

эвристиче-ский

проблем-ный

модель-ный

организа-ционный

лекция рассказ беседа

экскурсия семинар сам.раб.

- -

изучения нового материала


лаб. раб. практ. раб. экскурсия

семинар лаб. раб.

практ. раб.

собеседов. сам.раб

-

закрепле-ния

беседа экскурсия

лаб. раб. практ. раб.


практ. раб.

семинар собеседов.

опрос диктант

повторе-ния


практикум семинар

практикум опрос

семинар опрос

диктант опрос

контроль-но- учёт-ный

- практ. раб.

зачёт

опрос практ. раб.

зачёт

семинар практикум

экзамен

коррекции беседа

консультация

лаб. раб. практ. раб.

консультация


практ. раб.

собеседо-вание

– Лекция — систематическое, последовательное, моноло-

гическое изложение педагогом (лектором) учебного материа-

ла, как правило, строго научного теоретического характера.

– Семинар — форма групповых занятий по какой-либо

проблеме при активном обсуждении участниками заранее

подготовленных сообщений, докладов и т.п.

– Рассказ — устное повествовательное изложение учеб-

ного материала, допускающее простоту языка изложения и



отражение личной позиции в оценке излагаемых событий и

фактов, но не нарушающее при этом научную логику.

– Беседа — полилогическая или диалогическая форма ор-

ганизации обучения, при которой учитель посредством реа-

лизации продуманной системы вопросов подводит (подводя-

щий диалог) или побуждает (побуждающий диалог) учащихся к

осмысленным ответам и пониманию сути вопроса или прове-

ряет усвоение ими ранее изученного материала.

– Экскурсия1 — групповая форма организации учебного

занятия, дающая возможность изучать реальные объекты в

естественной обстановке.

– Практическая работа — выполнение обучаемыми за-

даний практической направленности с использованием необ-

ходимых материальных средств, целью которых является

применение системных знаний, формирование и развитие

обобщённых умений и опыта организационных действий, хо-

зяйственных и других навыков.

– Лабораторная работа — форма учебного занятия,

проводимого в лабораторных условиях с применением при-

боров, лабораторного оборудования, инструментов, мате-

риалов, лабораторной посуды, препаратов, реактивов и др.;

один из видов практических работ.

– Практикум — комплекс практических и лабораторных

работ, сгруппированных в единую систему учебных занятий.

– Самостоятельная работа — организационная форма

обучения, предпосылка дидактической связи различных ме-

тодов между собой. 1от лат. Excursio – прогулка, поездка



– Консультация — индивидуальное или групповое собе-

седование, проводимое по плану или по мере надобности на

любых этапах учебной деятельности.

– Собеседование — индивидуально организованная бе-

седа на определённую тему с целью выявления предраспо-

ложенности и подготовленности ученика к определённому

виду деятельности.

– Опрос — организация устной проверки знаний учащих-

ся, проводимая с целью актуализации, активизации, повторе-

ния, закрепления, контроля и учёта учебных достижений в

вопросно-ответной форме.

– Диктант — одна из форм письменного опроса.

– Зачёт — форма контрольно-учётного учебного занятия

без балловой отметки.

– Экзамен1 — организационная форма контрольно-

учётного занятия с оцениванием, выраженным в баллах или

балловом эквиваленте.

Технологическое ядро организационно- управленческо-

го компонента концептуальной модели интеграции естест-

веннонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в

современной школе может быть представлено в виде схе-

мы (см. рис. 1.3.4.3.).

1от лат. Examen; латинское слово, обозначавшее прежде всего язычок, стрелку у весов, затем, в переносном значении, оценку, испытание




Технологическое ядро организационно-управленческого компонента

Процесс изучения какой-либо определенной темы (раз-

дела) можно организовать по-разному. В настоящее время в

школе чаще всего используется традиционная линейная

форма: после достаточно общего введения отдельные темы

излагаются по очереди, обычно все более и более комплекс-

но. Связи с повседневной жизнью (опытом) ученика если и

рассматриваются то, как правило, в самом конце те-

мы (раздела) не в последнюю очередь из-за того, что они

представляют собой наиболее интегральные темы. Преиму-

щество этой линейной методики состоит в повышении ком-

плексности (от простого к сложному), что облегчает понима-

ние школьником учебного материала. Но очевиден и недос-

таток: собственные интересы ученика слишком долго не

MIN

DM

AP

PIN

G

ЭП

ИГР

АФ

— М

ОТИ

В

СР

ЕДС

ТВА

интегративный эксперимент

познавательные интегральные

задания

общенаучный язык

и метапонятия

программиро-ванный

МЕТ

ОД

Ы

репродуктив-ный

комплексная учебная проблема

оценка учеб-ных достиже-ний ученика

решение учебной

проблемы

рефлексия

СТИМУЛЯЦИОННО-

МОТИВИРУЮЩАЯ

СИТУАЦИЯ

проблемный

эвристический

ФО

РМ

Ы

модельный



удовлетворяются; обучаемый не имеет возможности обзора

темы (раздела) в целом и зачастую оказывается не готов ждать

интересующих его вопросов, тем более что в этом длитель-

ном процессе они просто иногда оказываются забытыми.

Mind Mapping1 — создание и использование карт мыс-

лей или идей по поводу той или иной темы, отражение тема-

тических представлений в форме «карты-дерева».

Начать преподавание какой-либо темы с «мозгового

штурма» — это вполне сложившийся метод. Mind Mapping

представляет собой дальнейшее развитие этой методики (см.

рис. 1.3.4.4.) [1, 2].

Mind Mapping — предоставляет возможность с самого

начала получить обзор темы (раздела), выявить её интегра-

тивность, сформулировать вопросы, предложить план изуче-

ния темы (раздела) и не терять его из вида в течение всего

учебного процесса. Ученики акцентируют внимание (своё и

учителя) на личностно значимые, ценностно-смысловые во-

просы (проблемы) данной темы (актуализация потребностей),

что позволяет учителю реализовывать в процессе обучения

личностную ориентацию и качественно подготовиться к соз-

данию стимуляционно-мотивирующих ситуаций на уроках по

данной теме. Горизонтальные и вертикальные связи устанав-

ливаются с самого начала, что обеспечивает осуществление

внутри- и межпредметной интеграции в обучении.

1англ. [maind] – мышление, направление мыслей; умственная деятельность, умственные способности; разум, ум, склад ума; mapping – составление кар-ты или схемы; отображение, соответствие; отображение в виде кар-ты (распределения); составление схемы; преобразование данных (из одной формы в другую)




Технология «Mind Mapping»

Технология Mind Mapping достаточно проста: школьни-

кам предлагается назвать все ключевые слова, которые при-

ходят им в голову в связи с названной темой (интеграционный

центр), затем эти пункты упорядочиваются, систематизируют-

ся по областям. Обозначенные пункты оформляются вокруг

центра (темы) в форме дерева (возможны варианты), где роль

веток играют различные тематические области, к которым,

- экономия времени - отсутствие мысленного «корсета» - творчество - индивидуальная манера - радость восприятия - предшествующая работа - последующая работа

- упорядочивание мыслительной деятельности - система форм представления со-ответствующая устройству мозга - визуализация: левое — логика, правое — образ

- изображение как таковое

Польза? Что это?

Когда применѐть? Какие предпосылки? Что нужно?

- для большинства тем - первая структуризация - накопление идей - при дефиците времени - планирование целей, задач, проблем - обобщение

- открытие новых методик - «зеленый свет» правому полушарию! - длѐ мыслей нет преград!

- бумага - фломастер, маркер - интерактивная доска - техника - интеллект - просто печатать!

«Mind Mapping» (карта мыслительной деѐтельности)



как плоды, «подвешиваются» выделенные пункты (см.

рис. 1.3.4.5.).


Mind Mapping по теме «Вода»

ВОДА

фи

зика

биология химия

история

промышленность

география

экономика

валеология медицина

экология

клетка флора

фауна жизнь

эволюция

вещество

структура

кислород, оксиды водород, горение

амфотерность

интеграция

база

фазовые состояния

энергия

температура

физические свойства

теплоёмкость

аномальные свойства

сила Архимеда

растворы, гидроксиды

нейтральная среда

климат морские сражения

отдых

транспорт, энергетика сырьё, охладитель

гигиена спорт

лекарственные препараты

физиологический раствор

питание

лечебные ванны

очистка водоёмов

топливо



Mind Mapping позволяет преодолеть противоречие ме-

жду целостностью жизненного (в т.ч. и познавательного) опыта

школьника и усечённостью, фрагментарностью, однобоко-

стью предметного изучения объектов, процессов или явле-

ний, что приводит к неполноценности знаний и снижению

интереса к изучаемой дисциплине.

Кроме того, существует возможность с помощью Mind

Mapping узнать что-либо о представлениях и предваритель-

ном опыте учащихся, что весьма ценно для работы учителя

при подготовке и проведении интегративных занятий.

Методически это представляет собой очень хороший

способ вхождения в тему (раздел) для большой группы обу-

чаемых, предоставляющий возможность каждому школьнику,

при относительно небольших затратах времени, назвать тот

аспект, который ему значим, и существует гарантия, что эти

аспекты в учебном процессе не будут забыты.

Mind Mapping может быть использован на уроке разны-

ми способами:

− как вхождение в тему (раздел) — урок панорама (см.

рис. 1.3.4.6);

− как подведение итогов (повторение, закрепление, обобще-

ние) изучения темы в кодированной форме, что обеспечивает

оптимальное запоминание учебного материала, для фикса-

ции результатов обсуждения, для документирования проек-

та; как помощь в обучении и т.д.




Mind Mapping по теме «Спирты»

БАЗА

СТРОЕНИЕ СВОЙСТВА

ИНТЕГРАЦИЯ

- дрожжи - флора - генотип - метаболизм - фермент - грибы - физиология

- задачи - горение - продукты - брожение - реакция - молекула - получение

- физические свойства - текучесть - теплоемкость - теплота - скорость - энергия - растворитель - диффузия - запах

- лес - нефть - газ - демография

БИОЛОГИЯ ХИМИЯ ФИЗИКА ГЕОГРАФИЯ

- мифы - религия - древнее производство

- спирт - алкоголь - водка - вино - пиво - настойка

ИСТОРИЯ ЛИНГВИСТИКА

- сохранение ресурсов - чистый вид топлива - проблемы использования

- алкоголизм - эмоции - отдых

ЭКОЛОГИЯ ВАЛЕОЛОГИЯ

- настойки - дезин-фекция - примочки

- духи - лосьон - гели

- сырьё - резина - кожа - пластик - волокно - пищевая

- дешевизна - доступность - бизнес

- вино - праздник

МЕДИЦИНА ПАРФЮМ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЭКОНОМИКА КУЛЬТУРА

СПИРТЫ



Диагностика срезовых работ учащихся и педагогическое

наблюдение позволяют утверждать, что применение Мind

Мapping оптимально стимулирует формирование у школьни-

ков универсальных умений, таких как наблюдение, сравне-

ние, анализ, синтез, обобщение, моделирование; с перехо-

дом к более сложным методам познания: индукции, дедук-

ции, интуиции.

Необходимо отметить, что систематическое использо-

вание Мind Мapping приводит к определенному совершенст-

вованию метода учащимися, кроме того, школьники явно за-

интересованы в составлении карт, т.к. это облегчает им под-

готовку к уроку и позволяет дать более «красивый», выдер-

жанный ответ, таким образом, идёт совершенствование уме-

ний школьников кодировать и декодировать информацию,

составлять и использовать конспект. Но самое главное, при

использовании этой технологии ученик неформально сам

становится участником организации учебного процесса, в ко-

тором учитываются его запросы, что мобилизует школьника

на рефлексию.

Можно утверждать, что при данной организации обуче-

ния школьник осознает процесс познания как личностно-

значимый и, следовательно, использование Mind Mapping ак-

тивизирует формирование устойчивых внутренних мотивов

учащихся к изучению предмета.

В качестве важнейшего средства интеграции естествен-

нонаучных и гуманитарных знаний при обучении школьников

химии можно отметить введение эпиграфа к уроку с после-

дующим его обсуждением в конце урока.



Эпиграф1 — цитата или краткое изречение, предва-

ряющее сочинение или отдельный его раздел, в котором по-

ясняются замысел, идея произведения или его части [16].

Использование афоризмов, изречений великих мысли-

телей, литературных цитат (учёных, поэтов, политиков и др.) не-

обходимо для создания стимуляционно-мотивирующих си-

туаций на уроке и для рефлексии учащихся.

Этот приём стимулирует познавательную активность и

рефлексию собственной деятельности школьников, что при-

водит к оптимизации процесса формирования интегрального

стиля мышления (ценностно-смысловых отношений) и мотивов

школьников к изучению химии.

Например, к уроку по теме «Промышленный синтез ам-

миака» можно использовать афоризм Софокла: «Люди всегда

осыпают проклятиями всё то великое, что входит в их

жизнь», или изречение Луи де Бройля: «Каждый успех наших

знаний ставит больше проблем, чем решает».

Для повышения уровня качества системных знаний и

универсальных умений школьников, формирования и разви-

тия устойчивых внутренних мотивов учения целесообразно

применять комплекс средств, направленных на раскрытие

творческого потенциала учащихся. Одним из таких средств

являются познавательные интегральные задания по химии,

обладающие свойствами динамичности, открытости, устой-

чивости, саморегуляции и саморазвития личности.

1от греч. Epigraphe – надпись



Познавательное интегральное задание — учебное

задание, предполагающее поиск новых системных знаний и

способов (универсальных умений), стимуляцию активного ис-

пользования в учении интеграционных процессов (связей,

синтеза), воспитание ценностей и индивидуально- ценност-

ных смыслов учения (интегральный стиль мышления), форми-

рование универсальных учебных действий.

Познавательные задания интегрального характера мы

рассматриваем как средство организации и управления учеб-

ной деятельностью учащихся в процессе познания.

При разработке и применении познавательных инте-

гральных заданий при обучении школьников химии мы бази-

руемся на методологии интеграции естественнонаучных и гу-

манитарных знаний и руководствуемся следующими дидак-

тическими принципами: научности; системности; систематич-

ности; практической значимости; проблемности; доступности;

синтеза номотетических и идиографических методов позна-

ния; цикличности; интерактивности и мотивации; системати-

зации, углубления и расширения знаний и формирования

универсальных умений; самостоятельности и творческой ак-

тивности; учёта индивидуальных особенностей школьников;

легитимности.

Легитимный1 — находящийся в соответствии с дейст-

вующим в данном государстве законом, опирающийся на

принятые в данном обществе ценности.

Педагогически обоснованная система познавательных

интегральных заданий позволяет осуществить все функции 1фр. Légitime, от лат. Legitimus – законный



обучения, поэтому в каждой познавательной задаче учителю

необходимо выделять не только её роль в приобретении

знаний и место в логике содержания учебного материала, но

и в активизации учебно-познавательной деятельности уча-

щихся, сопутствующей её решению. Познавательные инте-

гральные задания не выполняются по готовым образцам, а

прогнозируют новые решения, в которых нужны предвиде-

ние, догадка, ориентация на перспективы познания и углуб-

ление, совершенствование имеющихся знаний и умений. С

помощью таких заданий учитель создаёт стимуляционно-

мотивирующую ситуацию на уроке, активизирует деятель-

ность школьников по нахождению выхода из неё, приводит в

активное состояние все психологические процессы, познава-

тельные силы субъектов обучения.

Процесс разрешения стимуляционно-мотивирующей

ситуации требует от учеников волевых усилий, интеллекту-

ального напряжения, а её разрешение, завершающее позна-

вательный акт, удовлетворяет их собственные интересы, вос-

питывает ценностные отношения и вызывает у них положи-

тельные эмоции.

Познавательные интегральные задания можно разде-

лить на три типа:

1. Задания, требующие в процессе решения использова-

ния системных знаний и интегрированных умений. Например:

а) во время бега человек массой 60 кг расходует в сред-

нем 418,4 кДж/км. Вычислите массы следующих продуктов, кото-

рые эквивалентны затратам энергии бегуна на дистанции 5 км:



молоко, сосиски, яблоки, шоколад, чипсы (калорийность продуктов ука-

зана на упаковочном материале или ярлыках);

б) известно, что при понижении температуры на 10° С, в со-

ответствии с правилом Вант Гоффа, скорость химического про-

цесса уменьшается в 2-4 раза. Тем не менее, если у человека тем-

пература тела падает хотя бы на 2° С – 3° С, это приводит к серь-

езным, часто необратимым последствиям. Объясните этот

факт.

2. Задания, содержащие интегративную информацию.

Например:

а) какое время потребуется альпинисту, чтобы сварить яй-

цо вкрутую на высоте 6000 м, где давление равно 47,19 кПа, если

принять температурный коэффициент реакции денатурации яич-

ного белка равным 4, а время варки в домашних условиях —

5 минут?;

б) составьте графическую формулу вещества:

карвон — (5-изопренил-2-метилциклогексен-2-он) компонент же-

вательной резинки и масла мяты, обусловливающий запах тмина;

дибунол — (2, 6-дитретбутил-4-метилфенол) антиоксидант.

3. Задания, в ходе решения которых школьники получают

новые системные знания и овладевают интегрированными

умениями. Например:

а) при 17° С сердце лягушки совершает 30 сокращений в ми-

нуту, а при 27° С — 60 сокращений в минуту. Какова частота со-

кращений сердца лягушки при 20° С, 25° С и 30° С?;

б) человек, находясь на сорокаградусной жаре, потерял с по-

том 0,5 л воды. На сколько градусов нагрелось бы его тело, если бы

он был лишён возможности потеть?;

в) в качестве противорвотного средства применяют 0,5%-

ный водный раствор вещества, содержащего: 23,762 % углерода,

70,29 % хлора и имеющего плотность паров по воздуху рав-



ную 1,741379. Определите формулу этого вещества, составьте

структурную формулу и дайте название веществу в соответст-

вии с номенклатурой IUPAC.

Большой эффективности достигают познавательные ин-

тегральные задания, в которых сочетаются все три типа.

Например:

а) согласно имеющимся оценкам, 5 % населения планеты но-

сит на себе 5 млн. т лишнего жира. Сколько энергии заключено в

этом жире? Сколько людей в течение года можно накормить из-

быточно потреблёнными этой частью населения продуктами, ес-

ли одному человеку в среднем в день нужно 2656,34 ккал энергии?;

б) небольшое количество инертного газа аргона вводится в

колбу лампы накаливания для предотвращения испарения вольф-

рама с нити. Какой объём аргона, при нормальных условиях, необ-

ходим для заполнения колбы объёмом 0,2 л при давлении 173 Па?

Что бы Вы сказали об эффективности использования таких ламп?;

в) за год цех выработал 13,76 т яблочной эссенции, на что из-

расходовали 10,2 т изовалериановой кислоты и 8,8 т изоамилового

спирта. Определите массовую долю выхода эссенции. Составьте

графические формулы и названия (IUPAC) всех веществ. Укажите

условия прохождения процесса;

г) какой объём кислорода (н. у.) выделится в атмосферу, если

известно, что в процессе фотосинтеза растения планеты ассими-

лируют ежегодно углекислый газ массой 200 млрд. т?

Анализ условия познавательного интегрального задания

осуществляется путем постановки общих и специальных во-

просов, позволяющих выяснить, что дано в задании и что

требуется найти, с помощью которых намечаются предвари-

тельные преобразования условий задания для достижения

искомого. Формулирование вопросов при поиске неизвестно-



го в стимуляционно-мотивирующей ситуации свидетельствует

о таком этапе, когда ситуация преобразуется в теоретиче-

скую (учебную) проблему, в которой неизвестное выступает

как искомое, требуемое знание или умение.

Например, создана стимуляционно-мотивирующая си-

туация неожиданности: потребность организма человека в ки-

слороде не всегда одинакова. Когда человек сидит, он потребляет

в час 10 л – 12 л кислорода, а во время усиленной работы — 60 л и

даже 100 л., при этом известно, что в 5 л воды способно раство-

риться 100 мл (н.у.) кислорода. В нашем организме около 5 л крови.

В состав кровяной плазмы входит 90 % воды. Каким образом обес-

печивается потребление такого количества кислорода организ-

мом. Налицо явное противоречие: минимально требуемое

количество кислорода в 100 раз больше того количества, ко-

торое может раствориться.

Учитель правильно поставленными вопросами (Какова

доля воды в составе крови в организме человека? Какой объём ки-

слорода способен раствориться в ней? Какие вещества, кроме во-

ды, входят в состав крови? Каким образом организм обеспечивает

себя таким количеством кислорода?) создаёт условия для осоз-

нанного анализа учащимися ситуации и преобразовании её в

учебную проблему: обеспечение кислородом организма или функ-

циональная роль гемоглобина в крови человека и т.п.

Основываясь на работах Е. А. Шишкина и рекомендаци-

ях О. С. Зайцева, мы составили краткую памятку школьникам

для выполнения познавательных интегральных заданий [9,

10, 34]:

1. Внимательно ознакомьтесь с текстом задания, прочитав

его несколько раз.



2. Попробуйте своими словами сформулировать текст зада-

ния, чтобы он был более вам понятен.

3. Запишите условия и требования в удобной форме: с помощью

символов и условных обозначений, с помощью рисунков и т.д.

4. Четко сформулируйте цель задачи. Поставьте перед собой

вопрос — зачем это задание вам предложено, что нового может

дать решение задач?

5. Представьте себе, что вы действуете в условиях задачи, и

ищите выход из затруднения. Задайте себе как можно больше во-

просов — почему? Зачем?

6. Мысленно переберите в памяти случаи, хотя бы отдаленно

напоминающие описание задания. Проведите аналогии и попы-

тайтесь использовать прежний опыт в данной ситуации. Ста-

райтесь максимально использовать все имеющиеся у вас знания,

приобретенные при изучении других дисциплин, почерпнутые из на-

учно-популярной литературы, жизненного опыта. Но имейте в ви-

ду, что прежний опыт не всегда приемлем в новых условиях, тре-

бующих новых знаний, и может привести к неправильным резуль-

татам.

7. Составьте список недостающих данных, которые вам пред-

стоит найти в справочной литературе.

8. Попробуйте составить план действий по решению данной

проблемы. Для этого разбейте проблему на несколько составляю-

щих её более мелких проблем. Определите промежуточные задачи.

9. Выдвигайте как можно больше всевозможных идей и гипотез

по решению проблемы (игнорируя, очевидно, абсурдные). Запишите их.

Помните, что не страшно выдвинуть неправильную гипотезу,

обидно пропустить верную.

10. Составьте для решения необходимые уравнения реакций и

отберите нужные математические уравнения. Если это необхо-

димо, преобразуйте их.



11. Произведите все необходимые математические действия с

заданной точностью.

12. Помните, что с размерностью числовых величин выполня-

ются такие же математические операции. Несоответствие раз-

мерности величины говорит о неправильности преобразований.

13. Сравнивайте (оценивайте) полученные результаты. Выпа-

дение численного значения свойства объекта из определенной за-

кономерности указывает на его аномальное поведение, что мо-

жет быть причиной проблемы и является ключом к её решению.

14. Проверьте решение, составив и решив обратную задачу,

или используя полученные результаты в новых условиях.

15. Подумайте, какие еще сведения можно получить из данного

решения? Постарайтесь из полученных данных вычленить и сфор-

мулировать новую проблемную ситуацию.

Человек, способный ставить и объяснять проблемы, —

это человек с творческим мышлением!

Для учителей можно предложить следующие рекомен-

дации к оценке выполнения учеником познавательного инте-

гративного задания:

1. Число обнаруженных и сформулированных проблем (поиск про-

блемы намного более трудоемок и сложен, чем её последующее решение и

это должно учитываться при оценке).

2. Число решений (правильных или близких к правильным) заданной

проблемы, число подходов к решению и т.п.

3. Перечисление факторов, влияющих на свойства веществ,

ответственных за поведение вещества в описываемом явлении.

4. Интегральность решения проблемы. Например, число при-

влекаемых к решению теорий из различных дисциплин, способов

действий, математических операций.

5. Осуществление операций систематизации и классификации

предлагаемых данных.



6. Ранжирование признаков или факторов ответственности

за прохождение процесса.

7. Обнаружение наибольшего числа признаков общности и раз-

личия у объектов.

8. Число критических замечаний, выявленных недостатков и

ошибок.

9. Качество научной речи (химического языка) легко оценивается

по числу и точности использованных в описании или объяснении на-

учных терминов.

Преподаватель должен поощрять любой, кроме аб-

сурдного, ответ и стараться обсуждение решений предостав-

лять самим учащимся.

Ученики обязательно должны быть ознакомлены с кри-

териями решения и предъявляемыми к ним требованиям.

В качестве примера можно привести следующие формы

использования в школе познавательных интегральных зада-

ний по химии:

Упражнения — простые по составу и характеру выпол-

нения задания, направленные на усвоение и совершенство-

вание системных знаний, интегрированных умений в процес-

се репродуктивной и частично поисковой деятельности.

Упражнения могут быть направлены на закрепление

только что изученного на уроке учебного материала, понятия

или закона, теоретических положений или ведущих идей, за-

кономерностей, темы или раздела курса химии. Упражнения

также могут быть использованы для создания стимуляцион-

но-мотивирующей ситуации при изучении нового материала,

обобщения и закрепления усвоенных ранее знаний, допол-



нения, углубления или расширения имеющихся у школьников

знаний по теме.

Например: 8 класс. Тема «Оксиды». При выполнении

упражнения по классификации следующих оксидов — K2O;

SO2; Al2O3; N2O5; MnO; Cr2O3; CaO; Mn2O7; CO2; P2O5; CrO3, с по-

следующим сравнением с эталонным ответом, у учащихся

возникает ситуация конфликта при отнесении оксидов мар-

ганца (VII) и хрома (VI) к кислотным оксидам. В ходе анализа

предложенной ситуации формулируется учебная проблема, в

каких случаях оксиды металлов могут быть отнесены к ки-

слотным оксидам? Такая же ситуация может быть создана с

использованием несолеобразующих оксидов, таких как вода,

угарный газ, оксид азота (I) и т.п.

При изучении темы 8 класса «Вода» учащимся предла-

гается, на основании молекулярной структуры воды, опреде-

лить правильные ответы в перечне:

температура плавления воды — ниже 100° С, выше 100° С;

температура кипения воды — выше 1000° С, ниже 1000° С; вода в

твердом состоянии — пластична, хрупка; вода обладает свойст-

вом — проводника электрического тока, диэлектрика.

При выборе ответов у учащихся возникает ситуация

конфликта: с одной стороны, они знают, что молекулярные

вещества являются диэлектриками, с другой, житейский опыт

подсказывает, что «вода» хорошо проводит электрический

ток. Таким образом, задаётся учебная проблема: что мы по-

нимаем под словом «вода» в повседневной жизни или суще-

ствует ли вещество вода в природе? Выход из созданной



ситуации может служить отправной точкой введения в тему

«Растворы» (принцип цикличности);

Химические задачи — познавательные задания с во-

просительной ситуацией, включающие в себя условие, функ-

циональные зависимости и требование ответа;

цель, поставленная в конкретных условиях, требующая

применения известного, или изобретения нового способа для

её решения.

Химические задачи, в отличие от математических, име-

ют свою специфику, обусловленную тем, что химические

формулы и уравнения содержат в скрытом виде определён-

ные количественные данные. Для решения задачи необхо-

димо выяснить отношения между данными и искомой вели-

чиной, установить соответствующие им закономерности. Хи-

мические задачи самое популярное средство образования

школьников и широко используются для создания различных

стимуляционно-мотивирующих ситуаций на уроке.

Например, ситуацию неожиданности при изучении те-

мы 8-го класса «Вода» можно создать, предложив ученикам

решить расчётную задачу:

«Каким мог быть максимальный вес водяного паука, если бы он

опирался на 5 см2 водной поверхности».

Приняв, что в процессе эволюции видов максимальный

вес водяного паука ограничивался лишь поверхностным на-

тяжением воды, тогда вес паука (mg) не должен превышать

силу равную 0,05 м ×0,07275 Н∙м-1. Учитывая, что g = 9,8 м∙с-2, на-

ходим m = 0,05 м × 0,07275 кг∙м∙с-2∙м-1 / 9,8 м∙с-2. Полученная ве-

личина (m 0,3711 г) вызывает у школьников удивление и жела-



ние выяснить причину. Формулируется учебная проблема —

аномальные свойства воды в природе.

Ситуацию конфликта можно создать при изучении те-

мы 8-го класса «Галогены», используя задачу:

«Определите энергии связей в двухатомных молекулах галоге-

нов, если тепловые эффекты синтеза фтороводорода, хлороводо-

рода, бромоводорода и иодоводорода равны соответственно (-

270,9 кДж/моль), (-92,4 кДж/моль), (-36,1 кДж/моль) и (26,57

кДж/моль). Энергия связи в молекуле водорода составля-

ет 436 кДж/моль, фтороводорода — 568 кДж/моль, хлороводоро-

да — 431 кДж/моль, бромоводорода — 366 кДж/моль и иодоводоро-

да — 299 кДж/моль. Теплота испарения брома и йода составля-

ет 30 кДж/моль и 62,4 кДж/моль соответственно. По полученным

данным установите и объясните закономерность изменения энер-

гии связи в молекулах галогенов».

Решив задачу, ученики получают данные по энергиям

связи: фтор — 159 кДж/моль, хлор — 241 кДж/моль, бром —

193 кДж/моль, иод – 151 кДж/моль в газообразном состоянии. Чи-

словое значение энергии связи в молекуле фтора выпадает из

общей закономерности, хотя ученики знают, что чем меньше

радиус атомов, образующих связь, тем больше энергия связи.

Осознание учеником данной ситуации конфликта перерастает

в учебную проблему, требующую рассмотрения строения мо-

лекул галогенов.

Используя задачу:

Ученик, желая получить водород, растворил 0,65 г цинка в рас-

творе азотной кислоты. Выделившийся газ школьник собрал и про-

вёл пробу на чистоту водорода. Ожидаемого эффекта не последо-

вало. Ученик решил, что использованная кислота слишком разбав-

лена. Прав ли он?;



при изучении темы 9-го класса «Азотная кислота» можно соз-

дать ситуацию опровержения. Учащимся после анализа при-

веденного факта предлагается выяснить причину неоправ-

давшего надежды ученика эксперимента. Возникает учебная

проблема — взаимодействие азотной кислоты с металлами.

Ситуация предположения может возникнуть при изуче-

нии темы «Гидролиз солей» в 9 классе в ходе решения сле-

дующей задачи:

Для полной нейтрализации 100 мл 0,1 М раствора гидроксида

натрия ученик использовал 100 мл 0,1 М раствора уксусной кисло-

ты. После сливания растворов школьник провел контрольную про-

бу индикатором. Изменение цвета индикатора указывало на ще-

лочную среду раствора. В чём ошибся ученик?

При решении поставленной проблемы девятиклассники

предполагают, о недостаточности их знаний относительно

поведения веществ в водных растворах и формулируют учеб-

ную проблему — взаимодействие солей с водой.

Ситуация неопределенности может быть задана при ис-

пользовании задач с избыточными или неполными данными

для однозначного ответа.

Например, задача:

В некоторых учебных пособиях авторы используют задание: во

сколько раз увеличится скорость синтеза аммиака, если давление в

сосуде увеличить в 3 раза. Как бы вы решили такую задачу?

При выполнении задания школьники сталкиваются с

проблемой, а именно недостатком данных. В приведенном

примере это отсутствие кинетического уравнения синтеза

аммиака. Следовательно, в предложенном виде задача не-

разрешима. Созданная ситуация задаёт учебную проблему —



количественная зависимость скорости химической реакции от

концентрации реагентов.

Весьма ценным приёмом создания стимуляционно-

мотивирующих ситуаций в обучении химии является анализ

художественных произведений и публицистики, а точнее, от-

рывков из них, содержащих информацию, имеющую отноше-

ние к теме урока. Использование художественной литерату-

ры при обучении химии предоставляет учителю химии боль-

шие возможности для нравственного и эстетического воспи-

тания на уроке, определяя тем самым индивидуально-

ценностные смыслы учения.

При изучении темы 8-го класса «Строение атома» мож-

но создать стимуляционно-мотивирующую ситуацию, исполь-

зуя стихотворение В. Я. Брюсова «Мир электрона»:

Быть может, эти электроны ― Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков!

Еще, быть может, каждый атом ― Вселенная, где сто планет; Там ― всё, что здесь, в объёме сжатом, Но также то, чего здесь нет. Их меры малы, но все та же Их бесконечность, как и здесь;

Там скорбь и страсть, как здесь, и даже Там та же мировая спесь. Их мудрецы, свой мир бескрайный

Поставив центром бытия, Спешат проникнуть в искры тайны И умствуют, как ныне я; А в миг, когда из разрушенья Творятся токи новых сил, Кричат, в мечтах самовнушенья, Что бог свой светоч загасил!

Учащимся после цитирования стихотворения может

быть предложен вопрос: «С какой моделью атома ассоции-

руются у Вас слова автора и почему?».



Прочтение стихотворения А. Ахматовой «Вечер»:

Молюсь оконному лучу —

Он бледен, тонок, прям. Сегодня я с утра молчу, А сердце — пополам На рукомойнике моем Позеленела медь,

Но так играет луч на нём,

Что весело глядеть. Такой невинный и простой В вечерней тишине, Но в этой храмине пустой Он словно праздник золотой И утешенье мне.

при изучении в 8 классе раздела «Вещества и процессы в ок-

ружающей нас природе и технике» или при изучении в 9

классе темы «Коррозия металлов» позволит учителю создать

ситуацию конфликта ― «Почему медь стала зелёной?»

В 9 классе при изучении темы «Азот» учащимся можно

процитировать отрывок из романа А. П. Казанцева «Пылаю-

щий остров» и привести «химическую канву» сюжета произ-

ведения *18]:

На несуществующем острове Аренида был обнаружен фио-

летовый газ — чрезвычайно активный катализатор взаимодейст-

вия азота с кислородом (в его присутствии для начала реакции

достаточно зажечь спичку). Этот газ террористы решили исполь-

зовать для уничтожения ряда стран. Учёный, открывший газ, ре-

шил помешать этому и поджёг воздух над островом, вследствие

чего остров превращается в огромный завод, перерабатывающий

азот и кислород земной атмосферы в оксиды азота. Лишь усилия

учёных многих стран помогли спасти атмосферу Земли.

Затем учащимся предлагается ответить на ряд проблем-

ных вопросов:

− возможно ли взаимодействие азота с кислородом при стан-

дартных условиях? Почему?;

− происходит ли взаимодействие азота с кислородом в атмосфе-

ре? Почему?;



− каким образом герои романа решили уничтожить ряд стран?;

− почему остров превратился в огромный реактор по синтезу ок-

сидов азота? Чем это грозит?;

− предположите, каким образом ученые в романе смогли спасти

атмосферу Земли?;

− оцените реальность существования такого катализатора;

− как вы оцениваете полезность создания такого катализатора

для общества?;

− появилось ли у вас желание познакомиться с произведением?

При изучении темы 9-го класса «Фосфор» можно на-

помнить учащимся, что благодаря свойству фосфора светить-

ся в темноте А. К. Дойл избрал его в качестве средства при-

дать такой устрашающий вид знаменитой собаке Баскерви-

лей из одноименной повести автора:

«Чудовище лежало перед нами … Его огромная пасть все ещё

светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза

были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светя-

щейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засве-

тились в темноте. «Фосфор», – сказал я».

Затем учитель может создать ситуацию опровержения в

форме вопроса: «Как вы думаете, насколько реален сюжет

повести со светящейся собакой, если для этого использовали

белый фосфор?» Также педагог, используя факт свечения бе-

лого фосфора, может создать ситуацию предположения, ор-

ганизовав поисковую деятельность учащихся по объяснению

этого факта. По мере осознания противоречия учащимися

формулируется учебная проблема: взаимосвязь строения и

свойств различных аллотропных модификаций фосфора.



На основе анализа художественного произведения или

публицистики можно организовать творческую работу группы

или одного учащегося. Например, на материале главы XVII

романа Ж. Верна «Таинственный остров» ученикам можно

предложить ознакомиться с данной главой произведения и

составить уравнения реакций получения Сайрусом Смитом

тринитроглицерина [18].

В обучении школьников химии применяются химико-

символические, графические, буквенные и цифровые диктан-

ты. Графический диктант проводится следующим образом:

а) ученики делают «заготовку»: на тетрадном листе проводят го-

ризонтальную линию, делят её на равные отрезки по количеству во-

просов — утверждений,

б) учитель даёт устно задания в форме утверждений;

в) ученики при ответе «да» заполняют отрезки острыми углами

вершинами вверх, при ответе «нет» — горизонтальной чертой, в ре-

зультате чего имеем графическое изображение из условных знаков.

Например, ученикам предлагается ответить на ряд во-

просов — утверждений:

1. При стандартных условиях газ. 2. Имеет молекулярное

строение. 3. Молекула неполярная. 4. Молекула образована только

σ-связями. 5. Не имеет запаха. 6. Вид гибридизации обусловливает

плоскую форму молекулы. 7. В молекуле реализуются ковалентные

полярные связи. 8. Проводит электрический ток. 9. Водный рас-

твор имеет кислую среду. 10. Взаимодействует с кислотными ок-

сидами. 11. Участвует в жизнедеятельности организмов. 12. Ток-

сично для человека. 13. Применяется для тушения пожаров. 14. Из-

быточная концентрация ведёт к экологическому кризису. 15. Явля-

ется основной составной частью атмосферы Марса. 16. Образу-

ется в процессе дыхания. 17. Является причиной возникновения



парникового эффекта. 18. Образуется в процессе горения органиче-

ских веществ. 19. В твёрдом виде носит название «сухой лед». 20. В

чистом виде в природе не существует.

Правильный ответ:

I вариант — «Вода»

II вариант — «Углекислый газ»

Учителю удобно иметь заранее сделанный «ключ» —

дешифратор для быстрой проверки результатов графического

диктанта. Также можно использовать при ответах цифры или

строчные буквы, в этом случае диктанты будут называться

цифровой или буквенный диктант.

Дидактические игры — занимательные познавательные

задания с игровой ситуацией, предназначенные для решения

образовательных задач обучения химии и развития положи-

тельной мотивации учения школьника.

Игра — один из универсальных видов человеческой

деятельности. Она прошла путь развития, параллельный ста-

новлению и развитию человеческого общества. Игры вклю-

чаются в процесс воспитания личности человека с момента

его младенчества и до глубокой старости. Они являются ак-

тивным видом учебно-познавательной деятельности учащих-

ся в процессе обучения их в средней школе. Игровая форма

организации познавательных интегральных заданий даёт

возможность учителю перевести любознательность учащихся

к предмету в стойкий интерес его изучения, повысить качест-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20



во, интенсивность, лёгкость и быстроту усвоения предметного

материала.

Дидактические игры способствуют:

− развитию у школьников устойчивых внутренних мотивов

процесса познания;

− развитию мышления, внимания, сосредоточенности,

памяти, наблюдательности, сообразительности;

− формированию познавательной дисциплины;

− формированию умения применять знания в жизненных

ситуациях и при решении учебных проблем, принимать от-

ветственные решения;

− формированию критического отношения к окружающим

учащегося объектам и явлениям;

− воспитанию нравственных, коммуникативных, гумани-

стических качеств личности.

Химические загадки — определение названия предме-

та, явления по указанию некоторых признаков.

Химические загадки позволяют сделать процесс обуче-

ния химии более интересным и продуктивным. Приведём

примеры некоторых химических загадок.

− Логогриф — химическая загадка, в которой загаданное

слово меняет свое смысловое значение при прибавлении к

нему или отнятии от него букв. Например, от названия благо-

родного газа отнимите две буквы и получите название ре-

ки (радон – Дон).

− Метаграмма — загадка, в которой новое слово можно

получить, заменив в исходном слове лишь одну букву на дру-

гую. Например, в названии благородного металла замените



одну букву и получите слово, обозначающее топкое ме-

сто (золото – болото).

− Анаграмма — загадка, в которой новое слово получают

из данного путём перестановки букв и слогов, а также при

обратном чтении (справа налево). Например, в названии хими-

ческого элемента переставьте первую букву в конец слова и

получите название одного из видов четырёхугольника (бром).

− Шарада — загадка, в которой загаданное слово состоит

из частей, являющихся самостоятельными словами. Напри-

мер, начало — химический элемент, конец — стихотворение,

а целое растёт, хотя и не растение (бор – ода).

Также к загадкам можно отнести различные кроссвор-

ды, сканворды, ребусы и т.п.

Творческие задания — это наиболее трудные по харак-

теру познавательные интегральные задания, требующие вла-

дения системными знаний, интегрированными умениями и

опытом эвристической деятельности.

В качестве творческого задания, учащимся могут быть

предложены самостоятельное составление химических задач

разного уровня по определенной теме, разработка дидакти-

ческих игр, составление кроссвордов, сканвордов, ребусов на

химические темы и др.

Написание химических сочинений и сказок является по-

знавательным творческим заданием, в котором ученики от-

ражают лично-ценностное отношение к изучаемому материа-

лу. Преподаватель может предложить такое задание по окон-

чании изучения большой темы. Перед предъявлением зада-

ния педагог должен выяснить, какие вопросы, ключевые поня-



тия рассмотрены, с какими сложностями ученики встретились

при изучении темы и в чём их причина, какие наиболее яркие

факты, закономерности, аномалии выделяют школьники в

предложенном учебном материале по теме. При написании

сказки, очерка, эссе и т.п. учащихся нужно сориентировать на

доступность, проблемность и научность содержания. Предло-

жить школьникам написать текст для младших брата или сест-

ры, знакомых, родителей с целью заинтересовать их содержа-

нием и в доступной форме дать понятие о веществах, законах,

процессах и т.д. Выполнение таких работ способствует воспи-

танию индивидуальных ценностных отношений и смыслов

учения, глубокому познанию, оказывает серьёзное влияние на

нравственное и интеллектуальное развитие подростка.

Например, домашняя творческая работа: написать сочи-

нение на тему «Жизнь без топлива» с примерным планом:

1. Как изменилась бы ваша жизнь в таком мире?

2. К чему было бы вам труднее всего привыкнуть?

3. К чему было бы вам легче всего привыкнуть? Почему?

4. Что можно предложить во избежание такой ситуации?

Жизнь без топлива и энергоресурсы 21 века.

Сочинение по химии.

Матушкин Алексей. 8 «б» 1997 г.

«Берестяная газета России». 2050 год

Человечество, неразумно пользовавшееся топливом и энер-

горесурсами в 20 веке, во время технического прогресса, теперь

жалеет об этом. Все топливные ресурсы исчерпаны. И хотя эколо-

гическая ситуация в целом улучшилась, люди голодают. Остается

надежда только на величайших учёных современности, которые

упорно трудятся над решением сложившейся ситуации, над созда-



нием принципиально новых видов топлива. Иначе человечество

вымрет. Но пока жизнь планеты середины 21 века представляет

эпоху Средневековья. Тогда без машин даже можно было добывать

хоть какое-то сырьё, где полезные ископаемые были недалеко от

поверхности. Сейчас же их нет нигде. Без топлива остановилась

жизнь крупнейших мегаполисов мира: Лондона, Нью-Йорка, Токио,

Москвы…

Нигде не функционирует транспорт и приходится возвра-

щаться к лошади. Многие работы, выполняемые раньше с помо-

щью машин, приходится делать своими руками. Выполняя большие

работы, люди теряют больше энергии, но чтобы возместить её

потери, людям требуется больше питаться богатой калорийной

пищей. Но из-за отсутствия топлива не работает с\х техника,

поэтому обрабатывать землю приходится вручную, земля не

удобряется, все с\х мероприятия приходится проводить своими

руками. Урожаи из-за этого очень резко снизились и качество про-

дукции ухудшилось. В связи с этим человечество не получает необ-

ходимого количества энергии, возникают новые болезни, с кото-

рыми люди уже не в силах бороться. Резко возросла смертность, и

если ничего не изменится, то не пройдет и 10 лет, прежде чем че-

ловечество перестанет существовать. Но всё же будем надеять-

ся на лучшее.

Высококалорийной вам пищи!

До встречи в следующем номере!



Кормщиковой Анастасии. 8 «б» 1997 г.

Чтобы представить себе жизнь без топлива, я решила, пре-

жде всего, спросить мнения на счёт этого у своих родителей и у

бабушки.

Мама:



Я думаю, что жизнь без топлива и энергии невозможна. Че-

ловечество исчезнет (вымерзнет). Останутся лишь нецивилизо-

ванные племена в субтропиках. Цивилизация окажется отброшен-

ной в каменный век.

Папа:

В таких условиях можно использовать гравитацию (самый

простой способ — это использование планеров). Также можно ис-

пользовать магнитное поле Земли, применяя магниты с изменяе-

мой плотностью. Сейчас известны поезда на магнитной подушке,

но пока человечество не сумело приспособить магнитное поле

Земли. Использование солнечной энергии. Оно может выражаться

в том же транспорте. Известно несколько видов транспорта с

использованием солнечных батарей. Это экологически чистый вид

транспорта. К сожалению, они пока очень примитивные, громозд-

кие. Известна выработка энергии, основанная на разности темпе-

ратур слоев Мирового океана.

Бабушка:

Я считаю, что топливо не нужно. И без него жизнь будет

прекрасна. Будет потепление, ледники растают, а топливо совсем

не понадобится.

Это всего лишь предположения моих родных. Я считаю мало-

вероятным, что топливо и энергоресурсы полностью исчезнут.

Ведь учёные создают всё новые и новые виды топлива, правда, пока

не выяснили, как их рационально использовать, ведь они очень до-

роги (например, водород — для разложения воды не могут подобрать ката-

лизатор, который удешевляет реакцию).

Но наших мнений недостаточно для подведения итогов.

Перенесемся же во времена Гельмгольца, строго сформули-

ровавшего 1-е начало термодинамики, и попытаемся установить

связь 1 н.т. с жизнью без топлива и энергоресурсов.

Гельмгольц:



1-е начало термодинамики — закон сохранения энергии в

применении к процессам, в которых происходит передача тепло-

ты, однозначность внутренней энергии определяется тем, что ее

изменение определяется лишь значениями внутренней энергии в

начальном и конечном состоянии.

1-е начало термодинамики утверждает, что если система

совершает термодинамический цикл (то есть возвращается в конеч-

ном счёте в исходное состояние), то полное количество теплоты, со-

общенное системе на протяжении цикла, равно совершенной ею

работе.

Из энциклопедии мы узнаем, что приведенная выше форму-

лировка 1-го начала равнозначна утверждению о невозможности

вечного двигателя 1-го рода. Но что же такое «вечный двига-

тель»? Обратимся с этим вопросом к Парижской Академии Наук.

Парижская А. Н.:

Вечный двигатель (лат. Perpetuum mobile) — воображаемый

двигатель, который, будучи раз пущен в ход, совершал бы раздель-

но работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергию из-

вне. Идея вечного двигателя противоречит закону сохранения и

превращения энергии и неосуществима. Первые проекты механиче-

ского вечного двигателя относятся к 13 веку. К концу 18 века

вследствие бесплодности многовековых попыток создания вечного

двигателя мы (Парижская А. Н.) перестали рассматривать эти

проекты.

Наряду с вечным двигателем 1-го рода рассмотрим и вечный

двигатель 2-го рода — воображаемую периодически действующую

машину, которая целиком превращала бы в работу теплоту, из-

влекаемую из окружающих тел (океана, атмосферы, воздуха и т.д.).

При этом должна уменьшаться суммарная энтропия среды и веч-

ного двигателя, что противоречит 2-му началу термодинамики.



Теперь на основе услышанного и изученного попытаемся сде-

лать вывод:

Без топлива и энергоресурсов, без привнесения теплоты из-

вне, без совершения какой-либо работы над системой извне, изме-

нение внутренней энергии в системе невозможно.

Жизнь человеческой цивилизации тесно связана с добычей и

совершенствованием источников энергии, тем богаче и цивилизо-

ваннее жизнь. Ведь вся история цивилизации — это история борь-

бы за территории, за источники энергоресурсов и топлива.


Сочинение по химии

Островской Елены. 8 «б», 1997 г.

Топливо.… Очень немногие задумываются над значением

этого слова. Я провела небольшой опрос, задавая людям один и

тот же вопрос: «Что произойдет, если топливо на нашей планете

закончится? Возможно ли это?» Большинство людей ответили,

что они никогда не думали об этом, что это их не волнует. Мно-

гие сказали, что такое невозможно, что топливо будет всегда.

Некоторые надеются на то, что в будущем учёные изобретут

что-нибудь. И лишь несколько человек по-настоящему заинтересо-

вались этим вопросом. Вот как в общих чертах они представили

себе жизнь без топлива: «Сначала в несколько раз возросли цены на

бензин, резко поднялась стоимость за электроэнергию и отопле-

ние, горячую воду стали подавать лишь на несколько часов вдень.

Вскоре машины превратились в металлолом, который в огромном

количестве лежал на свалках. Из транспорта остался лишь вело-

сипед. В этом, конечно, есть свои плюсы: воздух стал чище, на ули-

цах стало намного спокойнее и безопаснее.

Недостатки такого положения особенно сильно стали видны

зимой. Заходя с улицы в квартиру, никто не раздевался и даже не

разувался, так как дома было не теплее, чем на улице. Батареи со-



всем сняли, потому что они поглощали тепло, которое и так име-

лось в очень недостаточном количестве. Деревья и деревянные со-

оружения постепенно исчезли (их использовали в качестве топлива).

Жители Крайнего Севера стали переселяться на юг, где теплее.

Южные части материков оказались перенаселёнными, тогда как

на Севере пустовали огромные территории. Из-за перенаселения

начались эпидемии различных болезней. Люди стали умирать сот-

нями и даже тысячами.

В качестве источника света давно уже используются свечи,

но так как их не хватает, то люди рано ложатся спать. Самое

старшее поколение ещё помнит о том, что когда-то существова-

ли телевизоры и магнитофоны, что дома и улицы по ночам осве-

щались яркими лампами, а на стенах висели батареи и обогрева-

тели. Малышам же это рассказывали как красивую и интересную

сказку.

Да, жизнь без топлива была бы ужасна. Большая часть насе-

ления планеты просто вымерла бы. В живых остались бы лишь не-

которые дикие племена южных материков. Люди же, изнеженные

цивилизацией, вряд ли смогли бы приспособиться к таким услови-

ям. Но неужели перспективы на будущее настолько мрачны. Да,

природные богатства исчерпаемы, но ведь существует неисчер-

паемая энергия Солнца. Уже сейчас созданы солнечные батареи,

осуществляющие прямое превращение солнечного света в элек-

тричество, топливные элементы, непосредственно превращаю-

щие в электричество химическую энергию. Но это очень дорогие

способы, требующие больших материальных затрат. Остается

лишь надеяться, что в дальнейшем будут найдены более дешевые

и эффективные устройства для добычи электроэнергии. Кроме

того, электричество можно получать не только за счет сжигания

топлива, но и другими способами, например, на атомных и гидро-



электростанциях. Используется также геотермальная энергия и

энергия, выделяющаяся при сжигании мусора.

Все же в основном сегодня расходуются невозобновляемые

полезные ископаемые: уголь, нефть, природный газ. Чем же можно

будет заменить эти полезные ископаемые, в особенности нефть?

Во-первых, открытие новых месторождений. Это может смяг-

чить остроту вопроса. Например, всё более обычным становится

использование морских месторождений. Кроме того, многообе-

щающей выглядит добыча твердой нефти из нефтеносных пород

и песков.

Альтернатива нефти — получение жидкого топлива из угля.

К сожалению, эти источники очень дороги, но со временем, по мере

исчезновения нефти, положение может измениться. Предлагается

также вариант «нефтяных плантаций». Существует более 2000

видов растений семейства молочаев, способных поглощать сол-

нечную энергию и сохранять её в виде углеводородов, а не углево-

дов. Но можно ли использовать это для получения конкурентоспо-

собных заменителей нефти, станет известно со временем.

Мы видим, что у человечества есть перспективы для реше-

ния вопросов, касающихся топлива и энергоресурсов, но будут ли

использованы эти перспективы в полной мере, покажет будущее.

Жизнь без топлива.


Вепревой Светланы. 8 «б» 1997 г.

Настал давно энергетики век, И это знает человек. Куда ни повернешь главу свою, Ни обратишь мельком свой взор, Увидишь ты: всю жизнь твою Окутал энергии хор. А если задать простой вопрос? А если порвётся энергии трос?

И получаем, что все топливо пойдет На изменение температуры, где человек живет, И на совершение работы, Чтоб жить хоть без какой-то заботы. Вряд ли обойдется



Хотя солнце, ветер и вода Будут давать энергию всегда. Нам ее будет мало. И тогда Без топлива встанут в ряд поезда,

И будет только на велосипедах езда. Не сходить ни в музей, ни в театр — никуда; Не послушать, не посмотреть — скукота! Энергия пойдет только в дома и на предприятия, У которых важные для человека занятия.

без роста цен, И это прибавит государству проблем. Начнется общая суета, Все будут разбегаться кто куда;

То есть хаотичность в обществе возрастет, А число людей вряд ли упадёт. Чтобы такого не случилось никогда, Не беги ты никуда. Запомни наказание, человек: Чтобы прожить будущий век Без проблем и забот, Энергии веди строгий расчёт.

Для выражения научных знаний, в том числе и их основ,

используются языки наук, естественные и искусственные. По-

следние наиболее приспособлены для отражения результа-

тов познания в данной области науки. К ним относится и, так

называемый, «химический язык», содержащий в своем соста-

ве химическую терминологию, номенклатуру и символику.

Без «химического языка» невозможно изучение основ химии.

С помощью терминов передаются знания, усваиваются поня-

тия, осваиваются и используются разнообразные способы по-

знавательной деятельности, необходимые для осуществле-

ния учения. Различные аспекты «химического языка» могут

быть эффективно использованы для познавательных инте-

гральных заданий.

Например:

ситуацию конфликта на уроке в 8 классе по теме «Ки-

слород» можно создать, предложив учащимся объяснить ис-



торическое латинское и русское название кислорода. Почему

ему дали такое название?;

ситуация предположения возникает на уроке в 8 классе

по теме «Химические формулы» при сообщении ученикам

факта, что Дж. Дальтон использовал для обозначения атомов

азота, водорода, кислорода, серы соответствующие символы:

,

при постановке вопроса — какие вещества обозначал

Джон Дальтон следующими знаками:

?;

ситуация опровержения может быть создана на заклю-

чительном уроке по теме «Азот» в 9 классе использованием

этимологии термина «азот»;

ситуация неожиданности возникает при сообщении

учащимся факта, что смесь одного объёма азотной кислоты с

тремя объёмами соляной кислоты называют «царской вод-

кой» с VIII в. Своё название «царская водка» получила благо-

даря способности взаимодействовать с золотом — «царём

металлов». По мере осмысления факта учащимися актуали-

зируется учебная проблема — обусловленность свойств

«царской водки» свойствами азотной и соляной кислот. Эта

ситуация может быть использована на уроке в 9 классе по те-

ме «Азотная кислота» или «Металлы I группы побочной под-

группы». Также полезно в данном случае предложить уча-



щимся познавательную задачу по происхождению назва-

ния «царская водка»;

Проблемным вопросом «Какая закономерность прослежи-

вается между старыми русскими и современными названиями ве-

ществ:

− соляной спирт — хлороводородная кислота,

− селитряной спирт — азотная кислота,

− нашатырный спирт — раствор аммиака,

− купоросное масло — серная кислота,

− царская водка — смесь соляной и азотной кислот?»

можно создать ситуацию неопределённости, которая

детерминирует учебную проблему — зависимость физиче-

ских свойств вещества от его строения и связь свойств веще-

ства с его названием.

При обеспечении качества химического образования

необходимо учитывать, что оно будет неполным без процес-

са решения учащимися учебно-познавательных заданий инте-

грального характера практической направленности, предъяв-

ляемых преподавателем в форме соответствующего экспе-

римента и заданий к нему.

Химический эксперимент1 — метод познания, при по-

мощи которого в контролируемых и управляемых условиях

исследуются явления природы.

Химический эксперимент выполняет интегративную

функцию: обучения (системные знания, универсальные умения),

развития (память, мышление, мотивы, воля, универсальные учеб-

1от лат. Experimentum – проба, опыт



ные действия и др.) и воспитания (нравственное, трудовое, эс-

тетическое, экономическое, ценностные смыслы и др.).

Эксперимент является источником и специфическим

методом познания химических объектов, решения учебных

проблем и проверки гипотез. С другой стороны, химический

эксперимент является специфическим средством иллюстра-

ции химических явлений, средством исследования учебных

проблем, совершенствования, закрепления, применения зна-

ний на практике, доказательства истинности химических зна-

ний, развития и воспитания человека.

Основные цели, достигаемые посредством демонстра-

ционного и лабораторного эксперимента:

− усвоение важнейших методов исследования природы;

− раскрытие сущности химических явлений;

− формирование системы химических понятий;

− обеспечение оптимального изучения понятий, законов,

теорий;

− формирование умений применения знаний на практике;

− формирование и совершенствование практических экс-

периментальных умений;

− развитие интереса к предмету и мотивация познава-

тельной деятельности;

− развитие творческих способностей и формирование

универсальных учебных действий.

Технология постановки эксперимента в системе инте-

гративных занятий по химии предполагает следующие формы

реализации демонстрационного и лабораторного опыта в ло-

гической цепочке познания:



I. Постановка эксперимента → создание проблемной си-

туации → выдвижение гипотезы → обсуждение гипотезы →

формулирование учебной проблемы → решение учебной

проблемы → выводы.

II. Проблемная ситуация → выдвижение гипотезы → об-

суждение гипотезы → формулирование учебной пробле-

мы → постановка эксперимента → решение учебной про-

блемы → выводы.

Центральным звеном в подготовке и организации хими-

ческого эксперимента является система познавательных инте-

гральных заданий к нему.

8 класс. «Методы познания веществ и химических явле-

ний. Экспериментальные основы химии».

Демонстрационный эксперимент «Взрыв смеси пер-

манганата калия и магния» [8].

Оборудование: полиэтиленовый баллон 100 см3, выпрями-

тель В-24, защитный экран, штатив с лапкой и кольцом, кристаллиза-

тор с песком, полиэтиленовый баллон 1500 см3.

Реактивы: порошок магния, перманганат калия твёрдый.

Ход эксперимента: соберите прибор для взрыва смеси магния

с перманганатом калия как показано на рисунке.

Для этого возьмите пластиковую, лучше прозрачную, ёмкость

от лекарственных препаратов, клея и т.п. объёмом 100-150 см3. В

пробке баллона проделайте шилом два отверстия на максимальном

расстоянии друг от друга. В отверстия вставьте электроды (вилка от

штепселя, зажимы и др.), между которыми зажмите нихромовую про-

волоку, предварительно закрученную в виде спирали (спираль от ла-

бораторной плитки открытого типа).

Электроды с помощью проводников соедините с выходом вы-

прямителя. Затем пробку ёмкости закрепите в лапке штатива и внеси-



те в неё смесь 1 г сухого порошка перманганата калия и 0,15 г порош-

ка магния. Закрутите в крышку баллон. Сверху баллон накройте

большим по размеру прозрачным пластиковым баллоном (например,

ёмкость от газированной воды), закрепив его в кольце штатива. Под со-

бранный прибор поставьте кристаллизатор с песком. Выпрямитель

отставьте от реакционного сосуда на 1,5-2,0 м.

Рис. Прибор для демонстрации взаимодействия

перманганата калия с магнием

Включите выпрямитель в сеть и ручкой регулировки плавно

подайте напряжение. Через 4-6 с раздастся взрыв, будет видна

вспышка и реакционный сосуд разрушится.

При демонстрации эксперимента возникает стимуляци-

онно-мотивирующая ситуация — причина разрушения балло-

на, которая трансформируется в учебную проблему — явле-

ния, сопровождающие химические реакции.

После демонстрации данного эксперимента при изуче-

нии темы «Металлы» в 9 классе полезно предложить уча-

щимся ряд познавательных интегральных заданий:

+ - ВПШ 024



− Возможно ли горение магния в атмосфере углекислого газа, в

воде?

− Объясните применение магния при зарождении фотоискус-

ства, в качестве «фотовспышки».

− Какие средства пожаротушения можно использовать для

тушения горящего магния?

При изучении в 11 классе темы «Термодинамика хими-

ческих процессов» использование эксперимента по взрыву

перманганата калия и магния также сопровождается познава-

тельными интегральными заданиями:

− Попробуйте на данном эксперименте доказать закон сохра-

нения энергии — основной закон природы.

− Попытайтесь в наиболее общем виде сформулировать, что

вы понимаете под словом «взрыв».

− Какие явления сопровождают взрывной процесс?

− Какими способами можно предотвратить взрывное течение

реакции?

− Попытайтесь определить физические и химические основы

взрывного процесса.

− Обсудите тему «Взрыв — благо, взрыв – катастрофа».

После изучения темы курса химии 9 класса «Электроли-

тическая диссоциация веществ» в качестве практической ра-

боты можно предложить школьникам познавательное экспе-

риментальное задание:

В медицине применяют водные растворы: хлороводоро-

да (8,2 % – 8,4 %), перманганата калия (0,5 %), тиосульфата на-

трия (30 %), аммиака (10 %), сульфата магния (20 %), хлорида каль-

ция (10 %), сульфата цинка, гидрокарбоната натрия, хлори-

да натрия, хлорида калия, бромида натрия, бромида калия, иоди-

да натрия, сульфата меди (II), нитрата серебра (0,1 %), пероксида



водорода (3 %). Идентифицируйте каждый раствор, не используя

других реактивов.

Учащиеся решают данную проблему сначала теоретиче-

ски табличным методом, а затем проверяют решение экспе-

риментально. Но возможен и иной путь решения пробле-

мы — сначала провести эксперимент парным сливанием рас-

творов, результаты которого заносятся в таблицу, а затем

идентифицируют растворы.

По окончании работы полезно предложить учащимся

творческое домашнее задание:

используя дополнительные источники, определите области

использования данных растворов в медицине и на каких свойствах

этих растворов основано данное применение.

Изучение темы «Гидролиз солей» в 9 классе целесооб-

разно начать, предложив учащимся демонстрационный экс-

перимент:

«Изменение цвета индикатора в растворах солей».

«Значение pH растворов различных солей».

Для этого можно использовать растворы карбоната на-

трия, сульфата цинка, хлорида натрия, универсальный инди-

катор или цифровую лабораторию.

Проведение этого демонстрационного эксперимента

создаёт ситуацию предположения, которая перерастает в

учебную проблему: влияние строения вещества на его свой-

ства, условия кислотно-щелочного равновесия в растворах. В

ходе решения проблемы выдвигаются гипотезы, в том числе

и гипотеза взаимодействия ионов, образующих соль, с водой,

которые доказываются экспериментально. При доказательст-

ве верной гипотезы учащиеся проводят лабораторный экспе-



римент с растворами различных солей, на основании, которо-

го формулируется вывод. По окончании решения выдвинутой

учебной проблемы учащимся можно предложить несколько

познавательных заданий, которые также рекомендуется вы-

полнить с использованием лабораторного эксперимента.

Например:

− выявить и экспериментально доказать влияние температу-

ры раствора на прохождение гидролиза;

− определить продукты реакции раствора сульфида натрия с

раствором трихлорида алюминия;

− обосновать сущность данной реакции.

При изучении на углублённом уровне в 11 классе темы

«Окислительно-восстановительные процессы. Электролиз

растворов и расплавов» учащимся могут быть предложены

экспериментальные задания по проведению окислительно-

восстановительных реакций, определению продуктов про-

цесса и проведению электролиза раствора соли:

Сравните активность взаимодействия гранулированного цин-

ка с 20 % раствором серной кислоты: в одном случае с чистым

раствором серной кислоты, а в другом случае при добавлении не-

скольких капель раствора медного купороса. Объясните наблюдае-

мый эффект с позиций энергетической концепции.

При проведении электролиза 0,1 М раствора нитрата натрия

на электродах выделились газообразные продукты. Определите,

какие вещества образовались в ходе процесса, если известно, что

газ, выделившийся на катоде, может вступать в реакцию с газом,

выделившимся на аноде, при грозовом разряде. Также, выделивший-

ся на катоде газ может взаимодействовать с газом, выделившимся

на аноде, при комнатной температуре при поджигании.



В ходе изучения в 9 классе раздела «Первоначальные

представления об органических веществах, химия и жизнь»

или изучения в 10 классе раздела «Органические вещества и

процессы в жизни человека» можно предложить учащимся

выполнить творческую экспериментальную работу:

В три стаканчика с 3 % раствором пероксида водорода внеси-

те: в один ― кусочек сырого мяса или сырого овоща, в другой ста-

канчик кусочек варёного мяса или сваренного овоща, а в третий

стаканчик добавьте 2-3 мл слюны. Проанализируйте и объясните

наблюдаемые эффекты.

После изучения этих разделов школьникам можно

предложить выполнение домашней практической работы:

Исследуйте свой рацион на предмет калорийности питания и

собственные энергетические затраты. На основании полученных

данных составьте недельное меню как оптимальный вариант сба-

лансированного питания.

Ход работы: в течение трёх месяцев аккуратно записывайте

все, что съедаете. Исключить можно только простую или газирован-

ную воду (без сиропа). Это будет ваш дневник питания.

Перед началом эксперимента определите свой вес с точностью

до 0,1 килограмма. Через каждые две недели эксперимента повто-

ряйте взвешивание. Используя ваши дневниковые записи за две не-

дели и необходимые таблицы, подсчитайте, сколько каждого из пе-

речисленных компонентов (жиры, белки, углеводы, витамин С,

кальций, железо) пищи вы потребили? Сравните данные с рекомен-

дуемыми нормами. Сделайте выводы. Сопоставьте полученные дан-

ные с полученной разницей в вашем весе. Полученные результаты

представьте в виде графика (изменение веса и изменение состава и

калорийности пищи каждые две недели). По окончании работы

представьте оптимальный, на Ваш взгляд, недельный рацион с при-

ложением меню на каждый день.



В последнее время в контрольно-измерительные мате-

риалы итоговой аттестации школьников стали вводить тек-

стовые задания экспериментального содержания. Ученику

предлагается воспроизвести описываемые процессы в форме

написания соответствующих уравнений реакций. Такие зада-

ния будут более эффективными, если их использовать в кон-

тексте стимуляционно-мотивирующей ситуации:

1. Хорошо растворимое в воде белое кристаллическое вещест-

во А имеет эмпирическую формулу Н4СN2. При нагревании вещест-

ва А с твердым гидроксидом натрия выделяется газ с резким запа-

хом, а при добавлении к сухому остатку концентрированной серной

кислоты выделяются крайне ядовитые пары с плотностью по во-

дороду равной 13,5.

− Составьте графическую формулу вещества А и назовите его в

соответствии с номенклатурой IUPAC.

− Напишите уравнения всех предложенных процессов.

− Предложите порядок действий решения задачи.

2. Школьник, желая получить металлическую медь, внёс 0,5 г

порошка магния в 200 мл сантимолярного раствора медного купо-

роса. В результате произошло сильное разогревание и вскипание

раствора с образованием бледно-голубого осадка.

− Объясните «неожиданный» результат эксперимента и на-

пишите необходимые уравнения реакций.

− Определите массу отфильтрованного и прокалённого осадка.

− Как, по-вашему, нужно изменить условия процесса с теми же

веществами, чтобы достичь желаемого результата?

3. В лаборатории, при постоянной температуре воздуха, по-

ставили три открытых стакана одинакового объёма: один ― с

дистиллированной водой, второй ― с раствором серной кислоты с

массовой долей вещества равной 80 % и третий ― с известковой

водой. Через некоторое время с жидкостями произошли изменения.



Перечислите, какие изменения могли произойти в каждом из

стаканов. Составьте уравнения реакций.

Содержание и уровень сложности познавательных инте-

гральных заданий, определяются дидактической целью и со-

ответственно этапами, на которых они применяются:

− этап актуализации знаний и умений учащихся;

− этап изучения нового материала;

− этап закрепления изученного материала;

− этап обобщения и систематизации знаний и умений,

а также уровнем сформированности у учащихся системных

знаний и универсальных умений.

На этапе актуализации знаний и умений учащихся с це-

лью активизации познавательного интереса учащихся, их

мыслительных способностей, а также настроя на продуктив-

ную учебно-познавательную деятельность можно использо-

вать познавательные вопросы, упражнения. Например, вхож-

дение в тему урока «Спирты» можно начать с подводящих ут-

верждений, анализируя которые школьники самостоятельно

определяют тему занятия:

бесцветная, летучая легкокипящая жидкость с характерным

запахом и жгучим вкусом. Горит синеватым пламенем с выделени-

ем большого количества тепла. Название образовано от древне-

греческого, в переводе означающее «дух», «газ», «хаос». Является

продуктом метаболизма живых организмов, однако относится к

наркотическим веществам, вызывая привыкание. Наиболее чувст-

вительны к её влиянию центральная нервная система, особенно

клетки коры больших полушарий мозга. Вызывает возбуждение,

связанное с ослаблением процессов торможения. Обладает боль-

шой растворяющей способностью. Смешивается с водой в любых



отношениях. Известна и производится с древних времен. В природе

образуется в результате брожения сочных сахаросодержащих

плодов. Применяется в медицине в качестве растворителя при

приготовлении экстрактов, настоек, в качестве антисептика и

раздражающего средства. В промышленности используется как

сырьё для получения каучуков, резины, пластмасс. Также её исполь-

зуют в смеси с бензином в качестве моторного топлива. В пище-

вой промышленности используется как растворитель вкусовых

добавок, красителей и т.д. В парфюмерии как растворитель души-

стых веществ. Наряду с огромной пользой принесла человечеству и

огромный вред, особенно воздействуя на его генофонд.

На этапе изучения нового материала учитель предлагает

учащимся ряд познавательных интегральных заданий, на-

правленных на отработку определенных учебных действий

школьника, показывает образцы их выполнения. На данном

этапе можно использовать работу по алгоритмическому

предписанию, задания на обоснование утверждений, зада-

ния аналогии, познавательные задания с использованием ло-

гико-понятийных схем, рисунков, моделей. Использование

таких заданий способствует формированию у школьников

универсальных учебных действий, самостоятельности в обу-

чении и потребности в самообразовании.

Например, при изучении темы в 8 классе «Структура

вещества» учащимся можно предложить сгруппировать вы-

данные образцы веществ по структуре:

молекулярные — сахар, сера, иод, спирт, вода и др.......................,

атомно-ковалентные — песок, пирит, магнетит и др................,

атомно-металлические — медная проволока, нихром и др….......,

ионные — соль, сода, медный купорос, квасцы и др........................,

аморфные — пластилин, стекло, парафин и др..............................



при изучении темы «Металлы» в 9 классе, можно ис-

пользовать демонстрационный эксперимент:

«взаимодействие лития с водой и натрия с водой проходят с

разным наблюдаемым эффектом. Какая из этих реакций проходит

с большим энергетическим эффектом. Объясните противоречи-

вость наблюдаемого эффекта».

На этапе закрепления учебного материала важно ис-

пользовать специально сконструированные задания, позво-

ляющие учащимся усваивать изучаемые понятия в постоян-

ном их преобразовании и развитии. Школьникам можно

предложить тесты выборки, дополнения, аналогии, соответ-

ствия, тесты равенства, разноуровневые задания, работу с ин-

тегративными карточками, познавательные интегральные за-

дания с использованием схем, рисунков, моделей. На данном

этапе учащимся можно использовать работу с обобщающей

таблицей, конспектом, Mind Mapping.

Примеры заданий, используемых на этапе закрепления

материала.

Тесты выборки.

Равновесие в реакции:

смещается в сторону выхода продуктов при добавлении вещества:

а) NaCl; б) NaHCO3; в) C2H5OH; г) H3CCOOH.

Тесты аналогии.

Если концентрацию реагента В увеличить в 3 раза, то скорость

реакции, которая имеет кинетическое уравнение υr= kC2(A)C(B) уве-

личивается в 3 раза, а если концентрацию вещества А увеличить

в 3 раза, то скорость реакции ………….............................(увеличится в 9 раз).



Тесты соответствия.

Найдите соответствие между исходными веществами и про-

дуктами электролиза их водных растворов на инертном аноде:

Исходные вещества Продукты реакции

А.Na2S 1.H2

2.O2

Б.KNO3 3.Sn

4.NO, N2

В.Ba(OH)2 5. H2O

6. Ba

Г.NaHCO3 7.CO2

8. HNO3

A Б В Г 3 4 2 2

Установите соответствие между предложенными раствора-

ми и водородным показателем среды:

Раствор pH среды

А.0,1 M NaHCO3 1.0,50

2. 7,00

Б.10-2 M H22C12O11 3. 14,00

4. 16,00

В.10-9 M KOH 5.-1

6.0,00

Г.10 M HNO3 7.8,34

8.10,50

A Б В Г 7 2 2 5



Тесты дополнения.

В реакции горения алюминия, кислород по отношению к алюми-

нию проявляет свойства ……….………........................................(окислителя).

При взаимодействии карбида кальция с водой, карбид кальция

по отношению к воде проявляет свойства ............................(основания).

Разноуровневые задания.

Задание 1 (репродукция).

Рассчитайте константу равновесия системы:

Н2(Г) + I2 (Г) = 2НI(Г), если равновесные концентрации водорода и

иода соответственно равны 0,005 моль/л, а равновесная концен-

трация иодоводорода равна 0,03 моль/л...........................................(36).

Задание 2 (эвристика).

Вычислите равновесные концентрации водорода и иода, если

известно, что их начальные концентрации равны по 0,02 моль/л, а

равновесная концентрация иодоводорода равна 0,03 моль/л

.....................................................................................................(0,005 моль/л).

Заполните таблицу:

Факторы, влиѐящие на

скорость хими-ческой реакции

Закономерности изменениѐ скорости при действии этих факторов

Почему изменѐ-етсѐ скорость

реакции

1. Природа реагирующих

веществ

Энергия связей в реагентах. Чем меньше энергия связей, тем выше реакционная способность реа-гента. ЕА — минимальная энергия, необходимая для активации эффективного соударения реаги-рующих частиц. С уменьшением EА скорость хи-мической реакции возрастает.EА — характери-стика химической реакции, обусловленная соста-вом и строением реагентов

Чем меньше Ea, тем больше эффект со-ударения реагирую-щих частиц.

2. Концентра-ция реагентов

кинетическое уравнение химической реакции υr = kCx(A)Cy(B) где А и В — реагенты, x, y — порядок реакции, k — коэффициент скорости реакции

увеличение количест-ва частиц увеличива-ет число соударений

3. Температура уравнение Аррениуса k = Ce-EA/RTeSA/R увеличение количест-ва активных частиц

5. Поверх-ность раздела

чем больше поверхность раздела (степень из-мельчения твёрдого вещества) тем больше ско-рость реакции

увеличение площади контакта реагентов



Задание 3 (трансформация).

Константа равновесия системы: Н2(Г) + I2 (Г) = 2НI(Г) при некото-

рой температуре равна 40. Определите равновесные концентра-

ции водорода и иода, если исходные концентрации этих веществ

одинаковы и равны 0,03 моль/л .............................................(0,0072 моль/л).


А Б В

1 А + В = Y А + 2В = D 2А + В = 2E 2 υ =? υ =? υ =?

3 если С(A) увеличить в 3 раза, то υ =?

если С(В) увеличить в 3 раза, то υ =?

если С(A) и С(В) увели-чить в 3 раза, то υ =?

4 КР =? КР =? КР =?

5

C(А) = 0,5 моль/л; [B] = 0,5 моль/л; [A] = 0,25 моль/л; Кр =?

С(A) = 0,2 моль/л; *А+ = 0,1 моль/л; [B] = 0,05 моль/л; Кр =?

C(А) = 0,5 моль/л; [B] = 0,4 моль/л; [E] = 0,2 моль/л; Кр =?

В последнее время широкую практику получили, так на-

зываемые, контекстные задачи по химии с использованием

кейс-метода:

В нашей крови содержится большое количество красных кровя-

ных телец — эритроцитов, около 250 миллионов в одной капле!

Основное вещество, которое они содержат ― гемоглобин. Каждый

эритроцит содержит около 3,74×10-14 кг гемоглобина. Молярная

масса гемоглобина человека составляет в среднем 66000 г∙моль-1, а

каждая молекула гемоглобина содержит 4 ядра железа. 1 г гемо-

глобина способен присоединять 1,34 мл молекулярного кислорода.

− Сколько ядер железа содержится в одном эритроците?

− Какую массу железа можно выделить из одной капли крови?

− Какую биологическую роль играет железо в гемоглобине?

− Качественно оцените точность, полученных Вами данных.



− Почему приведена средняя, а не точная молярная масса гемо-

глобина?

− Какие знания необходимы для решения данной задачи?

Долгое время иод не находил применения, но в 1904 г. русский

военный врач Филончиков ввел в медицинскую практику 5-10 %-е

спиртовые растворы йода для обработки краёв свежих ран.

− Определите объём 5%-ой «Йодной настойки», который мож-

но приготовить из 10 г иода, плотность её составляет 950 кг∙м-3.

− Какой состав имеет «йодная настойка», и как на этом при-

мере можно обосновать физико-химическую сущность растворов?

− Качественно оцените точность, полученного результата.

− Какую биологическую роль играет иод в живых организмах?

В середине XVIII века дантисты, а затем и хирурги начали ис-

пользовать для анестезии различные газы. Один из классических

анестетиков, газ А, был впервые получен в конце XVIII века разло-

жением соли B при 180°С по уравнению:

Современный газ-анестетик С, открытый на 100 лет позд-

нее А, можно получить разложением соединения D при 0°С по урав-

нению:

В промышленном масштабе С получают в качестве побочно-

го продукта при разгонке воздуха и используют для исследова-

тельских и медицинских целей. Так, благодаря высокой способности

поглощать рентгеновское излучение его используют как контра-

стное вещество при исследовании головного мозга. Фториды С на-

ходят применение как мощные окислители и фторирующие аген-

ты. В виде фторидов С удобно хранить и транспортировать чрез-

вычайно агрессивный фтор. Хранят и транспортируют С под дав-



лением 5±0,5 МПа при 20°С в герметичных стальных баллонах

оранжевого цвета с черной надписью.

Газы А и С не реагируют с кислотами и щелочами и не горят,

однако А способен поддерживать горение веществ, а газ С — нет.

Плотность газа С при н.у. составляет 5,86 кг/м3.

− Составьте эмпирические и графические формулы веществ.

− Дайте название каждому веществу в соответствии с но-

менклатурой IUPAC.

Пигмент свинцовых белил ― это основной карбонат свинца

(природный минерал гидроцеруссит). Свинцовые белила (пигмент,

растертый с маслом) характеризуется высокой белизной и крою-

щей способностью. Последняя создается при использовании не кри-

сталлического, а аморфного пигмента. В давние времена (с XVI в.)

этот пигмент получали по так называемому голландскому рецеп-

ту. Чтобы оценить сложность процесса, приведем подробный ре-

цепт: свернутые спиралью свинцовые листы помещали в глиняные

горшки с вставленными в них глиняными кругами с отверстиями.

Под эти круги наливали уксус. Горшки закрывали свинцовыми лис-

тами и ставили друг на друга по нескольку тысяч. Этот штабель

горшков заваливали конским навозом и остатками корья от дуб-

ления кож. Внутри таких куч из-за окисления навоза создавалась

высокая температура и атмосфера углекислого газа… Через 3 ме-

сяца горшки извлекались и с листов свинца соскребался пигмент,

который затем кипятился с водой… Этот процесс вполне можно

назвать тонким неорганическим синтезом. Конечно, с годами он

был вытеснен более доступными способами. Недостатком свин-

цовых белил является их почернение на воздухе.

− Выведите формулу пигмента свинцовых белил, если извест-

но, что массовая доля оксида свинца (II) в них составляет 86,33%,

массовая доля оксида углерода (IV) – 11,35%, массовая доля воды –

2,32%; молярная масса белил равна 775 г/моль.



− Предложите химизм производства свинцовых белил по гол-

ландскому рецепту. Напишите уравнения происходящих при произ-

водстве реакций.

− Почему в настоящее время запрещено производство свинцо-

вых белил во многих странах, в том числе в России?

− Почему при хранении на воздухе свинцовые белила чернеют?

Напишите уравнение реакции.

− Предложите способ реставрации почерневших со временем

картин, написав уравнение реакции.

− Какие еще соединения свинца используют в качестве пиг-

ментов масляных красок? Приведите названия и цвет двух пиг-

ментов на основе соединений свинца, формулы и химические назва-

ния этих соединений.

На этапе обобщения и систематизации знаний и умений

речь идёт о более сложных мыслительных операциях, поэто-

му целесообразно использовать познавательные интеграль-

ные задания творческого характера.

8 класс «Закон сохранения материи — основа химиче-

ских явлений».

Пуская кровь заболевшему матросу, корабельный врач Юлиус

Роберт Майер обратил внимание на необычно алый цвет венозной

крови. Его наблюдения показали, что в жарких странах венозная

кровь гораздо светлее, чем в северных.

Как этот факт помог Майеру в открытии закона сохранения и

превращения энергии?

8 класс «Методы познания веществ и химических явле-

ний. Экспериментальные основы химии».

По результатам исследования выданных Вам образцов, ис-

пользуя житейский опыт и знания, классифицируйте вещества:

железо, медь, сера, алюминий, кварц, графит, олово, уголь.



− Что вы приняли за основу классификации?

− Можно ли распространить предложенную вами классифика-

цию на все простые вещества? Почему?»

8 класс «Водород и его соединения, вода, растворы».

В походных условиях Вы оказались в ситуации, когда запас

питьевой воды исчерпан, а до ближайшего населённого пункта да-

леко. Но есть природный источник воды.

Предложите простой и эффективный способ дезинфекции при-

родной воды, используя имеющиеся у Вас вещества и материалы.

8 класс «Вещества и процессы в природе и технике».

По каналам СМИ был передан необычный прогноз погоды:

температура воздуха ― семьдесят семь градусов по Фарен-

гейту,

атмосферное давление ― один бар,

влажность воздуха ― шестьдесят восемь сотых,

направление ветра ― норд-ост,

средняя температура воды в мировом океане ― двести

семьдесят восемь целых пятнадцать сотых градусов Кельвина,

скорость ветра ― пять сотых дюйма в час,

суточное количество осадков ― два умноженное на десять в

восьмой степени нанометров,

среднесуточная потребность человека в энергии ― сто де-

вятнадцать целых шесть десятых килоджоулей на один кило-

грамм веса.

Как, по-вашему, должен звучать данный прогноз сегодня.

9 класс «Спирты и карбоновые кислоты».

Из жизненного опыта вы знаете, что спирт (этиловый) ― яд,

однако он широко используется в медицине и пищевой промышлен-

ности. Почему?

Почему при обсуждении вреда алкоголя на первое место выдви-

гают проблему демографии и судьбу будущих поколений?



Почему в термометрах для измерения температуры воздуха и

воды используют спирт, а в медицинских термометрах (градусни-

ках) ртуть?

Почему люди, находящиеся на улице в зимнее время в состоянии

алкогольного опьянения, чаще всего страдают от обморожений,

ведь употребление спирта «разогревает» организм?

Почему в Бразилии 70 % транспорта работает на спирте в ка-

честве топлива?

10 класс «Кислородсодержащие органические соедине-

ния. Спирты».

При проведении судебно-медицинской экспертизы после дорож-

но-транспортного происшествия у водителя в крови были обна-

ружены следы этилового спирта. На суде прокурор построил своё

обвинение на этом факте, но адвокат доказал несостоятель-

ность обвинения и выиграл процесс. Какими фактами мог аргу-

ментировать свою защиту адвокат?

Производство спиртосодержащих напитков можно считать

одним из первых «промышленных синтезов» в истории человече-

ства. Изложите свою обоснованную точку зрения на этот факт.

Познакомьтесь с 6, 7, 8, 9 главами первой книги Моисея, бытие,

Библия. Что можно сказать об отношении христианской веры к

вину. Приведите примеры, характеризующие отношение к вину

других религий.

10 класс «Органическая химия. Углеводы. Химия и здо-

ровье».

Известно, что избыточное потребление сластей способству-

ет развитию кариеса. Как это можно объяснить? Предложите

способ защиты зубов, позволяющий любителям сластей не огра-

ничивать себя в лакомстве.



10 класс «Органические ве-

щества и процессы в жизни чело-

века».

Для ухода за предметами личной ги-

гиены (ополаскивание зубных щёток,

бритвенных станков и др.) использу-

ют 6% раствор пероксида водорода.

Предложите пошаговую инструкцию

приготовления 200 мл такого рас-

твора из лекарственного препарата ― гидроперит (см. рис.).

10 класс. «Химия в повседневной жизни. Моющие и

чистящие средства».

Многие шампуни изготавливают на основе производных лау-

ринового спирта CH3(CH2)10CH2OH:

Это вещество стало основным сырьём для производства со-

временных средств гигиенической косметики (шампуней, зубных

паст) не случайно. Известно, что самым лучшим мылом является

мыло, приготовленное из кокосового масла, это масло на 52 % со-

стоит из триглицеридов лауриловой кислоты CH3(CH2)10COOH. При-

сутствие группировки CH3(CH2)10 в составе моющих средств обес-

печивает хорошее пенообразование. Особенно широко используют

натриевую соль лаурилсульфоновой кислоты — лаурилсульфоната

натрия ―CH3(CH2)10CH2OSO3Na, который получают из лауринового

спирта и серной кислоты с последующей нейтрализацией щелочью

натрия:



Часто используют и хлоридлаурилтриметиламмония

[CH3(CH2)10CH2N(CH3)3]+Cl-:

.

Основное преимущество этих соединений заключается в том,

что моющие средства на их основе можно использовать в жёст-

кой воде. И хотя оба соединения являются производными лаурино-

вого спирта, механизмы их действия в жёсткой воде различны. По-

пробуйте объяснить это различие.

Если вы занимаетесь оптовыми поставками парфюмерно-

косметической продукции в регион, где большие трудности с пре-

сной водой и для бытовых целей часто приходится пользоваться

морской водой, какой шампунь вы будете закупать для реализации

в этом регионе: изготовленный на основе лаурилтриметиламмо-

ния или лаурилсульфоната натрия — при условии, что цена их оди-

накова [25]?

11 класс. «Восстановительные свойства металлов. Элек-

трохимический ряд напряжений (стандартных электродных

потенциалов) металлов».

Вы усомнились в качестве ювелирного изделия на предмет

содержания в нём золота. Предложите наиболее простой экспресс-

способ отличия золота от похожих серебряно-медных и бериллие-

вых сплавов в домашних условиях, используя доступные вещества.

Помните, что изделие не должно быть повреждено.

11 класс, углублённый уровень. «Азот. Проблемы свя-

зывания атмосферного азота».

Напишите научно-популярную статью по проблемам фикса-

ции атмосферного азота.



На этапе контроля знаний и умений учащихся использу-

ются всевозможные виды заданий: письменные ответы на

вопросы; решение нетипичных и нестандартных задач; со-

ставление собственных заданий, тесты, познавательные экс-

периментальные задания и т.д.

Например, итоговая контрольная работа за курс химии

средней школы (углублённый уровень).

Форма: традиционная.

Время: 45 мин. × 2.

Для решения используйте краткий химический справочник (ав-

торы: Рабинович В. А., Хавин З. Я. под ред. А. А. Потехина и А. И. Ефимова).

1. а) Источником солнечной энергии служит следующая после-

довательность реакций ядерного синтеза:

Составьте суммарное уравнение процесса «горения» водоро-

да на Солнце. Определите количество выделяющейся энергии в

данном процессе ядерного синтеза из 1 г водорода. Сравните полу-

ченную величину с энергией сгорания 1 г водорода в атмосфере ки-

слорода;

б) При взрыве водородной бомбы происходит ядерный процесс:

Поставьте пропущенные символы. Определите количество

энергии, которое может выделиться в ходе данного синтеза с уча-

стием 1 г трития. Сравните полученную величину с энергией сго-

рания 1 г углерода.

Для обоих вариантов: сделайте вывод об эффективности

использования ядерной энергии.



2. а) в каком из веществ выше прочность химических связей —

О2 (дикислород) или О3 (трикислород)? На основании, каких фактов

вы сможете сделать данное заключение? Приведите доказатель-

ства. Что можно сказать о распространённости этих веществ в

природе?

б) в каком из веществ выше прочность химических связей —

Н2О (оксид диводорода) или Н2О2 (пероксид диводорода)? На основа-

нии, каких фактов вы сможете сделать данное заключение? При-

ведите доказательства. Что можно сказать о распространённо-

сти этих веществ в природе?

Для обоих вариантов: в чём вы видите сходство использова-

ния озона и пероксида водорода в хозяйстве, на чём оно основано?

3. а) при сжигании этановой кислоты в кислороде выделилось

235,9 кДж теплоты и осталось 10 л кислорода (104,1 кПа, 40° С).

Рассчитайте массовые доли компонентов в исходной смеси;

б) для получения металлического железа 48 г руды, содержа-

щей 46,7 % железа и 53,3 % серы по массе, подвергли обжигу, а ока-

лину прокалили с 18,1 г алюминия. Как изменилось энергетическое

состояние в системе в результате реализованных процессов?

4. а) полное растворение образца цинка в соляной кислоте

при 20° С заканчивается через 27 минут, а при 40° С время полного

растворения такого же образца составляет 3 минуты. За какое

время данный образец цинка растворится при 55° С?

б) сравните, одинаково ли изменится скорость химического

процесса при нагревании от (-22° С) до (-11° С) или от 11° С до 22° С?

Докажите правильность своего утверждения.

5. а) для травления радиомонтажных плат их погружают в

раствор трихлорида железа (III). При этом медная фольга с неза-

щищённых участков растворяется. Составьте уравнение прохо-

дящего процесса. Докажите принципиальную возможность его

прохождения;



б) известно, что соли марганца катализируют процесс разло-

жения пероксида водорода. Ученик, желая сравнить действие неор-

ганических и биокатализаторов (ферментов), использовал для раз-

ложения пероксида водорода перманганат калия (марганцовку) и

кусочек сырого картофеля (каталаза). По результатам экспери-

мента ученик сделал вывод: «Неорганические катализаторы эф-

фективнее ферментов». Согласны ли вы с данным выводом? Если

нет, то в чём заключалась ошибка ученика, ведь процесс с исполь-

зованием перманганата калия происходит более интенсивно?

6. а) при 300° С и 300 атм в равновесной смеси синтеза аммиака

объёмом 1 л присутствовало 0,9 моль водорода, 1,4 моль аммиака

и азот. Определите количественный состав исходной смеси для

синтеза аммиака, если при данной температуре Кс процесса со-

ставляет 9 л2/моль2. Определите выход синтеза по объёму;

б) при пропускании постоянного тока силой 6,4 А в тече-

ние 30 минут через расплав вещества, содержащего трёхзарядные

ионы металла, было получено 1,07 г чистого металла. Определите

этот металл. Предположите состав сырья.

В соответствии с концептуальной моделью интеграции

естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении

химии в современной школе нами была разработана поэтап-

ная технология подготовки и проведения интегративного

школьного занятия по химии (см. табл. 1.3.4.4).



Таблица 1.3.4.4 Поэтапная технология подготовки и проведения интегративно-

го занятия по химии в современной школе

ПРЕДИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (подготовка к занятию)

Интеграция целей и задач урока в ведущую идею занятия. Определение темы и мес-та урока в учебном курсе. Определение типа, формы и методических средств заня-тия. Выбор эпиграфа к занятию. Анализ содержания урока и выделение учебных элементов. Установление внутрипредметных связей с учебными элементами пре-дыдущих уроков и межпредметных связей с учебными элементами смежных дисци-плин. Интегрирование учебных элементов в целостную систему знаний и умений. Проектирование стимуляционно-мотивирующих ситуаций по теме урока. Отбор ме-тодических средств постановки и решения проблемы. Отбор познавательных инте-гральных заданий, адекватных решаемой учебной проблеме. Определение крите-риев системных знаний, универсальных умений и универсальных учебных действий школьников. Проектирование домашнего задания.

ИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (занятие)

Экспози-ция

Актуализация темы урока. Актуализация знаний и умений учащихся адекватно теме занятия. Акцентирование внимания школьников на ин-тегративный характер знаний. Эпиграф к уроку. Мотивация школьников к учебной деятельности.

Завязка

Создание стимуляционно-мотивирующей ситуации и формулирование учебной проблемы. Целеполагание. Стимулирование интереса к учеб-ной деятельности и актуализация познавательных потребностей школьников. Вскрытие интегративного характера учебной проблемы. Направление учебно-познавательной активности учащихся.

Основное действие

Оценивание противоречия и сущности учебной проблемы. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний школьников для решения проблемы. Оптимальная реализация интеграционных процессов как методологическая основа выдвижения гипотезы и построения плана проверки её истинности или ошибочности. Подтверждение или опро-вержение выдвинутой гипотезы. Мотивация поиска решения (учения).

Развязка Нахождение решений и доказательство их правильности. Интеграция знаний и способов деятельности. Мотивация учения, учебных достиже-ний и познания.

ПОСТИНТЕГРАТИВНЫЙ ЭТАП (занятие и домашняя работа) Рефлексия и оцени-вание ре-зультатов

Формирование универсальных учебных действий в качестве средства дальнейшего познания, решения новых творческих задач и постановки новых учебных проблем. Анализ эпиграфа. Мотивация самообразова-тельной деятельности, учебных достижений и познания.



1.3.5. Результативно-оценочный компонент.

Результативно-оценивающий компонент модели вклю-

чает уровневую методику определения качества школьного

химического образования:

– химических знаний и специфических умений;

– системных знаний и универсальных умений;

– динамики развития у школьников мотивов изучения

предмета;

– сформированности у обучаемых ценностных отноше-

ний (интегральный стиль мышления) и универсальных учебных

действий.

Знания — результат процесса познания действительно-

сти, отражающий её в сознании человека в виде представле-

ний, суждений, понятий, гипотез, теорий, принципов, концеп-

ций, законов, закономерностей и др.; идеальное выражение в

знаковой форме объективных свойств и связей мира [30].

Система (системные) знаний (я) — знания об объектах

окружающего мира, о языках, о методах познания теорий, за-

конов, закономерностей смежных наук, о технологии произ-

водств, о социально-значимых проблемах, мировоззренче-

ские знания. Вообще — комплексное знание об объекте,

функционирующее за счёт, главным образом, структурно-

функциональных и содержательно-логических связей.

Понимание — присущая сознанию форма освоения

действительности, означающая раскрытие и воспроизведе-

ние смыслового содержания предмета.



Понятие1 — мысль, представляющая собой обобще-

ние предметов и явлений по их специфическим признакам

(понимание, представление), не выраженная строгой формули-

ровкой;

форма мышления, отражающая общие закономерные

связи, существенные стороны, признаки явлений, которые за-

крепляются в их определениях (дефинициях).

Представление — чувственно-наглядный, обобщён-

ный образ предметов и явлений действительности, сохра-

няемый и воспроизводимый в сознании и без непосредст-

венного воздействия самих объектов на органы чувств.

Умения — освоенные субъектом способы выполнения

действия, обеспечиваемые совокупностью приобретенных

знаний и навыков [30].

Универсальные (интегрированные, обобщённые) уме-

ния — умения систематизировать, устанавливать причинно-

следственные связи, практически использовать знания из

разных областей, кодировать и декодировать информацию,

переносить знания в нестандартные условия, комплексно и

системно решать учебные проблемы.

Ценностные ориентации (отношения) — отражение в

сознании человека ценностей, признаваемых им в качестве

стратегических жизненных целей и мировоззренческих ори-

ентиров [30].

1от понѐть, которое связано происхождением с общеславянским jęti, др. рус. Яти – взять, схватить



Мировоззрение1 (миросозерцание) ― система обобщён-

ных взглядов на мир и место человека в нём, на отношение

людей к окружающей их действительности и самим себе, а

также обусловленные этими взглядами их убеждения, идеа-

лы, принципы познания и деятельности.

Моделирование ― исследование объектов познания на

их моделях; построение и изучение моделей реально сущест-

вующих предметов и явлений (живых и неживых систем, инже-

нерных конструкций, разнообразных процессов — физических, хи-

мических, биологических, социальных) и конструируемых объек-

тов (для определения, уточнения их характеристик, рационализа-

ции способов их построения и т.п.).

Интегративная (блочно-модульная) методика анализа

качества образования — методика для анализа и оценки ка-

чества относительно самостоятельных и специфичных блоков

(знаний, умений, ценностно-смысловых отношений) и их модулей.

Интегративность этой методики обусловлена тем, что

она реализует в комплексе разнообразные критерии, качест-

венные показатели, количественные параметры, методы

компонентного (В. И. Ростовцева) и пооперационного (А. В. Усо-

ва) анализа, письменные контрольные и творческие работы,

экспериментальные творческие работы, тесты разного типа,

рейтинг, анкеты и др. [23].

При оценке знаний школьника реализуется крите-

рий «Качество знаний». При определении качества знаний

выделяют их: полноту, глубину, системность, осознанность,

прочность. Диагностируемыми характеристиками качествен- 1от нем. Weltanschauung – мировоззрение, Wridoutlook, visiondumonde



ного овладения знаниями являются 5 уровней их сформиро-

ванности:

1. Узнавание;

2. Неполное воспроизведение;

3. Воспроизведение;

4. Интеграция и применение;

5. Трансформация.

В образовательной практике средней общей школы

обозначенные уровни трансформируются в пятибалльную

систему.

Качество сформированных универсальных умений (ме-

тапредметных и специфических предметных) представляет со-

бой существенную определенность интегративного характе-

ра. В этой качественной определенности интеграционным

центром выступают интеллектуальные (логические, интегриро-

ванные и доказательные) умения, формируемые общелогиче-

скими методами обучения (индукция, дедукция, аналогия, анализ,

сравнение, обобщение, абстрагирование, конкретизация, систе-

матизация, интуиция).

При анализе и оценке качества специфических пред-

метных (химических) умений следует выделять следующие их

группы [23]:

− организационно-химические (готовить рабочее место,

выполнять химические задания и т.п.);

− содержательно-интеллектуальные (применять специфи-

ческие методы химической науки, использовать химические законы

и теории);



− информационно-коммуникативные (общаться на химиче-

ском языке, кодировать, декодировать и перекодировать инфор-

мацию с химического языка и наоборот);

− химико-экспериментальные (планировать и выполнять

химический эксперимент);

− расчётно-вычислительные (решать расчётные, расчётно-

экспериментальные задачи);

− оценочные (давать оценку химическим объектам и процес-

сам с их участием);

− изобразительно-графические (представлять химические

объекты и процессы графически);

− конструктивно-моделирующие (собирать установки, при-

боры, модели, макеты, аппараты химических объектов);

− самообразовательные (самостоятельно повышать свой

«химический уровень», осуществлять информационный поиск, изу-

чать литературные источники, проводить домашний экспери-

мент, осуществлять самостоятельно выбранную индивидуальную

образовательную траекторию по изучению химии);

− проектировочные (планировать и осуществлять различ-

ные образовательные и исследовательские проекты химической

направленности).

Для выявления у школьников мотивов познания, учеб-

ных достижений и самообразования мы выделяем пять пока-

зателей. Мотиву познания школьника соответствуют: 1) нали-

чие вопросов по изучаемой теме; 2) наличие интереса к содержа-

нию учебного материала; 3) предложение решения учебных про-

блем; 4) использование дополнительной литературы; 5) динамика

и стабильность оценок по предмету.



Мотиву учебных достижений школьника соответствуют: 1)

участие в обсуждении предложенных вопросов и проблем; 2) выбор

степени сложности задания; 3) готовность к сотрудничеству с

учителем и учениками; 4) эмоциональное отношение к уроку; 5) ве-

личина итоговых оценок по предмету.

Мотиву самообразования школьника соответствуют: 1) са-

мостоятельное формулирование проблем по ходу изучения учебно-

го материала; 2) темп самостоятельной работы на уроке; 3) регу-

лярность выполнения домашних заданий; 4) выбор дополнительных

заданий; 5) результативность участия во внеурочной учебной

деятельности.

Контроль и учёт знаний и умений — это важнейшие со-

ставные части образовательного процесса.

Контроль1 — проверка, наблюдение с целью проверки.

Контроль в химическом довузовском образовании —

это определение состояния объема и качества химических

знаний, умений и ценностных отношений каждого ученика и

всего ученического коллектива (группы) в соответствии с

требованиями Федерального государственного образова-

тельного стандарта.

Наиболее актуальным представляется системный кон-

троль, подразумевающий такую организацию контроля каче-

ства знаний, при которой учёту, контролю и оцениванию под-

лежат все элементы учебно-познавательной деятельности,

которые выполняют обучаемые в процессе изучения данного

курса, при этом реализуются мониторинг качества обученно-

сти через систематический рейтинг и принцип гуманизации в

1фр. Controle<contre – против, role – список, двойнойсписок



обучении. Систематический рейтинг обученности может быть

представлен в виде таблицы (см. табл. 1.3.5.1) [33, С. 42].


Систематический рейтинг обученности школьников

№ наименование деѐтельности обучаемых оценка,

% оценка, баллы

1 Посещение занятий (1 балл за занятие) 10 164=64

2 Ведение рабочей тетради 5 32

3 Участие в занятиях (ответы на вопросы, крат-

кие сообщения, выступления, замечания) 5 32

4 Выполнение творческих заданий (рефераты,

доклады, выступления на конференциях и олим-пиадах, изготовление наглядных пособий и т.д.)

5 32

5 Выполнение тематических работ (познава-

тельных заданий по темам) 45 288

6 Выполнение практических работ 15 96

7 Выполнение домашних работ 5 32

8 Итоговый контроль (дифференцированный за-

чёт, экзамен, исследовательская работа и т.п.) 10 64

Итого на все виды работ 100 640

Специфические результаты обучения школьников химии

должны быть интегрированы с результатами межпредметно-

го и метапредметного (универсального) уровня, включающих:

− самоопределение (личностное, профессиональное, жиз-

ненное);

− действие смыслообразования, то есть установление

учащимися связи между целью учебной деятельности и её

мотивом. Ученик должен задаваться вопросом о том, «какое

значение, какой смысл имеет для меня изучение химии», и уметь

находить ответ на него;



− действие нравственно-этического оценивания усваи-

ваемого содержания, исходя из социальных и личностных

ценностей, обеспечивающее личностный моральный выбор;

− сформированность представлений о месте химии в со-

временной научной картине мира; понимание роли химии в

формировании кругозора и функциональной грамотности че-

ловека для решения практических задач;

− умения учащихся организовать свою образовательную

деятельность, определять её цели и задачи, выбирать обоб-

щённые способы и другие средства реализации цели, приме-

нять информационно-коммуникационные технологии при

поиске, сбору, продуцированию информации, взаимодейст-

вовать в группе и оценивать достигнутые результаты;

− готовность к профессиональному выбору в мире про-

фессий, на рынке труда и в системе профессионального обра-

зования с учётом собственных интересов и возможностей;

− сформированность собственной позиции по отношению

к информации, получаемой из разных источников.

Возможности гуманитарного обновления обучения хи-

мии посредством интеграции естественнонаучных и гумани-

тарных знаний достаточно широки. Постановка и решение

метапредметных и предметных результатов обучения химии

в школе обусловлены, прежде всего, ФГОС нового поколения,

предусматривающим обеспечение качества общего химиче-

ского образования, универсальности действий, компетентно-

сти и творческой самостоятельности, необходимых в различ-

ных сферах жизнедеятельности.



Для заметок



Раздел 2.

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

Все должно быть изложено так просто,

как только возможно, но не проще.


Он взрослых изводил вопросом

"Почему?"

Его прозвали "маленький философ".

Но только он подрос, как начали ему

Преподносить ответы без вопросов.

И с этих пор он больше никому

Не досаждал вопросом "Почему?".

С. Я. Маршак.

Содержание раздела: 2.1. Структура и содержание курса

химии в современной школе

2.2. Структура и содержание рабо-

чей программы по химии

2.3. Структура и содержание ин-

формационно-технологической кар-

ты учебного занятия

2.4. Структура и содержание про-

граммы элективного курса

2.4.1. Энергоэнтропика — основа

изучениѐ природных процессов.

2.4.2. Введение в курс органиче-

ской химии.



2.1. Структура и содержание курса химии в совре-

менной школе

Согласно обязательному минимуму содержания основ-

ных образовательных программ Федерального государствен-

ного образовательного стандарта, реализации интеграции ес-

тественнонаучных и гуманитарных знаний и энергетической

концепции на базе законов энергоэнтропики при обучении

химии в современной школе, можно предложить следующую

структуру школьного курса химии (см. табл. 2.1.1., 2.1.2.).


Структура курса химии в основной школе

класс 8 КЛАСС

раздел методы познания веществ и химиче-

ских явлений

строение ве-щества и пе-риодический

закон

классифи-кация ве-ществ и

процессов

вещества и про-цессы в приро-

де и технике

компо-нент

химия как наука; материя и вещество; система и энергия; химическая реак-ция как форма движения мате-рии; закон сохранения материи — основа химического про-цесса; методы изучения химии, экспери-мент; научная термино-логия

химический элемент и его свойства, строение ато-ма, иона; периодиче-ская система химических элементов и периодиче-ский закон; химическая связь и струк-тура вещества

основные группы ве-ществ и классы не-органиче-ских соеди-нений, но-менклатура; различные группы хи-мических реакций

воздух — смесь газов, кислород, горение и дыха-ние; водород и его соединения, во-да, растворы; углекислый газ и фотосинтез; смеси и мате-риалы, разделе-ние смесей; минералы и ру-ды; загрязнение ок-ружающей среды




раздел теоретические

основы химиче-ского процесса

элементы с высокими зна-чениями элек-

троотрица-тельности и их

важнейшие соединения

элементы с низкими зна-

чениями электроотри-

цательности и их важней-

шие соедине-ния

первоначаль-ные представ-ления об орга-нических ве-

ществах, химия и жизнь

компо-нент

кислотно-основное взаи-модействие, теория электро-литической дис-социации, рав-новесие в рас-творах электро-литов, реакции обмена; теория ОВР; скорость хими-ческой реакции и влияющие на неё факторы, катализ

простые веще-ства — неме-таллы; водородные соединения; кислородсо-держащие со-единения; производство важнейших не-органических соединений

простые ве-щества — ме-таллы и спла-вы; оксиды и со-единения с другими эле-ментами; металлургия; коррозия ме-таллов

углеводороды и топливо; спирты и кар-боновые ки-слоты, алкого-лизм и нарко-мания; белки, жиры, углеводы и ра-циональное питание; полимеры и материалы




Структура курса химии в старшей школе1


раздел введение в курс ор-ганической химии

углеводоро-ды — основа

органиче-ских соеди-

нений

функцио-нальные группы и

производные углеводоро-

дов

органические вещества и процессы в жизни чело-

века

компо-нент

органическая химия как наука и её пред-мет; изомерия и много-образие органиче-ских веществ; классификация и но-менклатура органи-ческих веществ; особенности прохо-ждения реакций с участием органиче-ских веществ; электронные эф-фекты и типы орга-нических реагентов, реакционный центр и субстрат; типы химических ре-акций с участием ор-ганических веществ

свойства алифатиче-ских углево-дородов в sp3-, sp2-, sp-гибридном состоянии углерода; свойства ароматиче-ских углево-дородов; свойства алицикличе-ских углево-дородов

свойства га-логенсодер-жащих али-фатических и ароматиче-ских соедине-ний; свойства ки-слородсодер-жащих алифа-тических и ароматиче-ских соедине-ний; свойства азот-содержащих алифатиче-ских и арома-тических со-единений;

углеводород-ное сырьё и экономика; получение ор-ганических веществ; органические материалы; вещества жи-вых клеток, биосинтез и метаболизм; лекарствен-ные препара-ты, витамины, биологически- активные до-бавки; синтетические моющие средства, бы-товая химия

1курсивом выделены элементы, изучаемые в курсе химии старшей школы на углублённом уровне




раздел

химиче-ская ста-

тика (учение о вещест-

ве)

химическая ди-намика

(учение о про-цессе)

элементы с про-межуточными

значениями электроотрица-тельности и их важнейшие со-

единения

методы научного познания

компо-нент

учение о системах; чистые вещества и смеси, дисперс-ные и кол-лоидные системы; строение вещества; уровни ор-ганизации вещества

термодинамика химического процесса; кинетика хими-ческого процес-са и механизм химической ре-акции; химическое рав-новесие; равновесные процессы в рас-творах электро-литов, гидролиз; электродные по-тенциалы и окислительно-восстановитель-ные процессы, электролиз;

железо и его со-единения, чёрная металлургия; алюминий, цинк, хром, медь, мар-ганец и др., цвет-ная металлургия; драгметаллы и ювелирное про-изводство; кремний — эле-мент неживой природы; соединения фос-фора, минераль-ные удобрения

наука и учебная дисциплина; закон, принцип, концепция, тео-рия, метод; эмпирический уровень познания и рациональный уровень позна-ния; логика, индукция, дедукция, интуи-ция, анализ и синтез, модель и моделирование; интернет как ис-точник информа-ции и цифровые ресурсы; естественнонауч-ная картина при-роды и научная картина Мира



2.2. Структура и содержание рабочей программы по

химии МОАУ Лицей № 21 г. Кирова

Рабочая программа составлена на основе авторской программы: Химия *Текст+: рабочие про-

граммы учителя: 8-11 классы/ *Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара+; Под ред. Н. Е. Кузнецовой. — М.:

Вентана-Граф, 2011. – 160 с., допущенной Министерством образования и науки РФ

УТВЕРЖДАЮ Директор МОАУ Лицей №21 г. Кирова Кожевникова Л. Д.

Рассмотрено на заседании методического объединения

Принято на педагогическом совете

«_____»__________ год Протокол № ___________

«___» ___________ год Протокол № __________

«___» ____________ год Протокол № ___________ Гербовая печать, подпись

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по химии длѐ 8 класса

Составитель программы:


учитель химии высшей категории,

Почётный работник общего образования РФ,

к. п. н., доцент

Рецензенты:

1. Русских Г. А., ректор КОГОАУ ДПО (ПК) ИРО Кировской области;

2. Береснева Е. В., профессор кафедры химии ФГБОУ ВПО Вятский государст-

венный гуманитарный университет, к. п. н., доцент

3. Буторина Е. И., учитель химии высшей категории МОАУ Лицей № 21

г. Кирова, заслуженный учитель РФ.

2012 г.



Пояснительная записка

Программа предназначена для преподавания курса химии в 8-

ых классах МОАУ Лицей № 21 г. Кирова с учебной нагрузкой 70 ча-

сов (2 учебных часа в неделю, 2 часа — резервное время) с использо-

ванием УМК под ред. Кузнецовой Н. Е.

Содержание и дидактическое обеспечение курса соответст-

вуют требованиям Федерального государственного образова-

тельного стандарта 2011 г.

Ведущей идеей курса химии является методологический

синтез обучения, развития и воспитания, обеспечивающий формиро-

вание образованного, химически грамотного, духовно развитого граж-

данина, ведущего здоровый образ жизни и способного к адаптации в

окружающей природной и социальной средах, обладающего активной

жизненной позицией, готового к принятию ответственных компетент-

ных решений, вносящего свой вклад в развитие социума, не ставя при

этом под угрозу судьбу будущих поколений, мотивированного к даль-

нейшему образованию и самообразованию.

Стратегическая цель курса химии заключается в фор-

мировании образовательных компетентностей учащихся как резуль-

тата оптимальной интеграции естественнонаучных, в т. ч. химических,

и гуманитарных знаний и методов обучения, обеспечивающих инди-

видуально-ценностные структурированные знания о природе, ценно-

стное отношение к человеку и жизни, устойчивые внутренние мотивы

школьников к изучению наук о природе (профориентацию и специа-

лизацию, самообразование), осмысленную веру, понимание и реаль-

ную самооценку собственного существования, фундаментализацию и

качество общего образования.



Дидактические задачи курса химии:

∙ создавать оптимальные условия химического образования со-

временного школьника посредством интеграции естественнонаучных

и гуманитарных знаний;

∙ формировать у школьников систему знаний основ химической

науки и технологии посредством их добывания, переработки и при-

менения;

∙ формировать универсальные умения (уметь обращаться с

основными веществами, ставить простейший химический экспе-

римент, использовать основное химическое оборудование, выпол-

нять требования техники безопасности, интерпретировать ре-

зультаты эксперимента и трансформировать их применительно

к жизненным ситуациям, и др.), определяющие универсальные

учебные действия школьников;

∙ раскрыть роль химии в познании природы и жизни общества, в

целостности знаний о человеке и природе;

∙ показать необходимость химического образования для реше-

ния повседневных жизненно важных проблем

∙ развивать у школьников устойчивые внутренние мотивы к изу-

чению химии как части и феномену общечеловеческой культуры;

∙ развивать, средствами предмета, все сферы личности учащих-

ся, их возможности, способности и ориентации на ценности гумани-

стического характера;

∙ воспитывать, средствами предмета, культурные и духовные

ценности учащихся, и их нравственное поведение в окружающей

среде.

Дидактическое обеспечение курса химии:

− Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 8 класс: учебник для учащихся

общеобразовательных учреждений / под ред. Н. Е. Кузнецовой /

Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова, Н. Н. Гара, А. Ю. Жегин. 3-е изд., пере-

раб. — М.: Вентана-Граф, 2009. – 224 с.



− Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для уча-

щихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова, А. Н.

Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.

− Мультимедиа презентации, таблицы, схемы, 3D модели, ви-

деофрагменты.

− Лабораторное оборудование с использованием цифровых тех-

нологий, коллекции веществ и минералов, коллекции материалов.

Учебно-тематический план курса

Название раздела, темы

Кол-во учебных часов Формы контролѐ общее теориѐ практика

Введение 1 1 - -

Раздел 1. Методы познания веществ и хи-мических явлений

23 19 4

Письменные ра-боты, устный оп-рос, практические работы.

Тема 1.1. Химия как наука.

1 1 - -

Тема 1.2. Материя и вещество.

10 8 2 Контрольная ра-бота №1, практи-ческая работа №1.

Тема 1.3. Системы и энергия.

2 2 - -

Тема 1.4. Химическая реакция как форма движения материи.

4 3 1 Практическая ра-бота №2.

.............................................. ....... ......... ............. ...........................

Спецификация учебных элементов

Введение ...............................................................................

Раздел 1. Тема 1.1. ...............................................................



Раздел 1. Тема 1.2. Материя и вещество

Ведущая идея изучения темы: материальное единство ми-

ра, взаимосвязь наук о природе.

Дидактическая цель изучения темы: формирование у

школьников базовых знаний о веществе, его основных свойствах и

классификации, умений описывать вещества и группировать их по

существенным признакам.

Рассматриваемые в теме вопросы: материя; вещество и

тело; атомно-молекулярное учение; атом; ион; молекула; химический

элемент; абсолютные и относительные атомные и молекулярные мас-

сы; количество вещества и молярная масса вещества; простые и слож-

ные вещества; смеси; материалы природные, искусственные и синте-

тические; молекулярное и немолекулярное строение вещества; ме-

таллы и неметаллы; периодическая система химических элементов,

период и группа; электроотрицательность химического элемента и её

зависимость от положения элемента в периодической системе; фор-

мула вещества как способ выражения качественного и количественно-

го состава вещества.

Основные термины и понятия: материя, вещество, атом,

молекула, ион, химический элемент, материал, моль, молярная мас-

са, периодическая система химических элементов, период, группа,

символ химического элемента, электроотрицательность химического

элемента, формула вещества, индекс.

Демонстрации: модели атомов и молекул; диффузия газо-

образных, жидких и твёрдых веществ; броуновское движение колло-

идных частиц иода в молоке; коллекции минералов, металлов, мате-

риалов; плавление и горение серы; разложение пероксида водорода

под действием биокатализаторов и взаимодействие пероксида водо-



рода с перманганатом калия; качественная проба на кислород; вари-

анты периодических таблиц химических элементов; электронная таб-

лица химических элементов; коллекция веществ количеством один

моль; таблица количественных отношений при расчётах по формуле

вещества.

Учащиеся после изучения темы должны знать / понимать:

− определения понятий: материя, вещество и тело, атом, молеку-

ла, ион, химический элемент, простое и сложное вещество, смесь, ма-

териал, количество вещества, моль, атомная масса, молекулярная

масса, молярная масса, электроотрицательность химического элемен-

та, химическая формула;

− основные положения атомно-молекулярного учения и вклад

учёных в его создание и развитие (Левкипп, Демокрит, Ломоносов,

Лавуазье, Дальтон);

− структуру периодической системы химических элементов (пе-

риод, группа);

− символы наиболее распространённых химических элементов;

− группировку веществ по структуре, свойствам, нахождению в

природе;

− эмпирическую формулу вещества как математическую модель,

выражающую его качественный и количественный состав.

Учащиеся после изучения темы должны уметь:

− различать по строению атом, ион, молекулу;

− определять молярную массу атомов, ионов и молекул;

− сравнивать электроотрицательности химических элементов по

положению элемента в периодической системе;

− производить простейшие расчёты по формуле вещест-

ва (количество, масса, доля);

− различать по формуле простые и сложные вещества;



− различать по свойствам вещества молекулярного и немолеку-

лярного строения;

− описывать и группировать (металл, неметалл, молекулярного

строения, немолекулярного строения) вещества по основным свой-

ствам (фазовое состояние при ст.у., цвет, запах, летучесть, хруп-

кость, плавкость, растворимость в воде, электропроводность).

Примеры познавательных заданий:

1. В соответствии с предлагаемым планом (фазовое состояние,

цвет, запах, летучесть, легкоплавкость, хрупкость, электропроводность)

опишите следующие вещества: сахар, поваренная соль, йодная на-

стойка, сода питьевая, полиэтилен, бумага, никель (ключ от замка). По

результатам наблюдений сделайте выводы о принадлежности каждо-

го из веществ к группам: молекулярного, немолекулярного или метал-

лического строения, кристаллическим веществам или аморфным по-

лимерам, индивидуальным соединениям или смесям.

2. Какой из элементов наиболее распространён в биосфере?

3. Какое вещество наиболее распространено на Земле?

4. Перечислите как можно больше свойств воды.

5. Используя лабораторные весы, карандаш и линейку, опреде-

лите плотность выданного образца медной проволоки. Оцените по-

лученный результат и относительную погрешность измерений.

6. С древнейших времён людей беспокоила проблема строения

тел (вещества). Всё время возникали вопросы:

– Как долго можно делить вещество на части?

– Какова наименьшая частица вещества? И др....

Наверное, эти вопросы и Вас волновали с детства;

В 1547 г. итальянцем Поджо Браччолини в Швейцарии была

найдена рукопись. Прочтите отрывок из неё и постарайтесь опреде-

лить, о каких явлениях идёт речь:



Тит Лукреций Кар (I век до н.э.)

«О ПРИРОДЕ ВЕЩЕЙ» Книга вторая

<...> Существуют тела, которых мы видеть не можем... Ведь осязать, как и быть осязаемым, тело лишь может. И, наконец, на морском берегу, разбивающем волны, Платье сырее всегда, и, на солнце, вися, оно сохнет; Видеть, однако, нельзя, как влага на нём оседает, Да и не видно того, как она исчезает от зноя. Значит, дробится вода на такие мельчайшие части, Что недоступны они совершенно для нашего глаза… Ибо лежит за пределами нашего чувства За основание тут мы берём положение такое: Из ничего не творится ничто по Божественной Воле И оттого только страх всех смертных объемлет, Что много видят явлений они на земле и на небе нередко, Коих причины никак усмотреть и понять не умеют Вот посмотри: Всякий раз, когда солнечный свет проникает В наши жилища и мрак прорезает своими лучами Множество маленьких тел в пустоте ты увидишь, мелькая, Мечутся взад и вперед в лучистом сиянии света;

Можешь из этого ты уяснить себе, как неустанно Первоначала вещей в пустоте необъятной мятутся. Так о великих вещах помогают составить понятье Малые вещи, пути намечая для их постиженья. Кроме того, потому обратить тебе надо вниманье На суматоху в телах, мелькающих в солнечном свете, Что из нее познаешь ты материи также движенье, Происходящее в ней потаенно и скрыто от взора. Ибо увидишь ты там, как много пылинок меняют Путь свой от скрытых толчков и опять отлетают обратно, Всюду туда и сюда разбегаясь во всех направленьях. Знай же: идёт от начал всеобщее это блужданье, Первоначала вещей сначала движутся сами, Следом за ними тела из малейшего их сочетанья, Близкие, как бы сказать, по силам к началам первичным, Скрыто от них получая толчки, начинают стремиться, Сами к движенью затем понуждая тела покрупнее. Так, исходя от начал, движение мало-помалу Наших касается чувств,



Будто бы в вечной борьбе они бьются в сраженьях и битвах, В схватки бросаются вдруг по отрядам, не зная покоя, Или сходясь, или врозь беспрерывно опять разлетаясь.

и становится видимым также Нам и в пылинках оно, что движутся в солнечном свете, Хоть незаметны толчки, от которых оно происходит.

<...>

7. Плотность металлического осмия при комнатной температуре

составляет 22,5 г∙см-3, а плотность лития, при тех же условиях, в 42,45

раз меньше. Атом, какого из этих элементов занимает меньший объ-

ём в конденсированном состоянии?.....................................................(Os)

Раздел 1. Тема 1.3. ...............................................................

Список основной и дополнительной литературы

Для учителя:

1. Американское химическое общество. Химия и общест-

во *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1995. – 560 с.

2. Биографии великих химиков *Текст+: Пер. с нем. / Под ред.

К. Хайнига;Перевод Крицмана В. А.; Под ред. Г. В. Быкова, С. А. Пого-

дина. — М.: Мир, 1981. – 386 с.

3. Лямин, А. Н. Интегративное обучение химии в современной

школе *Текст+: Монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,

2007. – 294 с.

4. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изуче-

ния химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Ля-

мин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.

5. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов ву-

зов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―

СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.

6. Химия *Текст+: рабочие программы учителя: 8-11 классы /

*Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара+; Под ред. Н. Е. Кузнецовой. — М.: Вента-

на-Граф, 2011. – 160 с.



7. Шишкин, Е. А. Методика обучения решению задач по хи-

мии *Текст+: учебное пособие для студентов химических специально-

стей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению задач по

химии» / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.

8. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: Пер. с англ. / П. Эткинс. — М.:

Мир, 1991. – 216 с.

Для учащихся:

1. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для уча-

щихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова, А. Н.

Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.

2. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 8 класс: учебник для учащихся

общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова,

Н. Н. Гара; под ред. проф. Н. Е. Кузнецовой. – 4-е изд., перераб. — М.:

Вентана-Граф, 2012. – 256 с.

3. Энциклопедия для детей *Текст+. Том 17. Химия / глав.ред.

В. Володин; вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.

Поурочный план курса

Тема урока Дата

Тип, форма и методи-

ческие средства организа-ции занѐ-

тиѐ

Дидак-тическое

обеспе-чение за-

нѐтиѐ

Требованиѐ к обѐзательно-му усвоения в соответст-вии с ФГОС

приме-чаниѐ

знать уметь

……...........…..….. ....…. …….…..…….. ………........ ……... ...…….... ..............

Раздел 1. Тема 1.2. Урок 1.2.10. Материя и ве-щество.

12.10.2012

Контроль-но-учётный урок в фор-ме пись-менной контроль-ной работы.

Текст кон-трольной работы №1.

.......................... .......... ..................... ................. .......... ............ ..............



Тема урока Дата

Тип, форма и методи-

ческие средства организа-ции занѐ-

тиѐ

Дидак-тическое

обеспе-чение за-

нѐтиѐ

Требованиѐ к обѐзательно-му усвоения в соответст-вии с ФГОС

приме-чаниѐ

знать уметь

Раздел 1. Тема 1.5. Урок 1.5.1. Сущность хи-мических ре-акций с пози-ций закона со-хранения ма-терии.

13.11.2012

Урок изуче-ния нового материала в форме про-блемного диалога с использо-ванием ре-ального экспери-мента и моделиро-вания

Учебник, набор шаро-стержне-вых мо-делей, реактивы и обору-дование, мульти-медиа презен-тации

…………............ …….... ………….…… ……...…… .……… ……….. ........….. Раздел 1. Тема 1.6. Урок 1.6.3. Качественный и количествен-ный анализ. Индикаторы

20.11.2012

Контроль-но-учётный урок в фор-ме практи-ческой ра-боты.

Инструк-ционные карты, набор реакти-вов и оборудо-вание.

....................... ......... .................. .............. ......... ........... .............

Приложение

Тексты контрольных работ.

Контрольная работа №1. Химические элементы и ве-

щества в свете атомно-молекулярного учения.



Задания базового уровня сложности.

1. Из предложенных символов выберите символ, обозначающий

молекулу серы:

1) S2-; 2) S8; 3) Se; 4) S; 5) S+6.

2. Молярную массу равную 30 г∙моль-1 имеет:

1) O2; 2) 2O; 3) S8; 4) NO; 5) S2-.

3. Электроотрицательность элементов возрастает в ряду:

1) H →Li →Na →K; 2) Cl →S →P →Si; 3) Al →S →O →F;

4) K →Ca →C →Sn.

4. Установите соответствие между формулой вещества и группой

веществ, к которой оно может быть отнесено, цифры, соответствую-

щие каждой букве, расположите в порядке возрастания их числового

значения:

формула вещества группа веществ

А) H2O (вода). Б) CaCO3 (мрамор). В) He (гелий). Г) Au (золото).

1) простое вещество. 2) сложное вещество. 3) молекулярное вещество. 4) немолекулярное вещество. 5) металл.

6) неметалл.

А Б В Г 2, 3 2, 4 1, 3, 6 1, 4, 5

5. Медь добывают из пяти основных минералов (руд): халькопи-

рит или медный колчедан (основной компонент — CuFeS2), ковел-

лин (CuS), халькозин или медный блеск (Cu2S), борнит (Cu5FeS4), ку-

прит (Сu2О). Определите, какая из этих руд наиболее богата медью.

6. Определите количество частиц, образующих образец чистой

меди объёмом 1 см3 при 25° C, ρ(Cu) = 8920 кг∙м-3.



Задания повышенного уровня сложности:

1. Известно, что химические элементы кислород и водород обра-

зуют два устойчивых при нормальных условиях вещества молекуляр-

ного строения. В одном из соединений содержание кислорода со-

ставляет —94,12 %, во втором соединении содержание кислорода со-

ставляет —88,89 % и оно в 1,89 раза легче первого вещества. Опреде-

лите эмпирические формулы обоих веществ и опишите известные

вам свойства каждого из них ……………………………………………………..(H2O2, H2O)

2. Насколько больший вес смог бы поднять воздушный шар объ-

ёмом 280 м3, заполненный водородом, а не гелием, если допустить,

что газы находятся при нормальных условиях. Почему для этих целей

не используют водород ……………..…………………..…………………………(на 25,2 кг).

Инструкционные карты практических работ и лабо-

раторных опытов.

Лабораторная работа «Химический процесс»

Цель: знакомство с химическим явлением.

Реактивы и оборудование: лабораторные пробирки, разбав-

ленные растворы медного купороса и соды, соляная кислота (1:5).

Ход работы:

∙ Смешайте попарно вещества.

∙ Опишите, что происходит при смешивании.

∙ Отметьте, в каких случаях изменяются свойства веществ.

∙ Выделите существенные признаки изменений с веществами.

∙ По результатам эксперимента заполните таблицу.

HCl р-р CuSO4 р-р NaHCO3 р-р

HCl р-р нет наблюдаемых

признаков нет наблюдаемых

признаков бурное вскипание,

разогрев

CuSO4 р-р нет наблюдаемых

признаков нет наблюдаемых

признаков вскипание, разогрев и выпадение осадка

NaHCO3 р-р бурное вскипание,

разогрев вскипание, разогрев и выпадение осадка

нет наблюдаемых признаков



Химический опыт: «Химическое реле»

Реактивы и оборудование: плоскодонная колба объёмом 0,2 л,

коническая колба объёмом 100 мл с притёртой пробкой, KOH — гид-

роксид калия (кристаллический), C6H12O6 — глюкоза (кристалличе-

ская), 3,7-бисдиметиламинофенотиоцианит хлорид тригидрат

(метиленовый синий) 0,1 % раствор, H2O дист. — вода.

Проведение опыта:

∙ в плоскодонной колбе приготовить щелочной раствор глюкозы,

для этого в 100 мл подогретой до 60° С – 70° С воды растворить 10 г

глюкозы и 0,1 г гидроксида калия;

∙ полученный раствор прилить в коническую колбу, заполнив её

третью часть, мысленно отметить цвет раствора;

∙ в коническую колбу с порцией щелочного раствора глюкозы с

помощью мерной пипетки внести 1 мл 0,1 % раствор метиленового

синего, закрыть колбу пробкой и мысленно отметить цвет раствора;

∙ оставить коническую колбу с раствором в покое на некоторое

время, после чего мысленно отметить цвет раствора;

∙ энергично встряхнуть коническую колбу с раствором, после че-

го мысленно отметить цвет раствора;

∙ циклично повторить действия с порцией щелочного раствора

глюкозы и метиленового синего несколько раз;

∙ какое аргументированное объяснение Вы могли бы предло-

жить наблюдаемому явлению.

Примечание: Если, после продолжительного использования

раствора, обесцвечивание наступает слишком долго, нужно на не-

сколько секунд открыть колбу для забора свежей порции воздуха.

...................................................................................................



Наглядные дидактические материалы

Основные уравнения для расчётов по формуле вещества

Памятка для вычислений по уравнению химической реакции:

1. Проанализируйте, что требуется найти, и что для этого дано.

2. Оформите условие задачи (найти; дано; решение).

3. Составьте уравнение химической (их) реакции (ий).

4. Все данные величины выразите в количествах (см. табл.).

5. По стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции

определите соотношения количеств реагентов и продуктов.

6. Если в условии задачи приведены данные для двух и более

реагентов, по соотношению определите, какое вещество дано в из-

бытке, а какое в недостатке.

7. По соотношению и найденному количеству вещества данного

в недостатке определите количество вещества, требуемого найти.



8. Найденное количество вещества выразите в требуемых еди-

ницах (см. табл.).

Основные классы неорганических веществ и генетическая связь между ними

ОК

СИ

ДЫ

ГИ

ДР

ОК

СИ

ДЫ

Б

ИН

АР

НЫ

Е

СОЛИ

Li2O; CaO; FeO

АМФОТЕРНЫЕ

Al2O3; ZnO; SnO; PbO

КИСЛОТНЫЕ

P4O10; N2O5; SO3; CO2; CrO3; Mn2O7; As2O3...

БЕЗРАЗЛИЧНЫЕ

H2O; CO; N2O; NO; SiO…

щёлочи KOH; Ba(OH)2...

нерастворимые

Cu(OH)2; Fe(OH)3

АМФОТЕРНЫЕ

Zn(OH)2; Al(OH)3

КИСЛОТЫ

HNO3; H2SO4; HMnO4; H5IO6…

HI; HF; H2Se; H3N; B6H2…

нормальные

KMnO4; Mg(NO3)2; AgCl; ZnS…

кислые

NaHCO3; NH4H2PO4; Mg(HSO3)2

основные

(CuOH)2CO3; (PbOH)2CO3…

двойные

KAl(SO4)2; CaAl2(SiO4)2…

смешанные

CaClOCl; ZnBrCl…

комплексные

K[II2]; [Cr(H2O)6]Cl3; Na[Au(CN)2]

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Ag Hg Pt Au

F2 O2 Cl2 N2 Br2 I2 S8 C Se H2 P4 As4 Sb B Si

ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

ОСНОВНЫЕ ОСНОВНЫЕ



2.3. Структура информационно-технологической

карты учебного занѐтиѐ

Тема курса: «Вещества и процессы в окружающей нас

природе и технике. Водород и его важнейшие соединения».

Тема урока: «Пероксид водорода».

Ведущая идея урока: пероксид водорода — важнейшее

вещество в жизни человека.

Главная дидактическая цель урока: универсальные

умения на базе системных знаний, определяющие универ-

сальные учебные действия по решению учебных и жизнен-

ных проблем, личностно-ценностные смыслы и мотивация

школьников изучения химии.

Задачи урока:

1. Создать цепь проблемных ситуаций на уроке как необ-

ходимое условие для развития логического и абстрактного

мышления учащихся методами сравнения, обобщения, ин-

дукции, дедукции, интуиции. Последовательно осуществлять

принцип индивидуализации в обучении.

2. Стимулировать у школьников умения формулировать

учебную проблему, определять цели, задачи и находить пути

их решения, используя творческий потенциал и элементы

учебно-исследовательской деятельности.

3. Сформировать понятия катализа и катализатора, авто-

катализа, биокатализатора — фермента, реакционной спо-

собности, выработать умения и навыки применения знаний о

строении вещества при прогнозировании химической актив-

ности вещества и возможности его использования в жизни.



4. Формировать интегративное мышление школьников

путём раскрытия взаимосвязи физических и химических про-

цессов и их использования в жизни, интеграции гуманитар-

ных и естественнонаучных знаний и методов исследования.

5. Развивать самостоятельность и практическую актив-

ность учащихся, навыки грамотно излагать свою точку зрения

и доказательно отстаивать её, а также умение общения в

коллективе на основе уважения чужого мнения.

6. Оптимизировать условия внутренней мотивации уче-

ния школьников.

7. Показать красоту процесса познания как ценность для

каждого человека.

8. Развивать у учеников культуру нравственного выбора.

Ведущая учебная проблема темы: зависимость свойств

вещества от его природы.

Главная учебная проблема урока: зависимость свойств

пероксида водорода от его строения и их использование в

жизни человека.

Интеграционные связи:

− внутрипредметные (химические знаки, химические формулы,

уравнения реакций; энергия связи; катализ и катализаторы; ОВР);

− межпредметные (математика — действия с положитель-

ными и отрицательными числами; физика — агрегатное состоя-

ние вещества; биология — ферменты).

Дидактический раздаточный материал к уроку: текст;

химические стаканы V = 100 мл; 10 % раствор пероксида водорода,

вода, перманганат калия кристаллический.



Информационно-коммуникационные средства обуче-

ния: мультимедиа-презентация, интерактивная доска.

Эпиграф к уроку: «Как много мы знаем, и как мало мы

понимаем»


ЭКСПОЗИЦИЯ

Дидактическая задача: подготовка школьников к работе на

уроке, мотивация обучаемых к решению учебной проблемы и дости-

жению цели урока.

Деятельность педагога: постановка расчётной задачи с

выходом на тему урока; акцентирование внимания учащихся на ди-

дактическом раздаточном материале к уроку, мотивация школьников

к осмыслению эпиграфа.

Деятельность учащихся: решение задачи и принятие темы

урока, первичное осмысление цели занятия и эпиграфа к уроку.

Метод: объяснительно-иллюстративный (репродуктивный),

эвристический.

Форма организации учебной деятельности: фронталь-

ная, индивидуальная.

Показатель результатов решения задачи: правильность

решения задачи; внимание и заинтересованность школьников разда-

точным материалом; предложения обучаемых по формулировке

учебной цели (проблемы).



ЗАВЯЗКА

Дидактическая задача: создание стимуляционно-

мотивирующей ситуации посредством выполнения эксперимента.

Деятельность педагога:

1. Актуализация знаний внутренних факторов (строение): струк-

тура, геометрия молекулы;

2. Демонстрация 3D-моделей молекул воды и пероксида водо-

рода с указанием геометрических параметров с предложением к

школьникам заполнить таблицу;

3. Рассмотрение ассоциированных молекул пероксида водорода

в конденсированной фазе и физических свойств пероксида водорода;

4. Создание стимуляционно-мотивирующей ситуации по иден-

тификации раствора пероксида водорода посредством проведения

исследовательского эксперимента; предложить школьникам по ито-

гам эксперимента заполнить таблицу.

Акцентировать внимание школьников на результате:

5. Постановка вопроса: «Чем вызваны ваши затруднения при от-

вете на вопросы и при заполнении таблицы?»;

6. Указание школьникам на нетипичность (нестандартность)

реальных проблем разного характера и необходимость знаний об-

щих закономерностей, приведённых в учебниках, в приложении к

конкретным ситуациям (как правило, не рассмотренных в учебной и

другой литературе);

7. Формулирование учебной проблемы и постановка учебной

цели: «выяснить физические и химические свойства пероксида во-

дорода и их зависимость от строения; на основании определённых

свойств пероксида водорода прогнозировать его использование в

повседневной жизни»;

8. Выражение готовности оказать помощь школьникам в реше-

нии учебных проблем.



Деятельность учащихся:

1. Заполнение таблицы по строению и физическим свойствам

пероксида водорода;

2. Выполнение эксперимента и ответы на вопросы предложен-

ные педагогом;

3. Выдвижение гипотез — «химическая активность пероксида

водорода выше, чем у воды, что определяется строением» и др.;

4. Объяснение затруднений — «не хватает знаний», «нет объ-

яснений в учебных пособиях» и др.;

5. Участие в формулировании учебной проблемы и в постановке

учебной цели (мотивированной ситуацией).

Метод: проблемный.



Показатель решения задачи: эмоциональное состояние

учащихся; работа с раздаточным материалом; активность школьни-

ков в обсуждении эксперимента и выдвижении рабочих гипотез;

формулирование учащимися учебной цели (задачи, проблемы).

ОСНОВНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Дидактическая задача: организация поиска решения вы-

двинутой проблемы.


1. Актуализация знаний внутренних факторов (строение): энер-

гия связи, полярность молекулы;

2. Демонстрация 3D-моделей молекул воды и пероксида водо-

рода с указанием энергетических параметров;



3. Демонстрация химического эксперимента по разложению пе-

роксида водорода в присутствии катализатора и биокатализатора:

Реактивы и оборудование: конические колбы 100 мл, 10 %

раствор пероксида водорода, 0,1 М раствор сульфата меди (II),

скарификатор, спирт, лучинка, спиртовка.

Выполнение: В две колбы Эрленмейера прилить равные коли-

чества раствора пероксида водорода. В первую колбу добавить не-

сколько миллилитров раствора сульфата меди (II). После вскипания

раствора внести в колбу тлеющую лучинку. Во вторую колбу вне-

сти немного мелкого мусора, например угольный порошок от сго-

рания лучинки, и добавить несколько капель крови, полученной при

проколе пальца скарификатором (дезинфекция!).

4. Обращение внимания школьников на продукты процесса —

кислород, вода, неизменность раствора сульфата меди (II), обиль-

ность выделения пены с выносом мусора во второй колбе;

5. Проецирование на интерактивную доску информации о про-

цессе разложения пероксида водорода, о понятиях катализ, катали-

затор, биокатализатор, цепная реакция, свободный радикал;

Деятельность учащихся: обсуждение, анализ, обобщение,

запись конспекта.

Метод: объяснительно-иллюстративный, проблемный.

Форма организации учебной деятельности: фронтальная.

Показатель результата решения задачи: активная ра-

бота обучаемых по решению промежуточных задач; уточняющие во-

просы; формулирование определений, выводов; записи в тетради.



РАЗВЯЗКА

Дидактическая задача: создание условий для нахождения

и доказательства верного решения проблемы.


1. Демонстрация окислительно-восстановительных свойств пе-

роксида водорода:

Реактивы и оборудование: цилиндры объёмом 100 мл; 10 %

раствор пероксида водорода;0,1 М раствор иодида калия; 0,1 М

раствор перманганата калия.

Выполнение: в два цилиндра прилить равные количества

растворов перманганата калия и иодида калия. В оба цилиндра до-

бавить половинные объёмы раствора пероксида водорода.

2. Проецирование уравнений наблюдаемых реакций на инте-

рактивную доску.

3. Подведение учащихся к выводу: «Используя знания строения

веществ, можно прогнозировать их свойства, а, следовательно, и

грамотно использовать их в повседневной жизни»;

4. Мотивация школьников к трансформации полученных знаний

и умений посредством познавательного интегрального задания: «На

каких свойствах пероксида водорода основано его применение в ме-

дицине, технике, косметологии, химчистке. Назовите препараты,

которые для этого используются»;

5. Предложение учащимся выполнить задания из раздаточного

материала; установка на творчество: «Плохих гипотез не бывает,

суть решения заключается в выборе верной гипотезы из множест-

ва других, следовательно, чем больше гипотез, тем выше вероят-

ность решения проблемы. Важно не бояться выдвинуть неверную

гипотезу, важно не пропустить истинную!».




1. Коллективное обсуждение проблемы, выдвижение гипотез и

способов решения, формулирование вывода;

2. Индивидуальное выполнение познавательных интегральных

заданий.

Метод: программированный, проблемный.


ная, индивидуальная, парная.

Показатель результатов решения задачи: активность

обучаемых при обсуждении проблемы, гипотез и решений; участие в

формулировании выводов; исправления и дополнения в таблице к

ученическому эксперименту; самостоятельность при решении про-

блемных заданий.

РЕФЛЕКСИЯ И ОЦЕНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Дидактическая задача: мобилизация учащихся на рефлек-

сию; оптимизация системных знаний и универсальных умений

школьников для успешного усвоения последующих тем курса; моти-

вация учащихся к самостоятельной творческой работе и к организа-

ции собственного образовательного пространства.


1. Мотивирующие на рефлексию вопросы: «Что нового узна-

ли?», «Чему научились?», «Смогли ли вы решить поставленные пе-

ред собой вопросы, задачи? Что этому способствовало?», «Что

лучше: знать (уметь выводить) закономерности или использовать

фактический материал из внешних источников?», «Помогает ли в

обучении опорный конспект? Как его лучше оформить?»;



2. Формулирование совместно со школьниками основных выво-

дов (чисто химических проблем не бывает, поэтому для решения

нужно использовать системные знания и универсальные умения).

Знание закономерностей компенсирует незнание фактов;

3. Побуждение школьников к анализу эпиграфа;

4. Пояснение и установка на выполнение домашнего задания;

5. Оценивание работы школьников на уроке.


1. Участие в формулировании выводов по уроку.

2. Обсуждение эпиграфа.

3. Первичное осмысление и принятие домашнего задания.

Метод: эвристический.



Показатель результатов решения задачи: конспект,

выдвижение положений к общему выводу, всесторонний анализ и

комментарии к эпиграфу, запись и уточняющие вопросы по домаш-

нему заданию, положительно-эмоциональное состояние школьников

и их готовность к дальнейшей работе.

Учащиеся после изучения темы должны знать/понимать:

− определение понятий: катализ, катализатор, биокатализатор —

фермент, автокатализ;

− связь и зависимость реакционной способности вещества и его

строения;

− вещества, широко используемые в практике: пероксид водо-

рода, пергидроль, гидроперит.




− называть изученное вещество по «тривиальной» и номенкла-

туре IUPAC;

− объяснять свойства пероксида водорода на основе строения;

− характеризовать возможность и направление окислительно-

восстановительного процесса с участием пероксида водорода;

− определять продукты и реагенты для осуществления заданного

процесса с участием пероксида водорода;

− трансформировать знания о строении и свойствах пероксида

водорода для решения жизненно важных проблем;

− выполнять универсальные учебные действия по проведению

химических реакций с участием пероксида водорода;

− проводить расчёты с использованием формулы пероксида во-

дорода;

− осуществлять поиск информации с использованием современ-

ных средств и критически её оценивать;

− использовать приобретенные знания и умения для адекватного

поведения в природе и обществе, для дальнейшего образования и

самообразования.

Учащиеся после изучения темы должны использовать

приобретённые знания и умения в практической деятель-

ности и повседневной жизни для:

− понимания глобальных проблем, стоящих перед человечест-

вом — энергетика и др.;

− объяснения процессов с использованием пероксида водорода

в быту — отбеливание, дезинфекция, обесцвечивание...;

− безопасной работы с изученными веществами;

− экологически грамотного поведения в природе и обществе.



РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ

«Как много мы знаем, и как мало мы понимаем» Альберт Эйнштейн

Эйнштейн (Einstein) Альберт

(14.3.1879г., Ульм, Германия, — 18.4.1955г.,

Принстон, США), физик-теоретик, один из

основателей современной физики, ино-

странный член-корреспондент РАН

(1922 г.) и иностранный почетный член АН

СССР (1926 г.). Родился в Германии, с 1893 г.

жил в Швейцарии, с 1914 г. в Германии, в

1933 г. эмигрировал в США. Создал част-

ную (1905 г.) и общую (1907-1916 г.г.) тео-

рии относительности. Автор основополагающих трудов по кванто-

вой теории света: ввёл понятие фотона (1905 г.), установил законы

фотоэффекта, основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), пред-

сказал (1917 г.) индуцированное излучение. Один из создателей ста-

тистической физики: развил статистическую теорию броуновского

движения, заложив основы теории флуктуаций, создал квантовую

статистику Бозе – Эйнштейна. С 1933 г. работал над проблемами

космологии и единой теории поля. В 30-е г.г. выступал против фа-

шизма, войны, в 40-е — против применения ядерного оружия.

В 1940 г. подписал письмо президенту США, об опасности создания

ядерного оружия в Германии, которое стимулировало американские

ядерные исследования. Один из инициаторов создания государства

Израиль. Нобелевская премия по физике 1921 г. за труды по теоре-

тической физике, в т.ч. за открытие законов фотоэффекта.



Задание 1. Известно, что химические элементы кислород и

водород образуют два устойчивых при нормальных условиях веще-

ства молекулярного строения. В одном из соединений содержание

кислорода составляет — 94,12 %, во втором соединении содержа-

ние кислорода составляет — 88,89 % и оно в 1,89 раза легче первого

вещества. Определите эмпирические формулы обоих веществ,

дайте им названия в соответствии с номенклатурой IUPAC и опи-

шите известные вам свойства каждого из них.

Тема урока: «Пероксид водорода»

Ведущая идея темы: пероксид водорода — важнейшее ве-

щество в жизни человека.

Цель изучения темы: строение и свойства пероксида водо-

рода, определяющие его роль в жизни человека.

Первое сообщение о пероксиде водорода имеется у Гум-

больдта, который ещё в 1790 г. обнаружил, что оксид бария при

нагревании поглощает кислород воздуха, превращаясь в пероксид

бария. 12 лет спустя на то же явление указали Гей-Люссак и Тенар.

Эти исследователи описали также и способ получения перекисей

натрия и калия сжиганием щелочных металлов в избытке кисло-

рода. Хотя Гей-Люссак и Тенар подвергали эти соединения тща-

тельному исследованию, в частности, изучали разложение их во-

дой, углекислотой и соляной кислотой, — перекиси водорода они

тогда не обнаружили. Они её не заметили из-за весьма кратковре-

менного её присутствия в их опытах.

Пероксид водорода был открыт Тенаром в 1818 г. При изуче-

нии действия различных кислот на пероксид бария Тенар обнару-

жил новое вещество и решил первоначально, что оно является

представителем класса кислот, особенно богатых кислородом.



Лишь в процессе дальнейших исследований, удалив из этого нового

вещества свободные кислоты, он установил, что оно состоит

только из водорода и кислорода и имеет состав H2O2. Тенар назвал

его поэтому «окисленной водой» или «перекисью водорода».

Тенар (Thenard) Луи Жак (1777 –

1857), французский химик, член Париж-

ской академии наук. Основные работы

посвящены преимущественно неорга-

нической химии. Исследования прово-

дил совместно с Гей-Люссаком.

В 1809 г. изучил реакцию хлора с водо-

родом. Доказал, что йод и хлор — хи-

мические элементы, и что хлороводо-

родная и иодоводородная кислоты не

содержат кислорода. В 1818 г. открыл

пероксид водорода и получил его в чистом виде.

Пероксиды — химические соединения, в структуру которых

входит пероксидная группа (— O — O —).

Задание 2.


Параметр H2O H2O2

Геометрическая форма

Длина связи (нм, 10-9 м): O — H O — O

Угол связи

Наличие водородных связей



Физические свойства пероксида водорода:

Пероксид водорода — бесцветная сиропообразная жидкость

со слабым своеобразным (металлическим, озоновым) запахом, смеши-

вающаяся с водой, спиртом, эфиром в любых соотношениях, под дос-

таточно уменьшенным давлением перегоняющуюся без разложения.

Замерзание Н2О2 сопровождается сжатием (в отличие от воды). Белые

кристаллы плавятся при (-0,43° С), т.е. почти при той же температуре,

что и лёд. Теплота плавления пероксида водорода равна

12,5 кДж/моль, теплота испарения составляет 51,6 кДж/моль (при

25° С). Под обычным давлением чистый Н2О2 кипит при 150,2° С с

сильным разложением (причём пары могут быть взрывоопасны). Плот-

ность чистого Н2О2 в твёрдом состоянии равна 1,71 г/см3, 1,47 г/см3

при 0° С и 1,45 г/см3 при 20° С. Жидкий пероксид водорода, подобно

воде, сильно ассоциирован. Показатель преломления Н2О2 (1,41), а

также её вязкость и поверхностное натяжение несколько выше, чем у

воды (при той же температуре).

Задание 3.

Проведите исследовательский эксперимент:

Реактивы и оборудование: химические стаканы, 10 % раствор

пероксида водорода, вода, перманганат калия кристаллический.

Проблема: используя предложенное оборудование и реакти-

вы, определите склянку, содержащую раствор пероксида водорода.


вопрос вода пероксид водорода, 10 % р-р

Что вы ожидали увидеть?

Что наблюдали?

Продукты процесса

Предложите уравнение реакции



Задание 4.


Параметр H2O H2O2

Энергия связи (кДж/моль): O — H O — O

Степени окисления: H O

Вывод о реакционной способности

Химизм процесса разложения пероксида водорода

Схема:

Цепная реакция — химическое взаимодействие, в котором

появление промежуточной активной частицы (свободного радикала,

атома, возбуждённой молекулы) вызывает цепь превращений ис-

ходных веществ.

Свободный радикал — нейтральная одно или многоядерная

высокореакционноспособная короткоживущая частица, характери-

зующаяся наличием на внешнем энергетическом уровне непарно-

го(ых) электрона(ов).



Восстановительные свойства пероксида водорода:

Катализатор: MnO2

Вывод: процесс — автокаталитический (аутокатализ).

Катализ /от греч. katalysis – разрушение/ — процесс ускоре-

ния химической реакции в присутствии веществ — катализаторов, ко-

торые взаимодействуют с реагентами, но в реакции не расходуются и

не входят в состав продуктов.

При гомогенном катализе исходные реагенты и катализатор

находятся в одной фазе (газовой или жидкой), при гетерогенном —

газообразные или жидкие реагенты взаимодействуют на поверхности

твердого катализатора.

Катализ обусловливает высокие скорости реакций при неболь-

ших температурах; предпочтительное образование определенного

продукта из ряда возможных. Каталитические реакции являются ос-

новой многих химико-технологических процессов, например, произ-

водства серной кислоты, некоторых полимеров, аммиака. Большин-

ство процессов, происходящих в живых организмах, также являются

каталитическими (ферментативными).

Катализатор — вещество, увеличивающее скорость химиче-

ской реакции или вызывающие её, но не входящее в продукты.

Автокатализ (аутокатализ) /от греч. Autos – сам, katalysis –

разрушение/ — ускорение химической реакции одним из её продук-

тов, играющим роль катализатора.

Ферменты (биокатализаторы) /от лат. Fermentum – броже-

ние, закваска/ иногда называют энзимами /от греч. En – внутри,

zyme – закваска/ — органические вещества белковой природы, кото-



рые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в

них реакции, но не входят в состав продуктов.

Взрывы Н2О2 объясняются сильной экзотермичностью реакции

разложения, цепным характером процесса и значительным сниже-

нием энергии активации разложения Н2О2 в присутствии различных

веществ, о чем можно судить по следующим данным:

катализатор энергиѐ активации,

кДж/моль относительнаѐ скорость

реакции при 25° С

Без катализатора 73 1

Ионы (I–) 56 1,1∙103

Платина 48 2,3∙104

Ионы (Fe2+) 42 2,5∙105

Каталаза 7 3∙1011

Окислительные свойства пероксида водорода:

Реакционная способность — характеристика относительной

химической активности вещества, учитывающая как разнообразие

реакций, возможных для данного вещества, так и их скорость.

Задание 5.

На основании изученных свойств пероксида водорода предпо-

ложите важнейшие области его применения:

область применениѐ свойство

..................................................................................... ...............................................

Задание 6.

Интерпретируйте предложенный эпиграф и сформулируйте

собственные выводы по занятию.



Домашнее задание:

1. Учебник § 64, «Пероксид водорода», выполните упражнения.

2. Проведите домашний эксперимент:

в три стаканчика прилейте равные количества 3 % раствора

пероксида водорода. В первый стаканчик внесите кусочек сырого

картофеля, во второй стаканчик внесите кусочек отварного кар-

тофеля, а в третий добавьте немного слюны.

Проанализируйте предложенный эксперимент. Выделите про-

блему, решите её и обоснуйте свое решение.

3. В походных условиях Вам необходима вода для питья и приго-

товления пищи, но запасы закончились. Предложите экспресс-способ

очистки воды из природных источников, используя средства необхо-

димые каждому туристу.

2.4. Структура программы элективного курса

2.4.1. Энергоэнтропика — основа природных процессов


«Во всех макроскопических системах материального мира —

живой и неживой природы, техники, производства, науки и т.д.

непрерывно происходят изменения энергии и энтропии,

изучая которые можно получить необходимые данные

о закономерностях функционирования и развития этих систем».

И. В. Петрянов-Соколов, академик, Россия.

Представленный программой элективный курс рассчи-

тан на 68 учебных часов, включает инвариантную и вариант-

ную части и предназначен для реализации в системе средне-

го общего образования, начального профессионального об-

разования и среднего профессионального образования.



Ведущая идея курса: образовательные компетентности уча-

щихся как результат оптимальной интеграции естественнонаучных и

гуманитарных знаний, обеспечивающих индивидуально-ценностные

структурированные знания о природе, ценностное отношение к че-

ловеку и жизни, устойчивые внутренние мотивы учащихся к изуче-

нию наук о природе, осмысленную веру, понимание и реальную са-

мооценку собственного существования.

Главная дидактическая цель курса: фундаментализация

системы естественнонаучного, в т.ч. химического, образования на базе

энергоэнтропийного учения, обеспечивающая формирование:

∙ системных знаний и универсальных умений,

∙ интегрального стиля мышления и универсальных учебных дейст-

вий,

∙ устойчивых мотивов получения дальнейшего образования и са-

мообразования,

∙ качество допрофессионального химического образования.

Задачи курса:

∙ формировать системные знания учащихся о природных явле-

ниях с позиций энергетической концепции;

∙ развивать универсальные умения школьников, определяющих

универсальные учебные действия по использованию полученных зна-

ний в жизненных ситуациях;

∙ формировать интегральное мышление школьников посредст-

вом развития их представлений о Мире с материальных и духовных

позиций;

∙ формировать навыки работы учеников с информацией;

∙ воспитывать у школьника положительно-эмоциональное от-

ношение к жизни и учению посредством показа красоты процесса

познания как ценности для каждого человека, гуманного отношения

к окружающему миру, ответственности за принятие решений;



∙ развивать творческую активность учащихся и устойчивые внут-

ренние мотивы учения.

Дидактическое обеспечение курса:

1. Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней

школы *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Лямин. – 2-е изд., ис-

правл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 64 с.

2. Лямин, А. Н. Обучение химии в современной школе *Текст+:

традиции и инновации, ретроспективы и перспективы. Моногра-

фия /А. Н. Лямин. — Киров: ИРО Кировской области, 2012. – 329 с.

3. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изуче-

ния химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н. Ля-

мин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.

4. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов ву-

зов. / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―

СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.

5. Мультимедиа-слайды, 3D модели, цифровая лаборатория, хи-

мические реактивы и оборудование, видеофрагменты, схемы и таб-

лицы.

Тематический план курса

№ Наименование раздела, темы Кол-во учеб-

ных часов

ИНВАРИАНТНАЯ ЧАСТЬ

I материя и движение 10

1.1 виды и формы существования материи 4

1.2 движение материи 4

1.3 система естественных наук 2

II энергоэнтропика 24

2.1 энергия и энтропия 4

2.2 термодинамика 8



2.3 I и II – начала термодинамики 10

2.4 законы энергоэнтропики 2

III учение о самоорганизации материи 10

3.1 неравновесная термодинамика 2

3.2 диссипативные структуры 4

3.3 синергетика 2

3.4 теория катастроф 2

ВАРИАТИВНАЯ ЧАСТЬ

IV энергоэнтропийная картина жизни 24

«Информация и кибернетика сквозь призму энергоэнтропики», «Труд, по-

требности и психоэнергия», «Энергоэнтропика материального производст-

ва», «Экономика, деньги, энергоэнтропика», «Социология и энергоэнтропи-

ка», «Мир с энергоэнтропийно меняющимся лицом» и др.

4.1 жизнь, организм, биосфера 1

4.2 биоэнергетика 16

4.3 энергоэнтропийный цикл биосферы 2

4.4 энергоэнтропика и эволюция 5

ВСЕГО 68


Раздел I. Материя и движение.

Тема 1. Материя, её виды и формы существования.

Цель изучения темы: развитие представлений школьников

о материальном и духовном начале Мира.

Рассматриваемые вопросы: материя; основные виды ма-

терии (поле, вещество, тело, жизнь, человек, общество...); формы

существования материи — время и пространство; материальные

объекты; диалектические законы (спиралеобразность развития, пе-

реход количества в качество, отрицание отрицания, единство и



борьба противоположностей); принципы (от абстрактного к кон-

кретному, единства интеграции и дифференциации, единства ис-

торического и логического, цикличности, неопределённости); кате-

гории (материя и движение, время и пространство, качество и ко-

личество, мера, единичное, особенное и всеобщее противоречие,

сущность и явление, содержание и форма, необходимость и слу-

чайность, возможность и действительность).

Основные термины и понятия: материя; время и простран-

ство; поле (гравитационное, электромагнитное, сильное — ядерное,

слабое); вещество (химическое соединение, смесь, простое, сложное,

природное, искусственное, синтетическое, кристаллическое, аморф-

ное, молекулярное, атомно-ковалентное, атомно-металлическое

ионное, пластмассы, эластомеры, волокна, материал, композит);

тело; мегамир; макромир; микромир; масса и энергия.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, 3D модели, таблицы,

модели и коллекции веществ, видеофрагменты.


− основные понятия и дефиниции: поле, вещество, тело, матери-

ал, смесь, мегамир, макромир, микромир, масса и энергия;

− классификацию и группировки веществ;

− взаимосвязь вещества и поля, времени и пространства, массы и

энергии;

− материальное единство мира;

− основные законы диалектики, принципы и категории.


− классифицировать и группировать вещества по различным

признакам;



− устанавливать логические связи между материальными объек-

тами и их взаимодействиями;

− объяснять материальность мира в контексте диалектических

представлений.

Тема 2. Движение материи.

Цель изучения темы: формирование представлений школь-

ников об абсолютности движения как основном свойстве материи и

об относительности покоя.

Рассматриваемые вопросы: движение; основные формы

движения материи (субатомное, химическое, физическое, биологи-

ческое, геологическое, кибернетическое).

Основные термины и понятия: движение; система; мате-

риальный носитель; виды систем; процесс; явление.

Демонстрации: мультимедиа-слайды; виртуальная лабора-

тория; эксперименты «горение свечи» и «нагревание нихромовой

спирали под действием электроэнергии».


− суть философской категории «движение», дефиниции — «сис-

тема», «процесс», «материальный носитель»;

− формы движения материи, объекты и характеристики;

− статистическую природу процесса;

− признаки физических и химических процессов и их диалекти-

ческое единство;

− классификацию и основные свойства систем;

− материальные макроскопические системы.




− по материальному носителю определять вид движения мате-

рии и наоборот;

− устанавливать причинно-следственные связи явлений;

− объяснять диалектическое единство природных явле-

ний (процессов).

Тема 3. Система естественных наук.

Цель изучения темы: формирование системы понятий о

диалектическом единстве естественных наук и соответствующих дис-

циплин.

Рассматриваемые вопросы: систематизация естественных

наук, основанная на формах движения материи; химия, физика, био-

логия, география — естественные базовые науки; наука и учебная

дисциплина; основные выводы по разделу.

Основные термины и понятия: наука, учебная дисципли-

на, химия, физика, биология, география, экология, естествознание.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, схемы и таблицы.


− основные термины и дефиниции: наука, учебная дисциплина,

химия, физика, биология, география, экология, естествознание;

− материальное и диалектическое единство естественных наук;

− методы познания; материальные объекты; формы движения;

учебные дисциплины, соответствующие естественным наукам.


− классифицировать естественные науки по объекту изучения и

соответствующей форме движения материального носителя;



− определять естественные базовые учебные дисциплины и нау-

ки по их существенным признакам;

− объяснять диалектическое и материальное единство, взаимо-

связи естественных наук.

Раздел II. Энергоэнтропика.

Тема 1. Энергия и энтропия.

Цель изучения темы: формирование и развитие представ-

лений школьников об энергии, как источнике всех деятельных сил и

мере движения всех видов материи; энтропии, как меры рассеяния

энергии и увеличения всех форм беспорядка, т.е. основных критери-

ев (показателей) развития материального мира.

Рассматриваемые вопросы: энергия и её виды (потенци-

альная, кинетическая, внутренняя); закон сохранения энергии —

основной закон природы; постоянство энергии мира; энтропия, её

виды (тепловая, структурная, информационная, негэнтропия), ис-

торический аспект и развитие понятия в науке.

Основные термины и понятия: энергия (потенциальная, ки-

нетическая, внутренняя, полная); энтропия; негэнтропия; вероят-

ность; статистичность.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, эксперимент «Взрыв

смеси перманганата калия и магния», виртуальная лаборатория.

Демонстрационный эксперимент «Взрыв смеси перман-

ганата калия и магния» (см. страницу 210)


− основные термины и дефиниции — энергия (потенциальная,

кинетическая, внутренняя, полная); энтропия; негэнтропия; вероят-

ность; статистичность;



− уравнения, обозначения, размерности величин;

− энергетический и энтропийный смысл существования Мира;

− диалектическую связь энергии и энтропии;

− исторический аспект открытия закона сохранения энергии.


− определять процесс (явление) с энергоэнтропийных позиций;

− использовать понятия энергии и энтропии для решения учеб-

ных проблем;

− рационально использовать информацию (СМИ, Интернет,

учебно-научно-популярная литература и др.).

Тема 2. Термодинамика.

Цель изучения темы: обобщение, интеграция, систематиза-

ция знаний и умений школьников по использованию всеобщего уче-

ния о теплоте и работе.

Рассматриваемые вопросы: термодинамика — часть энер-

гоэнтропики; термодинамические системы (открытые, закрытые,

изолированные, адиабатные); термодинамические параметры сис-

темы (внешние, внутренние, экстенсивные, интенсивные); состоя-

ния систем (равновесное, метастабильное, стабильное, неравно-

весное, стационарное); процессы и их виды (самопроизвольные, не-

самопроизвольные, обратимые, квазистатические — равновесные,

необратимые — неравновесные); условия обратимости процессов;

основной постулат термодинамики; термодинамические функ-

ции (состояния — внутренняя энергия, энтропия, температура,

давление, объём и др., перехода — теплота и работа); изобарный,

изохорный, изотермический, адиабатный процессы; стандартные и

нормальные условия.



Основные термины и понятия: термодинамика; теплота;

работа; системы (открытые, закрытые, изолированные, адиабат-

ные); термодинамические параметры системы (внешние, внутрен-

ние, экстенсивные, интенсивные); состояния системы (равновесное,

стабильное, нестабильное, неравновесное, стационарное); процес-

сы (изотермические, изохорные, изобарные, адиабатные, самопро-

извольные, несамопроизвольные, обратимые, необратимые, квази-

статические, неравновесные); стандартные и нормальные условия.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, виртуальная лабора-

тория, эксперимент «Равновесная система: иод — вода», «Равновес-

ная система: иод ― пероксид водорода ― аскорбиновая кислота».

Эксперимент «Равновесная система: иод — вода».

Оборудование: химический стакан V = 500 мл, стеклянная па-

лочка.

Реактивы: 5 % спиртовый раствор I2∙KI — йодная настойка,

[H10C6O5]n — крахмал, 1 M раствор KOH, 0,5 M раствор H2SO4, H2O —

вода дистиллированная.

Ход эксперимента: химический стакан наполовину заполните

дистиллированной водой. Добавьте к воде 2 г крахмала. Тщательно

перемешайте до получения гомогенного раствора. К полученному рас-

твору добавьте 2 –3 капли йодной настойки. Появится интенсивно си-

нее окрашивание. К системе добавьте порцию щёлочи калия до полно-

го обесцвечивания раствора. При дальнейшем прибавлении к системе

раствора серной кислоты окрашивание возобновляется, а при добав-

лении раствора щёлочи калия окраска исчезает.

Механизм процесса:

мы имеем дело с реакцией диспропорционирования иода в

воде, которая, в зависимости от кислотности среды, может проходить

в прямом и обратном направлениях, т.е. является обратимой:



Эксперимент «Равновесная система: иод ― пероксид

водорода ― аскорбиновая кислота».

Оборудование: химический стакан V = 500 мл, стеклянная па-

лочка, химический стакан V = 100 мл.

Реактивы: [H10C6O5]n— крахмал, 5 % спиртовый раствор I2∙KI —

йодная настойка, 1 M раствор KOH, 0,5 M раствор H2SO4, аскорбино-

вая кислота, гидроперит, H2O — вода дистиллированная.

Ход эксперимента: пол-литровый химический стакан наполо-

вину заполнить дистиллированной водой. Добавьте к воде 2 г крах-

мала. Тщательно перемешайте до получения гомогенного раствора. К

полученному раствору добавьте 2 –3 капли йодной настойки. Появит-

ся интенсивно синее окрашивание. Предварительно разотрите две

таблетки гидроперита и порошок высыпьте в синий раствор. Всё тща-

тельно перемешайте.

В маленьком стакане, заполненном на три четверти водой, рас-

творите одну таблетку аскорбиновой кислоты. Полученный раствор

по каплям добавляйте к окрашенному раствору до исчезновения ок-

раски. После обесцвечивание раствора добавление раствора аскор-

биновой кислоты прекратить. Через несколько секунд раствор в

большом стакане резко возобновляет синюю окраску. При дальней-

шем прибавлении раствора аскорбиновой кислоты вновь происходит

обесцвечивание и т.д.





− основные термины и дефиниции;

− математические уравнения, обозначения, размерности термо-

динамических величин — учения о теплоте и работе;

− взаимосвязь параметров и состояния системы;

− зависимость вида процесса от условий;

− основные термодинамические функции;

− параметры стандартных и нормальных условий;

− термодинамику как часть энергоэнтропики.


− определять вид системы, процесса по параметрам и условиям;

− описывать состояние системы и процесс, используя термоди-

намические функции и параметры;

− применять знания основных положений термодинамики как

базовых при изучении естественнонаучных дисциплин;

− использовать полученные знания для решения учебных про-

блем.

Тема 3. Первое и второе начала термодинамики.

Цель изучения темы: представления учащихся о процессе с

позиций I и II начал термодинамики.

Рассматриваемые вопросы: теплота и работа; первое на-

чало термодинамики как выражение закона сохранения энергии;

I н.т. для изобарного и изохорного процессов; энтальпия; изменение



энтальпии процесса; взаимосвязь изменений энтальпии и внутренней

энергии системы; закон Гесса; энергия активации; графическое моде-

лирование процесса; второе начало термодинамики и его вероятно-

стный характер; совокупность I и II н.т. для описания обратимых и не-

обратимых процессов; самопроизвольность процесса в заданном на-

правлении; направление процесса; изобарно-изотермический потен-

циал (энергия Гиббса); максимальная полезная работа процесса; эк-

зоэнергетические и эндоэнергетические процессы; химическое и

термодинамическое равновесие.

Основные термины и понятия: теплота; работа; теплоем-

кость; работа расширения и полезные виды работы; теплопровод-

ность, конвекция, излучение; энтальпия процесса; энтропия процес-

са; стандартные изменения энтальпии, энтропии, энергии Гиббса;

энергетический эффект процесса; максимальная работа процесса;

полная энергия и скрытая энергия процесса; изобарно-

изотермический потенциал; экзо- и эндоэнергетические процессы;

химическое и термодинамическое равновесие; кинетика.

Демонстрации: мультимедиа-слайды; схемы и таблицы.


− процесс с позиции термодинамической возможности и вероят-

ности;

− теплоту и работу как функции перехода системы;

− I н.т. как выражение закона сохранения энергии и энергетиче-

ский (энтальпийный) фактор процесса (возможность);

− принцип минимума энергии как следствие первого начала

термодинамики;

− причинно-следственную связь энергии связи, внутренней энер-

гии, изменения энтальпии, возможности процесса, энергетического

эффекта;



− энергию активации как следствие энергетического распреде-

ления Больцмана-Максвелла;

− графические схемы экзо- и эндоэнергетических процессов;

− закон Гесса и следствия из него;

− II н.т. как вероятностный характер процесса;

− суммарное выражение I и II н.т. для обратимых и необратимых

процессов;

− энергию Гиббса, максимальную работу процесса и его направ-

ление;

− условия и направление самопроизвольного процесса;

− зависимость кинетики процесса от термодинамических пара-

метров;

− диалектическое единство I и II н.т.;

− условия химического и термодинамического равновесных со-

стояний;

− основные термодинамические функции (dH, dS, dG, dF, δQ,

δW), их математические выражения и операции с ними;

− образ процесса, ассоциированный с производством, где энтро-

пийный фактор — директор, а энтальпийный — экономист.


− использовать уравнения и математические выражения для ре-

шения различных проблем;

− объяснять процесс с энергоэнтропийных позиций как результат

действия возможности и вероятности (принцип минимума энергии и

возрастания энтропии);

− использовать табличные значения при решении проблемных

заданий;

− использовать знания о прохождении процесса в прикладном

значении;



− определять самопроизвольность процесса при заданных усло-

виях и, наоборот, определять условия, необходимые для осуществ-

ления процесса;

− прогнозировать результат взаимодействия;

− объяснять природные явления;

− проектировать деятельность по осуществлению каких-либо

процессов (определять условия, прогнозировать результат).

Практическая работа «Определение теплоты сгорания

парафина»

Оборудование: стеклянная палочка, химический ста-

кан V = 250 см3, водный термометр, свеча парафиновая, штатив с

кольцом, весы лабораторные.

Реактивы: вода, лёд.

Цель работы: экспериментально установить значение ∆Hс (па-

рафина).

Ход работы:

− налейте в стакан 100 мл воды. Внося ку-

сочки льда, охладите её на 9 – 10° С ниже ком-

натной температуры. Удалите лишний лёд;

− взвесьте банку с водой и запишите опре-

делённое значение массы;

− соберите прибор (см. рис.);

− закрепите свечу на стеклянной пластине.

Для этого капните расплавленным парафином

на пластину и прижмите свечу;

− определите и запишите массу свечи с

пластиной;

− измерьте и запишите температуру воды с точностью до 0,2° С;

− поставьте свечу под стакан с водой и зажгите её. Верхняя часть

пламени свечи должна быть на расстоянии 2 см от дна банки. Осто-

рожно при нагревании перемешивайте воду термометром;



− по мере сгорания свечи может возникнуть необходимость

опустить банку, чтобы пламя свечи было точно под дном на необхо-

димом расстоянии. Соблюдайте при этом осторожность;

− продолжайте нагревание до тех пор, пока температура не под-

нимется выше комнатной на столько же градусов, на сколько она бы-

ла ниже её до начала эксперимента (например, если температура

воды вначале была 15° С, а в комнате 25° С, то вы должны нагреть

воду до 35° С). Сразу после этого погасите пламя;

− продолжайте помешивание, пока температура воды не пере-

станет повышаться. Запишите наибольшее достигнутое значение

температуры воды;

− определите массу остывшей свечи с подставкой, включая массу

всего оплавленного парафина, перенесите данные в таблицу:

величина значение

масса свечи с подставкой (г)

масса стакана (г)

масса стакана с водой (г)

масса воды (г)

температура в комнате (°С)

температура воды исходная (°С)

температура воды конечная (°С)

разность температур воды (°С)

масса термометра (г)

масса свечи с подставкой и оплавленным парафином (г)

масса сгоревшего парафина (г)

удельная теплоемкость воды (Дж/г∙К) 4,184

удельная теплоемкость стекла (Дж/г∙К) 0,84

Расчёт теплоты сгорания парафина:

− определить количество теплоты, полученное системой, со-

стоящей из банки, воды, термометра:



− определить теплоту сгорания в Дж/г, для этого:

− перевести единицы из кДж/г в кДж/моль:

− основной компонент парафина — С25Н52.

Ответьте на вопросы:

− в чём заключается основная погрешность определения, если

− определите изменение энтальпии сгорания парафина по урав-

нению реакции;

− на основании полученных данных рассчитайте энтальпии сго-

рания пропана и октана, если

в молекуле СН4 — 4 равноценные связи (С—H). На 1 связь при-

ходится — 890/4 кДж/моль.

В молекуле пропана С3Н8 — 8 связей (С—Н) и 2 связи (С—С).

В молекуле парафина С25Н52 — 52 связи (С—Н) и 24 связи (С—С),

зная, сколько энергии эквивалентно 1 связи С—Н можно опреде-

лить эквивалентность связи (С—С);

− оцените погрешность, сравнив полученные результаты с таб-

личными данными (рассчитайте из уравнений сгорания пропана и

октана);



− сделайте вывод об эффективности использования данных ве-

ществ в качестве топлива (предварительно пересчитайте теплоту

сгорания алканов в кДж/г);

− при сгорании некоторых порошкообразных металлов, напри-

мер алюминия или магния, выделяется значительное количество те-

пла (их теплоты сгорания равны 31 кДж/г и 25 кДж/г соответст-

венно). Приведите, по крайней мере, две причины, по которым их не

используют в качестве заменителей топлива.

Тема 4. Законы энергоэнтропики.

Цель изучения темы: формирование знаний школьников о

законах энергоэнтропики как базы для изучения различных явлений

в окружении человека и умений использовать эти знания для реше-

ния жизненных проблем и принятия адекватных ответственных ре-

шений.

Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропика как универ-

сальный метод исследования различных систем; законы энергоэнтро-

пики (закон сохранения энергии; закон возрастания энтропии; закон

уменьшения энтропии открытых развивающихся систем; закон

предельного развития; закон конкуренции); подведение итогов изу-

чения раздела.

Основные понятия и термины: энергоэнтропика; законы

энергоэнтропики; конкуренция и развитие.

Демонстрации: таблицы, мультимедиа-слайды, эксперимен-

ты по исследованию химических процессов с помощью цифровой ла-

боратории, видеофрагменты.


− законы энергоэнтропики;



− приложение законов энергоэнтропики к макросистемам;

− общность методов познания окружающего мира.


− интегрировать и систематизировать знания об окружающем

мире на базе законов энергоэнтропики;

− объяснять природные явления с позиции энергоэнтропики;

− выполнять универсальные учебные действия для объяснения

явлений и прогнозирования развития различных систем.

Раздел III. Учение о самоорганизации материи.

Тема 1. Неравновесная термодинамика.

Цель изучения темы: формирование у школьников пред-

ставлений о неравновесных процессах в открытых системах как объ-

ективной реальности.

Рассматриваемые вопросы: природные системы; неравно-

весные процессы в открытых системах с позиций термодинамики;

теорема И. Пригожина; стационарное состояние в сравнении с рав-

новесным состоянием.

Основные понятия и термины: неравновесный процесс;

открытая система; стационарное состояние; теорема И. Пригожина.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты, схе-

мы и таблицы.


− неравновесные процессы как способ развития открытых систем

с позиций законов энергоэнтропики;

− теорему И. Пригожина и её приложение к биосистемам;



− положения неравновесной термодинамики как следствие

классических законов энергоэнтропики;

− диалектическое единство реального и идеального.


− объяснять природные явления с позиций неравновесной тер-

модинамики;

− отличать стационарное состояние системы.

Тема 2. Синергетика.

Цель изучения темы: формирование представлений школь-

ников о синергетике как науке, базирующейся на законах энергоэн-

тропики и наиболее полно описывающей существование саморазви-

вающихся систем.

Рассматриваемые вопросы: синергетика — наука о пре-

вращении хаоса в порядок; объект синергетики; исторический аспект

становления и развития синергетических представлений; синергети-

ческий цикл; положения синергетической теории; синергетическая

модель, в основе которой лежит утверждение о фундаментальности

вероятностных закономерностей в развитии мира и всех его систем,

при этом случайность и неопределенность выступают как важнейшие

свойства мироздания; синергетические законы в жизни человека.

Основные термины и понятия: синергетика; хаос; поря-

док; саморазвитие; самоорганизация.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, система: глюкоза ―

кислород ― метиленовый синий, видеофрагменты.

Демонстрационный эксперимент «Система глюкоза ―

кислород ― метиленовый синий»



Реактивы и оборудование: плоскодонная колба объёмом 1 л с

притёртой пробкой, H2O дист. — оксид диводорода (вода), KOH — гид-

роксид калия (кристаллический), C6H12O6 — глюкоза (кристалличе-

ская), 3,7-бисдиметиламинофенотиоцианит хлорид тригидрат

(метиленовый синий) 0,1 % раствор.

Ход эксперимента:

в колбе приготовить щелочной раствор глюкозы, для этого

в 500 мл подогретой до 40° С – 50° С воды растворить 50 г глюкозы

и 0,5 г гидроксида калия.

В полученный раствор внести 1 мл 0.1 % раствора метиленово-

го синего. Раствор приобретает голубую окраску. Без какого-либо

воздействия на колбу с раствором голубая окраска постепенно исче-

зает, и раствор становится практически бесцветным. При энергичном

встряхивании раствор снова становится голубым и т.д. Если, после

продолжительного использования раствора, обесцвечивание насту-

пает слишком долго, нужно на несколько секунд открыть колбу для

забора свежей порции воздуха.





− базовые положения синергетической теории;

− основные термины и дефиниции: синергетика; хаос; порядок;

саморазвитие; самоорганизация;

− элементы синергетической картины мира.


− использовать положения синергетической теории для объяс-

нения самоорганизации природных и социальных систем.

Тема 3. Теория катастроф.

Цель изучения темы: ознакомление школьников с меха-

низмами самоорганизации систем.

Рассматриваемые вопросы: теория катастроф; скачок;

флуктуации; точки бифуркации; самоорганизация материи; нелиней-

ные эффекты; релаксация; общие положения самоорганизации со-

цио-природных систем.

Основные термины и понятия: теория катастроф; скачок;

флуктуация; точка бифуркации; время релаксации.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, видеофрагменты.


− основы учения о самоорганизации материи;



− основы обобщенной синергетической картины мира.


− использовать знания, полученные при изучении раздела для

объяснения устройства мира (в рамках среднего общего образова-

ния) и решения различных проблем.

Тема 4. Диссипативные структуры.

Цель изучения темы: формирование у школьников понятия

«Диссипативная структура» как одного из основных положений о са-

моорганизации материи.

Рассматриваемые вопросы: диссипативная структура как

открытая, неравновесная, нелинейная система, способная приспо-

сабливаться к внешним условиям (развиваться); колебательные не-

линейные системы как модель диссипативных структур (реакция Бе-

лоусова-Жаботинского).

Основные понятия и термины: диссипативная структура;

колебательная нелинейная система; нелинейные колебания и волны,

осцилляторы, солитоны; самоорганизация.

Демонстрации: мультимедиа-слайды; эксперимент «Химиче-

ский осциллятор Бриггса-Раушера»; видеофрагмент.

Демонстрационный эксперимент «Химический осцилля-

тор Бриггса-Раушера» модернизированный (прим. авт.).

Реактивы и оборудование: мерные цилиндры объёмом 1 л —

3 шт., KJO3 — триоксоиодат (V) калия (иодат калия), H2SO4 конц. — тет-

раоксосульфат (VI) диводорода (серная кислота), пропандиовая (ма-

лоновая) кислота, Н2О2 15 % (33 %) раствор — пероксид диводорода,

крахмал, MnSO4∙5H2O — тетраоксосульфат (VI) марганца пентагид-



рат (сульфат марганца пятиводный), H2O дист. — оксид диводоро-

да (вода).

Ход эксперимента:

в первом цилиндре (А) приготовить подкисленный раствор ио-

дата калия, для этого в 100 мл подогретой до 60° С – 70° С воды рас-

творить 10,75 г триоксоиодата (V) калия и добавить 1 мл концентри-

рованной серной кислоты. Затем водой довести объём раствора в

цилиндре до 250 мл.

Во втором цилиндре (В) приготовить раствор пероксида водо-

рода. Для этого отмерить в цилиндре 198,33 мл пероксида водоро-

да (15 % р-ра) или 90 мл пероксида водорода (33 % р-ра) и довести

водой объем раствора до 250 мл.

В третьем цилиндре (С) приготовить раствор пропандиовой

(малоновой) кислоты. Для этого в 100 мл воды растворить 3,9 г мало-

новой кислоты, 1,2 г пятиводного сульфата марганца и несколько ка-

пель заранее приготовленного 0,03 % раствора крахмала, затем объ-

ём довести до 250 мл дистиллированной водой.


схема процесса:



уравнения реакций:



NB в целях оптимального катализа рекомендуем в раствор добавить

несколько капель заранее приготовленного раствора соли церия, для чего в

50 мл концентрированной серной кислоты растворить 8 – 10 штук кремней

для бытовых зажигалок.

Для демонстрации все растворы тщательно перемешать, а за-

тем в цилиндр (А), по возможности, синхронно вливаются растворы

из цилиндров (В) и (С). Через определенное время (зависит от

температуры), порядка 5 – 15 с, в цилиндре (А) происходит перио-

дическое изменение окраски — от рыжей, через белую (бледно-

желтую) до тёмно-синей и обратно. Если демонстрацию проводить в

чашке Петри, то можно наблюдать волны (распространение перио-

дически меняющейся окраски по поверхности из точек бифуркации).


− теорию диссипативных структур как пример открытых, нерав-

новесных систем, с происходящими в них нелинейными процессами;

− мир как способ существования диссипативных систем.


− объяснять существование природных систем с позиций дисси-

пативных структур;

− моделировать диссипативные системы;

− проводить колебательные химические реакции как пример

диссипативной структуры.

Раздел IV. Энергоэнтропийная картина жизни.

Тема 1. Жизнь, организм, биосфера.

Цель изучения темы: определение базовых понятий для

рассмотрения способов существования живых организмов с позиций

законов энергоэнтропики и учения о самоорганизации материи.



Рассматриваемые вопросы: жизнь как философская кате-

гория; организм как открытая неравновесная самоорганизующаяся

система; биология как естественная наука; биосфера как область ак-

тивной жизни.

Основные термины и понятия: орган, организм, жизнь,

биосфера, биология.



− основные термины и дефиниции: орган, организм, жизнь, био-

сфера;

− интегративный характер рассматриваемых вопросов;

− существование жизни на планете как совокупность условий са-

моорганизации открытых неравновесных систем в стационарном со-

стоянии.


− использовать полученные знания для понимания организации

жизни на Земле.

Тема 2. Биоэнергетика.

Цель изучения темы: формирование у школьников систем-

ных знаний о способах существования живых организмов как откры-

тых неравновесных стационарных систем, способных к самооргани-

зации, и интегрированных умений школьников определять условия

существования организмов, использовать полученные знания для

адекватного ответственного поведения в природе и обществе.

Рассматриваемые вопросы: биоэнергетика как внутренняя

сущность жизнедеятельности; метаболизм как совокупность химиче-



ских реакций, обеспечивающих жизнедеятельность; классификация

процессов метаболизма; классификация организмов по способам ас-

симиляции; обмен энергии в клетках организма посредством АТФ;

строение молекулы АТФ; взаимосвязь процессов анаболизма и ката-

болизма; биосинтез АТФ; трансформация энергии в аэробных и ана-

эробных условиях; биологическое окисление; хемоавтотрофный ана-

болизм; гетеротрофный анаболизм; фотоавтотрофный анабо-

лизм (фотосинтез); анаэробный катаболизм; аэробный катаболизм;

модель механизма дыхания человека; ОВР в клетках человека.

Основные термины и понятия: биоэнергетика; метабо-

лизм; катаболизм; анаболизм; хемосинтез; фотосинтез; ассимиляция;

диссимиляция; автотрофы; гетеротрофы; продуценты; консументы;

редуценты; биомолекулы; промолекулы; АТФ, АДФ, АМФ; фосфори-

лирование субстратное, ферментативное и окислительное; биоокис-

ление, фермент, кофермент, пища, ткани, железы, секрет; фотоасси-

миляция, темновая фаза, световая фаза; железобактерии, серобакте-

рии, нитритобактерии, нитратобактерии; энергоэквивалент; броже-

ние; гликолиз; дыхание внешнее и внутреннее; цитохром; эритроци-

ты; плазма крови; клетка; альвеолы.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, модели, видеофраг-

менты, схемы.


− основные термины и дефиниции (см. выше);

− основы процессов ассимиляции и диссимиляции;

− классификацию организмов по способам питания;

− химические процессы в основе метаболизма;

− основные ферменты и коферменты, участвующие в окисли-

тельно-восстановительных процессах метаболизма;

− взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма;



− значение солнечной энергии как основы существования доми-

нирующего большинства организмов;

− общую пищевую цепь организмов;

− организм как саморазвивающуюся открытую стационарную сис-

тему, подчиняющуюся законам энергоэнтропики;

− систему сосуществования (взаимосвязей и отношений) живых

организмов;

− условия существования и развития биосистем;

− нормы поведения людей, адекватные условиям существования

организмов.


− моделировать процессы жизнедеятельности;

− писать уравнения химических процессов, лежащих в основе

метаболизма;

− рассчитывать энергетические эффекты процессов в организме;

− прогнозировать с позиций энергоэнтропики развитие живых

организмов;

− прогнозировать и создавать оптимальные условия жизни;

− адекватно взаимодействовать в окружающей среде, принимать

ответственные решения, использовать полученные знания при реше-

нии различных проблем.

Тема 3. Энергоэнтропийный цикл биосферы.

Цель изучения темы: формирование у школьников естест-

веннонаучной картины природы.

Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропийный цикл био-

сферы и его моделирование; основные выводы по устройству жизни

на Земле.



Основные термины и понятия: энергоэнтропийный цикл

биосферы; модель.

Демонстрации: модель энергоэнтропийного цикла биосфе-

ры (см. рисунок 1.3.3.4.).


− взаимосвязи и отношения биосистем в биосфере;

− уровни развития организмов с позиций энергоэнтропики;

− роль и место человека в иерархии биосистем;

− глобальные проблемы человечества (энергоресурсы, питание,

экология, урбанизация);


− оценивать состояние биосферы с энергоэнтропийных позиций и

роль человека в энергоэнтропийном цикле Земли;

− определять первоочередные задачи человечества в решении

глобальных проблем;

− планировать свою жизнедеятельность сообразно пониманию

глобальных проблем.

Тема 4. Энергоэнтропика и эволюция.

Цель изучения темы: обобщение и систематизация систем-

ных знаний и интегрированных умений школьников в контексте по-

ставленных целей и задач элективного курса.

Рассматриваемые вопросы: энергоэнтропийная картина

жизни и эволюции в научных трудах великих философов естествозна-

ния XIX – XXI вв. (Ю. Р. Майер, С. А. Подолинский, Л. Больцман,

Н. А. Умов, К. А. Тимирязев, Э. Шрёдингер, К. С. Тринчер, А. Сент-

Дьердьи, Бауэр, И. П. Павлов, Р. Фишер, В. И. Вернадский).



Основные термины и понятия: биогенез; эволюция; ноосфера.



− основные положения эволюционной теории с позиции энерго-

энтропики;

− энергоэнтропийную картину жизни как способ существования

системы, состоящей из открытых, неравновесных, стационарных, са-

моразвивающихся подсистем, способных к самовоспроизводству и

саморегуляции (организмов);

− роль и место человека в энергоэнтропийной картине жизни

Земли;

− понятие ноосферы как эволюционное состояние биосферы.


− моделировать общую энергоэнтропийную картину Земли;

− оценивать значение естественнонаучных знаний и умений в

решении глобальных проблем человечества.

Рекомендуемая литература


1. Алексеев, Г. Н. Энергоэнтропика *Текст+ / Г. Н. Алексеев. — М.:

Знание, 1983. – 192 с.

2. Баблоянц, Агнесса. Молекулы, динамика и жизнь *Текст+: Вве-

дение в самоорганизацию материи / Агнесса Баблоянц; пер. с англ.

Л. Н. Моисеевой — М.: Мир, 1990. – 373 с.

3. Естествознание *Текст+: Энциклопедический словарь / Сост.

В. Д. Шолле. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 2002. – 543 с.

4. Комов, В. П. Биохимия *Текст+: учеб. для вузов / В. П. Комов,

В. Н. Шведова. — М.: Дрофа, 2004. – 638, [2] с.




школе *Текст+: Монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,

2007. – 294 с.

6. Основы физической химии. Теория и задачи *Текст+: Учеб. по-

собие для вузов / В. В. Ерёмин, С. И. Каргов, И. А. Успенская, Н. Е.

Кузьменко, В. В. Лунин. — М.: Издательство «Экзамен», 2005. – 480 с.

7. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 – 11 классы: программа /

А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.

8. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия *Текст+: учебник для

вузов / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. – 4-е изд., стереотип. — М.:

Дрофа, 2005. – 542, [2] с.

9. Эткинс, П. Физическая химия *Текст+: Пер. с англ. доктора хим.

наук К. П. Бутина / П. Эткинс. — М.: Мир, 1980. Т. 1, 2. – 582 [584] с.


1. Биология *Текст+: Справочник школьника и студента / Под ред.

проф. З. Брема, И. Мейнке; пер. с нем. – 3-е изд., испр. — М.: Дрофа,

2003. – 400 с.

2. Зоммер, К. Химия *Текст+: Справочник школьника и студента /

К. Зоммер, К. Х. Вюнш, М. Цеттлер; пер. с нем. под рук.проф.

Р. А. Лидина. – 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2003. – 384 с.

3. Физика *Текст+: Справочник школьника и студента / Под ред.

проф. Г. Гёбеля; пер. с нем. – 3-е изд., испр. — М.: Дрофа, 2003. – 368 с.


В. Володин; вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.

5. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: Пер. с англ. / П. Эткинс. — М.:

Мир, 1991. – 216 с.



2.4.2. Введение в курс органической химии


Представленный программой элективный курс предна-

значен для реализации в системе среднего общего образова-

ния. Наиболее актуальной является возможность использо-

вания предлагаемого курса в контексте предпрофильной под-

готовки школьников 9 класса.

Ведущая идея курса: создание фундаментальной базы,

обеспечивающей оптимальные условия для получения дальнейшего

естественнонаучного и, в частности, химического образования, его

качества и мотивации учения школьников.

Главная дидактическая цель курса: профилизация школь-

ника по естественнонаучному направлению посредством создания

оптимальных условий для качественного усвоения им учебного мате-

риала по органической химии в рамках интеграции основных зако-

нов, теорий, прикладного значения, роли и места её в развитии био-

геосистем и естествознании в целом.

Задачи:

∙ формировать и развивать у школьников системные знания ос-

нов органической химии посредством: интеграции естественнонауч-

ных и гуманитарных знаний; синтеза форм, методов и средств орга-

низации учебного процесса;

∙ развивать универсальные умения школьников, определяющие

универсальные учебные действия по применению полученных зна-

ний при решении различных проблем;

∙ показать органическую химию как относительно молодую и

перспективную науку, играющую доминирующую роль в решении

глобальных проблем, стоящих перед человечеством;



∙ формировать у школьников экологическую культуру, диалекти-

ко-логическое интегральное мышление;

∙ развивать гуманистические черты и творческий потенциал

школьников;

∙ воспитывать положительно-эмоциональное отношение к уче-

нию посредством красоты процесса познания как ценности для каж-

дого человека.

Дидактическое обеспечение курса:

Лямин, А. Н. Введение в курс органической химии средней



Тематический план курса

№ темы

Наименование темы Количество

учебных часов

1 Предмет органической химии в историческом аспекте

4

2 Теория химического строения органических соединений

6

3 Особенности строения и свойства органиче-ских соединений

12

4 Методы изучения органических веществ 4

5 Особенности химических процессов с участи-ем органических веществ

8

ВСЕГО 34




Тема 1. Предмет органической химии в историческом

аспекте.

Цель изучения темы:

− рассмотрение важнейших исторических вех становления и раз-

вития органической химии как самостоятельной науки;

− знакомство школьников с предметом изучения органической

химии, её целями, задачами, перспективами на современном этапе;

− развитие диалектико-логического интегрального мышления

учащихся методами сравнения, обобщения, индукции, дедукции, ин-

туиции и др.;

− актуализация гуманитарной составляющей естественнонаучно-

го образования школьников.

Рассматриваемые вопросы: исторические сведения о заро-

ждении органической химии (Я. Й. Берцелиус). Виталистические воз-

зрения и первые органические лабораторные синтезы (Ф. Вёлер,

Г. Кольбе, М. Бертло и др.). Атомно-молекулярное учение и явление

изомерии (Ю. Либих). Электрохимическая теория строения

(Я. Й. Берцелиус). Теория радикалов (Ю. Либих, Ф. Вёлер). Теория ти-

пов (О. Лоран, Ш. Жерар). Учение о валентности (Э. Франкланд,

А. Кекуле). Графические формулы органических соединений

(А. Купер). Предпосылки создания единой теории строения (1860 г.,

г. Карлсруэ, Германия). Теория строения органических соединений

А. М. Бутлерова. Современная органическая химия (наука, дисципли-

на, предмет, цели, задачи и перспективы развития).

Основные термины и понятия: органическая химия; орга-

низм; витализм; эмпирический, аналитический, структурный и со-

временный этапы развития органической химии; радикал; изомерия;



валентность; графическая формула и структурная модель; органиче-

ский синтез; биоорганическая химия; метаболизм; анаболизм; ката-

болизм; биополимеры; биорегуляторы; процессы in vivo и in vitro.

Демонстрации: видеофрагменты, шаростержневые модели,

3 D-модели, мультимедиа презентации.


− термины и дефиниции (см. выше);

− исторические даты и уравнения первых органических синтезов;

− этапы исторического развития органической химии и фамилии

учёных, внесших наибольший вклад в развитие данной науки;

− наиболее значительные достижения органической химии на

современном этапе и её роль в решении глобальных проблем чело-

вечества;

− прикладное (жизненно важное) значение органической химии.


− классифицировать химические соединения по составу на орга-

нические и неорганические вещества;

− писать уравнения реакций первых органических синтезов;

− определять качественный и количественный состав органиче-

ских соединений по продуктам их сгорания и (или) массовым долям

образующих их элементов.

Примеры упражнений:

1) из ниже приведённого списка выпишите отдельно органиче-

ские и неорганические вещества: а) мочевина, б) сода, в) сероуглерод,

г) углекислый газ, д) сахар, е) карбид кальция, ж) метан, з) ацетилен, и)

графит, к) уксусная кислота, л) аммиак, м) этиловый спирт, н) угарный

газ, о) алмаз, п) пептиды, р) гумус, с) уголь, т) нефть; органические: а, д, ж, з, к, м, п, р, с, т.



2) какие условия должен был создать Ф. Вёлер, синтезируя мо-

чевину из аммиака и углекислого газа? ........(высокие температура и давление); 3) определите молекулярную формулу бриллиантового зелёно-

го (лекарственный препарат «зелёнка»), если при полном сгорании его

количеством 0,01 моль выделяется 6,048 л углекислого газа и образу-

ется 0,18 моль воды, причём суммарная массовая доля входящих в

его состав азота, серы и кислорода равна 0,2562, а отношение коли-

честв N : S : O составляет 2 : 1 : 4; ...............................................(С27H36N2SO4).

Тема 2. Теория химического строения органических со-

единений.


− ознакомление школьников с основной теорией органической

химии — учением о строении органических соединений;

− рассмотрение положений теории на конкретных примерах;

− формирование знаний учащихся об органическом веществе с

позиций данного учения и умения использовать эти знания для ре-

шения учебных проблем;

− развитие интегрального мышления школьников и реализация

интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний;

− подготовка учащихся к оптимальному усвоению учебного ма-

териала последующих тем курса.

Рассматриваемые вопросы: структурная теория А. М. Бутле-

рова как основа современной теории строения органических соедине-

ний. Валентные возможности атома углерода и многообразие органи-

ческих соединений. Стереохимическое и электронное направления

развития структурной теории. Явление изомерии и её виды (конфор-

мационная, структурная, геометрическая, стерео, таутомерия).



Основные термины и понятия: структурная теория

А. М. Бутлерова; валентные возможности атома; гибридизация атом-

ных орбиталей; геометрия молекулы; энергия связи; виды изомерии;

таутомерия; стереохимия.

Демонстрации: шаростержневые модели, 3D модели.


− дефиниции основных терминов — гомолог, изомер, конфор-

мация, диастереомерия, энантиомерия, таутомерия;

− валентные возможности атома;

− гибридизация атомных орбиталей;

− структура соединения и структурная изомерия (главная цепь,

заместитель, функциональная группа, цикл, разветвление);

− конформации (скошенная, заслонённая, заторможенная,

кресло, ванна, твист);

− пространственную структуру и пространственную изомерию

(геометрическая, стереоизомерия);

− причины многообразия органических соединений;

− основные положения современной теории строения органиче-

ских соединений;

− биографические сведения из жизни и научной деятельности

А. М. Бутлерова.


− писать графические формулы органических соединений;

− определять главную цепь, цикл, заместители, функциональную

группу;

− писать графические формулы структурных изомеров и опреде-

лять вид изомерии.

− составлять структурные модели простейших органических со-

единений и их изомеров;




1) составьте возможные структурные модели и напишите графи-

ческие формулы соединений состава: С4Н10; С4Н8; С4Н10О, С4H9Br;

2) установите молекулярную формулу аскорбиновой кисло-

ты (витамин С), если при сгорании её количеством 1 моль образует-

ся 6 моль углекислого газа и 4 моль воды, а молярная масса состав-

ляет 176 г/моль .................................................................................(С6Н8О6);

3) определите качественный и количественный состав, молеку-

лярную и графическую формулы органического соединения, имею-

щего такую же плотность, как и углекислый газ (в равноценных услови-

ях), а массовые доли углерода и водорода в нём составляют 81,8 %

и 18,2 % соответственно ......................................................................(С3Н8).

Тема 3. Особенности строения и свойств органических

соединений.


− акцентирование внимания школьников на особенностях строе-

ния, номенклатуры и классификации органических соединений;

− формирование системных знаний учащихся на основе логиче-

ской связи строения органического соединения с его свойствами;

− развитие универсальных умений школьников и универсальных

учебных действий по их применению при решении разных проблем;

− создание оптимальных условий для качественного усвоения

учащимися учебного материала последующих тем данного курса и

курса «Органическая химия» в целом;

− развитие интегрального, диалектико-логического мышления,

мотивов учения школьников, направленных на дальнейшее образо-

вание и самообразование.

Рассматриваемые вопросы: классификация органических

соединений в соответствии с состоянием углеродных цепей (откры-



тые, замкнутые), гибридному состоянию атома углерода (наличие

кратных связей), содержанием элементов (O; N; Hal; S); радикально-

функциональная и заместительная систематические номенклатуры ор-

ганических соединений; правила номенклатуры IUPAC; индуктивный

электронный эффект и мезомерный электронный эффект в молекулах

органических соединений; кислотно-основные свойства органических

соединений; электрофильно-нуклеофильные свойства органических

соединений; типы органических реагентов.

Основные термины и понятия: классификация; номенкла-

тура; родоначальная структура (главная цепь); префикс; суффикс; ло-

кант; локализованная химические связь и делокализованная химиче-

ские связь; индукция; мезомерия; сопряжение; кислота Аррениуса,

кислота Бренстеда, кислота Льюиса; основание Аррениуса, основание

Бренстеда, основание Льюиса; электрофил; нуклеофил; субстрат; реа-

гент; реакционный центр.

Демонстрации: шаростержневые модели, 3D модели.


− основные классы и классификацию органических соединений;

− порядок названия органического соединения в соответствии с

правилами IUPAC (номенклатурный алгоритм);

− суффиксы, префиксы основных характеристических групп, по-

рядок нумерации цепи, названия радикалов;

− индуктивный эффект и мезомерный эффект;

− влияние строения частицы на кислотно-основные свойства,

окислительно-восстановительные свойства и электрофильно-

нуклеофильные свойства вещества;

− типы реагентов;

− бытовые (тривиальные) названия отдельных веществ.




− по формуле органического соединения определять его класс;

− по графической формуле давать название соединения по пра-

вилам номенклатуры IUPAC и, наоборот, по названию составлять

структурные модели и писать графические формулы органических

соединений;

− определять распределение электронной плотности в частице в

соответствии с проявлением электронных эффектов;

− прогнозировать у реагентов кислотно-основные и нуклеофиль-

но-электрофильные свойства в зависимости от строения и условий

проведения процесса (температура, растворитель и др.);

− определять реакционные центры и тип реагента;

− использовать значения электроотрицательности элементов,

образующих реагенты, как инструмент для прогнозирования реакци-

онной способности и свойств реагирующих веществ, а также состава

и структуры продуктов реакции.


1) напишите графическую формулу вещества:

а) 3,7-диметилоктадиен-2,6-ол-1,

б) метил-2-метилпропеноат

и определите его классовую принадлежность;

2) укажите направление действия электронных эффектов и рас-

ставьте знаки частичных зарядов в реакционных центрах молекул:

а) 2,2,2-трихлорэтандиол, б) фенилметаналь;

3) расположите вещества в порядке возрастания кислотности в

водном растворе: а) этановая кислота, б) аммиак, в) анилин, г) трифто-

руксусная кислота, д) диэтиламин, е) этанол, ж) вода, з) 2-

метилпропанол-2, и) фенол, к) пропин; ............................(д, б, в, к, з, е, ж, и, а, г).



Наглядные дидактические материалы

Номенклатурный алгоритм:

1. Определить родоначальную структуру соединения:

− наличие старшей характеристической группы;

− наибольшее число кратных связей;

− наибольшее число атомов углерода.

2. Определить характеристические группы заместителей.

3. Определить нумерацию родоначальной структуры:

− углеродный атом старшей группы имеет первый номер;

− углеродный атом кратной связи имеет минимальный номер;

− заместители имеют минимальные номера.

4. Определить префиксы заместителей в алфавитном порядке с

соответствующими числительными приставками (ди, три, тетра…)

и локантами перед префиксами.

5. Определить степень насыщенности главной цепи (ан, ен, ин) с

соответствующими числительными приставками перед суффиксом и

локантами после него, а также суффикс старшей характеристической

группы (см. табл).

Таблица Характеристические группы заместителей,

обозначаемые только префиксами

группа название группа название

алкил-, циклоалкил-, алке-

нил-, алкинил- аллил-

изопропил-

изопропенил-

изобутил-

фенил-

вторбутил-

бензил-



группа название группа название

третбутил-

бензилиден-

неопентил-

нитро-

винил- (этенил-) нитрозо-

пропенил- алкокси-

фтор-, хлор-,

бром-, иод- алкилтио-

Таблица Характеристические группы,

обозначаемые префиксами и суффиксами (в порядке уменьшения старшинства1)

группа префикс суффикс

онио- -оний

карбокси- -карбоновая кислота

- -овая кислота

алкоил- -

сульфо- -сульфоновая кислота

алкоксикарбонил- -алкилалккарбоксилат

- -алкилалкоат

хлорформил- -карбонилхлорид

- -оилхлорид

1звёздочкой отмечены группы, углерод в которых не входит в родоначальную структуру

*

*

*



группа префикс суффикс

карбамоил- -карбоксамид

- -амид

алкамидо- -N,(N)-алкилалкамид

циано- -карбонитрил

- -нитрил

изоциано- -изокарбонитрил

формил- -карбальдегид

оксо- -аль

оксо- -он

гидрокси- -ол

меркапто- -тиол

амино- -амин

диазо- -диазоний

азидо- -азид

(о, п, м)-гидроксифенил-

-фенол (корень)

(о, п, м)-аминофенил-

-анилин (корень)

(о, п, м)-амино-(о, п, м)-метилфенил

-(о, п, м)-толуидин (корень)

(о, п, м)-толил-

-(о, п, м)-толуол (корень)

(о, п, м)-ксилил-

-(о, п, м)-ксилол (корень)

*

*

*



Тема 4. Методы изучения органических веществ.


− ознакомление учащихся с современными методами установ-

ления состава и структуры органических соединений (веществ);

− развитие универсальных умений школьников, необходимых

для решения экспериментальных задач и учебных проблем.

Рассматриваемые вопросы: понятие о физико-химических

методах идентификации органических веществ (соединений); физи-

ческие и химические методы очистки веществ (перекристаллизация,

перегонка, экстракция, адсорбция, фильтрация, отстаивание); по-

нятие об адсорбционной, распределительной, ионообменной хрома-

тографии и электрофорезе; химический анализ органических соеди-

нений (элементный анализ, качественные пробы на функциональ-

ные группы и кратные связи, расщепление углеродной цепи с после-

дующей идентификацией «осколков»); понятие о спектральных ме-

тодах анализа (спектр как явление; электронная – УФ, колебатель-

ная – ИК, ядерно-магнитного резонанса, парамагнитного элек-

тронного резонанса, спектроскопия и масс-спектроскопия); поня-

тие о дифракционных методах (дифракция, рентгенография, элек-

тронография).

Основные термины и понятия: идентификация; очистка;

хроматография; анализ; проба; спектр; дифракция.

Демонстрации: мультимедиа-слайды; спектрограммы; хро-

матографическая колонка, хроматографическая пластинка, хромато-

графическая бумага.

Эксперимент.

1. Обнаружение элементов углерода, водорода, азота,

хлора в органических веществах.



Оборудование и реактивы: пробирки лабораторные, трубки

газоотводные, спиртовки (горелки), штатив лабораторный, медная

проволока, крахмал (парафин), хлороформ (хлорэтил), мочевина,

натронная известь, известковая вода, тонкоизмельченный оксид ме-

ди (II), прокалённый сульфат меди (II), лакмус или фенолфталеин.

Ход эксперимента: в лабораторную пробирку внести 1 г пара-

фина или крахмала. Туда же добавить 0,5 г порошка оксида меди (II).

Пробирку со смесью закрепить горизонтально в штативе. К самому

отверстию пробирки осторожно внести немного порошка сульфата

меди (II) и закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец

трубки поместить в пробирку с известковой водой. Смесь в пробирке

нагреть на пламени до кипения парафина или разложения крахмала.

Осторожно! Соблюдайте правила техники безопасности.

Через определённое время известковая вода в пробирке по-

мутнеет вследствие выделения из смеси углекислого газа (нагрева-

ние прекратить только после извлечения трубки из раствора из-

вестковой воды).

В смеси после нагрева появятся красные включения (медь) —

продукт восстановления оксида меди (II) водородом, а порошок

сульфата меди (II) посинеет вследствие образования кристаллогидра-

та посредством присоединения водяных паров.

В следующую пробирку прилить 3-5 мл хлороформа. Прока-

лённую медную спираль остудить и внести в пробирку с хлорофор-

мом до смачивания спирали. Затем вынуть спираль и внести в пламя

горелки. Отметить характерное зеленое окрашивание пламени, при-

сущее частицам хлорида меди (II) — проба Бейльштейна.

В следующую пробирку внести небольшое (1-2 г) количество

мочевины и двукратный избыток натронной извести (смесь твёрдой

щелочи натрия и эквивалентного количества гашеной извести).

Отверстие пробирки закрыть куском ваты, предварительно смочен-

ным в растворе лакмуса (фенолфталеина). Пробирку закрепить вер-



тикально в штативе (держателе) и нагреть в пламени спиртов-

ки (горелки). Посинение, или малиновая окраска в случае с фенол-

фталеином, куска ваты доказывает наличие азота в составе органиче-

ского вещества.

Внимание! При внесении натронной извести не допускается её

попадания на стенки у отверстия пробирки.

2. Проба Толленса — качественная реакция на альде-

гидную группу (серебряное зеркало).

Оборудование и реактивы: пробирки лабораторные, колба

круглодонная V = 100 мл, химический стакан V = 250 мл, плитка лабо-

раторная закрытая, 2 % водный раствор нитрата серебра (ляпис),

10 % водный раствор аммиака, формалин, вода.

Ход эксперимента: в пробирку прилить 2 мл раствора нитрата

серебра. Затем к раствору нитрата серебра постепенно приливать

раствор аммиака точно до момента, когда первоначально выпавший

осадок не растворится полностью. Это — реактив Толленса.

В тщательно вымытую и ополоснутую щелочью, а затем дис-

тиллированной водой колбу прилить 5-8 мл формалина и 2 мл реак-

тива Толленса. Смесь осторожно нагреть, совершая вращательные

движения, на водяной бане (химический стакан с водой на плитке).

Через определённое время на стенках пробирки образуется зеркало

серебряного налёта вследствие восстановления реактива Толленса.


− основные физические и химические методы очистки веществ;

− основные физико-химические методы идентификации органи-

ческих веществ;

− сущность хроматографии;

− виды хроматографии;

− качественные пробы на функциональные группы органических

соединений.




− проводить основные операции по очистке вещества;

− выполнять качественный анализ элементного состава и функ-

циональных групп органического вещества;

− проводить простейший хроматографический анализ вещест-

ва (бумажный, колоночный).


1) известно, что раствор органического вещества изменяет цвет

лакмуса на красный и даёт положительную пробу Толленса, а массо-

вая доля углерода и водорода в нём составляет 26,087 % и 4,348 %

соответственно. Постройте структурную модель молекулы данного

соединения, изобразите его графическую формулу и дайте название

в соответствии с номенклатурой IUPAC .........................(метановая кислота).

2) предложите способ и проведите разделение смеси йодной

настойки, используя только «аптечные препараты»;

3) приготовьте вытяжку хлорофилла из растения и разделите

смесь на компоненты, используя методы хроматографии.

Тема 5. Особенности химических процессов с участием

органических веществ.


− системные знания о сущности химического процесса с участи-

ем органических веществ с позиции энергетической концепции;

− знания реакционной способности органических соединений и

классификации реакций в органической химии;

− универсальные умения школьников, определяющие универ-

сальные учебные действия по применению полученных знаний в

обучении и жизненной практике;

− интегральный стиль мышления школьников и мотивы образо-

вания и самообразования.



Рассматриваемые вопросы: актуализация знаний школь-

ников о сути и закономерностях прохождения химических процессов

с позиций энергетической концепции; термодинамический фактор и

кинетический фактор химического процесса; интермедиат; устойчи-

вость интермедиата — определяющий фактор механизма реакции с

участием органических реагентов; ферменты; графические схемы

прохождения термодинамически контролируемых и кинетически

контролируемых реакций; региоселективность — одна из главных

особенностей реакций в органической химии; понятие стереоселек-

тивности; классификация реакций в органической химии.

Основные термины и понятия: фактор; кинематический и

термодинамический факторы; кинетически и термодинамически кон-

тролируемые реакции, интермедиат; фермент; субстрат; региоселек-

тивность; пространственный фактор; стереоселективность; реакции

радикальные; реакции замещения, реакции присоединения, реакции

элиминирования (отщепления), реакции перегруппировки, крекинг,

окислительно-восстановительные реакции; статические и динамиче-

ские факторы; карбокатион; радикал; карбанион.

Демонстрации: мультимедиа-слайды, таблицы, модели мо-

лекул органических веществ, 3D модели, виртуальная лаборатория.


− термодинамический и кинетический факторы химического

процесса и их влияние на прохождение реакций с участием органи-

ческих веществ;

− графики термодинамических и кинетически контролируемых

реакций;

− преимущественное образование того или иного продукта ре-

акции в зависимости от условий процесса;



− относительную устойчивость интермедиатов и влияние ста-

бильности интермедиата на механизм реакции и выход продукта;

− классификацию реакций с участием органических соединений;

− понятия и дефиниции — интермедиат; фермент; субстрат; ре-

гиоселективность; стереоселективность; крекинг, пиролиз, рифор-

минг; карбокатион; радикал; карбанион.


− определять (прогнозировать) доминирующие продукты реак-

ций в органической химии с учётом различных факторов и условий

прохождения процесса;

− строить графические схемы прохождения реакций с участием

органических реагентов;

− по уравнению определять тип реакции и обозначение;

− по типу реакции с участием органических веществ определять

(прогнозировать) механизм процесса;

− сравнивать интермедиаты относительно их устойчивости и про-

гнозировать продукты реакций;

− прогнозировать и проектировать схему получения органиче-

ского соединения с учётом всех факторов и условий осуществляемого

процесса;

− писать уравнения реакций с участием органических веществ;

− производить расчёты по уравнениям реакций с участием орга-

нических веществ.


1) напишите уравнения соответствующих реакций и дайте на-

звания продуктам взаимодействия:

− 1,1-дибромбутана и спиртового раствора щелочи калия;

− 1,2-дибромбутана и спиртового раствора щелочи калия;

− 1,2-дибромбутана и водного раствора щелочи калия.

Определите тип и условное обозначение данных процессов;



2) при барботировании алкена через избыток водного раствора

перманганата калия масса выпавшего осадка превышает массу ис-

ходного алкена в 2,07 раза. Установите строение алкена и назовите

его, составьте уравнение процесса и определите его тип; ...(С2Н4; Н2С=СН2);

3) подберите реагенты для получения 2-метилбутана;

4) предложите механизм взаимодействия 2-метилпропена со

слабым (очень разбавленным) раствором кислоты;

5) предложите схему разделения смеси бутина-1 и бутина-2 с

выделением индивидуальных соединений.

Список литературы


1. Азимов, А. Мир углерода *Текст+: пер. с англ. А. Иорданского /

А. Азимов. — М.: Химия,1978. – 208 с.: ил. – США. 1962.



3. Ардашникова, Е. И. Курс органической химии для старше-

классников и поступающих в вузы *Текст+ / Е. И. Ардашникова,

Н. Б. Казеннова, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 272 с.

4. Биографии великих химиков *Текст+: Пер. с нем. / Под ред.

К. Хайнига; Перевод Крицмана В. А.; Под ред. Г. В. Быкова,

С. А. Погодина. — М.: Мир, 1981. – 386 с.

5. Зеленин, К. И. Химия *Текст+: учебник для вузов / К. И. Зеле-

нин. — СПб.: Специальная литература, 1997. – 688 с.

6. Карцова, А. А. Избранные главы органической химии *Текст+ /

А. А. Карцова. — СПб.: Издательство Санкт-Петербургского универси-

тета педагогического мастерства, 1995. – 96 с.


А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.



8. Карцова, А. А. Химия *Текст+: профильный уровень: 10 класс:

методическое пособие / А. А. Карцова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. –

272 с.: ил. – (Химический лицей).

9. Конарев Б. Н. Любознательным о химии. Органическая хи-

мия *Текст+/ Б. Н. Конарев. — М.: Химия, 1992. – 240 с.




11. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изу-

чения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н.

Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.

12. Моррисон, Р. Органическая химия *Текст+: пер. с англ. /

Р. Моррисон, Р. Бойд. — М.: Мир, 1974. – 1135 с.

13. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебник для студентов

вузов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―

СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.

14. Пичугина, Г. В. Повторяем химию на примерах из повседнев-

ной жизни *Текст+: сб. заданий для старшеклассников и абитуриентов

с ответами и решениями / Г. В. Пичугина. — М.: Аркти, 1999. – 136 с.

15. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии *Текст+: пер. с

англ./ Э. Н. Рэмсден. — Л.: Химия, 1991. – 784 с.

16. Слейбо, У. Общая химия *Текст+: пер. с англ. / У. Слейбо,

Т. Персонс. — М.: Мир, 1979. – 550 с.



Дрофа, 2005. – 542,[2] с.

18. Фримантл, М. Химия в действии *Текст+: в 2-х ч.: пер. с англ. /

М. Фримантл. — М.: Мир, 1991. – 1148 с.


1. Ерёмин, В. В. Химия. 10 класс. Профильный уровень *Текст+:

учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьмен-



ко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. ― М.: Дрофа, 2008. –

463, [1] с.



ко, В. В. Лунин и др.; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. – 2-е изд.,

перераб. ― М.: Дрофа, 2011. – 461, [3] с.

3. Карцова, А. А. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: *для уча-

щихся общеобразовательных учреждений+ / А. А. Карцова, А. Н. Лёв-

кин. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 192 с.: ил. – (Химический лицей).

4. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 класс: учебник для учащихся

общеобразовательных учреждений (профильный уровень) /

А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2011. – 432 с.: ил. –

(Химический лицей).


В. Володин;вед. науч. ред. И. Леенсон. — М.: Аванта+, 2004. – 640 с.

6. Эткинс, П. Молекулы *Текст+: пер. с англ. — М.: Мир, 1991. –

216 с.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

«Мы просто обязаны, мы вынуждены

распространять всё то, что мы уже знаем,

на как можно более широкие области,

за пределы уже постигнутого....

Это единственный путь прогресса.

Хотя этот путь неясен, только на нём

наука оказывается плодотворной»

Фейнман Р.

Характер физических законов. М., 1987. – С. 150.

В системе образования и науки конца XX начала XXI ве-

ков отчётливо проявились тенденции, и обозначилась про-

блема интеграции, как внутри цикла естественнонаучных

дисциплин, так и необходимость интеграции естественнона-

учных и гуманитарных знаний.

Механизм интеграции естественнонаучных и гумани-

тарных знаний при обучении химии разнообразен, но цель

интеграции одна ― формирование универсальных учебных

умений, обуславливающих формирование универсальных

учебных действий. Химия, как учебный предмет и наука, об-

ладает большим потенциалом формирования нравственно-

созидательного мировоззрения. Знание всеобщих законов

природы, понимание их диалектического единства с соци-

альными процессами, интеграция на единой основе энерго-

энтропийного учения побуждает человека по-новому взгля-

нуть на Мир и на своё место в нём.



Постановка и решение в процессе обучения химии акту-

альной и новой проблемы формирования универсальных

учебных действий обусловлены, прежде всего, Федеральным

государственным образовательным стандартом, предусмат-

ривающим обеспечение нового качества (в частности, общего

химического образования), универсальности действий, автоно-

мии, компетентности и творческой самостоятельности, необ-

ходимых в различных сферах жизнедеятельности.



Библиографический список

1. Lipp, U. Mind Mapping in der Schule. B: Padagogik, 10/1994.

2. Naturwissenschaft im Unterricht.Hett, 4/1997.

3. Бабанский, Ю. К. Проблемное обучение как средство повыше-

ния эффективности учения школьников *Текст+ / Ю. К. Бабанский. —

Ростов-н/Д, 1970. – 192 с.

4. Беспалько, В. П. Слагаемые педагогической техноло-

гии *Текст+ / В. П. Беспалько. — М.: Педагогика, 1989. – С. 97.

5. Гачев, Г. Д. Книга удивлений или естествознание глазами гу-

манитария *Текст+ / Г. Д. Гачев. ― М.: Педагогика, 1991. – 272 с.

6. Гузеев, В. В. Просто и технологично о методах обучения

*Текст+ / В. В. Гузеев // Химия в школе. — 2001. – № 10. – С. 68-73.

7. Данилов, М. А. Процесс обучения в советской школе *Текст+ /

М. А. Данилов. — М.: Учпедгиз, 1960. – 197 с.

8. Ефимов, А. В. Опыты со взрывом [Текст+ / А. В. Ефимов // Хи-

мия в школе. — 1992. – № 5-6. – С. 56-57.

9. Зайцев, О. С. Задачи и вопросы по химии *Текст+ / О. С. Зай-

цев. — М.: Химия, 1985. – 304 с.

10. Зайцев, О. С. Познавательные задачи по общей хи-

мии *Текст+ / О. С. Зайцев. — М.: Изд-во МГУ, 1982. – 183 с.

11. Иванов, Д. А. Компетентностный подход в образовании. Про-

блемы, понятия, инструментарий *Текст+: учебно-методическое посо-

бие./Д. А. Иванов, К. Г. Митрофанов, О. В. Соколова. — М.: АПК и

ППРО, 2005. – 101 с.

12. Ильин, Е. П. Мотивация и мотивы *Текст+ / Е. П.Ильин. —

СПб.: Питер, 2004. – 509 с.

13. Ильницкая, И. А. Проблемные ситуации и пути их создания на

уроке *Текст+ / И. А. Ильницкая. — М.: Знание, 1985. – 80 с. – (Новое в

жизни, науке, технике. Сер. 1 Педагогика и психология).

14. Компетентностный подход в педагогическом образова-

нии *Текст+: коллективная монография./ Под ред. проф. В. А. Козыре-



ва, проф. Н. Ф. Радионовой, проф. А. П. Тряпицыной. — СПб.: Изд-во

РГПУ им. А. И. Герцена, 2005. – 392 с.

15. Корчак, Я. Как любить ребенка *Текст+ / Я. Корчак. — М.: Зна-

ние,1991. – 190 с.

16. Словарь иностранных слов *Текст+ / сост. Т. С. Кудрявцева,

Л. С. Пухаева, Р. А. Арзуманова — М.: ЮНВЕС, 2006. – 384 с.

17. Кузнецова, Н. Е. Проблемно-интегративный подход и мето-

дика его реализации в обучении химии *Текст+ / Н. Е.Кузнецова,

М. А. Шаталов // Химия в школе. — 1999. – № 3. – С. 25-35.

18. Люкимсон, П. Е. Использование художественной литерату-

рына уроках химии *Текст+ / П. Е. Люкимсон // Химия в школе. —

1992. – № 3-4. – С. 24-26.

19. Матюшкин, А. М. Проблемные ситуации в мышлении и обу-

чении *Текст+ / А. М. Матюшкин. — М.: Педагогика, 1972. – 208 с.

20. Махмутов, М. И. Организация проблемного обучения в шко-

ле *Текст+/ М. И. Махмутов. ―М.: Просвещение, 1977. – 240 с.

21. Мельникова, Е. Л. Технология проблемного обучения *Текст+

/Е. Л. Мельникова // «Школа 2100»: образовательная программа и

пути её реализации / под науч. ред. А. А. Леонтьева. ― М.: Баласс,

1999. – Вып. 3. – С. 85-94.

22. Немова, Н. В. Школа достижений: начало пути к успеху

*Текст+/Н. В. Немова. ― М.: Сентябрь, 2002. – 160 с.


вузов / М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―

СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.

24. Пак, М. С. Гуманитарное обновление химического образова-

ния *Текст+: учебно-методическое пособие. / М. С. Пак, И. А. Орло-

ва. — СПб.: Издательский дом «МИРС», 2010. – 83 с.






26. Рубинштейн, С. Л. О мышлении и путях его исследова-

ния *Текст+/ С. Л. Рубинштейн. — М.: Педагогика, 1958. – 147 с.

27. Рубинштейн, С. Л. Проблемы общей психологии *Текст+

/С. Л. Рубинштейн. – Изд. 2-е. — М.: Педагогика, 1976. – 423 с.

28. Рубинштейн, С. Л. Психологические воззрения И. М. Сеченова

и советская психологическая наука *Текст+ / С. Л.Рубинштейн // Во-

просы психологии. – 1955. – № 5. – С. 34.

29. Сноу, Ч.-П. Две культуры *Текст+: Сборник публицистических

работ: пер. с англ. Н. С. Родман / Ч. П. Сноу. — М.: Прогресс, 1973.

30. Современный словарь по педагогике *Текст+ / сост. Рапаце-

вич Е. С. — Мн.: Современное слово, 2001. – 928 с.

31. Сухоревская, Е. Ю. Технология интегрированного урока

*Текст+: практ. пособие для учителей начальной шк., студентов пед.

учеб. заведений, слушателей ИПК / Е. Ю.Сухоревская. — Ростов-н/Д:

Учитель, 2003. – 128 с.

32. Талызина, Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний

*Текст+ / Н. Ф. Талызина. — М.: Изд-во Московского университета,

1975. – С. 55

33. Тупикин, Е. И. Общеобразовательная химическая подготовка

учащихся в учреждениях начального профессионального образова-

ния *Текст+: цели, научно-метод. принципы, пути реализации: моногра-

фия / Е. И. Тупикин. — М.: Издательский центр АПО, 2002. – 108 с.

34. Шишкин, Е. А. Методика обучения школьников решению задач

по химии *Текст+: учебное пособие для студентов химических специаль-

ностей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению задач по

химии / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.



Рекомендуемая литература

1. Алексеев Г. Н. Энергоэнтропика *Текст+ / Г. Н. Алексеев. — М.:

Знание, 1983. – 192 с.



3. Ардашникова, Е. И. Курс органической химии для старше-

классников и поступающих в вузы *Текст+ / Е. И. Ардашникова, Н. Б.

Казеннова, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 272 с.

4. Ардашникова, Е. И. Общая и неорганическая химия *Текст+:

пособие для поступающих в вузы / Е. И. Ардашникова, Н. Б. Казенно-

ва, М. Е. Тамм. — М.: Аквариум, 1998. – 256 с.

5. Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия *Текст+: учеб.

для вузов / Н. С. Ахметов. – 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк.,

1998. – 743 с.

6. Зайцев, О. С. Задачи и вопросы по химии *Текст+ /

О. С. Зайцев. — М.: Химия, 1985. – 304 с.

7. Зайцев, О. С. Неорганическая химия *Текст+: теорет. основы:

углубл. курс: учеб. для общеобразоват. учреждений с углубл. изуч.

предмета. — М.: Просвещение, 1997. – 320 с.

8. Зайцев, О. С. Познавательные задачи по общей химии *Текст+ /

О. С. Зайцев. — М.: Изд-во МГУ, 1982. – 183 с.

9. Зеленин, К. И. Химия *Текст+: учебник для вузов / К. И. Зеле-

нин. — СПб.: Специальная литература, 1997. – 688 с.

10. Злотников, Э. Г. Химико-экологический анализ различных

природных сред *Текст+: экспериментальный материал для факульта-

тивных и кружковых занятий в средних шк. / Э. Г. Злотников,

Э. Р. Эстрин. — Киров: Изд-во ВГПУ, 1996. – 112 с.

11. Иванова, И. С. Научная школа профессора М. С. Пак *Текст+:

Научно-методическое пособие./ И. С. Иванова — СПб.: ИД «МИРС»,

2010. – 54 с.







школе *Текст+: монография / А. Н. Лямин. — Киров: КИПК и ПРО,

2007. – 294 с.

14. Лямин, А. Н. Основы термодинамики и кинетики в курсе изу-

чения химии в средней школе *Текст+: Пособие для учителей / А. Н.

Лямин. – 2-е изд., исправл. — Киров: Изд-во КИПК и ПРО, 2007. – 172 с.

15. Моррисон, Р. Органическая химия *Текст+: пер. с англ. /

Р. Моррисон, Р. Бойд. — М.: Мир, 1974. – 1135 с.

16. Пак, М. С. Алгоритмика при изучении химии *Текст+: Кн. для

учителя./ М. С. Пак — М.: ГИЦ «ВЛАДОС», 2000. – 112 с.


вузов./ М. С. Пак. – Издание 2-е, переработанное и дополненное. ―

СПб.: ООО «ТРИО», 2012. – 457 с.

18. Пак, М. С. Дидактика химии *Текст+: Учебное пособие для

студентов вузов./ М. С. Пак. — М.: ГИЦ «ВЛАДОС», 2004. –315 с.

19. Пак, М. С Тестирование в управлении качеством химического

образования *Текст+: Монография./ М. С. Пак, М. К. Толетова — СПб.:

РГПУ, 2002. – 115 с.




21. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии *Текст+: пер. с

англ./ Э. Н. Рэмсден. — Л.: Химия, 1991. – 784 с.

22. Слейбо, У. Общая химия *Текст+: пер. с англ./ У. Слейбо,

Т. Персонс. — М.: Мир, 1979. – 550 с.

23. Слободчиков, А. М. Введение в методологию химии *Текст+:

Учебное пособие / А. М. Слободчиков. — Киров, 2006. – 249 с.



24. Современный словарь по педагогике *Текст+ / сост. Рапаце-

вич Е. С. — Мн.: Современное слово, 2001. – 928 с.

25. Титова, И. М. Вещества и материалы в руках художника

*Текст+: пособие для учителей химии / И. М. Титова. — М.: МИРОС,

1994. – 80 с.



Дрофа, 2005. – 542,[2] с.

27. Фримантл, М. Химия в действии *Текст+: в 2-х ч.: пер. с англ. /

М. Фримантл. — М.: Мир, 1991. – 1148 с.

28. Шелинский, Г. И. Основы теории химических процессов

*Текст+: Пособие для учителя / Г. И. Шелинский. — М.: Просвещение,

1989. – 192 с.

29. Шишкин, Е. А. Методика обучения школьников решению за-

дач по химии *Текст+: учебное пособие для студентов химических спе-

циальностей педвузов по спецкурсу «Обучение учащихся решению

задач по химии / Е. А. Шишкин. — Киров: КИПК и ПРО, 2008. – 304 с.

30. Шустов, С. Б. Химические основы экологии *Текст+: Учеб. посо-

бие для учащихся шк., гимназий с углубл. изуч. химии, биологии и эко-

логии / С. Б. Шустов, Л. В. Шустова. — М.: Просвещение, 1994. – 239 c.

Школьные учебники:

1. Ерёмин, В. В. Химия. 8 класс *Текст+: учеб. для общеобразоват.

учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко, А. А. Дроздов, В. В. Лу-

нин; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. ― М.: Дрофа, 2008. –

252, [4] с.

2. Ерёмин, В. В. Химия. 9 класс *Текст+: учеб. для общеобразоват.

учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко, А. А. Дроздов,

В. В. Лунин. – 2-е изд., перераб. ― М.: Дрофа, 2010. – 255, [1] с.

3. Ерёмин, В. В. Химия. 10 класс. Базовый уровень *Текст+: учеб.

для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, А. А. Дроздов,

Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин. ― М.: Дрофа, 2007. – 221, [3] с.



4. Ерёмин, В. В. Химия. 11 класс. Базовый уровень *Текст+: учеб.

для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко,

А. А. Дроздов, В. В. Лунин, В. И. Теренин; Под ред. Н. Е. Кузьменко,

В. В. Лунина. ― М.: Дрофа, 2008. – 206, [2] с.


учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Ерёмин, Н. Е. Кузьменко,

В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. ― М.: Дрофа, 2008. – 463, [1] с.



ко, В. В. Лунин и др.; Под ред. Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунина. – 2-е изд.,

перераб. ― М.: Дрофа, 2011. – 461, [3] с.

7. Карцова, А. А. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: *для уча-

щихся общеобразовательных учреждений+ / А. А. Карцова, А. Н. Лёв-

кин. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 192 с.: ил. – (Химический лицей).


А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2010. – 128 с.: ил. –

(Химический лицей).

9. Карцова, А. А. Химия *Текст+: профильный уровень: 10 класс:

методическое пособие / А. А. Карцова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. –

272 с.: ил. – (Химический лицей).

10. Карцова, А. А. Химия *Текст+: 10 класс: учебник для учащихся

общеобразовательных учреждений (профильный уровень) /

А. А. Карцова, А. Н. Лёвкин. ― М.: Вентана-Граф, 2011. – 432 с.: ил.

11. Лёвкин, А. Н. Задачник по химии. 11 класс *Текст+ /

А. Н. Лёвкин, Н. Е. Кузнецова. ― М.: Вентана-Граф, 2012. – 237, [1] с.

12. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 8 класс: *для

учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова,

А. Н. Лёвкин. — М.: Вентана-Граф, 2012. – 128 с.: ил.

13. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 9 класс: *для

учащихся общеобразовательных учреждений+ / Н. Е. Кузнецова,




14. Кузнецова, Н. Е. Задачник по химии *Текст+: 10 класс: для

учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова,










17. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 10 класс: базовый уровень:

учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Куз-

нецова, Н. Н. Гара — М.: Вентана-Граф, 2011. – 288 с.: ил.

18. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 10 класс: профильный уро-

вень: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений /

Н. Е. Кузнецова, Н. Н. Гара И. М. Титова / под ред. проф. Н. Е. Кузне-

цовой. – 3-е изд., перераб. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 384 с.: ил.

19. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: базовый уровень:

учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Куз-

нецова, А. Н. Лёвкин, М. А. Шаталов; под ред. проф. Н. Е. Кузнецо-

вой — М.: Вентана-Граф, 2012. – 208 с.: ил.

20. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: учебник для учащих-

ся общеобразовательных учреждений (профильный уровень): в 2 ч.

Ч. 1 / Н. Е. Кузнецова, Т. Н. Литвинова, А. Н. Лёвкин; под ред. проф.

Н. Е. Кузнецовой. – 2-е изд. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 208 с.: ил.

21. Кузнецова, Н. Е. Химия *Текст+: 11 класс: учебник для учащих-

ся общеобразовательных учреждений (профильный уровень): в 2 ч.

Ч. 2 / Н. Е. Кузнецова, Т. Н. Литвинова, А. Н. Лёвкин; под ред. проф.

Н. Е. Кузнецовой. – 2-е изд. — М.: Вентана-Граф, 2011. – 256 с.: ил.



Для заметок



СОДЕРЖАНИЕ

Вместо предисловия ................................................................ 3 Введение .................................................................................. 5 Раздел 1. Методолого-теоретические основы интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе ......................... 13 1.1. Естественнонаучное и гуманитарное в обучении химии 14 1.2. Интегративно-гуманитарный подход и гуманитарное обновление химического образования ............................... 26 1.3. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе ........... 41 1.3.1. Концептуальная модель ............................................ 43 1.3.2. Потребностно-стимуляционно-мотивационный ком-понент .......................................................................................... 53 1.3.3. Содержательный компонент ..................................... 59 1.3.4. Организационно-управленческий компонент ......... 134 1.3.5. Результативно-оценочный компонент ..................... 218

Раздел 2. Организационно-методические основы обучения химии в современной школе ................................. 227 2.1. Структура и содержание курса химии в современной школе ...................................................................................... 228 2.2. Структура и содержание рабочей программы по химии 232 2.3. Структура и содержание информационно- технологи-ческой карты учебного занятия ............................................ 248 2.4. Структура и содержание программы элективного курса 265 2.4.1. Энергоэнтропика ― основа изучения природных процессов .............................................................................. 265 2.4.2. Введение в курс органической химии ...................... 297

Заключение .............................................................................. 318 Библиографический список .................................................... 320 Рекомендуемая литература .................................................... 323




ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

традиции и инновации, ретроспективы и перспективы

монография

Подписано в печать 18.09.2012 г. Формат 64×80/16

Гарнитура Calibri. Усл. п. л. 19,2

Тираж 1 000. Заказ № 430

Отпечатано в типографии ООО «Лобань»

г. Киров, ул. Большевиков, 50

т. (8332) 64-04-74


803.обучение химии в современной школе традиции и...

Documents