Статья «Проблемное обучение на уроках химии»

Учитель должен всегда и во всем побуждать учащихся к работе мысли и неуклонно вести их к цели самостоятельного мышления. Одним из важнейших средств, которые оказывают содействие выполнению этой задачи, является проблемное обучение. Суть проблемного обучения состоит в создании перед учащимися проблемных ситуаций в процессе общей деятельности учащихся и учителя. Такое обучение осуществляется по общей схеме: учитель создает проблемную ситуацию, учащиеся анализируют ее, сознавая неизвестное для себя, и ищут способы решения проблемы. Учитель помогает учащимся, организовывая их работу и представляя необходимую для решения проблему информацию. Это первый уровень проблемности. Второй уровень проблемности отличается от первого тем, что учитель вместе с учащимися анализирует ситуацию и подводит их к проблеме, а они уже самостоятельно формируют задание и решают его.

Третий уровень состоит в том, что учащимся сообщается проблемная ситуация, а ее анализ, выявление проблемы, формирование задач и выбор оптимального решения они осуществляют самостоятельно. Результатом проблемного обучения являются новые знания, умения и способы умственной деятельности. Основной формой проблемного обучения является урок. Проблемный подход широко можно использовать при изучении периодического закона Д.И. Менделеева. Прежде всего, важно показать объективную необходимость открытия периодического закона, обусловленную предшествующим развитием науки. Целесообразно не ограничиваться сообщением того, что в химии царит хаос и беспорядок в знаниях о химических элементах, что обусловило необходимость поисков различных способов классификации, а ознакомительно подвести учащихся к осознанному восприятию этой необходимости в процессе выполнения самостоятельной работы. Исходя из различия в физических свойствах простых веществ и характере гидроксидов, учащиеся проводят условное деление элементов на металлы и неметаллы. Обсуждаются возможности использования подобной классификации для предсказания свойств неизвестного элемента на основе знания о принадлежности его к металлам или неметаллам. Например, можно предложить вопрос: охарактеризуйте свойства калия и его соединений, если известно, что он является металлом. Аналогично предлагается описать свойства йода или кремния, относящихся к неметаллам. Информация учителя о наличии металлических свойств у названных неметаллов ведет к возникновению проблемной ситуации: в какую же группу отнести эти элементы? Проблема остается открытой, у учащихся появляются сомнения в правильности предложенного ими вида классификации элементов.

Ответ на следующий вопрос: металлом или неметаллом образован выданный для анализа гидроксид – предусматривает выполнение лабораторного опыта. Подобную работу учащиеся проводят с гидроксидом цинка. Осадок подвергают действию кислоты, на основе чего делают вывод о принадлежности элемента, входящего в состав гидроксида, к металлам.

 

Растворение осадка гидроксида цинка в щелочи ведет к возникновению новой проблемы: к металлам или неметаллам следует отнести цинк, если по физическим свойствам он металл, а по характеру гидроксида неметалл? Учитель сообщает сведения о других элементах, оксиды и гидроксиды которых проявляют двойственную противоречивую природу, т.е. являются амфотерными (алюминий, сурьма, олово).

Так учащиеся подводятся к следующим выводам: 1) В рассмотренной классификации нет места для элементов, соединения которых амфотерны. 2) Отнесение элемента по физическим свойствам простого вещества к металлам или неметаллам не дает возможности правильно предсказывать характер его соединений. 3) Наряду с типичными металлами и неметаллами существуют вещества, совмещающие и те и другие признаки, что свидетельствует об отсутствии резкой границы между элементами металлами и неметаллами и указывает на связь между ними.

Такой подход дает возможность учащимся понять, зачем нужна классификация в науке, убеждает их в неправильности рассмотренной ранее классификации как не отражающей связи между элементами, о существовании которой они получили некоторое представление.

Учащиеся могут предложить еще один способ классификации, основанный на понятии о валентности. Самостоятельная работа по распределению элементов на группы согласно валентности приводит к необходимости отказаться от этой попытки, так как элементы, имеющие переменную валентность, попадают в несколько групп сразу.

Формулируется проблемный вопрос: какой признак следует взять за основу объединения сходных элементов? Учитель предлагает проследить зависимость свойств химических соединений от величины атомной массы и предлагает учащимся воспользоваться тем же необычным приемом, который применил Д. И. Менделеев: сопоставить несходные между собой группы элементов (галогены и щелочные металлы) так, чтобы элементы с близкими значениями атомных масс оказались рядом. При этом внимании учащихся обращается на новый подход Д.И. Менделеева к проблеме классификации химических элементов. Все попытки упорядочения элементов, предпринимавшиеся ранее учеными разных стран, сводилось к объединению в группе только сходных между собой элементов. В ходе беседы учитель подчеркивает, что Д. И. Менделеев преодолел устоявшиеся традиции и осуществил попытку отыскания связи между несходными элементами на основе их характерного свойства - атомной массы.

Изучение периодического закона начинаем с проблемного задания: «Открытый Д.И. Менделеевым закон сформулирован так: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов». Предлагаем учащимся, исходя из этой формулировки, проанализировать действительное расположение химических элементов в таблице в зависимости от величины их атомных масс. Такое задание на уроке создает проблемную ситуацию. Важно включить

 

в нее весь класс. Для этого предлагаем, пользуясь цветной таблицей учебника «Периодическая система Д. И. Менделеева», выяснить, все ли элементы расположены по порядку возрастания атомных масс. Выполняя это задание, учащиеся высказывают такие замечания:

1.Имеются элементы, расположение которых находится в явном противоречии с формулировкой закона, данной Д. И. Менделеевым. Это следующие элементы;

18Ar 19K 27Co 28Ni

аргон и калий , кобальт и никель

39,348 39,102 58,93 58,71

 

52Te 53I 90Th 91Pa

теллур и йод , торий и протактиний

127,60 126,90 232,038 231

92U 93Np, 101Md 102No

уран и нептуний менделевий и нобелий

238,03 237 258 259

2.У элементов полония и астата, кюрия и берклия массовые числа наиболее устойчивых изотопов одинаковы.

84Po 85At 96Cm 97Bk

Полоний и астат , кюрий и берклий

[210] [210] [247] [ 247]

Созданная проблемная ситуация позволяет сформулировать проблему: вскрыто несоответствие между формулировкой закона Д. И. Менделеева и действительным расположением химических элементов.

В решении выдвинутой проблемы мы выделяем четыре этапа: 1 – й этап. Проанализировав таблицу учебника « Распределение электронов по энергетическим уровням в атомах элементов малых периодов и большого (IV) периода», подчеркиваем увеличение от элемента к элементу порядкового номера. В ходе обсуждения учащиеся записывают: порядковый номер увеличивается одновременно с увеличением числа электронов в атоме. 2 - й этап. Выясняем зависимость между периодической повторяемостью строения энергетических уровней и изменением валентности элементов. Для решения этого вопроса предлагаем учащимся прочитать часть текста. 3 - й этап. Решаем вопрос: меняются ли свойства химических соединений – гидроксидов элементов от периодической повторяемости строения электронных слоев? Рассмотрение проводим на примерах гидроксидов лития, бериллия и др. В ходе беседы подводим учащихся к выводу: свойства гидроксидов элементов также находятся в периодической зависимости от периодической повторяемости строения электронных слоев химических элементов. 4- й этап. (заключительный). Ставим вопрос, чем определяется количество электронов в атоме? (Строение атома в общем виде, учащихся повторили ранее). Ответ: количеством протонов в ядре, ибо атом в целом электронейтрален. Количество протонов в ядре определяет заряд ядра. ( Заряд ядра численно равен количеству протонов).

 

В результате решения проблемы делают выводы: а) количество электронов в атоме и порядковый номер элемента, а следовательно, и его расположение в таблице определяются зарядом ядра атома данного элемента; б) учитывая, что с периодическим изменением строения энергетических уровней периодически меняются свойства элементов, мы имеем право утверждать, что периодичность свойств химических элементов и их соединений есть функции величины заряда ядра атома этих элементов.

В итоге дается новая (современная) формулировка периодичного закона Д.И. Менделеева: «Свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома этих элементов».

При проведении этого урока обращаем внимание на самостоятельную работу учащихся с учебником, на умение учащихся анализировать факты.

Важным приемом развития, у учащихся, диалектного мышления является подведение их к парадоксальной ситуации. Приведем пример. Опыт показывает, что учащиеся, как правило, закрепляют за каждым химическим веществом ярлык одного – единственного агрегатного состояния: кислород только газообразен, сера исключительно твердое вещество.

В учебнике по неорганической химии для VIII классов в теме « Кислород. Оксиды. Горение» показано, что при определенных условиях газообразный кислород может переходить в жидкое состояние, а при снижении температуры до – 218,8 градусов Цельсия затвердевает. Для них это будет нетрадиционным сообщением. Полезно в данном случае провести параллель между кислородом и водой. Из личного опыта каждый знает, что вода существует в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом, но обычно эти знания выпадают из поля зрения учащихся. Акцентирование внимания учащихся нам аналогии агрегатных состояний кислорода и воды позволит им более глубоко и всесторонне усвоить материал о физических свойствах кислорода, о динамичности, изменяемости его состояний.

Большое затруднение вызывает у учащихся усвоение материала об амфотерных гидроксидах. Данный материал не традиционен, своеобразен для восприятия, так как требует научного, диалектического мышления. Амфотерные гидроксиды потенциально обладают противоположными свойствами в одно и то же время, в одном и том же отношении, могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Запись гидроксида цинка то, как основания то, как кислоты, определение амфотерных гидроксидов в качестве гидроксидов, проявляющих свойства и основания, и кислоты, сами по себе являются парадоксами, способствующими установлению учащимися промежуточных звеньев между металлами и неметаллами, основными и кислотными оксидами, основаниями и кислотами.

В учебнике по неорганической химии для общеобразовательной школы приводятся примеры парадоксальных, непривычных для житейского опыта ситуации. Из воды, как известно, гасящей огонь, путем разложения получают водород - горючий газ и кислород - газ, поддерживающий горение. Активный металл натрий и ядовитый газ хлор могут образовывать кристаллическое вещество безопасное для организма, - поваренную соль.

При изучении теории электролитической диссоциации перед учащимися можно поставить вопрос: « Известно, что растворы, содержащие ионы меди, имеют голубую окраску, значит ли это, что сами ионы меди окрашены в голубой цвет?».

Разбирая данный вопрос, учитель подчеркивает мысль о том, что процессы, происходящие в окружающей нас действительности, не тождественны процессам на молекулярном, атомном и ионных уровнях. Использование парадоксальных, проблемных ситуаций на уроках химии способствует формированию диалектного мышления учащихся, развитию умений находить и разрешать противоречия. Отношения к противоречиям, парадоксам является показателем уровня мышления человека. 

 Литература:

 Н.П. Агафошин « Периодический закон и периодическая система элементов 

 Д. И. Менделеева» М.: Образование, 1982. 

 Н. Гергун « Проблемное обучение как способ формирования познавательных творческих способностей учащихся» Директор школы, №27- 28, июль 2006. 

 М.В. Зуева, Б. В. Иванова «Усовершенствование организации научной деятельности на уроках химии», Москва, Образование 1989. 

 О.О. Мигутина « Самореализация особенности ребенка на уроках химии» ПСД,№1, 2002.