МЕТОДИКА
ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
§ 3.7. Химический эксперимент и
технические средства обучения (окончание)
Продолжение. См. № 27–28, 30, 31, 36, 38, 39, 40, 43, 45/2003;
5, 8, 11/2004
Звукозаписи, сделанные на магнитной ленте с
помощью магнитофона, могут быть использованы для
рассказа вместо преподавателя об открытиях
химических элементов, веществ, законов, о
биографиях выдающихся химиков, перспективах
развития химической отрасли промышленности,
физических свойствах веществ, нахождении их в
природе и применении в разных отраслях
хозяйства, сравнительных характеристиках
химических элементов главных подгрупп I–VII групп
и их соединений. Звукозаписи позволяют
озвучивать кадры диафильмов и диапозитивов.
Особенно эффективны звукозаписи при изучении
химического языка. Так, составление химических
формул и уравнений реакций осуществляется на
базе алгоритмических предписаний. В тех случаях,
когда учащиеся затрудняются применять эти
предписания на практике, целесообразно включить
звукозапись и напомнить им шаги алгоритма.
Контроль усвоения химического языка лучше всего
проводить с помощью химического диктанта,
озвученного на магнитной ленте.
Проблемные задания также можно решать с помощью
магнитофона. Например, озвучивают с помощью
магнитофона следующую запись: «Зная электронное
строение ацетилена, предположите, какие для него
характерны реакции». Учащиеся по аналогии с
этиленом предсказывают, что по месту p-связей в
молекуле ацетилена могут проходить реакции
окисления и присоединения. Свой прогноз они
проверяют на опытах: обесцвечивание раствора
перманганата калия (окисление) и бромной воды
(присоединение).
Звукозаписи связаны со словом и звуком, а
обучение химии опирается главным образом на
зрительное восприятие химических явлений и
процессов. Это ограничивает области их
применения.
Во время химического эксперимента используют
учебное телевидение. С помощью телевизора можно
принимать эфирные учебные передачи. Но более
эффективны и перспективны все же видеозаписи,
сделанные видеокамерой. Они совмещают в себе
звук и изображение, и их можно воспроизводить
через телевизор. Видеозаписи позволяют
расчленить эксперимент на отдельные этапы –
действия, операции, которые могут быть более
детально рассмотрены и проанализированы
учениками и, если необходимо, выполнены в
реальном эксперименте.
 Видеозаписи
дают возможность показывать демонстрационные и
лабораторные опыты: массу исходных веществ,
отдельные части приборов, необходимые для их
сборки, устройство собранного прибора и его
отдельных узлов, отдельные стадии опыта,
полученные вещества и их свойства. Видеозаписи
позволяют знакомить школьников с уникальным
оборудованием, опытами, необходимыми для
понимания сущности явлений, но сложными по
технике выполнения или представляющими
опасность, или протекающими длительное время и
по этой причине неосуществимыми в школьных
условиях. Например, можно сделать видеозаписи
устройств промышленных аппаратов, автоматизации
и механизации химических производств, их
технологий, процессов, протекающих внутри
реакторов, аппаратов, а также таких опытов, как
замещение в метане водорода хлором,
взаимодействие этилена с хлором, синтез
ацетилена, крекинг нефтепродуктов и др.
Установлено, что телевизионное изображение
обязательно должно сопровождаться заставкой,
т. к. она позволяет обратить внимание на сущность
химических реакций и процессов, на главное в
учебном материале. Например, показывают на
экране опыт по взаимодействию глицерина с
гидроксидом меди(II). Уравнение реакции при этом
сопровождается заставкой следующего содержания:
«С увеличением числа гидроксильных групп в
молекуле возрастает активность их атомов
водорода в результате взаимного влияния атомов в
молекуле. В связи с этим атомы водорода могут
замещаться не только атомами свободных щелочных
металлов, но и атомами некоторых металлов в
гидроксидах (Cu, Fe, Ca, Ba и др.). Следовательно,
химическая активность глицерина выше, чем
одноатомных предельных спиртов».
Видеозаписи, в которых используются
мультипликация, съемки и фотографии натуральных
объектов, можно воспроизвести на экране
телевизора. Мультипликации полезны при
объяснениях механизмов явлений и внутреннего
строения объектов, непосредственное наблюдение
которых невозможно, в частности, при изучении
свободно-радикального и ионного механизмов
многих реакций, в которых участвуют органические
вещества, строения и растворения веществ,
внутреннего устройства башен, колонн и др. Очень
полезен показ натуральных съемок заводов, цехов,
агрегатов и др.
С помощью видеокамеры преподаватель может
самостоятельно создавать видеозаписи, которые
будут способствовать формированию, закреплению
и совершенствованию экспериментальных умений и
навыков, а также усвоению отдельных операций,
таких, как нагревание, сборка прибора, собирание
газов вытеснением воды и воздуха и т.п. В
зависимости от содержания учебного материала,
дидактической цели урока, видов эксперимента и
подготовки преподавателя видеозаписи могут
применяться на всех этапах урока.
По мере накопления видеозаписей в химическом
кабинете создается видеотека. При тематическом и
поурочном планировании преподаватель
определяет роль, место и приемы использования
видеозаписей при изучении конкретных тем на
уроках. Использование видеоматериала повышает
интерес учащихся на уроке и помогает продуктивно
изучать те или иные темы учебного материала.
Таким образом, учебное телевидение, используемое
для экранизации химического эксперимента,
способствует более полному и всестороннему
изучению сущности химических реакций и
процессов, расширяет границы познаваемости
окружающего мира.
Массовое производство и относительная дешевизна
микрокалькуляторов позволяет все больше их
использовать на уроках, факультативных и
внеклассных мероприятиях в процессе изучения
химии. Микрокалькуляторы – это портативные
микро-ЭВМ индивидуального пользования. Их
выпускают для самых различных целей и с разными
функциональными возможностями. Одни из них могут
выполнять лишь арифметические и несложные
алгебраические операции. Ими легко пользуются в
быту и в школе ученики разного возраста, имеющие
различную подготовку. Это простейшие
микрокалькуляторы. Другие способны производить
довольно сложные расчеты, связанные с
вычислением логарифмов, корней, степеней,
тригонометрических и показательных функций. Их в
основном применяют в своей работе инженеры,
поэтому они называются инженерными
микрокалькуляторами. Есть и такие, которые дают
возможность программировать решения задач, т.е.
способны запоминать команды алгоритма решения и
выполнять их в автоматическом режиме. Они
являются аналогами ЭВМ и называются
программированными микрокалькуляторами.
Из указанных трех групп микрокалькуляторов
целесообразнее всего применять на уроках химии
программируемые микрокалькуляторы.
Преподаватель, овладевший методикой работы с
таким микрокалькулятором, легко может научить
пользоваться им и учеников. Время, затраченное на
обучение ребят обращению с микрокалькулятором,
окупается тем, что впоследствии
производительность их учебной работы на уроках
повышается. Так, использование
микрокалькуляторов в процессе вычислений при
решении расчетных и экспериментальных задач,
выполнении демонстрационного эксперимента и
лабораторных опытов приводит к сокращению
времени на вычислительные механические
операции, что позволяет более глубоко изучить
основной учебный материал, вникнуть в его
сущность, добиться его понимания и прочного
усвоения.
В свое время была разработана методика
применения программируемых микрокалькуляторов
при решении типовых расчетных задач. В ее основе
лежит принцип нарастания трудностей. Это значит,
что нужно начинать обучать делать расчеты с
помощью микрокалькулятора на задачах по
химическим формулам, а затем по химическим
уравнениям. Методы вычислений также вводятся по
мере движения от простого к более сложному: метод
автоматически выполняемых операций, метод
использования регистров памяти и вычислений с
константой, метод смешанных вычислений, метод
ввода и редактирования программ. В этой методике
раскрывается способ составления алгоритмов
решения и программирования химических задач с
последующим применением разработанных программ.
Программируемые микрокалькуляторы можно
применять на разных этапах урока, например при
закреплении, контроле и оценке знаний и умений
учащихся, а также при выполнении домашних
заданий. Следовательно, микрокалькулятор в
процессе изучения химии используется главным
образом как вычислительное средство, которое
снижает утомление и повышает активность и
самостоятельность ребят в процессе усвоения
химических знаний.
В последнее время при обучении химии все больше
применяется компьютерная техника. От других
технических средств обучения ее отличает
особенность подачи учебного текста (сообщения). В
основе этого лежит язык алгоритмизации с учетом
возможностей обратной пошаговой связи.
Эффективность использования компьютерной
техники достигается при ее сочетании с
традиционными методиками и средствами обучения,
в том числе с химическим экспериментом. Так,
компьютер, обрабатывая полученную информацию об
уровне знаний и сформированности
экспериментальных умений и навыков учащихся,
предоставляет нужную информацию преподавателю о
разделении их на несколько групп. Это позволяет
учителю эффективнее осуществлять
дифференцированный подход в процессе
химического эксперимента.
Компьютер можно использовать для создания
проблемной ситуации. Например, на экране дисплея
показаны три схематических рисунка,
отображающих образование  -связей в молекуле бензола, один
из которых правильный, а два других имеют
неточности. На одном из неверных рисунков атомы
водорода лишь соприкасаются с гибридными
электронными облаками атомов углерода, а на
другом нарушены углы между осями трех гибридных
облаков каждого из атомов углерода. Перед
учащимися ставится проблема: «Какой из
приведенных рисунков наиболее полно
соответствует строению молекулы бензола? Ответ
мотивируйте». После анализа рисунков на
основании имеющихся знаний ученики выбирают и
обосновывают тот из них, в котором правильно
изображены валентные углы между -связями атомов углерода и
перекрывания их гибридных облаков с
электронными облаками атомов водорода.
 В процессе изучения
химического языка компьютер используется для
предъявления учащимся алгоритмических
предписаний при составлении химических формул,
уравнений химических реакций, структурных
формул изомеров и др. В тех случаях, когда ребята
затрудняются выполнить алгоритмические
предписания или допускают ошибки при их
применении, на дисплее компьютера можно снова
показать алгоритм действий. Такая справочная
информация, которая хранится в компьютере и
может им быть предоставлена в нужный момент,
ускоряет исправление ошибок.
Компьютер может применяться также при расчетах
при решении химических задач. По сравнению с
микрокалькулятором он имеет большее число
действий и автоматизирует вычислительные
операции. Более того, он может регистрировать
данные эксперимента, обрабатывать и оценивать их
информативность. Это позволяет иногда уменьшить
число экспериментов или не выполнять их вовсе.
Важное значение компьютера состоит еще и в том,
что он способен записывать, хранить и
предъявлять самую различную видеоинформацию,
которая нужна для использования в учебном
процессе.
Компьютер в зависимости от содержания учебного
материала, дидактических целей урока может
использоваться на всех его этапах, особенно в
комплексе с другими средствами обучения. Но для
эффективного его применения преподавателю
необходимо уметь составлять алгоритмы и
обучающие программы, предъявлять задания
учащимся, фиксировать результаты их
деятельности, обеспечивать обратную связь.
Только овладение преподавателем компьютерной
техникой даст возможность добиться
интенсификации процесса обучения химии и
развития познавательных способностей учащихся,
прочного усвоения ими ученого материала и
формирования умений и навыков самостоятельной
работы.
В.Я.ВИВЮРСКИЙ
|