| ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ |
Системный подход
при формировании знаний
о строении атома
Любая наука, в том числе и химия, достойна изучения. Задача учителей сделать ее интересной, увлекательной, любимой. Любят не потому, что легко, а потому что понятно, доступно. Понятной химия становится только при использовании системного подхода в обучении.
Проработав 20 лет в средней школе, я пришла к выводу, что только преподавание на основе логического мышления, а не с помощью механического зазубривания, может заложить надежный фундамент химических знаний у современного подрастающего поколения. Половина моего педагогического стажа связана с преподаванием химии по учебно-методическому комплекту О.С.Габриеляна. Как моя методика преподавания сочетается с логикой построения материала в этих учебниках, я попытаюсь раскрыть на примере формирования знаний о строении атома.
Опытный учитель, работающий по программе Габриеляна, знает, что с 8-го по 11-й класс каждый учебный год мы начинаем с одной и той же темы «Периодическая система и строение атома». Даже в органической химии мы изучаем строение атома углерода, его валентные состояния. Сведения о строении атома, получаемые обучающимися, каждый год (с 8-го по 11-й класс) дополняются и усложняются.
Матрица для обучения записи электронных формул и электронно-графических формул атомов элементов, предложенная Габриеляном, используется мною в преподавании химии.
Данную матрицу для восьмиклассников я называю «гостиницей», в которую по одному «залетают» электроны и «поселяются» на определенный уровень (1, 2, 3…), определенный подуровень (s, p, d, f). В одну «комнату» (орбиталь) может поселиться не более двух электронов. Поскольку s-комната (s-орбиталь) одна, то s-электронов максимум два (s2); p-комнат (p-орбиталей) – три, то p-электронов максимум шесть (p6); d-комнат (d-орбиталей) – пять, то d-электронов максимум десять (d10); f-комнат (f-орбиталей) – семь, то f-электронов максимум четырнадцать (f14). Заполнения электронов в пределах одного подуровня происходят согласно правилу: «сначала расселяем, а затем уплотняем».
На доске и в тетрадях восьмиклассников
чертится одна матрица для 20 элементов от
водорода до кальция. Для каждого элемента
добавляется по «стрелочке» – электрону 
или 
. Учитель как дирижер указкой
показывает на номер уровня, на буквенное
название подуровня, на «стрелочку» – электрон,
одновременно произносит: «Водород: на первом
уровне в s-подуровне находится один электрон»,
– и записывает электронную формулу: 1s2. «Гелий:
на первом уровне в s-подуровне находятся два
электрона», – и записывает электронную
формулу: 1s2. «Литий: на первом уровне в
s-подуровне находятся два электрона, на втором
уровне в s-подуровне находится один электрон»,
– и записывает электронную формулу: 1s22s1
и т. д. Еще два примера показывает сам
учитель, и, как правило, дальше ученики начинают
поднимать руки, чтобы произвести запись на доске.
Учащимся необходимо сообщить, что к 20 первым
элементам, изучаемым в 8-м классе, «летят» только s-
и p-электроны. У атомов каких элементов
появляются d- и f-электроны, школьники
узнают в 9-м классе.
В 8-м классе я предлагаю десятиминутную письменную работу по теме «Строение атома». На столы ученикам раздаются листы с заданиями (табл. 1, см. с. 36) и образцом оформления упражнения «Строение атома» с сигналами-подсказками (схема 1, см. с. 36). Перед выполнением работы с ребятами необходимо провести беседу для обобщения сведений о строении атома. Затем ученики в тетрадях записывают ответы на вопросы своего варианта и рисуют схему строения атома, согласно образцу.
Таблица 1
Химический диктант
| Вопросы | Элементы | |||
| I вариант Na |
II вариант O |
III вариант C |
IV вариант Cl |
|
| 1) Заряд ядра | 11 | 8 | 6 | 17 |
| 2) Относительная атомная масса | 23 | 16 | 12 | 35 |
| 3) Число протонов и электронов | 11 | 8 | 6 | 17 |
| 4) Число нейтронов | 12 | 8 | 6 | 18 |
| 5) Число энергетических уровней | 3 | 2 | 2 | 3 |
| 6) Число электронов на внешнем энергетическом уровне | 1 | 6 | 4 | 7 |
| 7) Распределение электронов по энергетическим уровням | 281 | 26 | 24 | 287 |
| 8) Электронная формула | 1s22s22p63s1 | 1s22s22p4 | 1s22s22p2 | 1s22s22p63s23p5 |
| 9) s- или p-элемент | s | p | p | p |
Схема 1
Строение атома
В 9-м классе учащиеся получают другую памятку (схема 2) и знакомятся со строением атомов элементов побочных подгрупп на примере железа и других элементов. Учатся записывать не только электронные формулы, но и электронно-графические формулы внешнего энергетического уровня.
Схема 2
Строение атома
В 11-м классе даю описание состояния электронов с помощью квантовых чисел, для этого использую все ту же матрицу (схема 3).
Схема 3
Описание состояния электронов в
атоме
с помощью квантовых чисел
Обратите внимание, что вокруг матрицы даны числовые значения: главного квантового числа (n), побочного (орбитального) квантового числа (l), магнитного квантового числа (me). Спиновое квантовое число (ms) характеризует собственный момент импульса электрона.
Объясняю одиннадцатиклассникам, что с помощью квантовых чисел можно зашифровать «домашний адрес» электронов. Это легко выполняется, если перед глазами будет находиться предложенная матрица, дополненная квантовыми числами. Например, для атома 13Al (1s22s22p63s23p1) «домашние адреса» электронов внешнего энергетического уровня выглядят как показано в таблице (табл. 2).
Таблица 2
Характеристика электронов внешнего
энергетического уровня атома алюминия
| Номер электрона | Описание состояния электрона | |||
| n | l | me | ms | |
| 11 | 3 | 0 | 0 | – 1/2 |
| 12 | 3 | 0 | 0 | +1/2 |
| 13 | 3 | 1 | – 1 | – 1/2 |
Предлагаю учителям химии использовать данную матрицу при изучении и повторении темы «Строение атома» с 8-го по 11-й класс. Ученики привыкают к ней, запоминают ее. Невидимый мир электронов становится для них видимым.
Таким образом, учебный процесс, выстроенный в строгую логическую систему, позволяет сформировать у учащихся прочные знания по предмету.