Развитие
логического мышления
на уроках химии
Глава 2. Методические
рекомендации
по развитию логического мышления
у школьников на уроках химии
Продолжение. Начало см. в № 30/2004
2.1. Школьная программа
в свете логического мышления
Существует много программ по химии,
рекомендованных Главным управлением содержания
общего среднего образования МО РФ. Большинство
учителей химии средних школ работали и работают
по одной из этих программ, разработанной в лаборатории
химического образования Института
общеобразовательной школы РАО. Такая
программа предлагает следующий порядок изучения
химии в 8-м классе.
• В теме 1 «Первоначальные химические понятия»
изучаются такие понятия, как «вещество»,
«химическая реакция», «атом», «молекула»,
«химический элемент», «атомная и молекулярная
массы», «валентность», осваивается составление
формул по валентности и определение валентности
по формулам, атомно-молекулярное учение, закон
сохранения массы веществ, химические уравнения,
типы реакций и т.д.
• Тема 2 «Кислород. Оксиды. Горение»
предусматривает изучение основных
представлений о кислороде – элементе и веществе,
а также о воздухе.
• Тема 3 «Водород. Кислоты. Соли» включает в
себя водород (элемент и вещество), газовые законы,
кислоты и соли.
• Тема 4 «Вода. Растворы. Основания»
концентрируется на воде – растворителе,
растворах, воде – веществе, основаниях.
• Тема 5 «Обобщение о важнейших классах
неорганических соединений» предусматривает
сведение воедино всех знаний об изученных уже
классах соединений.
• Тема 6 «Периодический закон и периодическая
система химических элементов Д.И.Менделеева»
включает в себя все о периодическом законе и
построении периодической системы химических
элементов и о строении атома.
• Завершается курс химии в 8-м классе темой 7 «Химическая
связь», где рассматриваются понятие «связь»,
виды связей, механизмы их образования, степень
окисления и окислительно-восстановительные
реакции (ОВР).
В соответствии с этой программой построен
учебник химии для 8-го класса авторов
Г.Е.Рудзитиса и Ф.Г.Фельдмана.
Указанный порядок изучения понятий и
закономерностей приводит к схоластическому
изучению, бездумному запоминанию.
Так, уже в первой теме при изучении химической
формулы и ее составлении по валентности не
предусматривается ссылка на строение атома. Оно
еще не изучено. Не даются ответы на вопросы:
«Почему валентность бывает переменной?», «Почему
число атомов различно в разных формулах?», «Как
атомы удерживаются вместе?» и т.п.
При изучении простых веществ, таких, как кислород
и водород, не объясняется, почему их молекулы
двухатомны и формулы пишутся с индексом два и
почему кислород в формулах оксидов пишут на
втором месте, а водород в бинарных формулах то
стоит на первом месте, то на втором.
На основании краткого анализа порядка
построения программы и упомянутого учебника
можно сделать следующие выводы:
1) изложение учебного материала в программе и
этом учебнике дано нелогично;
2) в целом в учебнике почти отсутствует
взаимосвязь «состав – строение – свойства».
Указанные недостатки снижают качество знаний
учащихся, эти знания становятся бессистемными, а
поэтому лишены действенности.
Некоторые учителя химии нашего города давно
изменили последовательность изучения понятий и
даже создали свои программы. Одной из первых
таких программ является программа для 8-го класса
учителя химии средней школы № 2
Н.И.Меланьиной. Рассмотрим ее более
подробно.
 В теме 1 «Введение»
изучаются фундаментальные химические понятия и
уже на пятом уроке дается строение атома и состав
ядра. Затем более подробно разбираются состояния
электронов в атоме, валентность,
электроотрицательность, связи и кристаллические
решетки. Заканчивается тема изучением
химических уравнений.
Тема 2 «Первоначальные
химические расчеты» включает в себя понятия
«относительная молекулярная масса», «моль»,
«молярная масса», «закон Авогадро» и задачи на
использование этих понятий.
Тема 3 «Основные классы
неорганических соединений» рассматривает
оксиды, кислоты, основания, соли, генетическую
связь между ними. В этой же теме даются понятия
«степень окисления», «окислитель»,
«восстановитель»,
«окислительно-восстановительные реакции».
В последующих темах
изучаются растворы и электролитическая
диссоциация, скорость химических реакций и
химическое равновесие.
Рассмотрев порядок построения данной программы,
следует отметить:
1) изучение понятий происходит в логической
последовательности;
2) показана взаимозависимость между составом,
строением и свойствами вещества;
3) знания учащихся становятся системными,
обретают смысл, что и ведет к развитию
мыслительной деятельности.
Основываясь на опыте работы учителей
Н.И.Меланьиной, В.В.Будариной, Л.Б.Великотновой и
др., мы перестроили порядок изучения
химических понятий в 8-м классе, внеся свои
корректировки в программу, которую затем
использовали неоднократно.
 В теме 1 «Первоначальные
химические понятия» сразу же после знакомства
учащихся с понятиями «физические и химические
явления», «атомы», «молекулы», «химические
элементы», «относительная атомная масса»
рассматривается строение атома. После этого
изучаются понятия «валентность», «степень
окисления», «электроотрицательность»,
«химические формулы».
На базе этого изучаются химические связи
(ковалентная и ионная), вводятся понятия
«количество вещества», «моль», «молярная масса»,
а затем изучаются законы постоянства состава
вещества и сохранения массы. Заканчивается тема
рассмотрением химических уравнений, их типов и
здесь же дается представление об
окислительно-восстановительных реакциях.
Тема 2 называется «Простые
вещества. Кислород. Водород. Хлор». В ней
изучаются кислород, водород, хлор как химические
элементы и как вещества, т.е. здесь происходит
повторение умений, приобретенных в первой теме, и
их закрепление на новых примерах. Также здесь
даются представления о воздухе и его составе,
некоторые термохимические понятия, изучаются
газовые законы.
В теме 3 «Сложные
вещества. Вода. Хлороводород» продолжается
закрепление и углубление знаний учащихся о
строении веществ и вытекающих из него свойствах.
Даются сведения о растворах и расчетах по ним.
Тема 4 «Важнейшие классы
неорганических соединений» обобщает
имеющиеся у учащихся пока еще разрозненные
сведения об оксидах, кислотах, основаниях и солях
и сводит их воедино в подтеме «Генетическая
связь».
Тема 5 «Периодический
закон и периодическая система химических
элементов Д.И.Менделеева» подводит в конце
учебного года итог всем имеющимся у учащихся
сведениям о химических элементах и их месте в
периодической системе. Ученики узнают о
закономерностях строения периодической системы,
вытекающих из периодического закона
Д.И.Менделеева. На основе современных
представлений о строении атома и по положению
элементов в периодической системе учащиеся
приобретают навык в свободном оперировании
любыми химическими понятиями курса для 8-го
класса.
Таким образом, мы считаем, что предложенный нами
порядок построения программы способствует
развитию логического мышления, т.к. постоянно
ориентирует учащихся на поиск и неизбежный вывод
причинно-следственных закономерностей типа
«состав – строение – свойства – применение».
2.2. Развитие логического мышления при
изучении окислительно-восстановительных
реакций
в курсе химии для 8 класса
Развитие логического мышления – процесс,
включающий в себя весь ход обучения химии на
протяжении четырех лет: с 8-го по 11-й класс.
Покажем, как мы делаем это, на примере
формирования у учащихся знаний об
окислительно-восстановительных реакциях (ОВР) на
разных этапах обучения.
Изучив строение атома, переходим к изучению
валентности и степени окисления (с. о.). Даем
определение этого понятия, его обозначение
арабскими цифрами над химическими знаками,
называем, какие бывают значения степени
окисления (нулевые, положительные,
отрицательные). Затем, исходя из строения атома,
начинаем рассматривать, какие степени окисления
могут быть характерны для данного химического
элемента. Например:
Взяв химические элементы, проявляющие разные
по знаку степени окисления, и учитывая их
различную электроотрицательность (ЭО), учащиеся
делают заключение о возможности объединения
атомов этих элементов в молекулу и таким образом
узнают о химической формуле. Например:
Поскольку кислород более электроотрицателен,
чем водород, то он будет проявлять с. о. = –2 и
стоять в формуле молекулы на втором месте:
Далее на уроке «Химические формулы», разобрав
все, что характеризует химическую формулу,
рассматриваем определение степеней окисления
атомов по формулам бинарных соединений, например
в H2S.
Рассмотрев строение атомов водорода и серы,
учащиеся делают вывод о большей ЭО атома серы,
проверяют его по ряду электроотрицательности и
объясняют этим то, что сера стоит в формуле на
втором месте и проявляет степень окисления,
обозначаемую знаком минус (т.е. отрицательную).
Сера оттягивает на себя недостающие до
завершения внешнего энергетического уровня два
электрона от двух атомов водорода и проявляет с.
о. = –2, а водород – с. о. = +1:
Затем учащиеся выполняют ряд упражнений по
определению степеней окисления в бинарных
соединениях по химическим формулам. На этом же
уроке объясняем принцип составления формул по
степеням окисления атомов.
Сначала по строению атомов разбираем возможные
значения ЭО, сверяем их с рядом
электроотрицательности и ставим атомы
химических элементов на первое и второе место в
формуле. Обсуждаем степени окисления, находим
для них наименьшее общее кратное и затем,
разделив его на степень окисления каждого
элемента, записываем индексы в формуле.
Например, можно предложить составить формулу
молекулы, состоящей из атомов алюминия и
кислорода:
1) Al и О – кислород более электроотрицателен,
чем алюминий;
2)  – у алюминия на
внешнем энергетическом уровне три электрона, он
их отдает, проявляя с. о. = +3;
3)  – у кислорода
на внешнем энергетическом уровне шесть
электронов, он притягивает два электрона,
проявляя с. о. = –2;
4) (6) – наименьшее
общее кратное равно шести;
5)  – вставление
индексов в формулу.
Понятие об ОВР дается в ознакомительном плане
при изучении типов химических реакций.
Рассматриваем тип реакций и разбираем процесс с
точки зрения электронной теории. Вводим понятие
об окислителе и восстановителе, окислении и
восстановлении. Предлагаем два способа
расстановки коэффициентов в уравнениях
химических реакций, идущих с изменениями
степеней окисления атомов химических элементов:
1) подбор коэффициентов;
2) использование электронного баланса.
На следующем уроке главное внимание уделяем
формированию умений в нахождении коэффициентов
в уравнениях ОВР с использованием электронного
баланса. Как известно, в школьной практике
утвердился метод составления электронных
уравнений при оформлении электронного баланса:
Существует и другой способ, при котором число
принятых и отданных электронов записывается
непосредственно под символами окислителя и
восстановителя:
При изучении окислительно-восстановительных
процессов учащимся необходимо овладеть умением
расстановки коэффициентов. Для успешного
овладения этим необходимы такие умения, как:
а) химические (умения определять степени
окисления атомов элементов в формулах
соединений, распознавать окисление и
восстановление по изменениям степеней окисления
в ходе реакции, подсчитывать число электронов,
оттянутых от восстановителя и притянутых к
окислителю, и др.);
б) математические (умение находить
наименьшее общее кратное, дополнительные
множители и др.);
в) логические (умение выделить из множества
признаков существенные, находить общее в
конкретном, сравнивать, классифицировать
явления и т.д.).
Приобретение навыков в составлении электронного
баланса и умений его объяснить начинаем с
тренинга на простых уравнениях ОВР: соединения,
разложения, замещения.
Если все-таки учащийся выбирает метод подбора
коэффициентов, отбросив пока метод, связанный с
использованием электронного баланса, мы не
препятствуем этому, т.к. у него впереди темы
«Кислород» и «Водород», где он будет вынужден
научиться расстановке коэффициентов с помощью
электронного баланса.
Г.Б.КОЛЬЦОВА,
учитель химии средней школы № 59
(г. Астрахань);
Т.К.АБДРАХМАНОВА,
доцент, канд. хим. наук;
Т.Н.ПРОХОРОВА,
доцент, канд. пед. наук,
Астраханский институт
усовершенствования учителей
|