Е.Я.АРШАНСКИЙ

ОБУЧЕНИЕ ХИМИИ
в классах педагогического
профиля

Продолжение. Начало см. в № 12, 13, 16, 18, 20/2005
1/2006

II. Элективный курс
«Введение в методику обучения химии»
для классов педагогического профиля:
содержание, структура и методика проведения

На занятиях элективного курса «Введение в методику обучения химии» должна осуществляться пропедевтика методической подготовки будущего учителя химии. Учащиеся, занимающиеся на данном элективном курсе, на уроке химии будут выполнять роль прокторов. Проктор – специально методически подготовленный ученик, частично выполняющий функции обучения, контроля и оценки знаний и умений учащихся в микрогруппе, состоящей, как правило, из четырех человек.

Структура элективного курса включает 4 модуля:

«Содержание школьного курса химии»,

«Химические задачи»,

«Школьный химический эксперимент»,

«Организация обучения химии в средней школе и контроль его результатов».

Каждый модуль относительно самостоятелен. Каждое занятие предполагает подготовку прокторов к осуществлению новой деятельности методического характера, поэтому желательна неоднократная подготовка прокторов к такой деятельности и реализация ее на уроках химии при изучении разных тем. Таким образом, элективный курс вариативен по времени изучения. Рассмотрим содержание и методику проведения каждого занятия элективного курса.

Модуль 1. Содержание школьного курса химии

Занятие 1.
Цели и задачи элективного курса.
Сущность методики обучения химии как науки

Методика проведения занятия. Учитель начинает занятие с вводной беседы о целях и задачах элективного курса и его структуре. Он сообщает, что элективный курс создан и проводится для учеников, планирующих в будущем получить профессию учителя химии. Элективный курс поможет школьникам глубже осознать сущность этой профессии, ощутить всю ее важность и сложность.

Элективный курс ставит своей целью познакомить учащихся с некоторыми особенностями методической деятельности учителя химии, среди которых:

• работа над содержанием темы школьного курса химии;

• подготовка и проведение разных видов школьного химического эксперимента;

• составление типовых химических задач и объяснение их решения учащимся;

• организация самостоятельной работы учеников при изучении учебного материала по химии;

• подготовка материалов для контроля знаний и умений учащихся по химии, контроль и оценка его результатов.

Важной чертой элективного курса является то, что каждый ученик не только узнает об особенностях работы учителя химии, но и сам сможет выступить в такой роли. Ученик, которому на определенном этапе урока поручается роль учителя, называется проктором. Проктор, как правило, работает не со всем классом, а с микрогруппой, состоящей из четырех человек. Учитель сообщает учащимся, что каждый из них будет выполнять функции проктора, однако для этого необходима специальная предварительная подготовка. Такая подготовка называется методической. Профессионально-методическая подготовка будущего учителя химии осуществляется в педвузе. Элективный курс преследует цель – формирование у прокторов первоначальных методических знаний и умений.

Возникает вопрос о том, чем занимается наука «Методика обучения химии». Для того чтобы ответить на него, нужно сравнить деятельность учителя химии и других специалистов-химиков. Понятно, что все они должны быть профессионалами в области химических наук. Однако учителю химии необходимо не только самому знать свой предмет, но и уметь обучать химии других. При этом учитель химии должен воспитывать и развивать своих учеников. Следовательно, учителю химии необходимо хорошо знать педагогику и психологию. Именно поэтому основы этих наук изучаются в настоящем педагогическом профиле обучения.

Таким образом, учителю химии требуется постоянно комплексно применять знания педагогики, психологии, химии и других наук. В результате на стыке этих наук возникла новая, сравнительно молодая наука – методика обучения химии. Ее главная задача – вооружить будущих учителей химии знаниями и умениями, необходимыми для работы в средней школе. Как уже отмечалось, на занятиях элективного курса стоит задача овладеть первоначальными методическими знаниями и умениями, поэтому данный курс называется «Введение в методику обучения химии».

Учеными-методистами определена структура содержания школьного курса химии, т.е. то химическое содержание, которое должно быть изучено и усвоено школьниками. Это содержание включает следующие пункты.

1. Основные химические законы и теории. Прокторам предлагается вспомнить химические законы и теории, известные из школьного курса химии, и заполнить таблицу.

2. Основные химические понятия. К ним относятся понятия о веществе, химическом элементе, химической реакции и химическом производстве.

3. Методы химической науки. Ведущим методом исследования в химии является эксперимент. Поэтому именно химический эксперимент находит широкое применение в школьном курсе химии.

4. Факты. В химии факты добываются в результате химического эксперимента. Полученные факты объясняются и обосновываются с помощью химических законов и теорий. Если ученые-химики не могут объяснить факт на основе известных законов и теорий, то открываются новые законы и теории. Такова логика химических открытий. Она находит свое отражение в содержании школьного курса химии. Факты либо подтверждают изученные школьниками химические законы и теории, либо предваряют изучение новых законов и теорий.

5. Вклад в науку выдающихся ученых-химиков. Прокторы получают задание: вспомнить знаменитых ученых-химиков, чья научная деятельность связана с химическими законами и теориями.

Далее учитель сообщает, что содержание школьного курса химии отражено в программе. Программа – это нормативный документ. В ней представлены цели изучения химии, основные идеи школьного курса химии. Все содержание школьного курса химии разделено по темам. В каждой теме указано время на ее изучение; опыты, которые демонстрирует учитель (демонстрации); ученические опыты (лабораторные опыты и практические работы); типы расчетных задач. Программу можно показать прокторам, но при этом отметить, что пользоваться ею достаточно сложно и умеет это делать только профессиональный учитель.

Содержание школьного курса химии в доступном для учащихся виде представлено в учебнике. Работая над содержанием темы и каждого урока, учитель пользуется программой, учебником и методической литературой. Такая работа учителя очень сложна, однако некоторые ее виды доступны будущим прокторам.

Работая над содержанием новой темы, учитель выделяет в ней понятия новые и актуализируемые: новые изучаются впервые, а актуализируемые уже известны ученикам и на их базе строится изучение новых. Затем учитель предлагает прокторам задание: пользуясь учебником, выделить новые и актуализируемые понятия в последней изученной теме школьного курса химии, сгруппировать их в три блока – понятия о веществе, химическом элементе и химической реакции, заполнить таблицу.

Если прокторы удачно справляются с этим заданием, можно предложить им составить план изученной темы, разделив его на определенное число логически завершенных частей, в котором новые понятия будут распределены относительно равномерно. Число частей плана соответствует количеству часов, отведенному программой на изучение темы.

Прокторы предлагают свои варианты плана и с помощью учителя определяют оптимальный. В конце занятия полезно еще раз уяснить с прокторами изученные на занятии методические понятия.

Модуль 2. Химические задачи

Занятие 1. Роль задач в обучении химии

(Классификация химических задач на расчетные и качественные. Методика составления типовых расчетных задач по химии)

Методика проведения занятия. Перед занятием прокторы получают задание: повторить типы расчетных задач, изученные в 8–9-м классах, и подобрать из любых задачников по 1–2 задачи каждого типа.

В начале занятия учитель акцентирует внимание прокторов на том, что решение химических задач – не самоцель, а метод познания веществ. Роль химических задач заключается в том, что в процессе их решения совершенствуются и закрепляются знания учащихся о веществах и их свойствах. Через задачи осуществляется связь теории с практикой. При решении химических задач у учащихся воспитывается трудолюбие, самостоятельность и целеустремленность, формируются рациональные приемы мышления.

Химические задачи, используемые в школьном курсе, можно разделить по типу решения на две группы: качественные и расчетные.

Качественные задачи – это задачи практического характера, ответы на которые учащиеся находят в процессе наблюдения за химическим опытом или в результате теоретического обоснования свойств веществ¹.

Расчетные задачи – это задачи количественного характера, ответы на которые учащиеся находят, проводя химические расчеты, основанные на теоретических знаниях по химии.

Далее прокторы зачитывают условия подобранных ими типовых задач. Учитель организует обсуждение этих задач. Несколько (одну-две) наиболее сложных задач полезно решить у доски.

Затем учитель сообщает прокторам, что на этом занятии они должны научиться сами составлять типовые расчетные задачи по химии. При этом очень важно научиться составлять задачи методически правильно. Для этого учащимся предлагают соответствующие алгоритмы.

Алгоритм составления задач по уравнениям химических реакций.

Сложные задачи полезно решить у доски

1. Задать тип составляемой задачи.

2. Подобрать и записать уравнение химической реакции, по которому будет проводиться расчет.

3. Выбрать вещества, о которых пойдет речь, и подчеркнуть их формулы.

4. Подписать под формулами выбранных веществ их количества (в моль) и соответствующие массы и объемы (для газов).

5. Подобрать количества веществ, массы или объемы, кратные написанным (чтобы при решении математические расчеты были несложными).

6. В зависимости от типа задачи задать значения масс реагирующих веществ, объемов газов, массовую долю выхода от теоретически возможного и т.д.

7. Сформулировать условие задачи.

Каждую составленную задачу проктор должен обязательно решить и тем самым проверить, насколько верно он ее составил. Затем прокторы зачитывают условия составленных ими задач. Учитель вместе с другими прокторами анализирует, насколько методически правильно составлена и сформулирована задача. Возможные ошибки и неточности корректируются. Наиболее удачно составленные задачи полезно решить у доски.

Далее учитель вводит понятие о взаимообратных задачах. К ним относятся задачи одного типа, суть решения которых одинакова. Любая обратная задача может быть получена из прямой, если данные этой задачи становятся искомой величиной, а ответ прямой задачи входит в условие. После этого прокторы составляют условия обратных задач. Правильность составления обратных задач также анализируется учителем и прокторами.

Занятие 2.
Методика оформления и объяснения решения
расчетных задач по химии

Методика проведения занятия. В начале занятия внимание прокторов акцентируется на том, что для будущего учителя химии важно не только самому уметь решать задачи, но и уметь их доступно и доходчиво объяснять. Прокторы записывают новый алгоритм.

Алгоритм объяснения решения расчетных химических задач.

1. Прочитать условие задачи и предложить учащимся записать его в тетради.

2. Проанализировать задачу, кратко записать условие на доске, пользуясь принятой символикой.

3. Рассмотреть и проанализировать химические процессы, рассмотренные в задаче.

4. Составить план решения задачи устно, исходя из того, что требуется найти.

5. Рассмотреть ход решения задачи по действиям с записью вопросов к ним и осуществить расчеты.

6. Сформулировать ответ, сопоставить его с условием задачи.

7. В заключение назвать основные этапы осуществления решения задачи рассмотренного типа.

Далее учитель у доски разбирает решение одной из задач, составленных прокторами на предыдущем занятии, по предложенному алгоритму. При этом особое внимание он уделяет методике объяснения решения этой задачи и оформления записи.

Запись краткого условия задачи отделяют чертой от ее решения. В условии чертой разделяют известные величины (дано) от искомых величин (найти). Под условием задачи записывают вспомогательные данные, необходимые при решении (A_r, M_r, M, (р-ра), V_M, N_A и др.). В скобках указывают формулы химических веществ, о которых идет речь.

Далее учитель приступает к решению задачи. При этом сначала он выясняет химизм задачи: записывает формулу вещества или составляет уравнение химической реакции. По возможности полезно сделать поясняющие рисунки, особенно в задачах на растворы. Затем устно составляется план решения задачи. В соответствии с этим планом определяется последовательность действий в решении задачи. К каждому действию записывается вопрос и производится расчет. При достаточной подготовленности прокторов можно показать им на конкретной задаче, что рассуждение по ее решению можно строить от известных величин к неизвестным (синтетический метод) и от искомой величины к известным (аналитический метод). Формулировка ответа должна точно соответствовать ее условию.

На следующем этапе занятия к доске по очереди приглашаются прокторы. Каждый из них объясняет решение составленной им задачи. Работа каждого проктора анализируется, указываются возможные методические ошибки и недочеты.

Наиболее подготовленные прокторы приглашаются на урок, посвященный решению химических задач в 8–9-х классах. В определенной части такого урока прокторы выполняют функции учителя химии. Очень полезно закрепить за проктором одного-двух отстающих учеников 8–9-х классов, которых проктор во внеурочное время будет учить решать типовые расчетные задачи по химии.

Модуль 3. Школьный химический эксперимент

Занятие 1.
Методика проведения ученического эксперимента
с участием прокторов

Методика проведения занятия. В начале занятия следует краткое вступительное слово учителя о значении эксперимента в обучении химии. Химия – наука экспериментально-теоретическая. С помощью химических опытов устанавливаются законы химии, разрабатываются химические теории. Химический эксперимент является ведущим методом исследования, используемым в химии. Именно поэтому он широко применяется при обучении химии в средней школе. Химический эксперимент также оказывает эмоциональное воздействие на ученика, формирует интерес к химической науке, развивает наблюдательность, умение анализировать, обобщать и делать выводы.

Школьный химический эксперимент делится на два вида: демонстрационный и ученический.

Демонстрационный эксперимент проводится у демонстрационного стола перед всеми учащимися в классе. Чаще всего такой опыт проводит учитель, иногда лаборант. Демонстрационные опыты достаточно сложны по выполнению, а иногда и опасны. Действительно, демонстрирование химических опытов перед классом – большое искусство, которое оттачивается годами. Однако некоторые не очень сложные и безопасные опыты может перед классом провести и специально подготовленный проктор. Поэтому целью данного занятия является специальная подготовка прокторов к демонстрированию химических опытов перед классом.

Для начала следует выяснить, какие требования предъявляются к демонстрационному химическому эксперименту. Учитель по очереди называет каждое требование (наглядность, простота, безопасность, надежность и необходимость теоретического объяснения эксперимента) и обсуждает с прокторами сущность этого требования, его смысл.

Далее учитель предлагает прокторам ознакомиться с инструкцией проведения определенного демонстрационного опыта (например, растворение аммиака в воде – опыт «Фонтан»), формулирует цель опыта и проводит инструктаж по технике безопасности. Учитель собирает прибор и демонстрирует этот опыт перед прокторами, четко объясняя каждую деталь техники сборки прибора и методики проведения самого опыта. После этого прокторы самостоятельно учатся собирать прибор и демонстрировать данный опыт. Далее один из прокторов приглашается к демонстрационному столу, где проводит опыт, проговаривая каждую выполняемую операцию.

На уроке учитель называет цель опыта и приглашает продемонстрировать его наиболее подготовленного к такой работе проктора. Проктор собирает и описывает прибор для проведения опыта, а затем демонстрирует сам опыт. Учитель организует наблюдение учеников за ходом его проведения. Ученики делают выводы на основании результатов эксперимента и теоретически их обосновывают.

Фонтан воды, растворяющий аммиак

На следующем этапе урока учитель акцентирует внимание прокторов на значении ученического эксперимента, в результате которого у школьников формируются экспериментальные умения и навыки². Ученический эксперимент разделяется на лабораторные опыты и практические работы. Цель лабораторных опытов – приобретение учащимися новых знаний. На практических работах закрепляются, совершенствуются и проверяются не только знания учащихся, но и их экспериментальные умения. Практическое занятие – это очень сложный вид урока, поскольку учителю необходимо наблюдать за каждым учеником в классе и оценивать формируемые у него экспериментальные умения. Поэтому именно здесь прокторы могут оказать существенную помощь.

Далее учитель готовит прокторов к предстоящей практической работе, например «Получение аммиака и опыты с ним. Ознакомление со свойствами водного раствора аммиака».

Учитель предлагает прокторам ознакомиться с инструкцией проведения практической работы и обращает внимание на возможные ошибки и тонкости при проведении опытов. Обосновывается конструкция прибора (наклон пробирки, направление газоотводной трубки, необходимость использования сухой пробирки для собирания аммиака и т.д.). Затем учитель проводит инструктаж по технике безопасности и предлагает прокторам самостоятельно выполнить практическую работу.

При проведении работы учитель наблюдает за прокторами и при необходимости оказывает им помощь.

После этого учитель предлагает разделить всю работу на отдельные операции и последовательно записать их. Эту работу прокторы выполняют совместно с учителем. Например, в практической работе «Получение аммиака и опыты с ним. Ознакомление со свойствами водного раствора аммиака» можно выделить следующие операции.

1. Поместить в ступку 2 ложечки твердого хлорида аммония и 2 ложечки твердого гидроксида кальция. Ощущается запах аммиака.

2. Растереть смесь с помощью пестика.

3. Насыпать смесь в сухую пробирку.

Прибор для получения аммиака

4. Закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой.

5. Проверить прибор на герметичность.

6. Закрепить пробирку со смесью в штативе почти горизонтально, с небольшим наклоном в сторону пробки.

7. Газоотводную трубку направить вверх и надеть на нее сухую пробирку.

8. Нагреть пробирку со смесью, соблюдая правила нагревания.

9. Проверить наполнение пробирки аммиаком с помощью смоченной водой индикаторной бумажки.

10. Прекратить нагревание.

11. Снять пробирку с аммиаком, не переворачивая ее, и закрыть пробкой с металлическим стержнем-держателем.

12. Закрыть конец газоотводной трубки ваткой.

13. Опустить пробирку с аммиаком в стакан с водой, открыть ее под водой и слегка покачивать. Наблюдать наполнение пробирки жидкостью в результате растворения аммиака в воде.

14. Закрыть пробирку под водой пробкой с металлическим стержнем-держателем и вынести ее из стакана с водой. Поместить в штатив для пробирок.

15. Снять ватку с газоотводной трубки и нагреть пробирку со смесью гидроксида кальция и хлорида аммония.

16. Поднести к отверстию газоотводной трубки палочку, смоченную в соляной кислоте. Наблюдать образование белого дыма (хлорида аммония).

17. Прекратить нагревание пробирки со смесью гидроксида кальция и хлорида аммония и снова закрыть конец газоотводной трубки ваткой.

18. Поместить в три пробирки по 1 мл раствора аммиака.

19. Добавить в первую пробирку 1 каплю фенолфталеина, во вторую – соляной кислоты,
в третью – несколько капель раствора сульфата меди(II). Объяснить результаты опытов.

20. Разобрать прибор и привести в порядок рабочее место.

На основании этих операций прокторы самостоятельно готовят лист контроля экспериментальных умений учащихся на практической работе.

Лист контроля экспериментальных умений

Используя такой лист контроля, прокторы курируют микрогруппу из четырех человек, сидящих за соседними столами при выполнении практической работы. За каждую правильно выполненную операцию проктор ставит ученику 1 балл. Если ученик выполнил операцию неверно, проктор помогает ему и ставит за данную операцию 0 баллов. Заполненный лист контроля проктор сдает учителю, который его обязательно учитывает при проверке отчетов учащихся о выполнении практической работы. Аналогично можно провести подготовку прокторов к участию при проведении лабораторных опытов.

¹ Работа прокторов с качественными задачами будет рассмотрена в модуле 3 «Школьный химический эксперимент».

² Беспалов П.И., Чернобельская Г.М. Химический эксперимент в малых группах. Химия в школе, 1991, № 5, с. 48–50.