Авторская программа элективного курса "Нестандартные физико-химические задачи по некоторым разделам школьного курса химии как средство развития творческих способностей старшеклассников"

Автор:Демидов Владимир Александрович, учитель химии

ВВЕДЕНИЕ

Согласно Концепции модернизации российского образования, должна быть создана “система специализированной подготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы, ориентированная на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся…”.

А потому всё актуальнее становится вопрос о качестве образования, особенно в условиях средней школы, в особенности сельской. Введение предпрофильной, а в особенности профильной подготовки требует от учителя постоянного повышения квалификации, непрерывной самообразовательной работы, без которых невозможно преподавание новых курсов. Время вносит свои коррективы в образовательный процесс, то что, ещё вчера могло показаться нереальным, сегодня активно используется в преподавательской деятельности. Многие из методик остаются актуальными, и по сей день, проходят проверку временем, но от них творчески работающий учитель не отказывается и сегодня. Иные оказываются популярными год-два и на смену им приходят новые технологии, методики, схемы преподавания. Так получается, что педагогика не является точной наукой, а потому нет в ней каких-то универсальных шаблонов, схем, карт, что называется, на любой случай жизни. Именно элективные курсы способны сегодня решить проблему качества образования. Элективные курсы, в рамках предпрофильной подготовки, а в дальнейшем и профильной, отличаются от обычных кружковых занятий и факультативов тем, что число часов, отводимых на преподавание одного отдельного курса, как правило, составляет 12-16 часов. Кроме того, элективный курс – это курс по выбору, то есть, сами учащиеся, в соответствии со своими интересами, склонностями, определяют не только тему интересующего их курса, нор даже и педагога, у которого они хотели бы прослушать тот или иной курс. Компиляция материала в задачах именно курса химии и физика так же не случайна, ведь вступительные экзамены во многие ВУЗы и училища медицинского профиля абитуриенты вынуждены сдавать как раз по этим дисциплинам. Материал данной разработки так же хорошо вписывается и в единый государственный экзамен (ЕГЭ), так популярный в последнее время в качестве сдачи экзаменов за курс средней школы. Известно, что структурно ЕГЭ делится на три части – “А”, “В” и “С”. Часть “С” наиболее сложная, именно она и содержит различные задачи, однако, грамотно оформив и правильно решив задания именно этой части, учащийся может получить самый большой балл, а в итоге претендовать на успешную сдачу экзамена и, возможно, поступление в ВУЗ. Задания из части “С” содержат задачи не школьного учебника, рассчитанные отнюдь не на “среднего ученика”, именно такие задачи и предлагаются в данной авторской разработке. Какова же структура данной разработки. Во-первых, учащимся в форме лекции учитель предлагает для напоминания с углублением знаний уже изученный материал по темам, которые являются пограничными как для курса физики, так и химии. Эти темы - “Электролиз” и “Состояние газов и газовые законы”, ведь именно по этим темам можно составить максимально возможное количество задач, да и материал именно этих тем фигурирует в заданиях как ЕГЭ, так и в экзаменационных билетах многих ВУЗов медицинского профиля, либо связанных с физикой и химией (например, гуманитарные и педагогические высшие учебные заведения). После изучения теоретической части осуществляется опрос учащихся в форме проверочной или самостоятельной работы, возможно в тестовой форме, на предмет выявления степени усвоения изученного материала. Здесь уместно будет поэкспериментировать и предложить учащимся самим составить свои тестовые задания, предварительно ознакомив их с правилами составления заданий подобного рода, а затем провести перекрёстную проверку знаний, предложив задания, составленные одним учащимся выполнить другому, например, соседу по парте. Только после того, как учитель уверен, в том, что учащиеся имеют прочные теоретические знания по тому или иному разделу курса, можно переходить к решению задач. На первом же практическом занятии учитель напоминает учащимся и единой схеме, по которой оформляются все задачи - Дано – Найти – Решение – Ответ. Допускается только такая форма работы в тетради при решении расчетных задач, отступление от нее, конечно, не является ошибкой, при условии правильно полученного ответа, но может быть расценено как недочёт и в конечном итоге приведёт к снижению оценки на экзамене. Кроме того, именно такая схема оформления расчетных задач приучает школьников к аккуратности, рациональному использованию рабочего пространства в тетради, а в конечном итоге и облегчает работу учителя по проверке решения задач. После прохождения всех тем элективного курса и разбора всех запланированных задач, рекомендуется провести итоговое занятие, на котором следует провести итоговую контрольную работу, которая может быть комбинированной – содержать задания как тестового характера, так и несколько расчетных задач, которая явится неким подобием экзаменационной работы – ЕГЭ и даст представление ученикам об экзамене, хотя и не воссоздаст экзаменационной обстановки и той особой атмосферы, присущей только экзамену. Окончание изучения материала элективного курса не означает, что учащиеся больше не встретятся с разобранным материалом на обычных уроках. Настоятельно рекомендуется в процессе дальнейшего изучения материала на уроках возвращаться к задачам, например, в разноуровневых контрольных работах, или в рамках особого усложнённого домашнего задания для учащихся, посещавших элективный курс.

В условиях, когда в средних общеобразовательных школах количество часов на изучение физики и химии неуклонно уменьшается, данный элективный курс может оказаться очень полезен, не только для ученика, но и для учителя. Ведь это замечательная возможность сэкономить драгоценное учебное время, разобрав сложные вопросы именно с тем контингентом учащихся, которые не только “могут”, но и заинтересованы в конечных результатах своего труда. А высвободившееся время, за счёт исключения из уроков сложных вопросов, потратить на повторение и закрепление уже изученного материала, просто подольше задержаться на изучении материала какой-нибудь важной темы школьного курса со “слабыми” учениками (в общем, было бы свободное время, а куда его потратить, творчески работающий учитель, всегда найдёт). Работа учителей по предложенной методике, а в особенности начинающих, сблизит преподавателя с учениками, позволит значительно сэкономить время на компоновке материала и подборе задач, даст прочные знания по химии и физике учащимся, а в конечном итоге и успешно сдать не только выпускные экзамены за курс средней школы, но и вступительные, уже в ВУЗ.

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ

Создание целостного представления о химической и физической дисциплинах, расширение спектра прорешиваемых учащимися задач. Знакомство с интегрированными задачами, для решения которых требуются знания двух школьных дисциплин. Формирование и закрепление навыков грамотного оформления и поиска логически верного пути решения нестандартных задач (комбинированных, для решения которых необходимы знания двух школьных дисциплин – физики и химии). И, хотя, многие задачи требуют хорошего знания школьного материала курса химии и физики, всё же их решение больших затруднений у учащихся, по мнению автора, не вызовет, так как, в программе курса запланирован подробный разбор большого числа однотипных задач, как с учителем, так и в домашних условиях, в рамках выполнения домашней работы, а решение задач предваряет урок-лекция по теории. Организация занятий предполагает лекционный вариант изложения материала в комбинации с самостоятельной работой учащихся по решению задач (решение возможно большего количества задач в классе самими учащимися – в рамках обычного классического урока). В материале курса заложена и дифференциация обучения, все задачи разбираются в трех вариантах сложности (по нарастающей), однако, на последнем уроке – контрольной работе, учащимся самим предлагается выбрать посильный для себя вариант работы (на оценку “3”, “4”, или “5” соответственно).

Программа содержит два основных блока задач:

1. Задачи на газовые законы
2. Задачи на электролиз

На изучение материала курса отводится 15 часов. Из них на изучение материалов первого и второго блока задач выделяется по семь часов, а так же один час на написание контрольной работы по выявлению степени усвоения изученного материала учащимися. При этом учащиеся получают оценки, так же, как если бы это была обычная контрольная работа на уроке химии или физики. При желании и по согласованию с учителем физики, оценка за контрольную работу, может быть выставлена в журнал, причём, как в физическую дисциплину, так и в химическую. И хотя программа курса составлена в расчёте, что курс будет преподаваться учителем химии, в силу универсальности материала курса, при необходимости такой курс может вести и учитель физики, а акцент в названии курса сделать на физическом характере задач, с применением в них химической компоненты. Программа курса построена таким образом, что учитель химии (физики), в зависимости от условий своей работы (подбор учащихся в классе, число желающих посещать курс и т. д. ) может легко перестроить курс применительно к своим условиям. Даже начинающему учителю не составит труда расширить любой из блоков своими авторскими задачами, или, изучив два блока задач, ввести в курс третий блок, например, задачи по кинетике химических реакций.

ПРИМЕРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

ТЕМА 1. Решение задач на газовые законы.

В процессе изучения материала повторяются уравнение Клайперона - [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение] и уравнение Менделеева-Клайперона (соответствующее объединённому газовому закону) - P x V = (m/M) x RT или P x V = v x RT. Акцентируется внимание учащихся на необходимости чёткого согласования всех единиц измерения, а именно объёма, давления, температуры перед подставлением цифр в формулу. Закрепляется формула для расчёта процентной концентрации. Напоминается величина универсальной газовой постоянной и её размерность для разных систем отсчёта. Учащиеся вспоминают отличия абсолютной шкалы температур от шкалы Цельсия, правило перевода температуры из Кельвинов в Цельсии и наоборот. Учителем заостряется внимание на том, что нормальные условия это всегда температура 0оС и давление 1 атмосфера, либо 273 Кельвина и давление 101,3 кПа или 760 мм. рт. ст. Решается большое количество разнообразных задач на приведение объёма газа к нормальным условиям, на вычисление относительной молекулярной массы газа, на нахождение массы газа, давления при котором газ займёт тот или иной объём, а так же на вычисление температуры, при которой газ так же займёт тот или иной объём. Напоминается, что масса и количество газа не зависит от температуры и давления, при которых этот газ находится, например, будучи закачанным, в сосуд. Нелишним будет напомнить так же и приставки для обозначения кратных и дольных величин в СИ, при этом напомнив, что такое Система Интернациональная. При решении задач учащиеся должны будут вспомнить молекулярные формулы многих неорганических и органических газообразных соединений, попутно соотнеся их с известными классами веществ. В процессе решения задач данного раздела учащимися будут повторены основные химические свойства некоторых химических соединений, например, их взаимодействие с галогенами, кислородом, водородом и др. Целесообразно перед началом курса предложить учащимся почитать материал на газовые законы в школьном учебнике физики, конспекты в школьной тетради, либо выделить пол-урока на конспективное изложение теоретического материала, а после этого уже переходить непосредственно к разбору и решению задач данного типа.

ТЕМА 2. Решение задач на электролиз.

Так же как и перед изучением задач первой темы, так и в данном случае целесообразно начать изучением материала с теоретического материала, либо предложить учащимся самостоятельно поработать со школьным учебником, либо с пособием для поступающих в ВУЗы, например, Глинка Н. Л. , Общая химия, Л. , Химия, 1988. В указанном пособие довольно подробно разобран процесс электролиза, приведены конкретные примеры, есть расчётные задачи с применением формулы Фарадея.

Начинается изучение материала с ключевого термина – электролиз, как сложного физико-химического процесса, протекающего на электродах, погружённых в расплав или раствор электролита, при пропускании через него электрического тока. В процессе изучения материала повторяются понятия – электролит, неэлектролит, электрод, катод и анод. Так как данный элективный курс является пограничным для двух дисциплин – химии и физики, учитель должен акцентировать внимание учеников на том, что смысл анода и катода в химии и технике неодинаков (электрод, называемый в химии анодом, в технике считается катодом и наоборот). Перед решением конкретных задач, учитель предлагает учащимся несколько общих схем протекания процесса электролиза, в зависимости от того к какому классу неорганических соединений относится данное вещество, катионом какого металла и анионом, какой кислоты оно образовано, если речь идёт о соединении из класса солей. Учитель акцентирует внимание учащихся на том факте, что природа вещества, из которого состоят электроды, может быть различна, а как следствие разные процессы будут протекать на электродах в разных случаях. Если электроды состоят из инертного металла, например, платины, то с самими электродами в процессе электролиза изменений происходить не будет. Если же, например, медные электроды погрузить в раствор, какой - либо медной соли, то будет протекать, так называемый, процесс электрохимического рафинирования меди. Здесь же вводится формула Фарадея, связывающая массу полученного металла с силой тока и временем пропускания его через раствор или расплав электролита, с учётом числа электронов, которые принимают участие в процессе электролиза. Учащиеся знакомятся с числом Фарадея, которое равно 96485 А х с/моль или 26,8 А х ч/моль. Отдельно следует рассмотреть случай, когда в растворе или расплаве, подвергаемом электролизу, одновременно находятся соли разных металлов, при этом первыми на катоде будут восстанавливаться металлы, имеющие большее значение стандартного электронного потенциала. Здесь же уместно будет напомнить учащимся ряд активности металлов, или даже привести ряд напряжений металлов в виде таблицы, в которой были бы отражены конкретные процессы отдачи одного или нескольких электронов атомами тех или иных элементов, с указанием энергозатрат на данные процессы.

Изучая материал данной темы, конечно нельзя оставить без внимания практическое применение изучаемого материала, ведь процесс электролиза находит широкое применение в науке и технике. Это и защита изделий от коррозии, и получение чистых металлов, получение кислорода на космических кораблях и подводных лодках, получение новых химических веществ, например, щелочей. Заканчивается изучение данной темы, как и предыдущей разбором большого количества задач. Причём на дом рекомендуется задавать задачи не полностью идентичные, разобранным в классе, а аналогичные, над решением которых всё-таки ученику придётся подумать самому, взяв за основу ход решения разобранных в школе задач.

Заканчивается изучение материала данного курса контрольной работой, в которую можно включить 5 – 6 задач разной сложности. Работу рекомендуется сделать дифференцированной, то есть учителю заранее необходимо составить варианты на оценку “3”, “4”, и “5”. В контрольную работу можно включить задачи из числа уже разобранных на элективном курсе, но для “сильных” учащихся, всё же рекомендуется составить новые задачи на основе условий задач, предложенных в данной разработке. Три задачи из первой темы и три из второй – оптимальная компоновка материала. Однако, в случае, если подбор учащихся в данном конкретном классе оказался не выигрышным, можно упростить варианты контрольной работы до 4 – 5 задач, либо увеличить время работы до 50 минут, начав урок ещё на перемене.

ПРИМЕРНЫЙ УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

ИЗУЧИВ МАТЕРИАЛ ДАННОГО КУРСА, УЧАЩИЕСЯ БУДУТ ДОЛЖНЫ:

По первой теме: Знать:

1. Формулы Клайперона и Менделеева-Клайперона.

2. Единицы измерения разнообразных величин в Системе Интернациональной и несистемные единицы

3. Размерность различных единиц измерения

4. Абсолютную шкалу температур и температурную шкалу Цельсия

5. Числовое значение универсальной газовой постоянной в Системе Интернациональной и других системах

6. Что включает в себя понятие “нормальные условия” и грамотно пользоваться данными

7. Схемы взаимодействия одних химических веществ с другими, причём как неорганической, так и органической природы и образующиеся продукты реакции

Уметь:

1. Согласовывать все единицы при расчётах по формулам Клайперона и Менделеева – Клайперона

2. Переводить несистемные единицы в системные и наоборот

3. Производить расчёты на основе изученных формул

4. Грамотно использовать приставки для обозначения кратных и дольных величин СИ

5. Осуществлять расчеты по уравнениям химических реакций, в рамках изученных химических взаимодействий

6. Пользуясь изученными формулами выражать одну величину через другие

По второй теме:

Знать:

1. Понятия электролиз, анод, катод, электролит, неэлектролит, ион, анион, катион, электрохимическое рафинирование

2. Формулу Фарадея, число Фарадея понимать физический смысл каждой величины в формуле

3. Основные схемы электролиза

4. Отличия в схемах электролиза в зависимости от используемых в процессе электродов (угольные, платиновые и др. )

5. Ряд напряжений металлов

6. Последовательность восстановления катионов разных металлов из смеси солей в растворе или расплаве при пропускании через него электрического тока

Уметь:

1. Согласовывать единицы величин для расчёта по формуле Фарадея

2. Пользуясь формулой Фарадея выражать одну величину через другие

3. Производить расчёты на основе изученной формулы

4. Переводить несистемные единицы в системные и наоборот

5. Писать схемы электролиза и грамотно расставлять в них коэффициенты

6. Осуществлять расчеты по уравнениям химических реакций, в рамках изученных химических взаимодействий

Литература.

1. О. С. Габриелян, Химия. 11 класс: Учеб. Для общеобразовательных учебных заведений. – 3 – е изд. , стереотип. – М. : Дрофа, 2000.

2. Фельдман Ф. Г. , Рудзитис Г. Е. , Химия 11, учебник для 11 класса средней школы, М. : Просвещение, 1990

3. Кемпбел Дж. Современная общая химия. В 3-х томах. Пер. с англ. – М. : Мир, 1975.

4. Перельман В. И. Краткий справочник химика. М. – Л. : Химия, 1964.

5. Бурдун Г. Д. Справочник по международной системе единиц. – М. : Издательство стандартов, 1972г.

6. Фичини Ж. , Ламброзо-Бадер Н. , Дезепе Ж. -К. Основы физической химии. Пер. с франц. – М. : Мир, 1972.

7. Жуковицкий А. А. , Шварцман Л. А. Физическая химия. 2-е изд. – М. : Металлургия, 1969.

8. Орир Дж. Популярная физика пер. с англ. – М. : Мир, 1964.

9. Слейбо У. , Персонс Т. Общая химия пер. с англ. – М. : Мир, 1979.

10. Хомченко Г. П. , Хомченко И. Г. , Задачи по химии для поступающих в вузы, М. , В. Ш. ,1995.

11. Химия, Справочные материалы, под ред. В. Шретера и др. , М. , Химия 1989.

12. Химия, справочные материалы, под ред. Третьякова Ю. Д. , М. , Просвещение, 1989.

13. Кушнарёв А. А. , Учимся решать задачи по химии, М. , Школа – Пресс, 1996.

14. Гузей Л. С. , Кузнецов В. Н. , Гузей А. С. , Общая химия, М. , МГУ, 1999.

15. Бабков А. В. , Попков В. А. , Общая и неорганическая химия, М. ,МГУ, 1998.

16. Глинка Н. Л. , Общая химия, Л. , Химия, 1988.

17. Справочник по химии, составитель П. П. Коржев, М. , 1954.

18. Еженедельник “Химия”, приложение к газете “Первое Сентября” - №5 2005г, Демидов В. А. , статья, – “Решение химических задач на закон Фарадея в курсе средней школы”.

19. Демидов В. А. , Комбинированные физико-химические задачи для элективного курса “газовые законы”, статья в сборнике “Познание процессов обучения физике”: Вып. Седьмой/ под ред. Ю. А. Саурова. – Киров: Изд-во ВятГГУ, 2006. – 62 с.

20. Демидов В. А. ,“Нестандартные задачи по химии. 9 - 11 классы”. , М. , Первое сентября, 2004.

21. Еженедельник “Химия”, приложение к газете “Первое Сентября” №12 1998 г Демидов В. А. , статья, – “И снова об электролизе”