Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке? В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием. Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися. Когда он опасен для учащихся (взрыв водорода с кислородом). Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Н а г л я д н о с т ь П р о с т о т а Б е з о п а с н о с т ь Н а д е ж н о с т ь Т е х н и к а в ы п о л н е н и я о п ы т а Н е о б х о д и м о с т ь о б ъ я с н е н и я д е м о н с т р а ц и о н н о г о э к с п е р и м е н т а. Требования к демонстрационному эксперименту

Методика проведения демонстрационных опытов 1. Постановка цели опыта: для чего проводится данный опыт, в чем должны убедиться учащиеся, что понять. 2. Описание прибора, где проводится опыт, и условий его проведения. 3. Организация наблюдений учащихся: учитель должен сориентировать учеников, за какой частью прибора должны вестись наблюдения. 4. Выводы.

Этапы ученического эксперимента 1) осознание цели опыта; 2) изучение веществ; 3) монтаж прибора (где это необходимо); 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов; 6) объяснение полученных результатов, написание химических уравнений; 7) формулировка выводов и составление отчета.

Функции химического эксперимента Эвристическая функция проявляется в установлении новых а) фактов; б) понятий и в) закономерностей. Корректирующая функция проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Обобщающая функция позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. Исследовательская функция
14 ЛИТЕРАТУРА 1. Злотников Э.Г. О содержании понятия «учебный химический эксперимент» в системе интенсивного обучения. В кн.: Совершенствование содержания и методов обучения химии в средней школе. Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент. М.: Школа-Пресс, 1998

Сафарова Марина Александровна,

Карпенко Галина Михайловна,

учитель химии МОУ «Лицей № 15», г. Саратов [email protected]

Аннотация. В статье представлено обобщение сведений об использовании экспериментальных работ различного характера на уроках химии и во внеклассной работе. Предложены возможные темы научно-исследовательских и домашних экспериментальных работ.

Ключевые слова: химический эксперимент в школе, процесс обучения, исследовательская работа, специфический метод обучения, компетентностный подход.

Современная тенденция гуманизации образования предполагает развитие личностной природы индивидуума, инсталляцию образовательного материала в соответствии с интересами и потребностями ученика, создание условий для самоопределения, самореализации личности ребенка, снабжения его разума не готовыми знаниями и фактами, а инструментами для обучения. Ведущим фактором такой формы обучения становится проблемно-поисковая, проектно-исследовательская ориентация.

Успешность сегодняшних образовательных технологий определяется системой совместных целенаправленных действий обучающего и обучаемого для достижения запланированных результатов обучения, воспитания и образования. Если говорить о месте эксперимента в современном школьном естественнонаучном образовании, то, несомненно, стоит отметить его недостаточное использование вследствие некоторых причин: сокращение часов предмета химии, ограничении используемых реактивов и материалов. Однако эффективное использование эксперимента и экспериментальных данных на всех этапов урока и внеклассного мероприятия служит инструментом активизации познавательной активности обучающихся, развитию исследовательских умений, аналитических и рефлексивных возможностей, социализации и адаптации индивидуума в социуме. Считается, что в данном случае задействована эмоциональная память обучающегося, что позволяет улучшить запоминание и понимание знания, а также соединить воедино теоретический и практический аспект науки. Обсуждение видов и целесообразности применения эксперимента на разных этапах урока было проведено в работах Е. В. Тягловой , И. В. Ширшиной , В. Я. Вивюрского , Э. Г. Злотникова ,

Использование эксперимента возможно в виде нескольких форм организации, как иллюстрационный (демонстрационный) эксперимент, лабораторные опыты и работы, практические работы и опыты, внеклассный (исследовательский) и домашний эксперимент . Для эффективной реализации экспериментальной составляющей урока необходима детальная проработка всех этапов эксперимента. Преподавателю необходимо учитывать наглядность данного эксперимента, его безопасность для

Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования

Красивый эксперимент сам по себе часто гораздо ценнее, чем двадцать формул, добытых в реторте отвлеченной мысли.

А. Эйнштейн

научно-методический электронный журнал ART 13247 УДК 372.854:371.388

Сафарова М. А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования // Концепт. - 2013. - №12 (декабрь). - ART 13247. -0,5 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13247.htm. -Гос. per. Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120Х.

учителя и учеников (необходимо соблюдать все меры предосторожности), целесообразность применения для освещения конкретной проблемы. Полученные данные и результаты исследования должны быть трактованы, снабжены логичными и верными комментариями и выводами.

Если рассмотреть структуру урока, то экспериментальной составляющей на любой фазе урока найдется соответствующая ниша. Так, на этапе инициации, при сообщении целей урока и планирования его результатов использование проблемного эксперимента с нестандартным содержанием или неожиданным результатом способно побудить учеников включиться в активно-познавательную деятельность на уроке, заинтересовать обучающихся. Как правило, такой демонстрационный эксперимент может быть проведен учителем, либо специально подготовленным обучающимся, незаменимо так же использование материалов виртуальной лаборатории. Примерами такого рода экспериментов могут служить демонстрация электропроводности различного типа растворов и твердых тел в преддверии объяснения темы: «Электролитическая диссоциация», демонстрация различной скорости протекания реакции в зависимости от ее условий перед объяснением темы «Кинетика реакций», демонстрация различия признаков химических и физических превращений перед объяснением темы «Физические и химические явления» и т. д. . Практика показывает, что привлечение проблемного эксперимента на этой стадии урока делает обучающегося не сторонним наблюдателем, а активным участником поискового процесса, ученик заинтересован и направлен на решение вопроса: «Почему?», ответ на который он в обязательном порядке должен получить в конце урока (идеальным вариантом является, если выводы им сделаны будут самостоятельно с контролем и направлением со стороны учителя).

В процессе актуализации материала на уроке, включающей интеракции всех участников образовательного процесса, демонстрационно-исследовательский эксперимент и лабораторные опыты (работы) позволяют визуализировать химические процессы и реакции, закрепить полученные знания и навыки, получить подтверждение гипотезе, сформированной учеником при просмотре проблемного эксперимента в начале урока (или опровергнуть ее). В данном случае преподаватель предлагает учащимся провести несложные опыты по определенному алгоритму, наверняка приводящим к искомому результату. Немаловажно, когда учитель призывает ребят к дискуссии, комментируя и резюмируя выводы обучающихся, а у ребенка складывается четкая позиция правильности и последовательности полученных результатов. Так химические свойства классов неорганических соединений и органических веществ целесообразно проводить в виде лабораторных опытов. Каждому обучающемуся выдается набор реактивов, включающих в себя индикаторы, растворы кислоты и щелочи, воду. Проводя эксперимент, ученик закрепляет полученные знания. При этом для устранения возможных неточностей в трактовке результата и ошибок в проведении эксперимента, учитель обращает внимание на их наличие. Необходимо обратить внимание на тот факт, что один из кислотных оксидов с водой взаимодействовать не будет, о чем скажет отсутствие изменения окраски индикатора, а амфо-терные оксиды и основания проявляют двойственные кислотно-основные свойства.

Лабораторные опыты знакомят обучающегося с небольшим конкретизированным набором фактического материала, позволяя обучающемуся решить определенную исследовательскую задачу, подтвердить или конкретизировать конкретное понятие или процесс, совершенствовать экспериментальные знания и навыки. Как правило, такие опыты включают 2-3 простых операции с веществами, но должны

«VI О <Х»

http://e-koncept.ru/2013/13247.htm

научно-методический электронный журнал ART 13247 УДК 372.854:371.388

Сафарова М. А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования // Концепт. - 2013. - №12 (декабрь). - ART 13247. -0,5 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13247.htm. -Гос. per. Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120Х.

сопровождаться обоснованными выводами, записью в тетради или лабораторном журнале ученика. Похожие явления или процессы, с которыми встречается ученик в повседневной жизни можно взять также за источник информации, описать, по аналогии с реакциями в пробирке, явления, происходящие вокруг нас. Мировоззренческая и образовательная функция проблемного и исследовательского эксперимента позволяет обучающимся формировать и корректировать собственные представления о различных процессах и явлениях, связывать лабораторный опыт и бытовое или промышленное явление, использовать полученные навыки на следующих этапах изучения и для объяснения похожих явлений и процессов.

На этапе закрепления материала возможно включение эксперимента в виде практической работы, а возможно использование задач и заданий, основанных на полученных ранее экспериментальных данных или составление их для ситуаций, требующих практического решения (метод кейсов). В данном случае можно говорить о реализации компетентностного подхода в обучении, межпредметных связях и применении знаний и умений в конкретных жизненных ситуациях . Практическая работа, несомненно, охватывает большой раздел материала и требует от обучающегося предварительной теоретической подготовки, знания и умения безопасной работы и грамотности в обращении с реактивами и оборудовании. Ученик самостоятельно или же при помощи учителя ставит перед собой цель эксперимента, проводит соответствующие манипуляции, наблюдает химическое явление или процесс, описывает его сущность, вносит свои наблюдения в тетрадь, записывает в большинстве случаев уравнение химической реакции. Учителем при проведении данного вида экспериментальных работ должна быть оказана дифференцированная помощь.

В практические и лабораторные работы целесообразно включать небольшие творческие задания. Так, определение галогенидов с применением нитрата серебра можно испробовать не только на лабораторном растворе, но и на обычной водопроводной и минеральной воде (например, иодированной), свойства органических соединений, качественные реакции на различные функциональные группы можно провести с использованием различных лекарственных средств. определение аминокислот, молочной кислоты с помощью соли железа можно провести для сравнения в смыве с кожи, крахмал, лактозу, глюкозу можно обнаружить в пищевых объектах. Обучающимся можно предложить составить алгоритм решения подобного задания для другого набора реактивов, другого набора объектов и условий. На уроке по теме «Смеси» ученикам была предложена практическая задача на выбор, при проведении практической работы «Приготовление раствора определенной концентрации» готовили раствор сахара в чае (взвешивали столько ложек, сколько обучающийся ежедневно кладет в чай), обнаружение карбонат иона проводили на кусочке мрамора, раковине, скорлупе от яйца, обнаружение крахмала с помощью раствора иода проводили на многих пищевых объектах. Как правило, такие задания заставляют обучающихся применить полученные знания на решении здоровьесберегающих, экологических и производственно-бытовых проблем.

Следующий этап урока - рефлексия полученных знаний и навыков, критический анализ полученной информации и собственных достижений на этапах урока. На этом этапе ученик осмысляет ход и результаты всего занятия, информация, полученная на уроке из различных источников, формирует устойчивые и отчетливые образы новых умений и навыков. Все использованные факты и данные необходимо четко связать с полученными результатами, все проблемные и исследовательские вопросы урока должны быть решены.

http://e-koncept.ru/2013/13247.htm

научно-методический электронный журнал ART 13247 УДК 372.854:371.388

Сафарова М. А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования // Концепт. - 2013. - №12 (декабрь). - ART 13247. -0,5 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13247.htm. -Гос. per. Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120Х.

В настоящее время широко реализуется практика внедрения домашнего эксперимента , что несомненно служит не только расширению и углублению знаний и навыков обучающихся, способствует удовлетворению исследовательских и познавательных интересов учеников, но и способствует развитию творческой деятельности, осуществление связи наука-жизнь. Особенно такого рода деятельность интересна и необходима для обучающихся 7-9-х классов. В процессе подготовки и проведения домашнего эксперимента ученик приобретает необходимые экспериментальные навыки, закрепляет правила безопасного обращения с оборудованием и веществами, развивает творческое мышление и удовлетворяет потребность в творчестве. Ребенок не ограничен во времени, может использовать доступные реактивы и оборудование, планирует и проводит эксперимент, описывает, руководствуясь имеющимися знаниями, составляет отчет и записывает выводы. Однако при проведении эксперимента преподаватель должен быть уверен, что ученик проведет эксперимент правильно с соблюдением техники безопасности и получит соответствующие выводы, поэтому роль преподавателя состоит в четком инструктировании проведения опыта, обсуждении и проверке полученных результатов .

Следует отметить, что систематическое использование домашнего эксперимента при изучении химии в школе обеспечивает развитие мотивации к изучению предмета, положительное отношение школьника к получению знаний, практическая подоплека теоретического знания по химии, популяризация химической науки, расширение сферы применения знаний . Можно рассматривать домашний эксперимент как способ проверки истинности знаний. В каждом доме есть импровизированная химическая лаборатория с набором специфических реактивов и оборудования. Методика выполнения работ и правила безопасности должны быть понятны ученику. Домашний химический эксперимент должен выполняться только с разрешения родителей. Примерами заданий для домашнего эксперимента я использую следующие:

Разделение смесей различными методами (раздаются готовые смеси с инструктированием по разделению);

Экстрагирование и хромотография, как способы разделения смеси. В данном случае ученику предлагается экстрагировать с помощью спирта зеленый пигмент (хлорофилл) из листа зеленого растения и с помощью бумажной хромотографии провести разделение экстракта на два компонента;

Окрашивание пламени ионами металлов в различные цвета;

Исследование индикаторной способности различных природных красителей, выделяемых из доступных веществ;

Явление адсорбции различных веществ (как вариант предлагается адсорбция активированным углем красителя из гуашевых красок, раствора чая или другого окрашенного или пахучего вещества),

Изучение действия этилового спирта или других веществ на прорастание семян или луковиц;

Выращивание кристаллов поваренной соли и медного купороса;

Изучение воздействия температуры и катализаторов на скорость разложения пероксида водорода;

Изучение источников тока из подручных материалов;

Определение витамина С в продуктах питания и т. д.

При систематической реализации таких заданий у обучающихся возникает потребность к познавательному творчеству, формируются интеллектуальные, органи-

http://e-koncept.ru/2013/13247.htm

научно-методический электронный журнал ART 13247 УДК 372.854:371.388

Сафарова М. А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования // Концепт. - 2013. - №12 (декабрь). - ART 13247. -0,5 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13247.htm. -Гос. per. Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120Х.

зационные и технические умения и навыки, создаются предпосылки для выбора предмета химии для профильного изучения.

Особую ценность несет научно-проблемный, проектно-исследовательский эксперимент . Как правило, его осуществление возможно за рамками урока на внеурочных или кружковых занятиях. В отличии от домашнего химического эксперимента проектно-исследовательская работа включает в себя несколько блоков: сбор и поиск информации по теме, подготовка и реализация эксперимента в школьной химической лаборатории, анализ и обработка полученных результатов, оформление и представлении работы перед аудиторией на школьной конференции. Такая деятельность может включать три различных степени свободы:

Реализация исследовательской работы индивидуально или в малой группе по уже известной схеме, но с непредсказуемым результатом. Например, с группой учеников мною проводилась работа по сравнительному изучению содержания нитрат-ионов в фруктах и овощах. Обучающимися проводилась пробоподготовка, анализ по предложенной методике соответствующих объектов и занесение результатов в лабораторный журнал. Обобщение результатов такого экспериментального задания происходит, как правило, в форме дискуссии или диалога, по результатам которого учениками;

Реализация обучающимися исследовательской работы по изучению конкретного объекта с помощью, выбранных ими в сотворчестве с учителем, методами и методиками. В качестве примера можно предложить выделение и исследование поведения природных индикаторах в растворах различной кислотности; синтез органических и неорганических веществ; количественное и качественное определение различных компонентов в природных объектах;

В данном случае обучающийся сам формирует проблему, выбирает цели и пути проведения исследования. Роль учителя заключается в компетентном направлении и консультировании обучающегося. Ученик со всех сторон анализирует возможный объект исследования, рассматривая возможные методы, проводит возможный эксперимент и обрабатывает полученные результаты исследования, предоставляя конкретный результат на обсуждение, защищает собственную позицию, руководствуясь полученными знаниями и навыками.

В своей практике нами были реализованы следующие темы практикоисследовательских работ:

Анализ воды из различных источников;

Природные индикаторы;

Исследование фруктов и овощей на присутствие нитратов;

Что мы едим? Пищевые добавки;

Кислоты в природы;

Детергенты в нашей жизни;

Экологический мониторинг водопроводной воды Саратовской области;

Волшебные кристаллы;

Наножелезо и т.д.

Данные работы были представлены на конференциях различного уровня и получили дипломы в различных номинациях.

Должное внимание химическому эксперименту на уроках и во внеурочной деятельности позволяет: стимулировать интерес обучающихся к предмету, увеличить мотивацию, успешность в освоении науки; отработать навыки и способы безопасной

http://e-koncept.ru/2013/13247.htm

Сафарова М. А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественнонаучного образования // Концепт. - 2013. - №12 (декабрь). - ART 13247. -0,5 п. л. - URL: http://e-koncept.ru/2013/13247.htm. -Гос. per. Эл № ФС 77-49965. - ISSN 2304-120Х.

научно-методический электронный журнал ART 13247 УДК 372.854:371.388

работы с реактивами и оборудованием. Систематическое использование экспериментальной работы на различных этапах урока и во внеурочной деятельности позволяет учителю привить обучающимся потребность в получении и успешной обработки результатов исследования, показать уникальность и взаимосвязь процессов и явлений в природе, быту, теле человека; сделать упор на здоровьесберегающие и экологические проблемы; повысить интеллектуальный уровень учеников, укрепить позицию личности в социуме. Проведение экспериментальных работ требует от преподавателя овладения соответствующей методикой проведения такого рода работ, подготовка, инструктирование, дифференцированная помощь при проведении и обсуждении результатов целесообразных опытов и работ. Только атмосфера сотворчества и сотрудничества ученика и учителя позволит сделать эксперимент эффективным инструментов в обучении, воспитании, всестороннем развитии личности.

1. Тяглова Е. В. Исследовательская деятельность учащихся по химии. - М.: Глобус, 2007. - 224 с.

2. Ширшина И. В. Химия. Проектная деятельность обучающихся. - Волгоград: Учитель, 2006. - 184 с.

3. Вивюрский В. Я. Методика химического эксперимента в средней школе // Химия. Приложение к газете «Первое сентября». - URL: http://him.1september.ru/2003/28/4.htm.

4. Маркина И. В. Современный урок химии. - Ярославль: Академия развития, 2008. - 288 с.

5. Габриелян О. С., Ватлина Л. П. Химический эксперимент в школе. - М.: Дрофа, 2005. - 224 с.

6. Злотников Э. Г. Химический эксперимент как специфический метод обучения // Химия. Приложение к газете «Первое сентября». - URL: http://him.1september.ru/articlef.php?ID=200702404.

7. Габриелян О. С., Краснова В. Г. Компетентностный подход в обучении химии // Химия в школе. -2007.- № 2. - С. 16-21.

8. Еременко Е. Б. Ведение домашнего эксперимента в процессе обучения химии семиклассников // Фестиваль творческих идей «Открытый урок». - URL: http://festival.1september.ru/articles/565314.

9. Казанцев Ю. Н., Кривенко В. А. Из опыта использования индивидуальных домашних заданий // Химия в школе. - 2010. - № 3. - С. 41-46.

10. Балаев Л. И. Домашние практические задания // Химия в школе. - 2010. - № 3. - С. 71-74.

11. Штремплер Г. И. Домашняя химическая лаборатория. - М.: Просвещение, 1996. - 96 с.

12. Штремплер Г. И. Методика учебного химического эксперимента в школе. Саратов, 2008. - 284 с.

Safarova Marina,

chemistry teacher, Lyceum № 15, Saratov

Karpenko Galina,

chemistry teacher, Lyceum № 15, Saratov [email protected]

Chemistry experiment in the modern school as the most important tool of natural sciences education

Abstract. The authors present the synthesis of information about the use of various types experimental work at chemistry lessons and during the extracurricular work: the possible topics of research and experimental home work.

Keywords: chemistry experiment at school, learning process, research, specific teaching method, competence approach.

Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»; Утёмовым В. В., кандидатом педагогических наук

http://e-koncept.ru/2013/13247.htm

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

№ газеты	Учебный материал
17	Лекция № 1. Содержание школьного курса химии и его вариативность. Пропедевтический курс химии. Kурс химии основной школы. Kурс химии средней школы. (Г.М.Чернобельская, доктор педагогических наук, профессор)
18	Лекция № 2. Предпрофильная подготовка учащихся основной школы по химии. Сущность, цели и задачи. Предпрофильные элективные курсы. Методические рекомендации по их разработке. (Е.Я.Аршанский, доктор педагогических наук, доцент)
19	Лекция № 3. Профильное обучение химии на старшей ступени общего образования. Единый методический подход к структурированию содержания в классах разного профиля. Вариативные компоненты содержания. (Е.Я.Аршанский)
20	Лекция № 4. Индивидуализированные технологии обучения химии. Основные требования построения технологий индивидуализированного обучения (ТИО). Организация самостоятельной работы учащихся на различных этапах урока в системе ТИО. Примеры современных ТИО. (Т.А.Боровских, кандидат педагогических наук, доцент)
21	Лекция № 5. Модульная технология обучения и ее использование на уроках химии. Основы модульной технологии. Методики конструирования модулей и модульные программы по химии. Рекомендации по использованию технологии на уроках химии. (П.И.Беспалов, кандидат педагогических наук, доцент)
22	Лекция № 6. Химический эксперимент в современной школе. Виды эксперимента. Функции химического эксперимента. Проблемный эксперимент с использованием современных технических средств обучения. (П.И.Беспалов)
23	Лекция № 7. Экологическая компонента в школьном курсе химии. Kритерии отбора содержания. Экологоориентированный химический эксперимент. Учебно-исследовательские экологические проекты. Задачи с экологическим содержанием. (В.М.Назаренко, доктор педагогических наук, профессор)
24	Лекция № 8. Kонтроль результатов обучения химии. Формы, виды и методы контроля. Тестовый контроль знаний по химии. (М.Д.Трухина, кандидат педагогических наук, доцент)
Итоговая работа. Разработка урока в соответствии с предложенной концепцией. Kраткий отчет о проведении итоговой работы, сопровождаемый справкой из учебного заведения, должен быть направлен в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2007 г.

П.И.БЕСПАЛОВ

ЛЕКЦИЯ № 6
Химический эксперимент в современной школе

План лекции

Виды эксперимента и методика его использования.

Функции химического эксперимента.

Проблемный эксперимент.

Есть три источника знания: авторитет, разум, опыт.
Однако авторитет недостаточен, если у него нет
разумного основания, без которого он производит не понимание,
а лишь приятие на веру; и разум один не может отличить софизма
от настоящего доказательства, если он не может оправдать
свои выводы опытом.

Роджер Бэкон

ВВЕДЕНИЕ

Химический эксперимент – важнейший метод и средство обучения химии. Методика применения химического эксперимента на уроках химии достаточно исследована и разработана учеными-методистами. Однако в настоящее время вновь возникает интерес к данной тематике. Это связано прежде всего с тем, что происходит резкое изменение содержания учебного предмета, появление пропедевтических и элективных курсов. Все это требует поиска новых опытов, вписывающихся в современное содержание обучения химии в школе.

В целом как учебное содержание, так и отбор химического эксперимента зависит от социального заказа общества. Это можно пронаблюдать по публикациям журнала «Химия в школе». Например, в послевоенное время, когда восстанавливалось разрушенное войной народное хозяйство, большое число статей было посвящено химическим производствам. В рубриках «Химический эксперимент» и «Внеклассная работа» описывались действующие лабораторные установки по получению различных веществ. Позже приоритетным направлением стало сельское хозяйство. Сельскохозяйственная тематика проявилась в синтезе гербицидов, пестицидов, различных стимуляторов роста и т.д.

ВИДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И МЕТОДИКА ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Общеизвестно, что школьный химический эксперимент классифицируют на демонстрационный и ученический. В зависимости от цели и способа организации ученический эксперимент подразделяют на лабораторные опыты, практические занятия и домашние опыты.

Демонстрационный эксперимент

Демонстрационный химический эксперимент – главное средство наглядности на уроке. Это определяется спецификой химии как экспериментальной науки. Поэтому эксперимент занимает одно из ведущих мест. Он позволяет не только выявлять факты, но и знакомить с методами химической науки.

Демонстрационный эксперимент проводит учитель или лаборант. В отдельных случаях несложный эксперимент может быть показан и учеником.

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке?

В начале школьного курса – для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием.

Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися (получение озона).

Когда он опасен для учащихся (взрыв водорода с кислородом).

Нет соответствующего оборудования и реактивов.

Общеизвестны и требования к демонстрационному эксперименту .

1. Н а г л я д н о с т ь – большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. Для усиления наглядности могут быть использованы кодоскоп, компьютер, предметный столик, цветные экраны.

2. П р о с т о т а – в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что объект изучения не прибор, а химический процесс, происходящий в нем. Чем проще прибор, тем легче объяснить опыт. Поэтому при использовании аппарата Киппа, газометра, прибора Кирюшкина необходимо объяснить принцип работы прибора.

3. Б е з о п а с н о с т ь – учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. Поэтому все опыты должны проводиться с соблюдением правил техники безопасности. При демонстрации опытов со взрывами необходимо использовать защитный экран; при получении и демонстрации ядовитых газов – принудительную вентиляцию (вытяжку) и т.д.

4. Н а д е ж н о с т ь – неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. Поэтому необходима отработка эксперимента до урока. При этом уточняется время, которое затрачивается на его проведение.

5. Т е х н и к а в ы п о л н е н и я о п ы т а должна быть безукоризненная. Поэтому если осваивается новый эксперимент, то он должен быть хорошо отработан. Ошибки, допущенные учителем, легко переносятся на учеников.

6. Н е о б х о д и м о с т ь о б ъ я с н е н и я д е м о н с т р а ц и о н н о г о э к с п е р и м е н т а. Перед демонстрацией опыта необходимо указать на цель эксперимента, сориентировать наблюдения эксперимента учащимися, после проведения опыта сделать выводы.

Методика проведения демонстрационных опытов

1. Постановка цели опыта: для чего проводится данный опыт, в чем должны убедиться учащиеся, что понять.

2. Описание прибора, где проводится опыт, и условий его проведения.

3. Организация наблюдений учащихся: учитель должен сориентировать учеников, за какой частью прибора должны вестись наблюдения.

4. Выводы.

Бывает, что при проведении урока используется серия демонстрационных опытов. Как определить последовательность их демонстрации? Рассмотрим, чем нужно руководствоваться при этом на примере темы «Кислород».

При изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует учащимся горение в кислороде серы, угля, фосфора и железа. Правильной будет следующая последовательность демонстраций: горение угля, горение серы, горение фосфора, горение железа. Такой порядок объясняется внешним эффектом, сопровождающим горение данных веществ. Уголь горит более энергично в кислороде, чем на воздухе. Горение серы в кислороде сопровождается появлением большого синего пламени. Фосфор ослепительно сгорает в кислороде. И наконец, горение железа похоже на горение бенгальских огней.

При изменении данного порядка эффект последующих реакций будет ниже предыдущих, что, несомненно, вызывает разочарование учащихся. Кроме того, мы демонстрируем сначала горение в кислороде веществ, горючих на воздухе (С, S, Р), и только потом горение негорючего вещества железа. Наконец, первые три процесса – это взаимодействие кислорода с неметаллами, а последняя демонстрация – взаимодействие кислорода с металлами. Если учитель акцентирует внимание на этом, то он формирует системность знаний учащихся.

Таким образом, при отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

Ученический эксперимент

Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические работы. Некоторые методисты выделяют еще и практикум, который проводится на заключительном этапе изучения химии.

Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, т.к. они проводятся при изучении нового материала. Практические работы обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся.

При выполнении ученического эксперимента необходимо учитывать следующие этапы:

1) осознание цели опыта;

2) изучение веществ;

3) монтаж прибора (где это необходимо);

4) выполнение опыта;

5) анализ результатов;

6) объяснение полученных результатов, написание химических уравнений;

7) формулировка выводов и составление отчета.

По форме организации лабораторные опыты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными. Очень важно правильно организовать деятельность учащихся, чтобы на выполнение опыта затрачивалось лишь отведенное время. Для этого необходима тщательная подготовка учебного оборудования и реактивов. Склянки с реактивами должны иметь этикетки. Если реактивы выдаются в пробирках, то они должны быть пронумерованы, а на доске или на листочках сделаны соответствующие записи. Во время выполнения опытов необходимо руководить действиями учащихся. После выполнения работы нужно организовать обсуждение результатов. Оформление результатов опытов следует вести в рабочих тетрадях. Недостатком лабораторных опытов является то, что при их выполнении невозможно формировать экспериментальные умения и навыки. Эту задачу выполняют практические занятия.

Практические занятия делятся на два вида: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция для практической работы представляет собой ориентировочную основу деятельности учащихся. На начальном этапе изучения химии даются подробные инструкции с детальным описанием выполняемых операций. По мере выполнения практических работ и усвоения экспериментальных умений инструкции делаются более свернутыми. Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно.

Перед началом любой практической работы учитель знакомит учащихся с правилами безопасной работы в кабинете химии, обращает внимание на выполнение сложных операций. При выполнении первых практических работ учитель приводит примерную форму отчета, помогает учащимся сделать выводы.

Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Сначала задачи решают всем классом теоретически. Для этого анализируется условие задачи, формулируются вопросы, на которые необходимо дать ответы, предлагаются опыты. Затем один ученик решает задачу у доски теоретически, экспериментально доказывает правильность своих предположений. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочих местах. Опытные учителя постепенно вводят экспериментальные задачи в учебный процесс. Так, например, при проведении практической работы «Получение кислорода и изучение его свойств» учитель предлагает хорошо успевающим ученикам задачу: «Какие из предложенных веществ (КNО 3 , К 2 SО 4 , МnО 2) можно использовать для получения кислорода?»

Практическое занятие – сложный вид урока. Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. Большую помощь педагогу могут оказать специально подготовленные ученики класса – прокторы. Это может быть член кружка, ученик, интересующийся химией, или просто желающий.

Учитель приглашает прокторов во внеурочное время в кабинет химии и предлагает им выполнить предстоящую практическую работу под своим наблюдением, обращая внимание на возможные ошибки и тонкости.

Затем каждому проктору выдается лист учета и разъясняется, как его следует заполнять. Приведем фрагмент такого листа для практической работы «Получение медного купороса».

Лист учета

Содержание операции	Оценка выполнения операции
	Иванов	Петров	Сидоров	Сергеев
Взять склянку с раствором серной кислоты так, чтобы этикетка была под ладонью
Налить в стакан 20 мл раствора серной кислоты
Снять каплю кислоты с горлышка склянки
Собрать правильно штатив и на сетку поставить стакан с серной кислотой
Поставить спиртовку под сетку так, чтобы верхняя часть пламени касалась сетки
.............................. и т.д.
Чистота рабочего места
Соблюдение правил техники безопасности

Прокторов нужно учить еще и общению, стилю поведения. Важно, чтобы к порученному заданию они относились ответственно, были коммуникабельны и не вели себя высокомерно.

После этого уже на уроке прокторам поручается курировать микрогруппу из 3–4 учеников, сидящих за соседними столами, во время выполнения ими практической работы. Если ученик правильно и самостоятельно, без вмешательства проктора выполнит операцию, то он получит за нее 1 балл, если при выполнении операции он допустит ошибку, то не получает баллов.

Заполненный лист учета сдается учителю по окончании работы и обязательно учитывается вместе с проверкой отчета в тетрадях. Если от учеников поступает жалоба на проктора, то учитель должен в ней обязательно разобраться и вынести справедливое решение. Прокторы не только контролируют работу учащихся, но и оказывают им необходимую помощь, поясняют то, что непонятно, т.е. выполняют некоторые функции учителя в своей группе.

Опыт использования данной методики на начальном этапе изучения химии показал ее высокую результативность.

Домашний эксперимент

Домашний химический эксперимент является одним из видов самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков. При выполнении некоторых домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы. Поэтому важна не только дидактическая ценность этого вида ученического эксперимента, но и воспитывающая, развивающая.

С первых уроков изучения химии необходимо нацелить учащихся на то, что они будут выполнять опыты не только в школе, но и дома. В домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов необходима консультация учителя.

Предлагаемые опыты могут носить разнообразный характер. Одни связаны с наблюдением явлений (сливание растворов соды и уксуса), другие – с разделением смеси веществ, при постановке третьих нужно объяснить наблюдаемые явления, используя свои знания по химии. Включаются и экспериментальные задачи, при выполнении которых ученики не получают от учителя готовых инструкций по технике выполнения опыта, например экспериментально доказать наличие солей в питьевой воде.

Желательно, чтобы при проведении эксперимента присутствовали старшие члены семьи ребенка.

Учителю полезно создать к каждой теме инструкции по выполнению опытов. Тогда это направление будет носить системный характер.

Не менее важным моментом в работе учащихся является составление письменных отчетов о результатах домашнего химического эксперимента. Можно рекомендовать учащимся составлять отчеты по той форме, которую они используют при выполнении практических работ.

Учитель может систематически просматривать домашние отчеты в рабочих тетрадях учащихся, а также заслушивать выступления учеников о результатах проделанной работы.

ФУНКЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В процессе обучения химический эксперимент выполняет различные функции 1 . Рассмотрим некоторые из них.

Эвристическая функция химического эксперимента проявляется в установлении новых
а) фактов ; б) понятий и в) закономерностей .

а) В качестве примера можно привести реакцию взаимодействия газообразного водорода с оксидом меди(II). Наблюдая данную демонстрацию, ученики устанавливают, что водород при определенных условиях может реагировать с оксидами металлов, восстанавливая металл до простого вещества.

б) Химический эксперимент обладает большими потенциальными возможностями для формирования новых понятий. Например, при изучении темы «Кислород» учитель демонстрирует способ получения кислорода из пероксида водорода. Для ускорения процесса разложения пероксида водорода в пробирку вводится диоксид марганца. После завершения реакции учитель дает определение катализатора.

в) Особенно ярко функция выявления зависимостей и закономерностей проявляется при изучении темы «Закономерности протекания химических реакций». Демонстрационный эксперимент позволяет выявить зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, поверхности соприкосновения реагирующих веществ и т.д.

Корректирующая функция химического эксперимента проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Очень часто учащиеся считают, что при взаимодействии растворов хлороводорода и серной кислоты с медью выделяется водород. Для исправления таких ошибок полезно продемонстрировать следующий опыт. В пробирки с соляной кислотой и раствором серной кислоты прибавляют кусочки меди. Учащиеся наблюдают, что при обычных условиях и при нагревании водород не выделяется.

Корректировке процесса приобретения экспериментальных умений способствуют эксперименты, которые демонстрируют последствия неправильного выполнения некоторых химических операций. Например, как проводить разбавление концентрированной серной кислоты водой. Для этого в высокий химический стакан наливают концентрированную серную кислоту. Стакан закрывают листом фильтровальной бумаги и через отверстие в бумаге приливают пипеткой горячую воду. При соприкосновении воды с кислотой происходит образование паров и разбрызгивание раствора. При приливании серной кислоты в воду и перемешивании раствора растворение протекает спокойно.

Обобщающая функция химического эксперимента позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии опытов можно сделать обобщенный вывод, например, о принадлежности различных классов веществ к электролитам.

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее ярко проявляется в проблемном обучении. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

ПРОБЛЕМНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Как известно, исходным пунктом любого направленного исследования является проблема. Поиск путей решения проблемы приводит исследователя к выдвижению той или иной идеи – первоначального предположения. С момента рождения первоначального предположения и начинается процесс формирования гипотезы. Первоначальные предположения рождаются в форме догадки, т.е. интуитивно. Поиск идеи о возможном решении проблемы – процесс глубоко творческий, и единого решения здесь не существует. Тем не менее первоначальное предположение не возникает из ничего. Оно есть результат изучения исследователем новых фактических данных на основе знаний, накопленных в науке. Подкрепление идеи все новыми и новыми аргументами ведет к созданию обоснованного предположения – гипотезы.

Существует несколько путей подтверждения истинности гипотезы. Основным и наиболее распространенным способом является выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, т.е. установление соответствия фактическим данным, согласуемости с ними. В данном случае рассуждение строится по такой схеме: если основное предположение гипотезы истинно, то в действительности должны иметь место такие-то и такие-то конкретные явления. Если данные явления будут обнаружены путем целенаправленного наблюдения, в научных экспериментах или же в практической деятельности, то гипотеза будет подтверждена. Именно таким способом подтвердилась в свое время гипотеза о существовании в растворах ионов.

Другой способ подтверждения гипотезы – непосредственное обнаружение объектов, мысль о существовании которых была основным содержанием гипотезы. Данный способ широко использовался Д.И.Менделеевым для предсказания свойств еще не открытых элементов.

И наконец, гипотеза может быть подтверждена путем дедуктивного выведения ее из другого, но уже достоверного знания – научной теории, закона. Для этого необходимо, чтобы с развитием науки был достоверно установлен такой закон, из которого данная гипотеза была бы выводима. Примером может служить открытие соединений инертных газов. До 1940-х гг. считалось, что инертные газы не способны образовывать химических соединений. Развитие теоретических представлений, оценка значений энергий связи электронов в атоме, ионизационных потенциалов и ионных радиусов позволили выдвинуть гипотезу, что электронные октеты в атомах инертных газов не являются столь уж стабильными. В 1933 г. американский ученый Л.Полинг достаточно убедительно показал принципиальную возможность образования химических соединений ксенона и криптона со фтором. Но прошло почти 30 лет, прежде чем на свет появились первые в мире соединения благородных газов Хе(РtF 6) и Kr(РtF 6).

Применение гипотез в учебном процессе не исчерпывается только реализацией принципа историзма. Большие возможности по использованию учебных гипотез заложены в организации учебного процесса. При этом сам ученик может быть поставлен в роль исследователя, генератора идей.

Большой потенциал заложен в использовании на уроке химического эксперимента. Выполнение стандартных, предусмотренных школьной программой опытов мало стимулирует творческую работу учащихся на уроках и не вполне соответствует специфике самой химической науки. Для нее характерен эксперимент, который носит исследовательский и проблемный характер. Такие эксперименты целесообразно включать в беседы эвристического характера или в процесс проблемного изложения материала.

В качестве иллюстрации можно провести проблемные опыты, разработанные Ю.В.Суриным 2 . Хорошо известно, что учащиеся часто допускают ошибки в написании уравнений реакций металлов с азотной кислотой, считая допустимым выделение водорода. Эту ошибку можно предотвратить, проведя эксперимент, включенный в беседу проблемного характера. Приступая к изучению вопроса о взаимодействии металлов с азотной кислотой, учитель сначала предлагает учащимся высказать предположение о возможных продуктах такого взаимодействия.

Учащиеся часто считают, что металлы выделяют водород не только из растворов хлороводородной и серной кислот, но и из азотной кислоты. Для создания проблемной ситуации учитель предлагает провести исследовательский эксперимент и дать объяснение результатов опыта.

В пробирку с соляной кислотой помещают несколько гранул цинка. После того как начинается реакция с выделением водорода, добавляют 1–2 капли концентрированной азотной кислоты. Учащиеся наблюдают, что выделение водорода практически прекращается, но через некоторое время возобновляется. Такой результат опыта кажется учащимся непонятным и ставит их в тупик. Эксперимент заставляет задуматься над рядом вопросов:

1. В чем причина наблюдаемого явления?

2. Почему добавление азотной кислоты влияет на выделение водорода из раствора соляной кислоты?

3. Почему через определенное время выделение водорода возобновляется?

Учащиеся выдвигают предположения, объясняющие этот необычный факт. К решению проблемы они вполне подготовлены, т.к. имеют достаточный запас знаний о свойствах кислот, знакомы с составлением уравнений окислительно-восстановительных реакций. Выдвигается рабочая гипотеза: водород, выделяющийся из соляной кислоты, затрачивается на восстановление азотной кислоты. Данной гипотезе учащиеся могут дать обоснование, актуализировав свои знания о восстановительных свойствах водорода. Вспомнив, что водород в момент выделения является очень сильным восстановителем, а азотная кислота – окислитель, учащиеся записывают уравнение реакции восстановления азотной кислоты:

HNO 3 + 8H = NH 3 + 3H 2 O.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl.

То, что это действительно так, учащиеся могут доказать, проведя исследование раствора на содержание иона аммония. Полученный в ходе исследовательского эксперимента вывод ученики могут использовать для правильной записи уравнения реакции цинка с сильно разбавленной азотной кислотой:

4Zn + 10HNO 3 = 4Zn(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Теперь учащиеся смогут ответить на все вопросы, поставленные при выделении рабочей гипотезы. Водород не выделяется из азотной кислоты и растворов других кислот в присутствии азотной кислоты потому, что расходуется на восстановление азотной кислоты. Возобновляется же выделение водорода в данном опыте потому, что происходит восстановление всей азотной кислоты.

Ученик выступает в роли исследователя и при решении экспериментальных задач. Так, при исследовании свойств веществ схема исследования может быть следующей:

актуализация знаний;

постановка целей исследования;

проведение теоретического анализа;

построение гипотезы;

составление плана экспериментальной проверки гипотезы;

выполнение эксперимента;

обсуждение результатов и формулировка выводов.

Эксперимент – важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, путь превращения знаний в убеждения. Химический эксперимент, применяемый в школьной практике, обычно не противоречит существующим закономерностям и служит подтверждением определенных теоретических положений. Однако результаты некоторых химических опытов являются неожиданными и не вписываются в традиционные представления о свойствах веществ или закономерностях протекания химических реакций. Например, возможна ли химическая реакция между бромоводородной кислотой и металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода? Или: может ли слабая кислота вытеснить более сильную кислоту из ее соли? Ответ кажется однозначным – нет. Тем не менее такие примеры существуют и имеют научное подтверждение. Подобные опыты – благодатная почва для введения в учебный процесс проблемного обучения, формирования диалектического и системного мышления школьника.

Приведем описание нескольких примеров таких парадоксальных опытов.

Растворение меди в бромоводородной кислоте

Реактивы. Свежеосажденная медь, крепкий раствор бромоводородной кислоты.

Проведение опыта . В пробирку с небольшим количеством свежеосажденной меди приливают
3–5 мл бромоводородной кислоты и осторожно нагревают на пламени спиртовки. Начинается энергичное взаимодействие меди с кислотой. Выделяющийся водород собирают в небольшую пробирку или непосредственно поджигают у отверстия пробирки. Водород горит зеленоватым пламенем.

Получение свежеосажденной меди. В фарфоровую чашку наливают насыщенный раствор сульфата меди(II) и вносят гранулы цинка. Выделяющаяся медь осаждается на цинке в виде рыхлой массы. При перемешивании раствора осадок оседает на дне чашки. Осадок промывают, вынимают гранулы непрореагировавшего цинка; полученную медь, не высушивая, используют для опыта.

Объяснение опыта . Взаимодействие меди с бромоводородной кислотой можно объяснить тем, что в результате реакции образуется комплексное соединение Н:

4HBr + 2Cu = 2H + H 2 .

Комплексный ион – достаточно прочный, вследствие чего концентрация ионов меди Cu + в растворе оказывается ничтожно малой, электродный потенциал меди становится отрицательным и происходит выделение водорода.

Аналогичный опыт можно провести с серебром и йодистоводородной кислотой. С порошком серебра реакция идет очень бурно. Образующийся йодид серебра практически нерастворим в воде (произведение растворимости ПР(AgI) = 8,3 10 –17). Поэтому в данном случае концентрация ионов серебра в растворе ничтожна, и потенциал серебра становится отрицательным.

Слабая кислота вытесняет сильную из ее соли

Реактивы. Борная кислота, хлорид натрия, универсальная индикаторная или синяя лакмусовая бумага.

Проведение опыта. В пробирку помещают тонко измельченную смесь, состоящую из 1 г хлорида натрия и 3 г борной кислоты. Закрепляют пробирку в лапке пробиркодержателя и нагревают на пламени спиртовки. Через некоторое время у отверстия пробирки появляется белый дым. Подносят к отверстию пробирки универсальную индикаторную бумагу, смоченную водой, наблюдается покраснение бумаги. При проведении опыта учителю необходимо отметить нелетучесть борной кислоты.

Объяснение опыта . При нагревании смеси протекает следующая реакция:

2NaCl + 4H 3 BO 3 = Na 2 B 4 O 7 + 5H 2 O + 2HCl.

В растворе реакция протекала бы в обратную сторону – соляная кислота вытеснила бы борную из ее соли. При нагревании же происходит смещение равновесия в сторону образования летучих продуктов – хлороводорода и водяных паров. При этом также образуется устойчивый к нагреванию тетраборат натрия. Возможность протекания данного химического процесса можно подтвердить и термодинамическими расчетами.

Н /S = 486,6/1 = 486,6 К, или 213,6 °С.

Данная химическая реакция протекает при сравнительно небольшом нагревании.

Растворение меди в растворе хлорида железа(III)

Реактивы. Свежеосажденная медь, 10%-й раствор хлорида железа(III).

Проведение опыта . В пробирку помещают немного свежеосажденной меди и приливают раствор хлорида железа(III). В течение минуты происходит растворение меди, и раствор окрашивается в зеленый цвет. Для увеличения скорости реакции раствор можно немного подогреть. При использовании медных опилок, стружек или медной проволоки реакция идет слишком медленно.

Объяснение опыта. Данная химическая реакция используется в радиотехнике для травления плат. При этом протекает процесс, описываемый следующим химическим процессом:

Cu + FeCl 3 = CuCl 2 + FeCl 2 .

Реакция является окислительно-восстановительной. Ион железа Fe 3+ – окислитель, атом меди – восстановитель. Мерой окислительно-восстановительной способности веществ служат их окислительно-восстановительные потенциалы. Чем больше алгебраическая величина стандартного окислительно-восстановительного потенциала данного атома или иона, тем больше его окислительные свойства, а чем меньше алгебраическое значение окислительно-восстановительного потенциала атома или иона, тем больше его восстановительные свойства.

Для определения направления окислительно-восстановительной реакции необходимо найти ЭДС элемента, образованного из данного окислителя и восстановителя. ЭДС (Е ) окислительно-восстановительного элемента равна:

Е = Е (ок-ля) – Е (вос-ля).

Если Е > 0, то данная реакция возможна. Окислительно-восстановительные потенциалы пар Е 0 (Fe 3+ /Fe 2+) = 0,771 В, Е 0 (Cu 2+ /Cu 0) = 0,338 В. Найдем электродвижущую силу реакции:

ЭДС = 0,771 – 0,338 = 0,433 В.

Положительное значение ЭДС подтверждает возможность протекания данной реакции в стандартных условиях.

Растворение меди в растворе аммиака

Реактивы. 15–25%-й раствор аммиака, свежеосажденная медь.

Проведение опыта. В колбу объемом 250–300 мл помещают несколько крупинок свежеосажденной меди и приливают 15–20 мл крепкого раствора аммиака. Колбу закрывают пробкой и сильно встряхивают в течение нескольких секунд. Раствор приобретает голубую окраску.

Объяснение опыта. Растворение меди в растворе аммиака можно объяснить тем, что при окислении меди кислородом воздуха в присутствии аммиака образуется устойчивый комплексный ион, который и определяет направление химической реакции:

2Cu + 8NH 3 + O 2 + 2H 2 O = 2 2+ + 4OH – .

Поскольку реакция является окислительно-восстановительной, можно рассчитать ее ЭДС:

Cu + 4NH 3 – 2e = 2+ , Е 0 = –0,07 В,

O 2 + 2H 2 O + 4е = 4OH – , Е 0 = 0,401 В,

ЭДС = 0,401 – (–0,07) = 0,408 В.

Положительное значение ЭДС, как и в предыдущем опыте, свидетельствует о возможности ее протекания.

Учебный химический эксперимент относится к числу методов обучения, специфика которого заключается в отражении неотъемлемой компоненты науки. Важнейшая особенность химического эксперимента как средства познания состоит в том, что в процессе наблюдения и при самостоятельном выполнении опытов учащиеся не только общаются с конкретными объектами химической науки, но могут видеть и осуществлять процессы качественного изменения веществ. Тем самым учащиеся познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов, убеждаются в возможности управления сложными химическими процессами.

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Какие функции выполняет эксперимент в учебном процессе?

Ответ . Эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую.

2. Какие пути подтверждения гипотезы вам известны?

Ответ . Выведение вытекающих из нее следствий и их верификация, непосредственное обнаружение объектов, дедуктивное выведение из научной теории или закона.

3. В чем заключается основной дидактический недостаток лабораторных опытов?

Ответ . В невозможности полноценного формирования экспериментальных химических умений учащихся.

4. Какие критерии отбора демонстрационного эксперимента к уроку вы используете в своей практике?

(Возможны различные варианты ответа на данный вопрос. Здесь проявляется творческий подход учителя к постановке химического эксперимента.)

1 Злотников Э.Г . О содержании понятия «учебный химический эксперимент» в системе интенсивного обучения. В кн.: Совершенствование содержания и методов обучения химии в средней школе.
Л.: ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1990.

2 Сурин Ю.В . Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент.
М.: Школа-Пресс, 1998.

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Виды эксперимента и методика его использования. 2. Функции химического эксперимента. 3. Проблемный эксперимент.

1. Виды эксперимента и методика его использования. демонстрационный ученический лабораторные опыты практические занятия домашние опыты

Когда применяется демонстрационный эксперимент на уроке? В начале школьного курса - для привития экспериментальных умений и навыков, интереса к химии, ознакомления с посудой, веществами, оборудованием. Когда он сложен для самостоятельного выполнения учащимися. Когда он опасен для учащихся. Нет соответствующего оборудования и реактивов.

ТРЕБОВАНИЯ К ДЕМОНСТРАЦИОННОМУ ЭКСПЕРИМЕНТУ 1. Наглядность - большой объем реактивов и посуды, виден с последних рядов, на столе не должно быть лишних деталей. 2. Простота - в приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. 3. Безопасность - учитель химии несет ответственность за жизнь учащихся. 4. Надежность - неудавшийся опыт вызывает разочарование у учащихся. 5. Техника выполнения опыта должна быть безукоризненная. 6. Необходимость объяснения демонстрационного эксперимента.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ 1. Постановка цели опыта: для чего проводится данный опыт, в чем должны убедиться учащиеся, что понять. 2. Описание прибора, где проводится опыт, и условий его проведения. 3. Организация наблюдений учащихся: учитель должен сориентировать учеников, за какой частью прибора должны вестись наблюдения. 4. Выводы.

ТЕМА «КИСЛОРОД» последовательность демонстраций: горение угля горение серы горение фосфора горение железа При отборе опытов необходимо оптимально и гармонично включать их в канву урока.

ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ осознание цели опыта изучение веществ монтаж прибора выполнение опыта анализ результатов объяснение полученных результатов написание химических уравнений формулировка выводов составление отчета

ЛИСТ УЧЕТА Содержание операции Оценка выполнения операции Иванов Взять склянку с раствором серной кислоты так, чтобы этикетка была под ладонью Налить в стакан 20 мл раствора серной кислоты Снять каплю кислоты с горлышка склянки Собрать правильно штатив и на сетку поставить стакан с серной кислотой Поставить спиртовую горелку под сетку так, чтобы верхняя часть пламени касалась сетки Чистота рабочего места Соблюдение правил техники безопасности Петров Сидоров Дмитриев

ДОМАШНИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ – один из видов самостоятельной работы учащихся Используемые реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных магазинах или аптеках.

ЭКСПЕРИМЕНТ ЗАСТАВЛЯЕТ ЗАДУМАТЬСЯ НАД РЯДОМ ВОПРОСОВ: 1) В чем причина наблюдаемого явления? 2) Почему добавление азотной кислоты влияет на выделение водорода из раствора соляной кислоты? 3) Почему через определенное время выделение водорода возобновляется?

РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА водород, выделяющийся из соляной кислоты, затрачивается на восстановление азотной кислоты. HNО 3 + 8 Н = NH 3 + ЗН 2 О NH 3 + НСl = NH 4 Cl 4 Zn + 10 HNO 3 = 4 Zn(NO 3)2 + NH 4 NO 3 + 3 H 2 O Вывод: водород расходуется на восстановление азотной кислоты.

СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ - актуализация знаний; - постановка целей исследования; - проведение теоретического анализа; - построение гипотезы; - составление плана экспериментальной проверки гипотезы; - выполнение эксперимента; - обсуждение результатов и формулировка выводов.

ПРИМЕРЫ ПАРАДОКСАЛЬНЫХ ОПЫТОВ Слабая кислота вытесняет сильную из ее соли Реактивы. Борная кислота, хлорид натрия, универсальная индикаторная или синяя лакмусовая бумага. Объяснение опыта. 2 Na. Cl + 4 Н 3 ВО 3 = Na 2 B 4 О 7 + 5 Н 2 O+ 2 HCl

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ∆Н°(р-ции) 2 Na. Cl + 4 Н 3 ВО 3 = Na 2 B 4 О 7 + 5 Н 2 O + 2 HCl ∆Н ° 298 -410 к. Дж/моль -1087, 6 -3290 -241, 84 -92, 3 СОГЛАСНО СЛЕДСТВИЮ ИЗ ЗАКОНА ГЕССА: ∆Н (р-ции) = ∑∆Н(прод. р-ции) - ∑ ∆Н (исх. в-в) ∆Н °(р-ции) = [(-3290) + (-241, 84 5) + (-92, 3 2)] - [(-1087, 6 4) + (-410 2)] = =486, 6 к. Дж.

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ∆S°(р-ции) 2 Na. Cl + 4 Н 3 ВО 3 = Na 2 B 4 О 7 + 5 Н 2 O+ 2 HCl ∆S° 298 72, 36 (ж/(моль К) 89, 49 189, 5 188, 74 186, 7 ∆S° (р-ции) = ∑∆S(прод. р-ции) - ∑∆S(исх. в-в) ∆S°(р-ции) = (189, 5 + 188, 74 -5 + 186, 7 -2) – - (72, 36 2 + 89, 49 4) = 1003, 9 Дж/К = =1 к. Дж/К. ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ГИББСА ∆G = ∆Н - T∆S ∆G° = 486, 6 - 298 1= 188, 6 к. Дж.

ТЕМПЕРАТУРА, ПРИ КОТОРОЙ ВОЗМОЖНО ПРОТЕКАНИЕ РЕАКЦИИ Т= ∆Н/∆S = 486, 6/1 = 486, 6 К, или 213, 6 °С. ВЫВОД: Данная химическая реакция протекает при сравнительно небольшом нагревании.

Растворение меди в растворе хлорида железа(III) Реактивы. Свежеосажденная медь, 10%-й раствор хлорида железа (III). Объяснение опыта. Сu + Fe. Cl 3 = Сu. С 12 + Fe. Cl 2 Ион железа Fe 3+ - окислитель, атом меди - восстановитель.

Src="https://present5.com/presentation/131736652_437384195/image-33.jpg" alt="ЭДС (Е) окислительновосстановительного элемента равна: Е = E(ок-ля) - E(в-ля) Если Е>0, то"> ЭДС (Е) окислительновосстановительного элемента равна: Е = E(ок-ля) - E(в-ля) Если Е>0, то данная реакция возможна. Окислительно-восстановительные потенциалы пар равны: E°(Fe 3+/Fe 2+) = 0, 771 В E°(Cu 2+/Cu°) = 0, 338 В ЭДС = 0, 771 - 0, 338 = 0, 433 В ВЫВОД: Положительное значение ЭДС подтверждает возможность протекания данной реакции в стандартных условиях.

Растворение меди в растворе аммиака Реактивы. 15 -25 %-й раствор аммиака, свежеосажденная медь. Объяснение опыта. 2 Cu + 8 NH 3 + O 2 + 2 H 2 O = = 22+ + 4 OH-

РАСЧЕТ ЭДС: Cu + 4 NH 3 - 2ē = 22+ Е° = - 0, 07 В O 2 + 2 H 2 O + 4ē = 4 OH- Е° = 0, 401 В ЭДС = 0, 401 – (-0, 07) = 0, 408 В ВЫВОД: Положительное значение ЭДС подтверждает возможность протекания данной реакции в стандартных условиях.

Ваниль, - душистая добавка к кондитерским изделиям. Ванилью называют высушенные плоды, стручки тропического растения из семейства орхидей Vanilla plantifonia.

2. Несколько миллилитров 3%-ого водного раствора ванилина поместите в пробирку и прилейте к нему 1 мл 10%-ого раствора едкого натра и 2 мл 30%-ого раствора пероксида водорода. Через некоторое время раствор окрасится в розовый цвет, поскольку при окислении образуется окрашенный 3 -метокси-1, 4 -диоксобензол.

3. Поскольку ванилин содержит альдегидную группу, то он может давать реакцию серебряного зеркала. Сначала приготовьте раствор аммиаката серебра: к 2 -3 мл 1%-ого раствора нитрата серебра прибавляйте, встряхивая, 5%ный раствор аммиака до тех пор, пока образующийся сначала осадок полностью не раствориться. Теперь поместите в чистую обезжиренную пробирку 2 -3 мл аммиака серебра и прилейте к нему 3 мл 3%-ого водного раствора ванилина. Пробирку погрузите в стакан с кипящей водой, через 10 минут вылейте содержимое из пробирки и промойте ее водой. На стенках останется налет серебра.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение .

Глава 1. Химический эксперимент в процессе обучения химии.

§ 1.1. Химический эксперимент как источник познания и средство воспитания.
.

Глава 2. Вопросы организации химического эксперимента.

§ 2.1. Подготовка химического эксперимента преподавателем.
§ 2.2. Подготовка учащихся к выполнению химического эксперимента.
§ 2.3. Обязанности лаборанта в подготовке и проведении химического эксперимента.

Глава 3. Методика химического эксперимента.

§ 3.1. Технология демонстраций.
§ 3.2. Выполнение лабораторных опытов.
§ 3.3. Проведение практических работ.
§ 3.4. Решение экспериментальных задач.
§ 3.5. Мысленный эксперимент.
§ 3.6. Химический эксперимент в проблемном обучении.
§ 3.7. Химический эксперимент и технические средства обучения.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков.

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков.
§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования экспериментальных умений и навыков.

Если мысленно проследить исторический путь химической науки, то можно убедиться, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Познание природы веществ достигается с помощью эксперимента, он помогает раскрывать взаимосвязи и взаимозависимости между ними.
Если эксперимент имеет такое важное значение в химической науке, то и при обучении основам этой науки в школе ему принадлежит не меньшая роль. Формирование представлений и понятий о веществах и их превращениях в курсе химии, а на основе этого и теоретических обобщений невозможно без конкретного наблюдения за этими веществами и без химического эксперимента. В то же время для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий. Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в формировании умений и навыков для проведения опытов.
Следовательно, только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества знаний учащихся по химии.
Химический эксперимент следует рассматривать как процесс, включающий в себя две активно действующие стороны – преподаватель и ученик. В этой связи химический эксперимент в ходе обучения можно рассматривать как творческую деятельность преподавателя, направленную на «вооружение» учеников определенной системой знаний, умений и навыков, и как познавательную деятельность учащихся, направленную на овладение системой знаний, умений и навыков. В первом случае ученик выступает как объект, на который воздействуют, во втором – как субъект, связывающий оба вида деятельности. Только так ученик в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии.
Вопросы химического эксперимента рассмотрены в ряде работ по методике обучения химии. Но в них в большинстве случаев обращается внимание на технику постановки опытов и значительно реже на методику их использования на уроках. Никаких специальных пособий, посвященных отдельно методике химического эксперимента, не имеется. Отсюда основная идея данного пособия – показать методику химического эксперимента в качестве целостной системы и определить ее значение в процессе обучения и воспитания на уроках химии и во внеклассной работе. С указанной позиции методика рассматривается как составная часть химического эксперимента, которая будет способствовать повышению научно-методической подготовки преподавателей химии, а реализация ее рекомендации поможет активизировать учащихся в процессе обучения химии.
Внутренняя взаимосвязь деятельности преподавателя и учащихся в процессе химического эксперимента позволит организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно-следственных связей между ними с позиций современной химической науки.
В методическом пособии нет разработок всех уроков по темам, а приводятся лишь общие рекомендации, которые могут быть полезны преподавателю при подготовке и проведении химического эксперимента на уроках с учетом содержания учебного материала и целей обучения.
Начинающий преподаватель в своей работе может воспользоваться рекомендациями из данного пособия для успешного овладения методикой химического эксперимента. Опытный преподаватель, сопоставляя свой опыт работы с предложенной методикой и проявляя творческий подход, может продумать и усовершенствовать методику постановки химического эксперимента на своих уроках.

Глава I.
Химический эксперимент
в процессе обучения химии

§ 1.1. Химический эксперимент
как источник познания и средство воспитания

При изучении химии важную роль играет химический эксперимент – составная часть учебного процесса.
Экспериментальный характер химии проявляется прежде всего в том, что каждое научное понятие должно логически вытекать из поставленной задачи и обосновываться практически. Познание начинается с ощущения и восприятия конкретных предметов, явлений, процессов, фактов и переходит затем к обобщению и абстрагированию. Химическое понятие – это обобщенные знания о существенных признаках химических явлений и процессов, которые формируются на основе их восприятия. Их анализ дает возможность найти существенные, присущие им всем черты и на этой основе установить химические закономерности. Используя различные виды химического эксперимента, преподаватель учит конкретизировать теоретические знания, находить общее в единичном, конкретном. Химический эксперимент помогает учащимся наполнить усваиваемые ими химические понятия живым, конкретным содержанием, увидеть в отдельных фактах общие закономерности.
Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.
Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Очень часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой. Опыт работы преподавателей химии показывает, что одна из причин отставания в учебе – затруднение, вызванное переходом от наглядных образов к абстрактным понятиям. Систематическое проведение экспериментов, в ходе осмысления которых ребята тренируются в таком навыке, может способствовать повышению успеваемости, в частности по химии. Полученные умения и навыки учащиеся используют не только для самостоятельного и активного овладения знаниями при обучении в среднем учебном заведении, но и после его окончания в ходе самообразования.
Химический эксперимент проводится в несколько этапов:
первый – обоснование постановки опыта,
второй – планирование и проведение,
третий – оценка полученных результатов.
Выполнять эксперимент возможно лишь с опорой на полученные ранее знания. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию, которое становится более целенаправленным и активным, и осмыслению его сущности.
Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы. Привлечение к этой работе учащихся развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания для формулировки гипотезы, а в результате ее проверки ребята получают новые знания.
Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы.
Следовательно, эксперимент положительно влияет на умственное развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.
Программы по химии предусматривают широкое использование химического эксперимента – демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи – на протяжении всех лет обучения.
Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.
Проведение демонстраций позволяет познакомить учеников с различными химическими явлениями и связями между ними, обобщение которых может быть положено в основу закона, теоретического вывода; с устройством и принципом действия приборов и установок; с сущностью протекающих в них процессов, которые могут выступать в качестве критериев правильности выводов.
Демонстрационный эксперимент проводится с различными целями, например, может служить начальным этапом усвоения какого-либо теоретического положения. Так, при рассмотрении условий, от которых зависит степень диссоциации электролитов, преподаватель предлагает ответить на вопрос: «Зависит ли степень диссоциации от концентрации раствора?» Демонстрируется опыт, основанный на испытании электропроводности концентрированного и разбавленного растворов уксусной кислоты. Сравнивая результаты опыта, ученики приходят к выводу, что степень диссоциации электролита зависит от концентрации раствора, и устанавливают закономерность – с разбавлением раствора степень диссоциации возрастает.
Демонстрационный эксперимент иллюстрирует правильность изложенного преподавателем теоретического положения. Например, для доказательства того, что при нагревании некоторых солей выделяются летучие кислоты, преподаватель получает азотную кислоту из нитратов и показывает ее специфические свойства или, говоря о химических свойствах металлов, показывает опыты взаимодействия металлов с неметаллами и водой. При этом каждый раз учитель должен четко формулировать цель эксперимента. Его пояснения помогают проанализировать полученные результаты, выделить главное, установить связи между теоретическими положениями и опытными данными, их иллюстрирующими.
Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности и на практике убеждаются в их справедливости, что способствует сознательному усвоению знаний. Иногда при проведении этих опытов проявляется творческий подход – применение знаний в новых условиях. Это позволяет повторить, закрепить, углубить, расширить и систематизировать знания из разных разделов химии. Кроме того, у школьников формируются экспериментальные умения и навыки в обращении с реактивами и оборудованием. Все это способствует улучшению теоретических знаний и политехнической подготовке учащихся.
Решая экспериментальные задачи, ученики совершенствуют свои умения и навыки, учатся применять полученные теоретические знания для решения конкретных заданий.
Можно также предложить ребятам опыты для выполнения в домашних условиях. Домашние опыты и наблюдения представляют собой простые эксперименты, выполняемые без контроля со стороны преподавателя. Их проведение приучает самостоятельно применять полученные знания, умения и навыки.
Наблюдение как метод познания широко используется при проведении химического эксперимента. Деятельность учащихся становится целенаправленной и приобретает активную форму при условии четкой постановки задачи и разработки методики ее решения. Например, если ребята наблюдают электролиз сульфата меди(II), то главное – следить за изменением окраски раствора соли и появлением красного налета на одном угольном электроде и пузырьков газа возле другого. Результаты наблюдений школьники интерпретируют с учетом имеющихся теоретических знаний.
При наблюдении за выполнением опытов (лабораторных и на практических занятиях), а также в ходе решения экспериментальных задач функционируют все анализаторы. С их помощью ребята могут определять цвет, запах, вкус, плотность и другие свойства исследуемых объектов, при сравнении которых они обучаются выделять существенные признаки, познают их природу.
Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводить эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить. Например, при объяснении химических свойств металлов преподаватель выносит на обсуждение вопрос: «Все ли металлы взаимодействуют с водой?» После демонстрации преподавателем опытов дети самостоятельно делают вывод: металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода, с водой не взаимодействуют.
Очень важно анализировать результаты экспериментов, чтобы получить четкий ответ на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. Кроме того, правильно организованный эксперимент воспитывает сознательную дисциплину, развивает творческую инициативу, бережное отношение к собственности.
Рабочая обстановка в лаборатории, образцовый порядок в ней также оказывают воспитательное влияние на учащихся, улучшают дисциплину. В лаборатории должна постоянно поддерживаться чистота, существовать строго продуманная система хранения оборудования и реактивов: твердые вещества – в шкафах по группам периодической системы; растворы – по основным классам соединений или по катионам или анионам; органические вещества – также по основным классам соединений или функциональным группам. В шкафах аккуратно расставляют посуду и оборудование.
Предварительная подготовка теоретического материала к предстоящей практической работе повышает интерес к последней, а это значит, что ребята будут активными и дисциплинированными во время занятия. Осмысленное понимание сущности опытов, а также аккуратное оформление выполненных работ положительно влияют на поведение учащихся во время выполнения опытов.
Необходимо добиваться выполнения практических работ и получения нужных результатов всеми учениками, чтобы они почувствовали уверенность в своих силах и стремились преодолеть трудности.
Очень важно оказывать дифференцированную помощь: внимательно следить за работой каждого, отмечать, как он планирует и организует свою работу, как овладевает умениями и навыками техники проведения эксперимента, умеет ли наблюдать, объяснять сущность происходящих явлений, делать правильные выводы и обобщения. Необходимо, чтобы каждый ученик самостоятельно осмыслил материал, использовал теоретические знания для объяснений происходящих явлений и процессов, выводов и обобщений. При выполнении опытов следует требовать бережного расходования реактивов и материалов, разъяснять значение их экономии для учебного заведения и государства.
Особое внимание обращается на технику выполнения работы: как растворять вещества, нагревать раствор в пробирке или колбе, добавлять растворы индикаторов и т. д.
На видном месте надо вывесить правила техники безопасности. Это приучает к организованности и дисциплинированности во время занятий.
Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов; формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки; прививает навыки планировать свою работу и осуществлять самоконтроль; воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.

§ 1.2. Виды химического эксперимента

Химический эксперимент имеет важное значение при изучении химии. Различают учебный демонстрационный эксперимент , выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент – практические работы, лабораторные опыты и экспериментальные задачи, которые проводят учащиеся на своих рабочих местах. Своеобразным видом эксперимента является мысленный эксперимент.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.
Внимание учащихся направлено на выполнение опыта и изучение его результатов. Они не будут пассивно наблюдать проведение опытов и воспринимать излагаемый материал, если преподаватель, демонстрируя опыт, сопровождает его объяснениями. Тем самым он сосредоточивает внимание на опыте, приучает наблюдать явление во всех подробностях. В этом случае все приемы и действия преподавателя воспринимаются не как волшебные манипуляции, а как необходимость, без которой выполнить опыт практически невозможно. При демонстрационных опытах по сравнению с лабораторными наблюдения явлений проходят более организованно. Но демонстрации не вырабатывают необходимые экспериментальные умения и навыки, поэтому должны дополняться лабораторными опытами, практическими работами и экспериментальными задачами.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

необходимо увеличить темп работы на уроке.

Естественно, что каждый демонстрационный опыт имеет свои особенности в зависимости от характера изучаемого явления и конкретной учебно-воспитательной задачи. В то же время химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

Педагогическая эффективность демонстрационного эксперимента, влияние его на знания и экспериментальные умения и навыки зависят от техники эксперимента. Под этим понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования. Последняя представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность. Методика демонстрирования – совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.
Очень важное значение при проведении демонстрационных опытов имеет предварительная проверка каждого опыта с точки зрения техники выполнения, качества реактивов, хорошей видимости учащимися приборов и явлений, в них происходящих, гарантии безопасности. Иногда целесообразно на демонстрационный стол выставлять два прибора: один – собранный и готовый к действию, другой – в разобранном виде, чтобы, используя его, лучше объяснить устройство прибора, например аппарат Киппа, холодильник и др.
Нужно всегда помнить, что всякий неудавшийся при демонстрации опыт подрывает авторитет преподавателя.

Лабораторные опыты – вид самостоятельной работы, предполагающий выполнение химических опытов на любом этапе урока для более продуктивного усвоения материала и получения конкретных, осознанных и прочных знаний. Кроме того, во время лабораторных опытов совершенствуются экспериментальные умения и навыки, т. к. ученики работают в основном самостоятельно. Выполнение опытов занимает не весь урок, а только часть его.
Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже – для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.
Лабораторные опыты в отличие от практических работ знакомят с небольшим количеством фактов. Кроме того, они не полностью овладевают вниманием учащихся, как практические занятия, т. к. после непродолжительного по времени самостоятельного выполнения работы (опыта) ученики должны быть снова готовы к восприятию объяснения преподавателя.
Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного – на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов – как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2–3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.
Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.
Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.
После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.

Практическая работа – вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков.
Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.
Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи.
Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.

§ 1.2. Виды химического эксперимента

(продолжение)

Экспериментальные задачи – вид самостоятельной работы, в которой содержится лишь задание, а выбор пути решения и проведения эксперимента учащиеся определяют самостоятельно. Это требует от них не только активного применения теоретических знаний, но и умения выполнять соответствующие опыты. Основные цели экспериментальных задач – систематические упражнения, связанные с применением знаний на практике, а также выработка экспериментальных умений и навыков, необходимых при различных исследованиях.
В отличие от практических занятий и лабораторных опытов решать экспериментальные задачи можно на каждом уроке в течение всех лет обучения химии при изучении и закреплении нового материала, контроле знаний учащихся и в домашних условиях. Они могут выполняться индивидуально, отдельными группами и всеми учащимися одновременно. Решая экспериментальные задачи, школьники не только совершенствуют приобретенные ранее умения и навыки, но и учатся применять полученные знания. Это способствует самостоятельному нахождению теоретического решения поставленной задачи с обязательной проверкой опытным путем правильности полученного результата.
По сравнению с расчетными задачами экспериментальные задачи более ценны в познавательном отношении. Это объясняется тем, что для решения таких задач недостаточно правильного теоретического обоснования – нужно еще проделать опыт и объяснить его сущность. Решение экспериментальных задач позволяет преподавателю за очень короткий срок оценить, насколько усвоен материал и как умеет учащийся применять полученные знания на практике. Обсуждение результатов позволяет обнаружить ошибки или недостатки в решении, установить их причины, добиться их исправления, оказать школьникам дифференцированную помощь и наметить пути совершенствования экспериментальных умений и навыков.
По своему содержанию экспериментальные задачи делятся на следующие.

Задачи на наблюдение физических и химических явлений и умение объяснять их сущность. Например: «Как по физическим и химическим свойствам полиэтилена и полистирола можно установить, в какой из пробирок находятся кусочки этих пластмасс? Объясните сущность наблюдаемых явлений».

Задачи на осуществление синтеза веществ и умение объяснять или предвидеть условия протекания реакций. Например: «Из имеющихся на столе реактивов – оксида меди(II), воды, хлорной меди(II), растворов гидроксида натрия и соляной кислоты – получите двумя способами гидроксид меди(II). Укажите в каждом случае условия протекания реакций».

Задачи на распознавание веществ и умение объяснять их характерные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций, в какой из пробирок находится глюкоза и крахмал. Перечислите их характерные свойства».

Задачи на подтверждение качественного состава веществ и умение характеризовать их свойства. Например: «Установите с помощью характерных реакций, что данное вещество представляет собой хлорид алюминия. Перечислите его характерные химические свойства».

Задачи на определение примесей в данном продукте и умение объяснять причину выбранного способа определения смесей. Например: «Докажите, что медный купорос содержит примеси хлорида натрия. Объясните, почему выбранный вами способ определения примеси является наиболее рациональным».

Задачи на выделение вещества в чистом виде из смеси и умение объяснять причину выбранного способа разделения смесей. Например: «Выделите поваренную соль в чистом виде из смеси, содержащей гидроксид железа(III) и кусочки полиэтилена. Объясните, почему выбранный вами способ разделения веществ является правильным».

Задачи на закрепление классификации веществ и умение давать им определение. Например: «Докажите, что аминоуксусная кислота относится к аминокислотам. Дайте определение этому классу веществ».

Задачи на проведение характерных реакций и умение объяснять их типичные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций глюкозу. Перечислите ее типичные химические свойства».

Задачи на приготовление растворов веществ с различной массовой долей и умение объяснять их приготовление. Например: «Приготовьте 300 г раствора гидрокарбоната натрия, массовая доля которого составляет 0,03, или 3%. Объясните, почему сначала следует растворить вещество, а затем доливать растворитель до определенной метки. Почему нельзя делать наоборот?»

Комбинированные задачи, требующие глубоких знаний и прочных умений и навыков для их выполнения.

Экспериментальные задачи различают качественные и расчетно-экспериментальные . Качественные задачи решают опытным путем, в них отсутствуют количественные данные, а следовательно, математический расчет, например: «Докажите опытным путем наличие сульфат-иона в сульфате железа(III)». Для решения расчетно-экспериментальных задач кроме постановки опыта надо обработать определенные экспериментально полученные данные. Предлагают, например, получить осадок гидроксида железа(III) и рассчитать по образовавшейся массе осадка массу раствора для ее получения с массовой долей гидроксида калия 0,1 (10%).
Высшей формой расчетных и экспериментальных задач являются расчетно-экспериментальные, совмещающие в себе лучшие качества тех и других задач.

Мысленный эксперимент как метод активизации познавательной деятельности учащихся несправедливо забыт, и преподаватели химии практически его не используют. Это, вероятнее всего, объясняется отсутствием о нем информации в многочисленной и разнообразной методической литературе по химии и при подготовке будущих преподавателей химии в вузах и университетах. В результате получилось, что мысленный эксперимент, в котором заложены большие возможности развития абстрактного мышления учащихся, в практике обучения химии не находит должного своего применения.
Такое положение могло быть в какой-то мере оправданным и терпимым, когда реальный химический эксперимент проводился постоянно в течение всех лет обучения химии в школе. В настоящее время в результате сложившихся неблагоприятных социальных условий, когда реальный химический эксперимент обходится очень дорого, а многие реактивы, оборудование и принадлежности отсутствуют и он применяется все реже, а то и вовсе не проводится, то встает вопрос о необходимости шире использовать мысленный эксперимент как альтернативу реальному.
Мысленный эксперимент с финансовой точки зрения ничего не стоит, для его проведения нужна лишь голова ученика, способная думать. Поскольку мысленный эксперимент проводится теоретически, для него требуется очень мало времени. В этот короткий промежуток происходит активная мыслительная деятельность: ставится цель опыта, создается проблема, выдвигается гипотеза, определяются пути поиска и решения проблемы. При отсутствии реактивов и оборудования учащиеся обсуждают теоретически ход выполнения опыта и его результаты, делают выводы.
Роль преподавателя при проведении мысленного эксперимента очень ответственна. Он внимательно следит за правильностью рассуждений учащихся и выступает арбитром, оценивает возможность реализации предложенного учениками пути выполнения опыта и получение конечного результата.
В тех случаях, когда в кабинете химии есть все необходимое для проведения эксперимента, ребята свои теоретические предположения проверяют практически.
Таким образом, мысленный эксперимент можно проводить в чистом виде, т. е. без опытов, и в тесном единстве с реальным экспериментом. В обоих случаях мысленный эксперимент активизирует познавательную деятельность учащихся и всячески заслуживает того, чтобы быть в копилке методов, которыми пользуется преподаватель в своей работе.

Глава 2.
Вопросы организации
химического эксперимента

Качество и эффективность химического эксперимента зависят от подготовки и организации его преподавателем, подготовленности учащихся и помощи лаборанта.

§ 2.1.
Подготовка химического
эксперимента преподавателем

Необходимость подготовки эксперимента преподавателем определяется учебно-воспитательными задачами, которые предъявляются к эксперименту содержанием предмета химии и методикой его преподавания.
Эффективность обучения химии тесно связана с общим планированием учебного материала. Основные задачи, которые решаются в процессе планирования, – это оптимизация учебного процесса, определение объема учебного материала, подбор заданий на урок и на дом; выделение времени на проведение лабораторных опытов и практических занятий, решение экспериментальных и расчетных задач; контроль знаний, умений и навыков учащихся; закрепление и повторение материала.
Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент по всей теме и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать и оценивать свою деятельность при проведении демонстраций и деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.
Химический эксперимент планируется. Для этого в начале учебного года в перспективном плане в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий и решения экспериментальных задач по темам и их связь с теоретическими занятиями; определяются перечень экспериментальных умений и навыков, которые должны приобрести учащиеся, и дидактические средства, позволяющие достичь поставленных целей; устанавливаются внепрограммные виды химического эксперимента, имеющего профессиональную направленность и значение для внеклассной работы.
До начала изучения темы проводится тщательный и детальный анализ учебного материала для четкого определения, во-первых, объема знаний, которыми должен владеть сам преподаватель, и, во-вторых, видов эксперимента, позволяющих как можно лучше формировать и совершенствовать умения и навыки на каждом уроке при изучении данной темы.
Перспективное и тематическое планирование в комплексе необходимо для наиболее рациональной и своевременной подготовки к этим занятиям.
Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.
Подготовка к уроку зависит от типа урока и поставленной дидактической цели. Вначале преподаватель уточняет учебно-воспитательные задачи урока и продумывает методику его проведения. Чтобы химический эксперимент обеспечивал прочные и глубокие знания, необходимо предусмотреть, какие экспериментальные умения и навыки будут приобретены учащимися, с помощью каких приемов можно добиться понимания ими наблюдаемых химических превращений. Преподавателю рекомендуется просмотреть соответствующую методическую литературу, наметить вопросы, которые помогут выявить теоретические знания учащихся по теме, выделить моменты, на которых следует сосредоточить внимание, т. к. они способствуют приобретению умений и навыков и облегчают восприятие учебного материала в дальнейшем.
Преподавателю нужно продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от значения поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т. д.).
Очень важно перед уроком репетировать технику выполнения каждого демонстрационного опыта, проверять наличие и качество реактивов, а также убедиться в наглядности работы прибора и происходящих явлений, т. к. неполадки, обнаруженные в процессе проведения урока, отражаются не только на дисциплине учащихся, но и на достижении поставленной цели. В необходимых случаях следует заменять реактивы, исправлять приборы либо использовать другую подходящую аппаратуру.
Например, для сжигания газов этилена, ацетилена и других необязательно иметь прямую газоотводную трубку с оттянутым концом. Можно использовать газоотводную трубку под прямым углом, имея в виду, что струя газов в этом случае будет достаточной для поддерживания равномерного горения газов. Известковую воду, которая от неправильного или длительного хранения приходит в негодность, вполне можно заменить баритовой водой (раствор Ва(ОН) 2), свойства которой даже при длительном хранении не претерпевают никаких изменений. Если в кабинете по какой-либо причине отсутствует фенолфталеин, то его можно заменить пургеном (слабительное средство), в состав которого входят фенолфталеин и сахар. Пурген действует аналогично чистому фенолфталеину. Вместо нитрата серебра можно использовать ляпис и т. д.
В других случаях отсутствующие реактивы можно получить разными способами из веществ, имеющихся в наличии в кабинете. Для такого рода работы рекомендуется привлекать учащихся. Это помогает преподавателю, развивает интерес школьников к более углубленному изучению химии.
При подготовке к эксперименту рекомендуется также использовать карточки, в которые вносят все необходимые данные об опыте: названия приборов, реактивов, принадлежностей отмечаются на одной стороне, а рисунок прибора, схема установки – на другой. Для лучшей сохранности и продления срока использования карточки можно поместить их в целлофановый конверт либо выполнить на двух страницах тетрадного листа и затем наклеить на картон или плотную бумагу.
Эти карточки предназначены для лаборанта, готовящего эксперимент (демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи), а преподаватель проверяет его работу.
В некоторых случаях целесообразно иметь два одинаковых прибора, один из которых в разобранном виде используют для объяснения его устройства, а другой, собранный, – для демонстрации его в действии.
Нужно также показывать учащимся, в каком физическом состоянии находятся вещества, из которых приготовлены их растворы. Это относится к таким наиболее часто употребляемым веществам, как гидроксид натрия, гидроксид кальция, индикаторы, хлорид бария и др. Такое неоднократное сопоставление дает возможность учащимся не забывать, что все основания и соли при обычных условиях – твердые вещества. Но в повседневной практике их чаще используют в виде растворов определенной концентрации.
Приборы, которые были показаны во время демонстрации, не разбирают, а используют при опросе учащихся на последующих уроках.
Изучение физических свойств простых веществ и важнейших соединений элементов предполагает знакомство с их важнейшими признаками. Для этого преподавателю необходимо иметь комплекты раздаточного материала на каждый стол. Образцы веществ с названиями и указанным составом помещают в картонные коробки, их раздают по ходу урока, когда необходимо ознакомить с ними учащихся, и сразу после этого убирают. Жидкие или твердые вещества в виде кристаллов (или порошка) соответственно наливают или насыпают в банки, склянки или пробирки и в таком виде выдают учащимся для знакомства с их внешними признаками.
Для опроса по таким темам, как «Азот и фосфор», «Углерод и кремний», «Металлы» и другим, хорошо иметь тематические коллекции образцов веществ и минералов без надписей их названий.
Необходимо заранее познакомить учащихся с перечнем названий практических работ, которые они будут выполнять на последующих уроках, чтобы ребята могли заблаговременно подготовиться. На уроке, предшествующем практическому занятию, преподаватель сообщает тему, цель и содержание работы, указывает страницы в учебнике для повторения теоретического материала. Учащиеся дома внимательно знакомятся с предписанием к занятию, продумывают ход работы и отчет о ее выполнении. В случае каких-либо затруднений рекомендуется обратиться к тексту учебника, записям в тетради.
Перед выполнением работы преподаватель предлагает учащимся еще раз внимательно ознакомиться с ее содержанием, повторить ход выполнения.
Во время беседы преподаватель сначала проверяет степень подготовки к практическому занятию: насколько эксперимент осмыслен теоретически. Он уточняет цель и содержание предстоящей работы, порядок выполнения отдельных ее элементов, технику безопасности, форму и содержание отчета.
Учащимся предоставляется возможность выполнять опыты самостоятельно, а преподаватель лишь наблюдает за ходом работы и вмешивается, если учащийся допускает грубую ошибку или не справляется с заданием. При обходе в кабинете учащихся (в первую очередь слабоуспевающих) преподаватель дает необходимые указания. Но помощь должна оказываться в такой форме, чтобы учащиеся учились самостоятельно преодолевать затруднения, делать анализ своих ошибок, исправлять их, проявлять инициативу.
Письменные отчеты, составляющиеся по ходу выполнения работы, должны содержать рисунок прибора, записи наблюдений, объяснения результатов, ответы на вопросы, инструкции, выводы.
Если работа небольшая по объему или учащиеся имеют устойчивый навык в оформлении отчета, то необходимо требовать составления отчета на данном уроке. В тех случаях, когда учащиеся не успевают оформить отчет о проделанной работе, можно разрешить сдать черновые записи. Преподаватель проверяет и подписывает эти записи, а на следующем уроке возвращает учащимся для окончательного оформления дома. Составление отчета в домашних условиях следует разрешать в исключительных случаях и только отдельным учащимся.

Зарисовка приборов или оборудования необходима, когда рисунок раскрывает особенность или сущность данного опыта, а также упрощает запись. Например, при получении аммиака отверстие газоотводной трубки должно быть направлено вверх (рис. 1). Это дает возможность удобнее и полнее собрать аммиак в пробирки, т. к. относительная плотность его почти в два раза меньше воздуха. При получении оксида углерода(IV) отверстие газоотводной трубки направлено вниз, т. к. относительная плотность его в 1,5 раза больше воздуха (рис. 2). Такое положение трубки позволяет больше собрать оксида углерода(IV) и лучше изучить его свойства. Из этих примеров видно, что в обоих случаях наблюдается тесная взаимосвязь между физическими свойствами газов и особенностью их получения, что должно быть отображено в отчете с помощью рисунка.
Подведение итогов практических занятий нужно проводить на следующем уроке. Зачитываются (частично или полностью) лучшие работы, проводится анализ типичных ошибок, лучшие рисунки демонстрируют через эпидиаскоп, некоторых учащихся опрашивают устно и т. д.
Преподаватель химии в средних школах сталкивается с необходимостью самому составлять содержание экспериментальных задач по темам курса химии, а в вечерних средних школах еще и с производственным содержанием. Это вызвано тем, что такие задачи в учебниках отсутствует, а также тем, что в вечерних средних школах обучаются рабочие разных профессий.
При подборе экспериментальных задач преподавателю необходимо соблюдать следующие требования:

задачи должны охватывать весь учебный материал по курсу химии;

содержание задач должно учитывать различный уровень подготовки учащихся и индивидуальные особенности их развития;

задачи должны способствовать не только повышению качества знаний по химии и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков, но и улучшению профессиональной подготовки рабочих;

время, отводимое на решение задач, должно быть строго лимитировано;

условия задач должны быть четко сформулированы.

В экзаменационные билеты по химии обязательно включают лабораторные опыты и экспериментальные задачи, цель которых проверить наличие экспериментальных умений и навыков учащихся.
Примеры опытов и задач для каждого билета готовит преподаватель.
Эффективность проведения уроков с химическим экспериментом во многом зависит от того, как учтены современные требования научной организации труда (НОТ), эргономики, техники безопасности и эстетики при оборудовании рабочего места преподавателя.
Преподаватель химии, он же заведующий химическим кабинетом, отвечает за организацию всей работы по оснащению своего кабинета новым оборудованием и приспособлениями. Под его руководством составляется список необходимого оборудования и инвентаря на текущий и последующие годы. Для устранения неисправностей оборудования и изготовления новых пособий при кабинете целесообразно создать кружок и привлечь учащихся к участию в его работе.

§ 2.2.
Подготовка учащихся к выполнению
химического эксперимента

Правильное и быстрое проведение практических работ на уроке в немалой степени зависит от хорошей подготовки учащихся и организации занятий.
Подготовка учащихся предполагает выполнение домашнего задания, предваряющего практическое занятие, а именно: повторение соответствующего теоретического материала по учебнику, ознакомление с содержанием экспериментальной работы, чтобы знать, какие практические умения и навыки окажутся необходимыми для ее выполнения.
Например, для выполнения практической работы «Получение этилена и опыты с ним» учащиеся повторяют материал о строении молекулы, получении, физических и химических свойствах этилена, обращая особое внимание на зависимость этих свойств от строения молекулы; знакомятся с рисунком, на котором приведен прибор для получения этилена; вспоминают, как правильно собирать, проверять на герметичность и укреплять прибор для получения газов; повторяют, какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с исходными веществами.
Для сохранения правильной осанки и хорошего зрения учащихся нужно обеспечить удобными рабочими местами в соответствии с требованиями научной организации труда (НОТ) и эргономики. Оборудование должно быть изготовлено с учетом антропометрических особенностей учащихся и характера трудовой деятельности. Рабочие места комплектуются необходимым оборудованием и реактивами и закрепляются на определенный срок за учащимися. Они обязаны поддерживать на столе порядок во время выполнения работы и после ее окончания.
Во время проведения опыта учащиеся, придерживаясь инструкции, внимательно наблюдают за признаками и условиями течения реакций и в тетрадях фиксируют все происходящие изменения.
Отчеты о практических занятиях оформляют в отдельных тетрадях. Отчеты составляют примерно по такой схеме: название и дата выполнения paботы; перечень приборов и оборудования; описание хода работы (сборка прибора, реактивы, наблюдения, объяснение результатов и т. д.); схемы и рисунки, отражающие сущность наблюдаемых явлений; обобщение и выводы; краткие ответы на вопросы, поставленные в задании.
Желательно, чтобы отчет был сдан в день выполнения практической работы. Составление отчета приучает учащихся анализировать свои действия, делать обобщения и выводы.
После практического занятия оборудование убирают, что контролирует лаборант: каждый ученик собирает со стола и складывает на поднос (или кювету) все находящиеся отдельные предметы и реактивы и относит в лаборантскую комнату. Дежурные проверяют чистоту ученических столов. Все это делается быстро и не мешает проводить следующий урок. Затем лаборант и ученики разбирают подносы, моют пробирки и другую посуду, раскладывают на постоянные места лабораторные принадлежности и реактивы (в шкафы и на стеллажи).
Проведение опытов на практических занятиях требует собранности, точности и аккуратности. При плохой подготовке к работе, небрежном ее выполнении опыты могут не получиться. В процессе самой работы ученики убеждаются в том, что успешное выполнение опытов возможно лишь при глубоком понимании изученного материала, умении применять на практике теоретические знания.
Как правило, на практических занятиях учащиеся повторяют опыты, которые преподаватель уже демонстрировал при изучении данной темы. Но, наблюдая эти опыты на расстоянии, ребята не всегда могут разобраться в деталях. После теоретической подготовки они имеют возможность повторить опыты самостоятельно, вникнуть во все подробности опытов и объяснить их сущность. Это вызывает интерес к работе, и знания, подкрепленные практической работой, становятся более прочными и действенными.
По мере приобретения знаний и экспериментальных умений и навыков ребятам следует предоставлять больше самостоятельности в проведении химических опытов на практических занятиях. Можно предложить самостоятельно разобрать технику эксперимента, составить план работы, провести наблюдения и объяснить полученные результаты. Такая методика выполнения опытов сближается с решением экспериментальных задач, которым на практическом занятии также должна предшествовать тщательная домашняя подготовка. Продумывается ход решения задач, разрабатывается план проведения соответствующих опытов, составляется список нужных реактивов, материалов, посуды и принадлежностей. Это позволяет учащимся, придя в лабораторию, сразу приступить к выполнению эксперимента. Экспериментальные задачи выполняют без инструкций, поэтому они требуют от учащихся значительно большей самостоятельности.
Практическую работу не все ученики заканчивают выполнять одновременно, что вполне объяснимо. У каждого свои навыки, индивидуальные особенности, свой уровень подготовленности, а отсюда и неодинаковый темп работы. Некоторые не укладываются в отведенное время, другие – заканчивают работу досрочно. Для тех, кто справляется с заданием раньше, можно предложить карточки-задания с содержанием новых опытов. Это помогает поддерживать в классе рабочую обстановку и активизировать мыслительную деятельность учащихся.
В отличие от практических занятий лабораторные опыты выполняют все ребята под руководством преподавателя, это способствует осознанному и конкретному пониманию нового учебного материала. На них отводится мало времени, поэтому от учащихся требуются внимание, исполнительность и дисциплина. Выполняются опыты по устным указаниям преподавателя или по карточкам-заданиям, содержание которых можно проецировать с помощью эпидиаскопа или кодоскопа на экран.
На специальном стенде следует указать, какими общими умениями и навыками ученики должны овладеть во время изучения курса неорганической и органической химии. На отдельных примерах можно продемонстрировать значение какого-либо приобретенного конкретного умения.
Например, что нужно знать при работе с газовой горелкой. Природный газ ядовит, поэтому выпускать его в помещение недопустимо; когда горелкой не пользуются, краны должны быть закрыты; наибольшее количество тепла выделяется при образовании несветящегося пламени. При зажигании газовой горелки следует придерживаться следующего порядка: присоединить горелку резиновой трубкой к крану; закрыть доступ воздуха с помощью диска или обоймы; зажечь газ через несколько секунд после его пуска; отрегулировать доступ воздуха так, чтобы пламя стало несветящимся; в процессе работы следить, чтобы не было «проскока» пламени – газ воспламеняется в нижней части трубки и горит внутри нее, а не в верхней части трубки; при обнаружении «проскока» горелку нужно тотчас погасить, дать ей охладиться и снова зажечь при закрытом поддувале.
На этом же стенде рекомендуется указать литературу по данной теме.
Очень хорошо вести в кабинете учет отработки экспериментальных умений и навыков по годам обучения, что служит своеобразным средством контроля и самоконтроля. Учет состоит из перечня формируемых и отработанных умений и навыков каждого ученика по неорганической и органической химии.
Во время экзамена ученик занимает один из пяти столов, которые оборудованы специально для выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач. За этим столом он готовит ответы на теоретические вопросы билета и планирует последовательность выполнения эксперимента. Вначале ученик записывает уравнение химической реакции, затем составляет список реактивов и оборудования, которые намерен использовать в данном опыте или экспериментальной задаче, а также, если необходимо, делает рисунок или схему. Только после проверки записей преподавателем ученик приступает к выполнению эксперимента.
При оценке выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач учитывают умения проверять приборы на герметичность, проводить их сборку и укреплять в лабораторном штативе, пользоваться реактивами и оборудованием, экономно расходовать реактивы, последовательно выполнять операции при распознавании или получении веществ, соблюдать технику безопасности и др.
К работе по оборудованию кабинета нужно привлекать учащихся, которые уже имеют хорошо сформированные трудовые навыки. Они могут изготовить недостающие таблицы по производству веществ, схемы установок, рисунки приборов, действующие установки и приборы, коллекции, а также принять участие в сборе банок и склянок. Большую помощь в этой работе могут оказать родители и ребята, которые окончили данную школу.

§ 3.3. Проведение практических работ

Примерные сроки проведения практических работ определяются по тематическому плану.
В поурочном плане преподаватель намечает, как будет осуществлять наблюдения и контроль за работой всего класса и отдельных учеников, с какими затруднениями технического и теоретического характера могут встретиться ребята при выполнении опытов, какую дифференцированную помощь нужно им оказать для успешного выполнения и оформления работы.
В плане зафиксированы также возможная замена реактивов или оборудования, изменение содержания какого-нибудь опыта, перечислены вопросы, по которым будет проверяться теоретическая подготовленность учащихся к занятию, а также приведены указания по технике выполнения опытов.
Практические умения и навыки успешно вырабатываются в том случае, если у школьников уже есть достаточные теоретические знания. В этом случае более осмысленно выполняются отдельные операции и приобретаются прочные умения и навыки. Следовательно, преподавателю в первую очередь необходимо проверить теоретическую подготовку учащихся к предстоящей работе. С этой целью предлагаются вопросы, с помощью которых учитель контролирует прочность и глубину знаний и одновременно активизирует мыслительную деятельность.
Вопросы, естественно, должны вытекать из содержания самой практической работы. Если намечаются какие-либо изменения в работе, то об этом также сообщается в самом начале урока. Затем преподаватель отвечает на вопросы, возникшие при подготовке к занятию дома, объясняет и показывает те приемы, которые будут применяться впервые. Разъяснению техники проведения уже известных операций и приемов, с которыми ребята еще раз знакомятся по предписаниям к практическим работам, уделяется меньше времени. Но зато значительно больше времени отводится наблюдению за выполнением этих операций в ходе работы.
После этого ученики ставят опыты, а преподаватель наблюдает за качеством их проведения и при затруднениях оказывает дифференцированную помощь. Обнаруженную ошибку не нужно спешить исправлять, надо дать ученику возможность подумать и сделать это самостоятельно.
Если химический кабинет оснащен всем необходимым для эксперимента, то на практических занятиях каждый ученик выполняет опыты самостоятельно. Если такие условия отсутствуют, то практическая работа выполняется двумя учениками поочередно: каждый проводит примерно половину намеченных опытов. Но даже если школьники выполняют опыты парами, отчет о проделанной работе каждый представляет отдельно. Это заставляет их вникать в суть проводимой товарищем работы, наблюдать, делать выводы.
При проведении опытов следует добиваться, чтобы каждый ученик был активным исполнителем, а не пассивным созерцателем. Только при этом условии экспериментальные умения и навыки закрепляются и совершенствуются.
Свои наблюдения преподаватель заносит в тетрадь, где записаны фамилии учащихся, элементы операций, а также умения и навыки, которые приобретаются или совершенствуются на этом занятии. Отдельные замечания кратко фиксируются в графе «Примечания».
Например, по ходу проведения практической работы по теме «Распознавание полимерных материалов – пластмасс, химических волокон» преподаватель наблюдает за правильностью выработки следующих экспериментальных умений и навыков:

зажигать и гасить горелки (спиртовки);

определять пластмассу и волокна по внешнему виду;

определять плотность пластмассы;

определять пластмассу и волокна по характеру горения;

пользоваться тигельными щипцами;

работать со справочными таблицами.

По мере выполнения опытов ребята фиксируют их результаты в тетрадях, а затем составляют письменный отчет. При любой форме отчета в нем должны быть краткая запись наблюдений, их объяснение и выводы. Порядок выполнения опытов школьники продумывают дома при подготовке к занятию, поэтому на составление отчета во время практической работы они тратят значительно меньше времени. Не следует переносить оформления отчетов на дом, т. к. это расхолаживает учащихся на уроке. Кроме того, полученные при наблюдении результаты быстро забываются, что приводит к списыванию.
Очень большую помощь в подготовке практических работ оказывают учащиеся-лаборанты. Они помогают выставлять и убирать все наборы на подносах. Этих учеников можно привлекать для наблюдения за работой своих товарищей и оказания им помощи при возникших затруднениях. Чтобы обеспечить работе успех, целесообразно дать этим ученикам возможность выполнить практические работы заранее и снабдить их перечнем вопросов, по которым они должны вести наблюдения.
Деятельность учащихся на практической работе оценивается на основании письменного отчета и результатов наблюдений. Такими критериями могут быть:

безошибочное и аккуратное выполнение опытов;

правильная запись объяснений, выводов и уравнений реакций;

умелое обращение с реактивами и оборудованием;

качество оформления отчета;

соблюдение техники безопасности и дисциплины во время занятий.

Допущенные типичные ошибки при выполнении опытов обсуждают на следующем уроке. Отдельным ученикам предлагается провести некоторые опыты из практической работы у демонстрационного стола. В обсуждении их результатов участвует весь класс.
Практические работы, выполняемые по инструкциям учебников, ограничивают самостоятельность учащихся, т. к. содержание этих работ предполагает в основном исполнительную деятельность. Вопросы, связанные с развитием мышления учащихся, следует решать на основе все возрастающей их самостоятельности при выполнении этих работ. В этом направлении можно многое сделать, не изменяя тематики и количества предусмотренных программой практических работ.
Рассмотрим в качестве примера практическую работу по теме «Определение минеральных удобрений» , выполнение которой требует большой активности и самостоятельности.

Задачи исследования.
1. Определить с помощью характерных реакций аммиачную селитру, натриевую селитру и калийную соль, находящиеся под номерами в пробирках (в пакетах).
2. Доказать, что в состав аммиачной селитры входят ионы аммония и нитрат-ионы натриевой селитры – ионы натрия Na + и нитрат-ионы , калийной соли – ионы калия К + и
хлорид-ионы Cl – .

План исследования.
1. Рассмотрите внешний вид удобрений.
2. Проверьте растворимость удобрений в воде.
3. Прилейте в пробирки с твердыми удобрениями концентрированный раствор серной кислоты, опустите кусочки меди (для какой цели? ) и слегка подогрейте (почему? ).
4. Прилейте в пробирки с растворами удобрений:
а) раствор хлорида бария и уксусной кислоты (для чего? );
б) раствор щелочи (для какой цели? ) и нагрейте (почему? );
в) раствор нитрата серебра (для чего? ).
5. Внесите кристаллики удобрений (как? ) в пламя горелки или спиртовки (для какой цели? ).
6. Внимательно наблюдайте за происходящими явлениями.
7. Составьте уравнения реакций.
8. Отметьте характерное окрашивание пламени горелки или спиртовки при внесении в него удобрений.
9. Сделайте соответствующие выводы.

Вопросы для проверки.
1. Как определить ионы Na + , К + , , , Cl – ?
2. Можно ли по окраске пламени отличить ионы Na + и ? Почему? Как их следует определять?
3. С какой целью к удобрениям добавляют концентрированную серную кислоту одновременно с кусочками меди? Дайте обоснованный ответ.
4. Почему вместе с хлоридом бария приливают уксусную кислоту?
5. Чем объяснить, что многие удобрения окрашивают пламя в желтый цвет?
6. Чем объяснить неодинаковую степень нагревания удобрений с концентрированной серной кислотой и медью, а также с раствором гидроксида натрия?
7. Как еще можно определить нитрат-ион в солях щелочных металлов?

Определение задач эксперимента, составление плана исследования помогает учащимся сосредоточить внимание на самом главном во время проведения опытов. С помощью контрольных вопросов к практической работе выясняют степень понимания ими сущности явлений и процессов, а также умение применять полученные знания в новых ситуациях.
Преподаватель может по аналогии самостоятельно составить содержание других практических работ.
На заключительных уроках практические работы нового содержания не проводят. Однако целесообразно два последних урока посвятить только химическому эксперименту. На одном из них учащиеся получают известные им газы (кислород, аммиак, оксид углерода(IV), водород, этилен и др.) и доказывают их наличие, на другом – решают экспериментальные задачи на распознавание неорганических и органических веществ. Несмотря на то, что учащиеся эти опыты выполняли раньше, их повторение проходит на новой и более высокой качественной основе. Это выражается не только в умении быстро и самостоятельно провести опыты, но и в большей требовательности к оценке результатов работы.
Качество и прочность приобретенных умений и навыков зависят от частоты их применения на практических работах. Тот факт, что некоторые умения и навыки используют на протяжении обучения всего один-два раза и то с большим перерывом, не исключает того, что учащиеся при необходимости будут их применять и совершенствовать в своей трудовой деятельности.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков

Единство теории и практики, как известно, больше всего способствует прочному усвоению учебного материала, поэтому теоретические знания по химии должны опираться на эксперимент, а химический эксперимент должен предполагать применение теоретических знаний. В процессе обучения оба эти звена должны находиться в тесной взаимосвязи, и нельзя ни одно из них ни умалять, ни превозносить.
Экспериментальные умения и навыки должны формироваться систематически при выполнении лабораторных опытов, проведении практических занятий и решении экспериментальных задач. Успех этой работы во многом зависит от знания преподавателем структуры и содержания экспериментальных умений и навыков, а также от условий эффективного использования различных видов учебного химического эксперимента.
По форме деятельности учащихся экспериментальные умения и навыки, которые формируются в процессе обучения химии, можно условно разделить на пять групп:
организационные;
технические;
измерительные;
интеллектуальные;
конструкторские.

Исходя из учебной программы по химии, можно установить содержание умений и навыков для каждой из указанных групп.

Организационные умения и навыки:
1) планирование эксперимента;
2) подбор реактивов и оборудования;
3) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
4) осуществление самоконтроля;
5) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
6) самостоятельность в работе.

Технические умения и навыки:
1) обращение с реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей, узлов;
3) выполнение химических операций;
4) соблюдение правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки:
1) измерения объемов жидкостей и газов;
2) взвешивание;
3) измерения температуры и плотности жидкостей;
4) обработка результатов измерений.

Интеллектуальные умения и навыки:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента;
2) выдвижение гипотезы;
3) использование имеющихся знаний;
4) описание наблюдаемых явлений и процессов;
5) анализ результатов эксперимента;
6) установление причинно-следственных связей;
7) обобщение и выводы.

Конструкторские умения и навыки:
1) ремонт оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование оборудования, приборов и установок;
3) изготовление оборудования, приборов и установок;
4) графическое оформление (в виде рисунков и схем) оборудования, приборов и установок.
Деление умений и навыков на пять отдельных групп еще не может решить проблему успешного овладения ими учащимися. Одни ребята хорошо и быстро освоят организационные умения и навыки, другие – интеллектуальные, третьи – технические и т. д. Поэтому в соответствии с программой по химии необходимо определить перечни умений и навыков, которыми должны овладеть ученики в зависимости от уровня подготовки и индивидуальных особенностей. В связи с этим все экспериментальные умения и навыки можно разделить на три уровня.
К первому уровню относятся типичные умения и навыки, необходимые для усвоения содержания учебной программы по химии всеми учащимися. На этом уровне ученики выполняют практические занятия или лабораторные опыты по инструкциям и еще нуждаются в контроле и помощи преподавателя. По мере овладения обязательными умениями необходимо требовать от учащихся проявления при выполнении эксперимента все большей самостоятельности.
Второй уровень предполагает приобретение учащимися таких умений и навыков, которые позволили бы им выполнять химический эксперимент без подробных инструкций, в измененных условиях, пользоваться алгоритмическими предписаниями к опытам, а в работе проявлять самостоятельность. При этом в контроле и помощи преподавателя такие ученики нуждаются эпизодически.
Третий уровень составляют умения и навыки, характерные для учеников, проявляющих глубокий интерес к химии, самостоятельность и творческий подход при выполнении химического эксперимента. В контроле и помощи преподавателя эти ученики не нуждаются.
Ниже приводится примерный перечень экспериментальных умений и навыков для каждого уровня по группам.

Организационные умения и навыки

Первый уровень:
1) составление плана эксперимента по инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования по инструкции;
3) подготовка формы отчета по инструкции;
4) выполнение эксперимента в заданное время, использование знакомых средств, методов и приемов в работе;
5) осуществление самоконтроля по инструкции;
6) знание требований к письменному оформлению результатов эксперимента;
7) отсутствие, как правило, чистоты и порядка на рабочем месте;
8) потребность в систематическом контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Второй уровень:
1) составление плана эксперимента без подробной инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования без подробной инструкции;
3) подготовка формы отчета без подробной инструкции;
4) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в ходе выполнения работы;
5) осуществление самоконтроля без инструкции;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной литературы, с рисунком или схемой;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
8) эпизодическая потребность в контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное планирование эксперимента и теоретическое его обоснование;
2) самостоятельное определение перечня реактивов и оборудования;
3) внесение изменений в форму отчета;
4) экономное расходование времени и отбор наиболее эффективных средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
5) увеличение количества критериев самоконтроля;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной и научной литературы, чертежей;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке в течение всего эксперимента;
8) самостоятельное выполнение эксперимента.

Технические умения и навыки

Второй уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по рисунку или схеме без подробной инструкции;
3) установление очередности выполнения операций без подробной инструкции;
4) постоянное соблюдение всех правил безопасности труда.
Третий уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием и замена одних другими;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по чертежу;
3) самостоятельное составление очередности всех операций и выполнение их в процессе эксперимента;
4) строгое соблюдение всех правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки

Первый уровень:
1) работа с измерительными приборами в соответствии с инструкцией;
2) знание и использование методов измерений по инструкции;
3) обработка результатов измерений по инструкции.
Второй уровень:
1) работа с измерительными приборами без подробной инструкции;
2) знание и использование методов измерений без подробной инструкции;
3) обработка результатов измерений без подробной инструкции.
Третий уровень:
1) самостоятельная работа с различными измерительными приборами;
2) использование различных методов измерений;
3) привлечение к обработке результатов измерений вычислительной техники, таблиц, справочной литературы и др.

Интеллектуальные умения и навыки

Первый уровень:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента согласно инструкции;
2) выдвижение гипотезы эксперимента с помощью преподавателя;
3) отбор и использование теоретических знаний по указанию преподавателя;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов по инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов под руководством преподавателя.
Второй уровень:
1) определение цели и задач эксперимента без подробной инструкции;
2) выдвижение гипотезы и определение содержания эксперимента с незначительной помощью преподавателя;
3) использование теоретических знаний по аналогии;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов без подробной инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов с незначительным участием преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное определение цели и задач эксперимента;
2) самостоятельное выдвижение гипотезы и составление алгоритма проведения эксперимента;
3) самостоятельное использование теоретических знаний в новых условиях;
4) самостоятельное наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов;
5) самостоятельное осуществление синтеза, анализа, установление причинно-следственных связей, обобщений, формулировка и сопоставление выводов с целью и задачами эксперимента.

Конструкторские умения и навыки

Первый уровень:
1) исправление простейших неполадок в оборудовании, приборах и установках по инструкции под контролем преподавателя;
2) пользование готовым оборудованием, приборами и установками;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок под руководством преподавателя;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде рисунка.
Второй уровень:
1) осуществление ремонта оборудования, приборов и установок по указанию преподавателя;
2) внесение некоторых изменений в конструкцию оборудования, приборов и установок;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок по инструкции;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде схемы.
Третий уровень:
1) самостоятельное проведение ремонта оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование конструкции оборудования, приборов и установок;
3) изготовление приборов по чертежу;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде чертежа.

Выполнение учащимися работы на первом уровне можно оценить отметкой «3», на втором – отметкой «4» и на третьем уровне – отметкой «5».
Рассмотрим формирование экспериментальных умений и навыков с использованием предложенных уровней овладения ими при выполнении учениками 8-го класса практического занятия «Получение и свойства кислорода».

Первая группа учащихся выполняет не очень сложное задание (первый уровень).

Вариант 1
Задачи работы:
1) получить кислород разложением перманганата калия при нагревании и собрать его путем вытеснения воздуха;
2) доказать, что полученный газ – кислород;
3) проверить горение уголька в кислороде.
План работы:
1) собрать прибор для получения кислорода;
2) проверить его на герметичность (как?);
3) вставить комочек ваты в прибор (для чего?);
4) приготовить пробирки, банки или колбы для наполнения их кислородом;
5) осторожно нагреть по всей длине пробирку (почему?), в которой находится перманганат калия, а потом греть то место, где находится реактив;
6) следить за началом выделения кислорода (по какому признаку?);
7) собрать выделяющийся газ;
8) испытать полученный газ в пробирке (как?);
9) изучить горение уголька на воздухе и в кислороде;
10) влить в банку или колбу, в которой сжигали уголек, немного известковой или баритовой воды (что наблюдается?);
11) составить уравнение химической реакции горения уголька и сделать соответствующие выводы;
12) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Как проверить герметичность прибора для получения газов?
2) Какую роль играет вата в приборе для получения кислорода из перманганата калия?
3) Как определить начало выделения кислорода?
4) Как можно распознать кислород среди других газов?
5) Чем объяснить неодинаковое горение веществ на воздухе и в кислороде?

По содержанию задание для этой группы учащихся сходно с инструкцией, приведенной в учебнике. В то же время оно отличается от нее тем, что в нем имеются вопросы, требущие от учащихся не исполнительской, а творческой деятельности. Ученики выполняют такие задания на первом уроке, после чего они готовы к более сложной самостоятельной работе.

Вторая группа учащихся выполняет более сложное задание (второй уровень).
Вариант 2
Задача работы: рассмотреть способы собирания кислорода в зависимости от его растворимости и плотности.
План работы:
1) получить кислород и собрать его способами вытеснения воды и воздуха;
2) выяснить различия в приборах для собирания кислорода над водой и вытеснением воздуха;
3) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) В каких случаях оба способа собирания газов можно применять с одинаковым успехом?
2) Как влияет растворимость газов на выбор способа их собирания?
3) Как влияет плотность газов на выбор способа их собирания?
4) Можно ли по форме газоотводной трубки определить способ собирания газов?

От учащихся второй группы требуют обосновать целесообразность и необходимость своих действий прежде, чем они приступят к выполнению эксперимента. Его описание приведено в общем виде, и они должны не только уметь провести эксперимент, но и сделать самостоятельные выводы из полученных результатов. Это задание требует от учащихся самостоятельности в работе, элементов творческой деятельности.

Третьей группе учащихся предлагают наиболее сложное задание (третий уровень).
Вариант 3
Задачи работы:
1) проверить возможность получения кислорода из следующих веществ: KNO 3 , H 2 O 2 , KMnO 4 ;
2) выяснить условия протекания реакции разложения для каждого из указанных веществ;
3) установить, какое из этих веществ наиболее пригодно для получения кислорода в лаборатории.
План работы:
1) перечислить вещества, из которых можно получить кислород в лаборатории;
2) назвать (или предположить) оптимальные условия для получения кислорода из перечисленных выше веществ;
3) разработать план и провести самостоятельно эксперимент по проверке теоретических предположений;
4) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Какие вещества могут быть использованы для получения кислорода в лаборатории и на практике?
2) Какие факторы влияют на выбор веществ для получения кислорода в лаборатории и на практике?

Выполнение этого 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 имеет творческий характер.

§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования
экспериментальных умений и навыков

Наблюдение способствует непосредственному чувственному восприятию изучаемых веществ и явлений. Информация, полученная в процессе созерцания, вызывает познавательный интерес, способствует формированию самостоятельности в познании окружающей действительности. Наблюдение развивает наблюдательность, логическое мышление, речь. Однако наблюдение дает лишь внешнее представление о веществах и явлениях и не вскрывает их внутренней сущности. Внимание концентрируется преимущественно на отдельных веществах и явлениях, и недостаточно раскрываются причинно-следственные связи между ними, что ограничивает кругозор.
В тесной связи с наблюдением находится эксперимент, который восполняет этот недостаток. При его помощи учащиеся выясняют не только внешние особенности веществ и явлений, но и внутреннюю структуру веществ, раскрывают сущность и закономерности химических явлений.
Следовательно, если на основе наблюдений формируются главным образом предметные представления, то на основе эксперимента – химические понятия.
Умению наблюдать за происходящими явлениями и процессами следует учить непрерывно. При этом нужно добиваться, чтобы учащиеся обращали внимание не только на внешние изменения, но и одновременно осмысливали внутреннюю сущность происходящих явлений.
Наблюдая под руководством преподавателя за условиями протекания опытов, признаками реакций и образующимися продуктами и анализируя полученные результаты, ученики обогащают свои представления о химических превращениях и процессах, а объясняя причины, их вызвавшие, они учатся применять на практике полученные теоретические знания.