В.Я.ВИВЮРСКИЙ

МЕТОДИКА
ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Продолжение. См. № 27–28, 30, 31, 36, 38, 39, 40, 43, 45/2003;
5, 8, 11, 17, 19, 21, 24/2004

§ 4.4. Дифференцированный подход к формированию
экспериментальных умений и навыков

Перед преподавателями химии стоит задача не только дать учащимся определенный круг знаний, но и привить экспериментальные умения и навыки. Этого можно достичь, если постоянно учитывать индивидуальные особенности и подготовку учащихся. В применении к химическому эксперименту это означает, что процесс обучения должен быть направлен на то, чтобы учащиеся умели не только правильно выполнять химический опыт, но и могли объяснять его сущность. Поэтому задача преподавателя – научить школьников четко выполнять приемы или операции, вникать в суть происходящих явлений, уметь правильно и логично объяснять увиденное.
Классификация экспериментальных умений и навыков, а также определение трех уровней их формирования позволяет осуществлять в ходе проведения эксперимента индивидуально-дифференцированный подход к учащимся в зависимости от их потенциальных трудовых возможностей. Поскольку среднее учебное заведение должно дать каждому выпускнику определенный минимум практических умений и навыков, то необходимо учитывать реальные возможности учащихся в их овладении на доступном им уровне.
Психолого-педагогическое обоснование дифференцированного подхода при проведении химического эксперимента обусловлено следующими факторами:
1) разной трудовой подготовкой учащихся к началу проведения эксперимента;
2) различным отношением учащихся к труду;
3) неодинаковым уровнем способностей школьников к изучению предмета «Химия»;
4) различным уровнем возможностей в усвоении тех или иных приемов, операций;
5) различным состоянием темпа работы у учащихся;
6) различным уровнем самоконтроля и возможностями устранения неисправностей по ходу выполнения опыта.
Основываясь на этом, в классе можно выделить три группы учащихся:
· первую – с низкий уровнем знаний и экспериментальных умений, которой предлагают несложные задания (I уровень);
· вторую – со средним уровнем знаний и экспериментальных умений, ей дают задания средней сложности (II уровень);
· третью – с высоким уровнем знаний и экспериментальных умений, которая выполняет сложные задания, требующие проявления элементов творчества (III уровень).
Учебные группы в классе создают на основе учета уровня знаний учащихся по химии и смежным предметам (физике, биологии и др.), уровня экспериментальных умений, приобретенных ими в процессе проведения практических занятий и выполнения лабораторных опытов, а также характеристик, данных им классным руководителем и учителями-предметниками. По составу учебные группы нестабильны. В зависимости от качества успеваемости и уровня экспериментальных умений учащихся их состав может меняться.
Дифференцированные задания по учебным группам вначале распределяет сам преподаватель, т.к. у учащихся еще недостаточно развита способность правильно оценивать свои умственные способности и возможности. В дальнейшем по мере приобретения определенных навыков работы с оборудованием и реактивами и достаточного запаса знаний по предмету им предлагают задания по выбору, по желанию.
Индивидуально-дифференцированный подход при проведении эксперимента позволяет не только добиться формирования экспериментальных умений и навыков, предусмотренных программой и обязательных для всех учеников, но и в зависимости от возможностей групп и отдельных учеников повысить уровень их формирования и усовершенствования.
При групповой форме проведения химического эксперимента темп работы на уроке соответствует возможностям учащихся, опыты выполняются более интенсивно.
В более слабых группах формируются и усовершенствуются лишь умения и навыки в соответствии с программой. В этих группах, как правило, уделяется больше внимания отработке слабо сформированных, чаще всего встречающихся приемов, операций. Ребята ставят опыты под постоянным наблюдением и контролем преподавателя. Учащимся по мере необходимости оказывается индивидуальная помощь.
В более сильных группах учащимся предоставляется больше самостоятельности в проведении опытов. В этих группах есть возможность не только формировать умения и навыки, предусмотренные программой, но и больше внимания уделять выполнению не так часто встречающихся операций и опытов.
Сама методика работы в слабых и сильных группах отличается, поэтому использование групповых занятий помогает ликвидировать пробелы в технике эксперимента, лучше отработать отдельные приемы и операции. На групповых занятиях преподаватель имеет возможность давать разные задания, объединенные общей целью работы. В процессе выполнения опытов преподаватель в тетради или на отдельном листе бумаги с указанием даты и фамилий учащихся отмечает, какие ошибки были допущены на этом занятии, на что следует обратить внимание при подготовке к следующему занятию и т.д.
Особенно ощутимые результаты дают индивидуальные контрольные работы, специально составленные для проверки или усовершенствования экспериментальных умений и навыков. Они составляются на основании ошибок, допущенных учащимися при выполнении всех видов ученического эксперимента после изучения определенной темы программы. Такие контрольные работы проводятся после изучения одной или нескольких тем.
Учащиеся, имеющие хорошо сформированные умения и навыки, от выполнения контрольных работ могут быть освобождены. В это время им могут быть предложены для выполнения опыты, которые способствуют выработке навыков самостоятельного подхода к известным явлениям с совершенно новой стороны. Они должны не только способствовать усовершенствованию экспериментальных умений и навыков, но и служить источником знаний по темам курса программы. Такой подход приводит к еще большей производительности в работе учащихся, к развитию у них самостоятельного мышления.
Вопросы, связанные с формированием экспериментальных умений и навыков, а также развитием мышления учащихся, необходимо решать на основе всевозрастающей их самостоятельности, обеспечивающей активную работу школьников. В этом направлении можно многое сделать, не изменяя тематики и количества предусмотренных программой практических занятий. В работе по формированию умений учащихся самостоятельно приобретать знания нужно соблюдать определенную последовательность и учитывать, что не каждое практическое занятие может обеспечить самостоятельное приобретение знаний учениками в условиях творческого поиска.
Рассмотрим возможность формирования экспериментальных умений и навыков в процессе дифференцированного подхода к учащимся при выполнении ими практической работы «Получение аммиака и опыты с ним».
За несколько дней до начала проведения практической работы группа учащихся готовит ее после уроков под руководством лаборанта. Число учеников, приглашаемых для участия в подготовке практической работы, зависит от ее содержания, количества требуемых реактивов и оборудования. Они проверяют наличие и состояние реактивов, оборудования, в особенности исправность приборов для получения аммиака. В тех случаях, когда обнаруживается, что приборов не хватает для каждого ученика, то недостающие они изготавливают. Если имеются неисправные приборы, то их приводят в годное состояние. Работу среди учащихся распределяют следующим образом: 3–4 из них ремонтируют неисправные приборы, а 3–4 занимаются изготовлением новых.
Наиболее ответственной частью прибора для получения аммиака, которая чаще всего выходит из строя, является газоотводная трубка. Ее изготавливают из стекла, под прямым углом. Один конец газоотводной трубки должен быть продет в пробку. Для этого необходимо в пробке просверлить отверстие. При наличии резиновых пробок для лучшего сверления сверло смачивают раствором гидроксида натрия или калия с массовой долей 10–20%. При отсутствии резиновых пробок используют корковые. В этом случае пробки сверлят, не смачивая сверло щелочью. Место прохождения стеклянной трубки через отверстие корковой пробки с обеих сторон обязательно заливают менделеевской замазкой.
Остальные ученики подбирают реактивы, пробирки, штативы и другое оборудование если не для каждого рабочего места, то по крайней мере хотя бы на один стол. Эта же группа учеников готовит карточки с содержанием по данной работе в трех вариантах (для разных групп) для учащихся всего класса.
Ребята, которые участвовали в подготовке практической работы, становятся незаменимыми помощниками преподавателя во время ее проведения. Они оказывают на уроке помощь своим товарищам в сборке приборов, проверке их на герметичность, а в случае поломки – в текущем ремонте.
Таким образом, еще до проведения практической работы учащиеся обучаются приемам и операциям, которые в большей своей части связаны с формированием конструкторских умений и навыков.

Прибор для получения аммиака

Для проведения практической работы составляют индивидуальные дифференцированные задания, учитывающие уровень знаний, экспериментальной подготовки и индивидуальные особенности учащихся. По этим критериям, как указывалось выше, в классе выделяют три группы учащихся. При делении учеников на группы следует иметь в виду, что решающим критерием являются знания. В заданиях для каждой группы указываются задачи и план работы, а также приводятся вопросы для самоконтроля.
Учащимся первой группы выдают для работы знакомое оборудование и реактивы и подробный план работы, второй группы – известные реактивы и оборудование, но краткий план работы, третьей группы – известные реактивы и оборудование, а план работы ученики составляют самостоятельно.
Различные варианты заданий имеют разный уровень сложности, что позволяет всем учащимся работать в полную меру своих сил и возможностей.

Первая группа учащихся выполняет не очень сложное задание.

ВАРИАНТ 1

Растворение аммиака в воде

Задачи работы

1. Получить аммиак из хлорида аммония и гидроксида кальция.
2. Доказать, что полученный газ – аммиак.
3. Проверить его взаимодействие с водой и кислотами.

План работы

1. Собрать прибор для получения аммиака.
2. Проверить прибор на герметичность (как?).
3. Вставить комочек ваты в прибор (для чего?).
4. Приготовить пробирки или стаканы для наполнения их аммиаком.
5. Осторожно нагреть по всей длине пробирку, в которой находятся хлорид аммония и гидроксид кальция (почему?).
6. Следить за началом выделения аммиака (по каким признакам?).
7. собрать выделяющийся газ (как?).
8. Испытать полученный газ в пробирке (как?).
9. В пробирку или химический стакан с аммиаком прилить немного воды и добавить в нее несколько капель раствора фенолфталеина или универсального индикатора.
10. В пробирку или химический стакан с аммиаком прилить несколько капель концентрированной соляной кислоты (что наблюдается?).
11. Составить уравнения химических реакций получения аммиака и взаимодействия его с водой и соляной кислотой.
12. Сделать соответствующие выводы.
13. Составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля

1. Как определить герметичность прибора для получения газов?
2. С какой целью вставляется вата в прибор при получении аммиака?
3. Как определить начало выделения аммиака из смеси веществ?
4. Почему для получения аммиака лучше брать исходные вещества в твердом виде?
5. Для какой цели при получении аммиака добавляют натронную известь?
6. Почему для обнаружения аммиака лучше брать летучие кислоты?
7. Что представляет собой «дым», который образуется при взаимодействии аммиака с летучими кислотами?
8. Какие три способа распознавания аммиака вы знаете?

По содержанию задание для этой группы учащихся имеет сходство с инструкцией в учебнике. В то же время оно отличается тем, что включает больше вопросов, требующих осмысленной деятельности учащихся.

Вторая группа учащихся выполняет более сложное задание.

ВАРИАНТ 2

Задачи работы

1. Определить зависимость выделения объема аммиака от:

· агрегатного состояния исходных веществ;
· применения натронной извести;
· участия в реакции хлорида аммония и гидроксида кальция.

2. Проверить зависимость способов собирания аммиака от его плотности и растворимости.

План работы

А. Теоретическая часть.

Обосновать:
1) целесообразность использования для получения аммиака исходных веществ в твердом состоянии с натронной известью;
2) преимущество применения смеси хлорида аммония с гидроксидом кальция для получения аммиака вместо других смесей солей аммония и гидроксидов;
3) целесообразность собирания аммиака способом вытеснения воздуха при укреплении сосуда в штативе кверху дном.

Б. Экспериментальная часть.

1. Проверить зависимость реакции получения аммиака от:

· агрегатного состояния исходных веществ;
· участия в реакции натронной извести;
· участия в реакции хлорида аммония и гидроксида кальция.

2. Проверить зависимость собирания аммиака способом вытеснения воздуха от положения сосуда.
3. Составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля

1. В каких случаях для получения аммиака можно брать исходные вещества в растворе?
2. Как влияет растворимость и плотность газов на выбор способов их собирания?
3. Почему при наличии всех солей аммония и гидроксидов лучше всего для получения аммиака применять хлорид аммония и гидроксид кальция?
4. Можно ли по положению газоотводной трубки в лабораторном штативе установить, легче или тяжелее собираемый газ, чем воздух?

В задании для второй группы в плане работы выделяется теоретическая и экспериментальная часть. Учащиеся должны теоретически обосновать целесообразность своих действий, прежде чем приступить к выполнению эксперимента. Описание экспериментальной части дается в более общем виде и требует от них не только умения проводить эксперимент, но и делать самостоятельные выводы из полученных результатов.

Третья группа учащихся выполняет наиболее сложное задание.

ВАРИАНТ 3

Задачи работы

1. Проверить возможность получения аммиака из следующих веществ, находящихся в твердом состоянии и в растворе: хлорид аммония, гидроксид кальция, гидроксид натрия и порошок натронной извести.
2. Установить оптимальное сочетание этих веществ, при котором получается наибольший выход аммиака.

План работы

А. Теоретическая часть.

1. Составить все сочетания веществ, при которых можно получить аммиак.
2. Выбрать из них самый выгодный вариант получения аммиака и обосновать его.

Б. Экспериментальная часть.

1. Разработать план и провести самостоятельно эксперимент по проверке теоретических предположений.
2. Составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие вещества могут быть использованы для получения аммиака в лаборатории и промышленности? Почему?
2. Какие факторы влияют на выбор исходных веществ для получения аммиака в лаборатории и промышленности?

Выполнение третьего задания требует от учащихся не только умения теоретически обосновывать явления, обобщать полученные результаты, но и получать нужную информацию из научной и научно-популярной литературы. Это задание, соответствующее третьему уровню, предполагает творческую деятельность.

Схема получения аммиака в промышленности

Теоретическую часть работы второго и третьего задания учащиеся выполняют дома за несколько дней до начала ее проведения.
В ходе практической работы учащимся оказывается индивидуально-дифференцированная помощь как непосредственно, так и опосредованно. Преподаватель, наблюдая за работой всего класса, естественно, оказывает сам необходимую помощь тем или иным ученикам или им помогают ребята, которые принимали участие в подготовке этой работы. Опосредованно дифференцированная помощь всем группам учащихся оказывается при указании задач и планов проведения практической работы и постановке контрольных вопросов, ориентирующих на определенный характер деятельности.
Дифференцированный подход к выполнению практической работы по таким важным параметрам, как сложность содержания, методы и средства работы, характер помощи, создает благоприятные условия для активизации познавательной деятельности каждого ученика.
Преподаватели по аналогии с рассмотренной практической работой могут самостоятельно составить разного уровня групповые задания для последующих практических работ и тем самым реализовать в процессе химического эксперимента задачу развития учащихся.