МЕТОДИКА
ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Продолжение. См. № 27–28, 30, 31, 36, 38, 39/2003

Глава 3.
Методика химического эксперимента

Формирование экспериментальных умений и навыков начинается в ходе проведения демонстраций и продолжается при выполнении лабораторных опытов и практических работ, а также при решении экспериментальных задач.
Показ опытов преподавателем и выполнение опытов учениками имеют равноценное значение и являются основой преподавания химии.
Рассмотрим методику проведения каждого вида эксперимента.

§ 3.1. Технология демонстраций

И начинающего, и опытного преподавателя во время демонстрации на уроке иногда подстерегают неудачи. Причины их могут быть самыми различными, но чаще всего они связаны с отбором вариантов демонстраций. Одно и то же вещество или явление можно соответственно получить и показать, используя различные сочетания реактивов и приборов. Например, чтобы показать окисление алюминия на воздухе, алюминиевую пластинку предварительно помещают в концентрированный раствор едкого кали (гидроксид калия), промывают водой, а затем обрабатывают насыщенным раствором сулемы.
Но существует другой, более простой способ: алюминиевую пластинку обрабатывают йодидом ртути без какой-либо предварительной подготовки.
При подготовке демонстрации нельзя пользоваться первым встретившимся описанием. Следует помнить, что не всегда самый простой вариант демонстрационного эксперимента является лучшим, а самый сложный – надежным. Необходимо постоянно искать в методической литературе описание новых демонстраций, проверять их в действии, выявлять слабые и сильные стороны, а самые эффективные использовать на уроках.
Найденное описание опыта необходимо обязательно записать. Краткие записи условий проведения демонстраций, сделанные на отдельных карточках, во-первых, позволяют преподавателю тратить меньше времени на подготовку и, во-вторых, дают возможность быстрее отыскать запись. При появлении новых описаний аналогичных демонстраций карточку можно заменить на новую.
Из нескольких вариантов демонстраций выбирают тот, который позволяет добиться наиболее полного понимания учащимися содержания изучаемого вопроса. В пособиях по методике и технике проведения школьного химического эксперимента перечислены требования к демонстрационным опытам: наглядность, видимость (обозреваемость), надежность, выразительность, убедительность, кратковременность, изящность оформления и др. Из этих требований на первое место следует поставить выразительность и убедительность, а затем все остальные. Если опыт раскрывает сущность явления или процесса при минимальной затрате реактивов и оборудования, сил и энергии, то такая демонстрация может считаться выразительной. Если опыт подтверждается достоверными результатами и получает однозначное объяснение, то такая демонстрация убедительна. Если выбранный вариант опыта полностью удовлетворяет данным критериям, то его можно использовать в учебном процессе. Все остальные требования обусловлены деятельностью преподавателя, направленной на совершенствование опытов или устранение недостатков в соответствии с дидактическими требованиями. Если результат опыта плохо виден всему классу, то преподаватель может использовать экран и другие средства наглядности.
Анализ демонстрации по названным критериям – выразительности и убедительности – предполагает:
определение явления или процесса, который будет показан;
выяснение сущности показываемого явления;
уточнение деталей или узлов, из которых должен состоять прибор или установка;
выяснение комплектности прибора или установки до сборки;
подбор необходимых реактивов;
сборку и опробование используемого прибора или установки.
Покажем это на примере демонстрации взаимодействия аммиака с кислородом. Аммиак при обычных условиях очень устойчив к действию окислителей. Однако в чистом кислороде аммиак взаимодействует с ним, образуя воду и свободный азот. Для показа горения аммиака в кислороде существует несколько способов. Если в лаборатории нет универсальной горелки для сжигания газов, то преподаватель эту часть прибора собирает из трубок разного диаметра, сжигает аммиак в химическом стакане или над пробиркой, в которой образуется кислород. Этот опыт проходит более успешно, если на дно широкой трубки универсальной горелки положить рыхлый слой стеклянной ваты, чтобы кислород, поступающий в трубку, распределялся в ней равномерно.

Фото Е.Крылова

Окисление аммиака в присутствии катализаторов происходит до оксида азота(II) и образования воды.
Затем проверяется соответствие приборов правилам техники безопасности, а также их наглядность; определяется продолжительность демонстраций, предполагается, вызовет ли демонстрация у учащихся интерес или нет, и, наконец, решается вопрос рационального размещения оборудования и реактивов на демонстрационном столе.
При отборе демонстрационных опытов нужно пользоваться перечнем, имеющимся в учебной программе по каждой теме курса химии. При этом следует иметь в виду, что некоторые демонстрационные опыты могут быть проведены в виде лабораторных и, наоборот, лабораторные опыты иногда целесообразней показать как демонстрационные. Взаимозаменяемость опытов зависит от наличия реактивов, оборудования, условий протекания реакции и техники безопасности, а также познавательных целей.
Так, например, демонстрационный опыт получения этилена и изучение его свойств вполне может быть проведен как лабораторный. В этом случае учащиеся не только получают более полные представления об этилене и его свойствах, лучше воспринимают сущность химических реакций, но и совершенствуют и закрепляют экспериментальные умения и навыки по сборке прибора, проверке его на герметичность, обращению с реактивами и т. д.
Реакция окисления альдегидов и глюкозы с помощью аммиачного раствора серебра (реакция «серебряное зеркало») вполне может быть осуществлена путем демонстрации. Это объясняется тем, что полученный продукт реакции хорошо виден на расстоянии, и у всех учащихся формируется правильное представление о сущности происходящего явления. Кроме того, при демонстрации этих опытов есть возможность сэкономить дефицитный и дорогостоящий реактив нитрат серебра, т. к. расход его при этом небольшой.
К демонстрации опытов предъявляются определенные требования: ученики должны знать цель опыта, понимать устройство прибора и условия протекания реакций.
Для наблюдения за работой приборов и происходящими в них процессами следует создавать оптимальные условия: на демонстрационном столе оставляют лишь самое необходимое; движения преподавателя должны быть точными и экономными; приборы и установки размещают на столе так, чтобы их было видно с любого места в кабинете. По окончании демонстрации следует провести анализ наблюдаемых явлений, систематизировать их, сделать выводы и оформить записи.
Демонстрационные опыты по способу решения дидактических задач можно разделить на следующие: а) исследование свойств веществ; б) получение веществ; в) исследование явлений, на основании которых выводятся основные химические понятия, законы, теории. По использованным видам энергии опыты делят: с применением электрического тока и без него. Некоторые демонстрационные опыты требуют длительной подготовки, а иногда и продолжения после демонстрации для получения конечного продукта. Это надо учитывать при подготовке и проведении демонстрационного эксперимента. Время, затраченное на его подготовку, не пропадает даром, т. к. преподаватель становится исследователем, учится творчески работать, повышает профессиональное мастерство, уроки становятся более доказательными, и, наконец, улучшается качество знаний, а также совершенствуются умения и навыки.
Активность учащихся при этом методе работы проявляется в необходимости наблюдать показываемые явления, сравнивать их с уже известными, объяснять увиденное, делать выводы и обобщения, записывать уравнения реакций, зарисовывать приборы и т. д.
На каждом заключительном уроке проводить демонстрации необязательно, т. к. они выполняют совершенно иные функции. Для каждого конкретного урока преподаватель определяет целесообразность проведения демонстраций или заменяет их показом отдельных кадров диафильма, диапозитивов, фрагментов кинофильма, видеозаписи. Этот выбор зависит не только от качества и количества проведенных демонстраций при изучении материала, но и от продолжительности перерыва в их показе, а также от дидактических задач и содержания урока, уровня подготовки учащихся, полноты и глубины знаний по данной теме.
Например, при обобщении знаний о научных принципах химических и металлургических производств нет никакой необходимости демонстрировать действующие установки по производству серной и азотной кислот и др. В данном случае из-за ограниченности времени лучше использовать таблицы или показать кадры диапозитивов или фрагменты из кинофильма, связанные с этими производствами. А вот показать еще раз кольца насадки и гранулы ванадиевого катализатора, а затем обратить внимание учащихся на тесную взаимосвязь формы, размеров гранул и их функций, которые они выполняют в процессе разных производств, необходимо.
Перегружать заключительные уроки демонстрациями нельзя. Большую методическую ценность иногда может принести даже одна демонстрация, если она содержательна, хорошо оформлена и на ее показ затрачено минимум времени.

В.Я.ВИВЮРСКИЙ