Организация химического эксперимента по органической химии в профильном классе

Организация химического эксперимента по органической химии в профильном классе

ТЕМА РАБОТЫ

Организация химического эксперимента по органической химии в профильном классе.

Выпускная квалификационная работа

Оглавление

Введение

Глава I. Концепция профильного обучения и место учебного предмета «Химия» в ней

.1 Концепция профильного обучения

.2 Изучение химии на профильном уровне

Глава II. Организация школьного химического эксперимента по органической химии

.1 Школьный химический эксперимент: виды, требования, техника выполнения

.2 Дополнение к школьному химическому эксперименту по органической химии

Заключение

Библиографический список

Введение

В современной школе на данном этапе осуществляется реализация концепции профильного обучения. Химия на профильном уровне изучается в классах химико-биологического, химико-математического и физико-химического профилей. В силу того, что химия является экспериментальной наукой, ожидалось, что в программах больше времени будет отведено на практические и лабораторные работы, демонстрационный эксперимент станет более насыщенным и разнообразным. Однако, в программах для профильных классов на практические работы учащихся отводится только 5 часов, а практика показывает, что учителя все чаще стали заменять «живой» демонстрационный эксперимент на видеодемонстрацию. Исходя из этой проблемы, мы сформулировали тему нашей работы: «Организация химического эксперимента по органической химии в профильном классе».

Объектом нашей работы является процесс обучения химии в профильной школе.

Предметом - организация химического эксперимента по органической химии в профильной школе.

Цель работы:      разработать и апробировать дополнение к школьному химическому эксперименту по органической химии.

Задачи:

1. Изучить концепцию профильного обучения.

. Проанализировать примерную программу полного общего образования (профильный уровень) по химии на предмет организации химического эксперимента по органической химии.

. Изучить требования к школьному химическому эксперименту.

. Разработать дополнение к школьному химическому эксперименту по органической химии.

. Апробировать химический эксперимент и составить рекомендации по его использованию в школе.

В ходе работы использованы следующие методы: теоретический анализ литературы по проблеме и предмету исследования; постановка химического эксперимента.

Практическая значимость исследования определяется тем, что рекомендации по использованию химического эксперимента, представленного в работе, могут быть использованы учителями, руководителями химических кружков, студентами во время педагогической   практики.

Глава 1. Концепция профильного обучения и место учебного предмета «Химия» в ней.

§ 1.1 Концепция профильного обучения

органическая химия профильный эксперимент школа

Профильное обучение.

Цели профильного обучения.

В соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2001 г. №1756-р об одобрении Концепции модернизации российского образования на период до 2010 г. на старшей ступени общеобразовательного школы предусматривается профильное обучение, ставится задача создания “системы специализированной подготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы, ориентированной на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся, в том числе с учетом реальных потребностей рынка труда <…> отработки гибкой системы профилей и кооперации старшей ступени школы с учреждениями начального, среднего и высшего профессионального образования”.

Прежде всего, следует разграничить понятия «профильное обучение» и «профильная школа».

Профильное обучение - средство дифференциации и индивидуализации обучения, позволяющее за счет изменений в структуре, содержании и организации образовательного процесса более полно учитываются интересы, склонности и способности учащихся, создавать условия для обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования. Профильная школа есть институциональная форма реализации этой цели. Это основная форма, однако, перспективными в отдельных случаях могут стать иные формы организации профильного обучения, в том числе, выводящие реализацию соответствующих образовательных стандартов и программ за стены отдельного общеобразовательного учреждения.

Профильное обучение направлено на реализацию личностно-ориентированного учебного процесса. При этом существенно расширяются возможности выстраивания учеником индивидуальной образовательной траектории.

Переход к профильному обучению преследует следующие основные цели:

− обеспечить углубленное изучение отдельных предметов программы полного общего образования;

− создать условия для существенной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ;

− способствовать установлению равного доступа к полноценному образованию разным категориям обучающихся в соответствии с их способностями, индивидуальными склонностями и потребностями;

− расширить возможности социализации учащихся, обеспечить преемственность между общим и профессиональным образованием, более эффективно подготовить выпускников школы к освоению программ высшего профессионального образования.

Общественный запрос на профилизацию школы.

Основная идея обновления старшей ступени общего образования состоит в том, что образование здесь должно стать более индивидуализированным, функциональным и эффективным.

Многолетняя практика убедительно показала, что, как минимум, начиная с позднего подросткового возраста, примерно с 15 лет, в системе образования должны быть созданы условия для реализации обучающимися своих интересов, способностей и дальнейших (послешкольных) жизненных планов. Социологические исследования доказывают, что большинство старшеклассников (более 70%) отдают предпочтение тому, чтобы «знать основы главных предметов, а углубленно изучать только те, которые выбираются, чтобы в них специализироваться». Иначе говоря, профилизация обучения в старших классах соответствует структуре образовательных и жизненных установок большинства старшеклассников. При этом традиционную позицию «как можно глубже и полнее знать все изучаемые в школе предметы (химию, физику, литературу, историю и т.д.)» поддерживают около четверти старшеклассников.

К 15-16 годам у большинства учащихся складывается ориентация на сферу будущей профессиональной деятельности. Так, по данным социологических опросов, проведенных в 2002 году Центром социологических исследований Минобразования России, “профессиональное самоопределение тех, кто в дальнейшем намерен учиться в ПТУ или техникуме (колледже), начинается уже в 8-м классе и достигает своего пика в 9-м, а профессиональное самоопределение тех, кто намерен продолжить учебу в вузе, в основном складывается в 9-м классе”. При этом примерно 70-75% учащихся в конце 9-го класса уже определились в выборе возможной сферы профессиональной деятельности.

В настоящее время в высшей школе сформировалось устойчивое мнение о необходимости дополнительной специализированной подготовки старшеклассников для прохождения вступительных испытаний и дальнейшего образования в вузах. Традиционная непрофильная подготовка старшеклассников в общеобразовательных учреждениях привела к нарушению преемственности между школой и вузом, породила многочисленные подготовительные отделения вузов, репетиторство, платные курсы и др.

Большинство старшеклассников считает, что существующее ныне общее образование не дает возможностей для успешного обучения в вузе и построения дальнейшей профессиональной карьеры. В этом отношении нынешний уровень и характер полного среднего образования считают приемлемым менее 12% опрошенных учащихся старших классов (данные Всероссийского центра изучения общественного мнения).

Зарубежный опыт профильного обучения.

Реформы образования происходят сейчас в большинстве развитых стран мира. При этом особое место в них отводится проблеме профильной дифференциации обучения.

В большинстве стран Европы (Франции, Голландии, Шотландии, Англии, Швеции, Финляндии, Норвегии, Дании и др.) все учащиеся до 6-го года обучения в основной общеобразовательной школе формально получают одинаковую подготовку. К 7-ому году обучения ученик должен определиться в выборе своего дальнейшего пути. Каждому ученику предлагаются два варианта продолжения образования в основной школе: “академический”, который в дальнейшем открывает путь к высшему образованию и “профессиональный”, в котором обучаются по упрощенному учебному плану, содержащему преимущественно прикладные и профильные дисциплины. При этом многие ученые-педагоги европейских стран считают нецелесообразной раннюю профилизацию (в основной школе).

В США профильное обучение существует на последних двух или трех годах обучения в школе. Учащиеся могут выбрать три варианта профиля: академический, общий и профессиональный, в котором дается предпрофессиональная подготовка. Вариативность образовательных услуг в них осуществляется за счет расширения спектра различных учебных курсов по выбору. При этом, прежде всего учитываются запросы и пожелания родителей, планирующих профиль для своих детей.

Анализ зарубежного опыта позволяет выделить следующие общие для всех изученных стран черты организации обучения на старшей ступени общего образования:

. Общее образование на старшей ступени во всех развитых странах являются профильными.

. Как правило, профильное обучение охватывает три, реже два последних года обучения в школе.

. Доля учащихся, продолжающих обучение в профильной школе, неуклонно возрастает во всех странах и составляет в настоящее время не менее 70%.

. Количество направлений дифференциации, которые можно считать аналогами профилей, невелико. Например, два в англоязычных странах (академический и неакадемический), три во Франции (естественнонаучный, филологический, социально-экономический) и три в Германии (“язык-литература-искусство”, “социальные науки”, “математика -точные науки -технология”).

. Организация профильной подготовки различается по способу формирования индивидуального учебного плана обучающегося: от достаточно жестко фиксированного перечня обязательных учебных курсов (Франция, Германия) до возможности набора из множества курсов, предлагаемых за весь период обучения (Англия, Шотландия, США и др.). Как правило, школьники должны выбрать не менее 15 и не более 25 учебных курсов, продолжительностью до одного семестра. Аналогами таких курсов в России можно было бы считать учебные модули, из которых возможно строить множество самостоятельных курсов.

. Количество обязательных учебных предметов (курсов) на старшей ступени по сравнению с основной существенно меньше. Среди них присутствуют в обязательном порядке естественные науки, иностранные языки, математика, родная словесность, физическая культура.

. Как правило, старшая профильная школа выделяется как самостоятельный вид образовательного учреждения: лицей - во Франции, гимназия - в Германии, “высшая” школа - в США.

. Дипломы (свидетельства) об окончании старшей (профильной школы) обычно дают право прямого зачисления в высшие учебные заведения за некоторыми исключениями, например, во Франции прием в медицинские и военные вузы проходит на основе вступительных экзаменов.

. Весь послевоенный период количество профилей и учебных курсов на старшей ступени школы за рубежом постоянно сокращалось, одновременно росло число обязательных предметов и курсов. При этом все более отчетливо проявлялось влияние и возрастающая ответственность центральной власти за организацию и результаты образования. Это отражается на всех этапах проведения экзаменов, в разработке национальных образовательных стандартов, уменьшении разнообразия учебников и др.

Отечественный опыт профильного обучения.

Российская школа накопила немалый опыт по дифференцированному обучению учащихся. Первая попытка осуществления дифференциации обучения в школе относится к 1864 г. Соответствующий Указ предусматривал организацию семиклассных гимназий двух типов: классическая (цель - подготовка в университет) и реальная (цель - подготовка к практической деятельности и к поступлению в специализированные учебные заведения).

Новый импульс идея профильного обучения получила в процессе подготовки в 1915-16 годах реформы образования, осуществлявшейся под руководством Министра просвещения П. Н. Игнатьева. По предложенной структуре 4-7 классы гимназии разделялись на три ветви: новогуманитарную, гуманитарно-классическую, реальную.

В 1918 г. состоялся первый Всероссийский съезд работников просвещения, и было разработано Положение о единой трудовой школе, предусматривающее профилизацию содержания обучения на старшей ступени школы. В старших классах средней школы выделялись три направления: гуманитарное, естественно-математическое и техническое.

В 1934 г. ЦК ВКП (б) и Совет Народных комиссаров СССР принимают постановление “О структуре начальной и средней школы в СССР”, предусматривающее единый учебный план и единые учебные программы. Однако введение на всей территории СССР единой школы со временем высветило серьезную проблему: отсутствие преемственности между единой средней школой и глубоко специализированными высшими учебными заведениями, что заставило ученых-педагогов в который раз обратиться к проблеме профильной дифференциации на старших ступенях обучения.

Академия педагогических наук в 1957 г. выступила инициатором проведения эксперимента, в котором предполагалось провести дифференциацию по трем направлениям: физико-математическому и техническому; биолого-агрономическому; социально-экономическому и гуманитарному. С целью дальнейшего улучшения работы средней общеобразовательной школы в 1966 г. были введены две формы дифференциации содержания образования по интересам школьников: факультативные занятия в 8-10 классах и школы (классы) с углубленным изучением предметов, которые, постоянно развиваясь, сохранились вплоть до настоящего времени.

В конце 80-х - начале 90-х годов в стране появились новые виды общеобразовательных учреждений (лицеи, гимназии), ориентированные на углубленное обучение школьников по избираемым ими образовательным областям с целью дальнейшего обучения в вузе. Также многие годы успешно существовали и развивались специализированные (в известной мере, профильные) художественные, спортивные, музыкальные и др. школы. Этому процессу способствовал Закон Российской Федерации 1992 года “Об образовании”, закрепивший вариативность и многообразие типов и видов образовательных учреждений и образовательных программ.

Таким образом, направление развития профильного обучения в российской школе в основном соответствует мировым тенденциям развития образования.

Вместе с тем сеть общеобразовательных учреждений с углубленным изучением предметов (гимназии, лицеи и др.) пока развита недостаточно. Для большинства школьников они малодоступны. Это ведет к таким негативным явлениям, как массовое репетиторство, платные подготовительные курсы при вузах и т.п. Профилизация обучения в старших классах школы должна внести позитивный вклад в разрешение подобных проблем.

Возможные направления профилизации и структуры профилей.

Очевидно, что любая форма профилизации обучения ведет сокращению инвариантного компонента. В отличие от привычных моделей школ с углубленным изучением отдельных предметов, когда один-два предмета изучаются по углубленным программам, а остальные - на базовом уровне, реализация профильного обучения возможна только при условии относительного сокращения учебного материала непрофильных предметов, изучаемых с целью завершения базовой общеобразовательной подготовки учащихся.

Модель общеобразовательного учреждения с профильным обучением на старшей ступени предусматривает возможность разнообразных комбинаций учебных предметов, что и будет обеспечивать гибкую систему профильного обучения. Эта система должна включать в себя следующие типы учебных предметов: базовые общеобразовательные, профильные и элективные.

Базовые общеобразовательные предметы являются обязательными для всех учащихся во всех профилях обучения. Предлагается следующий набор обязательных общеобразовательных предметов: математика, история, русский и иностранные языки, физическая культура, а также интегрированные курсы обществоведения (для естественно-математического, технологического и иных возможных профилей), естествознания (для гуманитарного, социально-экономического и иных возможных профилей).

Профильные общеобразовательные предметы - предметы повышенного уровня, определяющие направленность каждого конкретного профиля обучения. Например, физика, химия, биология - профильные предметы в естественнонаучном профиле; литература, русский и иностранные языки - в гуманитарном профиле; история, право, экономика и др. - в социально-экономическом профиле и т.д. Профильные учебные предметы являются обязательными для учащихся, выбравших данный профиль обучения.

Содержание указанных двух типов учебных предметов составляет федеральный компонент государственного стандарта общего образования.

Достижение выпускниками уровня требований государственного образовательного стандарта по базовым общеобразовательным и профильным предметам определяется по результатам единого государственного экзамена.

Элективные курсы - обязательные для посещения курсы по выбору учащихся, входящие в состав профиля обучения на старшей ступени школы. Элективные курсы реализуются за счет школьного компонента учебного плана и выполняют две функции. Одни из них могут «поддерживать» изучение основных профильных предметов на заданном профильным стандартом уровне. Например, элективный курс «Математическая статистика» поддерживает изучение профильного предмета экономики. Другие элективные курсы служат для внутрипрофильной специализации обучения и для построения индивидуальных образовательных траекторий. Например, курсы «Информационный бизнес», «Основы менеджмента» и др. в социально-гуманитарном профиле; курсы «Химические технологии», «Экология» и др. в естественнонаучном профиле. Количество элективных курсов, предлагаемых в составе профиля, должно быть избыточно по сравнению с числом курсов, которые обязан выбрать учащийся. По элективным курсам единый государственный экзамен не проводится.

При этом примерное соотношение объемов базовых общеобразовательных, профильных общеобразовательных предметов и элективных курсов определяется пропорцией 50:30:20.

Предлагаемая система не ограничивает общеобразовательное учреждение в организации того или иного профиля обучения (или нескольких профилей одновременно), а школьника в выборе различных наборов базовых общеобразовательных, профильных предметов и элективных курсов, которые в совокупности и составят его индивидуальную образовательную траекторию. Во многих случаях это потребует реализации нетрадиционных форм обучения, создания новых моделей общего образования.

В Приложении в качестве примера реализации одной из моделей профильного обучения предлагаются варианты учебных планов для четырех возможных профилей: естественно-математический, социально-экономический, гуманитарный, технологический. Следует отметить, что возможно такое построение образовательного процесса, когда комбинации общеобразовательных и профильных предметов дадут самые различные формы профилизации: для общеобразовательного учреждения, для отдельных классов, для групп учащихся.

Возможные формы организации профильного обучения.

Предлагаемая концепция профильного обучения исходит из многообразия форм его реализации.

Возможна такая организация образовательных учреждений различных уровней, при которой реализуется не только содержание выбранного профиля, но и предоставляется учащимся возможность осваивать интересное и важное для каждого из них содержание из других профильных предметов. Такая возможность может быть реализована как посредством разнообразных форм организации образовательного процесса (дистанционные курсы, факультативы, экстернат), так и за счет кооперации (объединения образовательных ресурсов) различных образовательных учреждений (общеобразовательные учреждения, учреждения дополнительного, начального и среднего профессионального образования и др.). Это позволит старшекласснику одного общеобразовательного учреждения при необходимости воспользоваться образовательными услугами других учреждений общего, начального и среднего профессионального образования, обеспечивающей наиболее полную реализацию интересов и образовательных потребностей учащихся.

Таким образом, можно выделить несколько вариантов (моделей) организации профильного обучения.

) Модель внутришкольной профилизации

Общеобразовательное учреждение может быть однопрофильным (реализовывать только один избранные профиль) и многопрофильным (организовать несколько профилей обучения).

Общеобразовательное учреждение может быть в целом не ориентировано на конкретные профили, но за счет значительного увеличения числа элективных курсов предоставлять школьникам (в том числе, в форме многообразных учебных межклассных групп) в полной мере осуществлять свои индивидуальные профильные образовательные программы, включая в них те или иные профильные и элективные курсы.

) Модель сетевой организации

В подобной модели профильное обучение учащихся конкретной школы осуществляется за счет целенаправленного и организованного привлечения образовательных ресурсов иных образовательных учреждений. Оно может строиться в двух основных вариантах.

Первый вариант связан с объединением нескольких общеобразовательных учреждений вокруг наиболее сильного общеобразовательного учреждения, обладающей достаточным материальным и кадровым потенциалом, которое выполняет роль «ресурсного центра». В этом случае каждое общеобразовательное учреждение данной группы обеспечивает преподавание в полном объеме базовых общеобразовательных предметов и ту часть профильного обучения (профильные предметы и элективные курсы), которую оно способно реализовать в рамках своих возможностей. Остальную профильную подготовку берет на себя «ресурсный центр».

Второй вариант основан на кооперации общеобразовательного учреждения с учреждениями дополнительного, высшего, среднего и начального профессионального образования и привлечении дополнительных образовательных ресурсов. В этом случае учащимся предоставляется право выбора получения профильного обучения не только там, где он учится, но и в кооперированных с общеобразовательным учреждением образовательных структурах (дистанционные курсы, заочные школы, учреждения профессионального образования и др.).

Предложенный подход не исключает возможности существования и дальнейшего развития универсальных (непрофильных) школ и классов, не ориентированных на профильное обучение и различного рода специализированных общеобразовательных учреждений (хореографические, музыкальные, художественные, спортивные школы, школы-интернаты при крупных вузах и др.).

Решение об организации профильного обучения в конкретном образовательном учреждении принимает его учредитель по представлению администрации образовательного учреждения и органов его общественного самоуправления.

Взаимосвязь профильного обучения со стандартами общего образования и единым государственным экзаменом.

Важна связь профильного обучения на старшей ступени с общей установкой на введение государственного стандарта общего образования. Если модернизация образования предусматривает введение института единого государственного экзамена, если речь идет о становлении общенациональной системы контроля качества образования, то, очевидно, объективность и реализуемость подобной системы может быть обеспечена только введением соответствующих образовательных стандартов не только для базовых общеобразовательных, но и для профильных общеобразовательных предметов.

В связи с этим профилизация обучения в старшей школе должна быть прямо соотнесена с вводимым единым государственным экзаменом.

§1.2 Изучение химии на профильном уровне

На профильном уровне химия изучается 3 часа в неделю в соответствии со стандартом и примерной программой.

Примерная программа по органической химии на профильном уровне.

Изучение химии на профильном уровне среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

·          освоение системы знаний о фундаментальных законах, теориях, фактах химии, необходимых для понимания научной картины мира;

·        овладение умениями: характеризовать вещества, материалы и химические реакции; выполнять лабораторные эксперименты; проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям; осуществлять поиск химической информации и оценивать ее достоверность; ориентироваться и принимать решения в проблемных ситуациях;

·          развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе изучения химической науки и ее вклада в технический прогресс цивилизации; сложных и противоречивых путей развития идей, теорий и концепций современной химии;

·        воспитание убежденности в том, что химия - мощный инструмент воздействия на окружающую среду, и чувства ответственности за применение полученных знаний и умений;

·        применение полученных знаний и умений для: безопасной работы с веществами в лаборатории, быту и на производстве; решения практических задач в повседневной жизни; предупреждения явлений, наносящих вред здоровью человека и окружающей среде; проведения исследовательских работ; сознательного выбора профессии, связанной с химией.

Обязательный минимум содержания основных образовательных программ

Выписка из основных обязательных программ

Вывод: некоторые из демонстраций не являются яркими, наглядными, некоторые - трудно выполнимы. Большинство требуют реактивов, которых в школе нет или мало. Поэтому возникает необходимость дополнить школьный химический эксперимент с целью усиления практической направленности, наглядности, простоты выполнения.

Глава 2. Организация школьного химического эксперимента по органической химии

§2.1 Школьный химический эксперимент: виды, требования, техника выполнения

Методика химического эксперимента в средней школе.

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.);

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:

− быть наглядным (все, что делается на демонстрационном столе, должно быть хорошо видно всем учащимся);

− быть простым по технике проведения и доступным для понимания;

− проходить удачно, без срывов;

− заранее подготавливаться преподавателем так, чтобы ребята легко воспринимали его содержание;

− быть безопасным.

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.

Методика демонстрационного эксперимента по органической химии [Цветков Л.А., 2000]

Характерными чертами демонстрационного эксперимента в органической химии являются следующие:

Эксперимент в преподавании органической химии в большой степени является средством "спрашивать природу", т.е. средством опытного исследования изучаемых вопросов, а не только иллюстрацией сведений о веществах, сообщаемых учителем. Это определяется как особенностями самого учебного предмета, так и тем обстоятельством, что органическая химия изучается уже на базе значительной химической подготовки учащихся.

Наиболее существенные демонстрационные опыты в большинстве случаев оказываются более продолжительными во времени, чем опыты по неорганической химии. Иногда они занимают почти целый урок, а в отдельных случаях и не вмещаются в рамки 45-минутного урока.

Демонстрационные опыты в ряде случаев менее наглядны и выразительны, чем в курсе неорганической химии, так как в наблюдаемых процессах мало внешних изменений, а получаемые вещества часто не имеют резких отличий в свойствах от исходных веществ.

В опытах по органической химии большое значение имеют условия протекания реакций: даже незначительное изменение этих условий может привести к изменению направления реакции и получению совершенно других веществ.

При постановке опытов по органической химии есть значительная опасность недостаточного осмысления их учащимися. Это объясняется тем, что опыты протекают часто длительное время, а иногда ставится параллельно несколько демонстраций, что заставляет учащихся распределять свое внимание одновременно на несколько объектов. К тому же путь от явления к сущности здесь часто сложнее, чем при изучении неорганической химии.

В связи с тем, что в школьных условиях значительное число важных химических процессов не может быть продемонстрировано, неизбежно ознакомление учащихся с целым рядом фактов без демонстрации опытов, по рассказу учителя, по схемам, рисункам и т.п.

Рассмотрим в этой последовательности, какие методические выводы отсюда следуют.

. Эксперимент органической химии дает весьма благодарный материал для умственного развития учащихся и воспитания творческих способностей к решению выдвигаемых проблем. Если эти возможности мы хотим использовать, демонстрируемые опыты не могут сводиться лишь к наглядной иллюстрации слов учителя. Такое преподавание едва ли способно пробудить самостоятельную мысль учащихся. Эксперимент особенно ценен как средство изучения природы и поскольку он является источником знаний, он развивает наблюдательность учащихся и стимулирует их мыслительную деятельность, а также заставляет сопоставлять и анализировать факты, создавать гипотезы и находить пути их проверки, уметь приходить к правильным выводам и обобщениям. С этой точки зрения приобретают большое значение опыты, показывающие генетическую связь классов органических веществ; опыты, проверяющие предположения о свойствах веществ и способах их получения на основании теории строения; опыты, ведущие к заключению о том или ином строении молекулы вещества.

Чтобы демонстрационные опыты дали надлежащие результаты, необходимо стремиться выполнять следующие условия: а) четко поставить проблему, требующую экспериментального решения, и разработать с учащимися основную идею опыта; цель и идею опыта учащиеся должны усвоить до эксперимента и во время эксперимента руководствоваться ими; б) учащиеся должны быть подготовлены к эксперименту, т.е. должны обладать необходимым запасом знаний и представлений для правильного наблюдения и дальнейшего обсуждения опыта; в) учащиеся должны знать назначение отдельных частей прибора, свойства используемых веществ, что наблюдать во время опыта, по каким признакам можно судить о процессе и о появлении новых веществ; г) правильно должна быть построена цепь рассуждений на материале опыта, и к необходимым выводам на основе опытов учащиеся должны подойти сами под руководством учителя.

Особенно важно обеспечить сознательное и активное участие учащихся в проведении опыта и обсуждении его результатов. Это может достигаться системой вопросов, которые ставит учитель в связи с экспериментом, например: "Что мы хотим узнать при помощи этого опыта?", "Какие вещества мы должны взять для опыта?", "Почему мы применяем в приборе ту или иную деталь?", "Что наблюдали в этом опыте?", "По каким признакам мы можем судить, что шла химическая реакция?", "Какие условия необходимы для реакции"?, "Почему вы думаете, что получилось такое-то вещество?", "Как на основании этого опыта можно сделать тот или иной вывод?", "Можно ли сделать такой-то вывод?" и т.д. Такая методика химического эксперимента приучает учащихся правильно наблюдать, воспитывает устойчивое внимание, строгость суждений, способствует прочному закреплению правильных представлений, развивает интерес к предмету.

. Большой методической тщательности требуют опыты по органической химии ввиду длительности их во времени. Из числа опытов, рекомендуемых программой и учебниками, свыше 60% являются "длительными", требующими на свою постановку от 10 мин до 1 ч, а в отдельных случаях и больше. Среди таких опытов можно назвать следующие: фракционная перегонка нефти, получение бромбензола, брожение глюкозы, получение бромэтана, нитрование клетчатки, синтез нитробензола и анилина, получение ацетальдегида из ацетилена, полимеризация метилметакрилата или другого мономера, количественные опыты в связи с доказательством структурных формул и др.

Одни учителя стараются избегать длительных опытов, боясь задержать темп прохождения курса, другие в постановке таких опытов допускают существенные методические неточности, третьи, наоборот, высоко ценят эти опыты, характерные для органической химии и не отходят от начатого эксперимента. При этом утомительно тянется урок в ожидании результата опыта, т.е. происходит расточительная трата времени, и педагогическая ценность урока снова оказывается невысокой.

Как же строить урок с использованием длительного эксперимента? Там, где возможно, следует стремиться прежде всего к сокращению времени на проведение опыта. Это может быть достигнуто различными путями. Иногда можно ограничиться получением небольшого количества вещества, достаточного лишь для его распознавания, или не извлекать продукт в чистом виде, если он с убежденностью может быть опознан в результате реакции. Можно рекомендовать предварительное нагревание реакционной смеси или разумно уменьшать количество исходных веществ.

Значительное сокращение времени дают также следующие приемы. Поставив тот или иной опыт, можно не дожидаться его окончания на данном уроке, а, отметив начало реакции, показать готовые продукты, с тем, чтобы на следующем уроке представить и вещества, полученные в начатом опыте, или, начав опыт на уроке, воспользоваться аналогичным опытом, заготовленным заранее, где реакция уже в значительной степени прошла, и здесь на уроке поставить извлечение полученных веществ. Подобная организация опытов не будет означать уход от наглядности в догматизм, так как основные стадии процесса здесь сохраняются и находят необходимое объяснение. Учащиеся видят медлительность протекания процесса и с полным доверием относятся к демонстрации конечной стадии опыта. С особой тщательностью ставятся опыты, которые указанными выше способами не могут быть сколько-нибудь значительно сокращены во времени. Вот один из возможных вариантов методического оформления подобных опытов. В классе обсуждается строение этилового спирта. Перед учащимися ставится вопрос: "Какой реакцией можно подтвердить наличие гидроксильной группы в молекуле спирта?" Путем наводящих вопросов о том, какие гидроксилсодержащие вещества изучались в неорганической химии и с какими веществами они реагировали, учитель вызывает со стороны учащихся предложение провести реакцию с соляной или бромистоводородной кислотой. В случае наличия гидроксильной группы можно ждать образования воды и известного учащимся хлористого (бромистого) этила. Называются исходные вещества, объясняется устройство прибора и ставится соответствующий опыт. Составляется предположительное уравнение реакции.

Во время опыта ставится вопрос: "В какие реакции еще может вступать спирт установленного нами строения?" Учащиеся вспоминают получение этилена. Учитель спрашивает, как ставился в классе этот опыт, и предлагает составить уравнение реакции. Далее учитель требует суммировать химические свойства спирта. Вызванный ученик указывает реакцию спирта с натрием, реакцию получения этилена, приводит соответствующие уравнения, пишет уравнение реакции с бромистым водородом, называет образующийся при этом продукт. В этот момент учитель привлекает внимание класса к опыту. В приемнике собралось уже значительное количество бромистого этила. Учитель отделяет его от воды (без промывки) и обносит по классу. Одновременно он спрашивает: "Как называется это вещество и как оно получено?" В подобных случаях учащиеся должны очень хорошо знать цель опыта, исходные вещества, направление опыта, чтобы при возвращении к нему после некоторого отвлечения им не пришлось с напряжением вспоминать, какие вещества реагируют в данном случае и что следует ожидать. Опыт должен настолько прочно войти в сознание, чтобы учащиеся в любое время могли обращаться к нему, уделяя, однако, основное свое внимание тому вопросу, который обсуждается в классе.

При правильной постановке длительные опыты воспитывают у учащихся умение держать в поле своего зрения одновременно несколько объектов, что бесспорно важно в дальнейшем обучении и в жизни. В высшем учебном заведении уже на первых лекциях требуется умение распределять внимание между слушанием лекции и ее записью, между усвоением содержания лекции, ее записью и наблюдением демонстрируемых опытов.

. Многие опыты органической химии значительно проигрывают в связи с малой наглядностью процессов и получаемых веществ. В самом деле, при бронировании бензола учащимся издали не видно ни проявления реакции, ни образующегося бромбензола; при гидролизе сахарозы, крахмала, клетчатки не видно ни реакции, ни новых веществ (наличие которых удается определить лишь позднее косвенным путем); при получении эфира из бесцветной смеси веществ отгоняется такая же бесцветная жидкость; при демонстрации получения сложных эфиров в реагирующей смеси не происходит никаких видимых для учащихся изменений и т.д. При неправильной постановке подобных опытов у учащихся могут не только не создаться нужные представления, но легко могут образоваться превратные представления. Поэтому при наблюдении расслоения жидкостей можно подкрашивать одну из них так, чтобы линия раздела ясно обозначалась. Точно так же можно окрашивать воду при собирании газов над водой и в опытах, идущих с изменением объемов газов. Окрашивание жидкостей допустимо, однако, лишь в том случае, если учитель обеспечит четкое понимание учащимися искусственности этого приема. При перегонке жидкостей падение капель в приемник можно сделать более заметным с помощью подсвета, белого или черного экрана и т.п.; следует резко подчеркивать, какими свойствами различаются внешне подобные исходные и получающиеся вещества, и сразу же демонстрировать это различие. Там, где о ходе реакции можно судить по образованию побочных продуктов, следует сделать последние ясно видимыми учащимся (поглощение бромистого водорода щелочным раствором фенолфталеина при получении бромбензола и т.п.).

. Особо следует отметить, что для реакций в органической химии решающее значение имеют условия их протекания. В неорганической химии эти условия играет меньшую роль, так как многие процессы идут уже при обычных условиях и протекают практически однозначно. Наблюдение химических реакций без четкого уяснения условий их протекания отрицательно сказывается на качестве и прочности знаний. Когда недостаточно выясняются условия реакции, у учащихся может создаться неверное представление, будто направление реакций ничем не обусловлено, совершенно произвольно и не подчиняется никаким закономерностям. Так, например, вскоре после ознакомления с получением этилена из спирта учащиеся встречаются с получением этилового эфира из той же по существу смеси веществ (спирта и концентрированной серной кислоты). Им совершенно непонятно, почему здесь получается эфир, а не этилен. Чтобы разъяснить это и, таким образом, не допустить недоверия к науке, приходится возвращаться к опыту с этиленом и теперь сообщать условия его получения. Если бы эти условия были подчеркнуты своевременно, с ними можно было бы сопоставить условия образования эфира и в этом сопоставлении прочней закрепить знание. Поэтому, при демонстрации опытов следует обращать внимание на условия протекания реакции и затем требовать в опытах учащихся непременного указания этих условий. Такой подход организует наблюдение учащихся в процессе экспериментирования, дает правильное направление изучению материала по книге и способствует закреплению в памяти конкретных представлений о явлениях. Это помогает, и проверить качество усвоения материала учащимися. Постоянное подчеркивание условий опыта, показ на некоторых примерах отрицательных результатов несоблюдения условий опыта, признание неполноценным ответа, когда приводится уравнение реакций без описания самого явления, - все эти приемы помогают правильному изучению химии. Даже в выполнении упражнений и решении задач всякий раз, где это возможно и целесообразно, следует указывать те условия, при которых соответствующий процесс происходит.

. Современная теория строения органических соединений позволяет глубже, чем это имело место при изучении неорганической химии, вскрывать сущность химических явлений. От наблюдений явлений ученик должен переходить к представлению о порядке соединения атомов в молекуле, о расположении их в пространстве, о взаимном влиянии атомов или групп атомов на свойства вещества в целом и о перегруппировке этих атомов при реакции. При неправильном использовании эксперимента может оказаться, что, несмотря на полное, казалось бы, соблюдение принципа наглядности, учебный материал будет излагаться в значительной степени догматично, оторвано от эксперимента, и знания учащихся могут оказаться формальными. Такое положение может быть, например, в тех случаях, когда учитель стремится начинать изучение каждого вещества всегда строго по определенной схеме.

Изучается тема "Этилен". Учитель намерен описать физические свойства этилена, затем показать его реакции. В самом начале он заявляет учащимся: "Для того чтобы можно было наблюдать этилен и ознакомиться с его реакциями, получим его в лаборатории". Ставится опыт получения этилена из этилового спирта с помощью серной кислоты. Казалось бы, что в таком случае нужно было объяснить устройство прибора, указать, какие вещества взяты для реакции и т.д. Но по плану учителя получение этилена должно изучаться после изучения свойств, и он от этого плана здесь не отступает. Учащиеся томительно ожидают, пока идет нагревание смеси. Что должно получиться в опыте, за чем следить, что наблюдать - учащиеся не знают. Лишь, после того как в пробирке над водой начал собираться газ, учитель сообщает учащимся, что собой представляет этилен по физическим свойствам. Таким образом, без пользы потеряна часть времени - учащиеся смотрели на непонятный прибор и ничего по существу не видели. При таком плане изучения, конечно, целесообразней было бы заготовить этилен заранее в цилиндрах, чтобы на уроке сразу приступить к его демонстрации.

. При изучении органической химии нет ни возможности, ни необходимости демонстрировать все явления, о которых идет речь на уроке. Это утверждение уже достаточно обосновано выше. Здесь важно рассмотреть, как подходить к отбору опытов, обязательных для демонстрирования, и как определять, о каких опытах учащиеся могут составить представление по схемам, рисункам, рассказам учителя и т.д.

Прежде всего, следует считать, что учащиеся, безусловно, должны в натуре наблюдать все вещества, указанные в программе, их важнейшие химические реакции. При этом нет необходимости воспроизводить многократно изучаемые реакции. Ознакомив учащихся с реакцией серебряного зеркала на одном представителе альдегидов, можно далее использовать эту реакцию для практического распознавания веществ (например, для определения альдегидной группы в глюкозе), и после этого уже нет нужды демонстрировать эту реакцию всякий раз, когда о ней заходит речь на уроке.

В каждом новом случае упоминание о ней вызывает у учащихся достаточно яркий образ явления. Продемонстрировав взрыв метана и этилена с кислородом, нет особой нужды демонстрировать взрыв ацетилена.

Достаточно будет сослаться на предыдущие опыты, указав при этом, что взрыв ацетилена происходит с еще большей силой. Точно так же, показав окисление этилового и метилового спирта, нет необходимости подвергать окислению другие спирты, чтобы создать у учащихся нужное понятие. Если показаны реакции уксусной кислоты, можно не повторять все реакции при изучении других кислот и т.д.

Однако в тех случаях, когда вещество является прямым объектом изучения (бутан и изобутан рассматривались ради понятия изомерии), нельзя ограничиться ссылкой на его физические свойства, не знакомя с самим веществом. Например, нельзя не показать бензол на том основании, что учащиеся представляют себе бесцветную жидкость, замерзающую при +5°С, легко кипящую и т.д. Для образования достаточно полного понятия о бензоле надо ознакомиться еще с его запахом, консистенцией, с его отношением к другим веществам и т.д. Было бы абсурдом не показать учащимся реакцию серебряного зеркала на том основании, что они имеют представление о зеркале вообще. Нельзя, например, не показать получение и собирание метана или этилена над водой на том основании, что прежде учащиеся наблюдали получение кислорода, собирали оксиды азота и т.п. Объектом изучения здесь является не собирание газа, а способ получения вещества, его свойства, под этим углом зрения и демонстрируется соответствующий опыт.

В отдельных случаях приходится ограничиваться словесным описанием опыта без демонстрации его, хотя учащиеся не имеют еще необходимой базы для правильного представления процесса. Это бывает необходимо в тех случаях, когда новое изучаемое явление не может быть воспроизведено в школе (например, когда процесс требует применения высокого давления или когда изменение условий для целей школьного преподавания исказило бы картину изучаемого производственного процесса).

Из сказанного следует, что методика демонстрации опытов требует тщательного продумывания к каждому уроку. Любой опыт должен быть так вплетен в канву логической структуры урока, чтобы каждый учащийся мог в максимальной степени понять смысл и уяснить значение опыта. В таком случае в более полной мере будут использованы все возможности эксперимента для постановки правильного изучения веществ, явлений, теорий и законов данной пауки.

В заключение здесь следует еще раз напомнить, что, поскольку основы демонстрационного эксперимента по органической химии являются общими с экспериментом неорганической химии и даже с экспериментом других родственных наук, на него в полной мере распространяются те общие требования, которые предъявляются ко всякому учебному эксперименту. Укажем в виде перечисления хотя бы некоторые из этих требований.

Эксперимент должен быть "безотказен", т.е. получаться наверняка и давать при этом ожидаемый, а не неожиданный результат. Для этого каждый опыт проверяется до урока с теми реактивами, которые будут применяться в классе. Надежность реактивов здесь часто имеет большее значение, чем в химии неорганической. Эксперимент должен быть выразительным, ярко представляющим то, что от него хотят получить. Для этого опыт должен быть поставлен в соответствующем масштабе, без загромождения прибора лишними деталями и без побочных явлений, отвлекающих внимание учащихся: опыт должен быть, как говорят, "обнаженным". Разумеется, что освобождение от излишних деталей должно быть целесообразным. Если надо, например, показать почти бесцветное пламя метана, то нельзя не пропустить газ хотя бы через одну промывалку со щелочью, прежде чем зажечь его у отводной трубки. Эксперимент должен быть безопасным при постановке в классе. При наличии той или иной опасности (синтез ацетилена, получение нитроклетчатки) он должен выполняться только учителем и с соблюдением надлежащих мер предосторожности.

§2.2 Дополнение к школьному химическому эксперименту по органической химии

Химический эксперимент по теме «Многоатомные спирты»

в профильных классах

Тема «Многоатомные спирты» - одна из ключевых в школьном курсе органической химии. Изучение этой темы дает возможность учителю успешно осуществить опережающее обучение и предварительно ознакомить школьников с такими важными органическими веществами, как жиры (сложные эфиры), углеводы. Кроме того, эта тема позволяет закрепить и углубить знания учащихся о спиртах как большой группе гидроксилсодержащих органических соединений, имеющих большое значение, как в природе, так и в жизни человека.

Конечно же, решающая роль в реализации указанных дидактических задач при изучении данной темы принадлежит химическому эксперименту. Предлагаем свой опыт проведения лабораторных занятий по теме «Многоатомные спирты» в классах с углубленным изучением химии.

Опыт 1. Качественная реакция на многоатомные спирты.

Для проведения опыта используют глицерин, 5-6 капель которого с помощью пипетки добавляют в пробирку со свежеосажденным гидроксидом меди (II). При встряхивании полученной смеси наблюдают растворение голубого осадка Сu(ОН)₂ и образование ярко-синего раствора глицерата меди (II).

Необходимо заметить, что опыт всегда проходит удачно только при одном условии: среда должна быть щелочной. А это значит, что при получении осадка гидроксида меди (II) к 2-3 каплям 5%-ного раствора медного купороса (пятиводного сульфата меди) необходимо добавить избыток щелочи (1-2 мл 10%-ного раствора едкого натра или едкого кали). Если все же опыт не удается, надо в пробирку с реакционной смесью добавить раствор щелочи и тогда непременно будет положительный результат.

Опыт 2. Доказательство того, что многоатомными спиртами являются углеводы.

Углеводы - гетерофункциональные природные вещества (содержат различные функциональные группы в молекуле), строение которых довольно сложно для понимания школьников. Поэтому учащихся постепенно надо готовить к изучению этого класса соединений, поэтапно знакомить с особенностями их строения.

При изучении темы «Многоатомные спирты» они узнают о том, что углеводы в своем составе содержат две и более гидроксильные группы, а в дальнейшем при изучении темы «Альдегиды и кетоны» - о том, что молекулы углеводов имеют и карбонильные функциональные группы. Так постепенно учащиеся получают знания об этих довольно сложно устроенных веществах. Причем эти знания подкрепляются химическим экспериментом.

Такой прием опережающего обучения, основанный на внутрипредметной интеграции, как показывает опыт преподавания химии в школе, способствует более глубокому пониманию основ конкретных сложных тем и органической химии в целом.

Берут две пробирки, в одну из них помещают несколько кристаллов сахара, в другую - немного мёда. Содержимое пробирок растворяют в 3-5 мл воды, и полученные растворы добавляют к свежеосажденному гидроксиду меди (II). В обоих случаях голубой осадок Си(ОН)₂ растворяется и образуются комплексы Си²⁺ и углеводов, имеющие ярко-синюю окраску.

Приводятся формулы использованных в эксперименте углеводов в сокращенном виде. Сахар - С₁₂Н₂₂О₁₁ или С₁₂Н₂₀О₉(ОН)₂. Мёд - сложная смесь природных веществ, основными компонентами которой служат два изомерных углевода - глюкоза и фруктоза, их формула - С₆Н₁₂О₆ или С₆Н₁₀О₄(ОН)₂.

Ниже приведено уравнение реакции (в упрощенной форме) на примере взаимодействия глюкозы или фруктозы с гидроксидом меди (II).

Опыт 3. Доказательство того, что многоатомные спирты - структурные компоненты жиров.

Учитель сообщает школьникам, что жиры - природные вещества, широко распространенные в составе живых организмов и выполняющие ответственные биологические функции. Молекулы жиров содержат остатки многоатомных спиртов (наряду с остатками карбоновых кислот, с которыми учащиеся знакомились при изучении одноатомных спиртов), в частности остатки глицерина. Это доказывает следующий опыт.

Мелконарезанные кусочки жира (свиного сала) помещают в колбу, добавляют 20-25 мл воды и 5-6 капель концентрированной серной кислоты (вместо указанных реагентов можно взять 2%-ный раствор серной кислоты). Смесь кипятят 2-3 мин., раствор фильтруют, фильтрат обрабатывают 2%-ным раствором едкого натра до нейтральной среды по лакмусу. Затем полученный раствор добавляют к свежеосажденному Сu(ОН)₂. При этом наблюдается ярко-синее окрашивание глицерата меди (II).

Этот же опыт удобнее проводить другим способом, а, именно. Мелконарезанные кусочки жира (свиного сала) помещают в колбу, добавляют 20-25 мл 10%-ного водного раствора щелочи (гидроксида натрия или гидроксида калия). Смесь кипятят 2-3 мин., раствор фильтруют, а к фильтрату добавляют по каплям 5%-ный раствор медного купороса. Первоначально образующийся осадок гидроксида меди (II) при встряхивании растворяется и образуется ярко-синий раствор глицерата меди.

Опыт 4. Качественное обнаружение многоатомных спиртов в кремах и мазях.

Как известно, многие кремы и мази содержат в качестве смягчающих средств многоатомные спирты. Чаще всего для этих целей применяют глицерин или пропиленгликоль. Эти полиолы легко обнаружить качественной реакцией на многоатомные спирты.

Небольшое количество детского крема помещают в дистиллированную воду (можно использовать обычную водопроводную или родниковую воду), тщательно перемешивают при комнатной температуре в течение 2-3 мин., раствор сливают и в нем обнаруживают многоатомный спирт с помощью качественной реакции. При использовании какого-либо другого косметического крема получается устойчивая водная эмульсия белого цвета. Затем к этой эмульсии добавляют равный объем 10%-ного раствора щелочи (едкого натра или едкого кали), выпавшие белые хлопья отфильтровывают, а фильтрат добавляют к свежеосажденному Сu(ОН)₂. Наблюдается растворение осадка и появляется ярко-синее окрашивание.

Этот опыт можно заметно упростить и сократить по времени. Для этого крем помещают в 10%-ный раствор щелочи, выпавшие хлопья фильтруют, а к фильтрату, содержащему многоатомный спирт, добавляют по каплям 5%-ный раствор медного купороса. Первоначально образующийся осадок гидроксида меди (II) при встряхивании растворяется и образуется ярко-синий раствор глицерата меди (см. опыт 1).

Опыт 5. Обнаружение многоатомных спиртов в жевательной резинке.

Сладкий вкус жевательных резинок обусловлен присутствием в них многоатомных спиртов, например, ксилита. Его формула С₅Н₁₂О₅, или СН₂ОН(СНОН)₃СН₂ОН.

Мелкоизмельченный кусочек жевательной резинки помещают в воду и перемешивают 2-3 мин. при комнатной температуре. Затем воду с растворенным в ней ксилитом сливают в пробирку с гидроксидом меди (II) и наблюдают положительную качественную реакцию на многоатомные спирты.

Опыт 6. Взаимодействие маннита со свежеосажденным гидроксидом меди (II).

Некоторые лекарственные средства (пиридоксин, аскорбиновая кислота, маннитол и другие) по своей химической природе являются многоатомными спиртами и содержат две и более гидроксильные группы в их молекулах. Поэтому весьма уместно на практическом занятии по химии использовать эти вещества для доказательства принадлежности их к многоатомным спиртам. Так маннитол (или просто маннит) - шестиатомный спирт, формула которого С₆Н₁₄О₆, или СН₂ОН(СНОН)₄СН₂ОН. Применяется как эффективное диуретическое средство. Продается в аптеках в виде 15%-ного раствора по 200, 400, 500 мл. Устойчив при хранении (хранится более двух лет). Раствор маннита объемом 2-3 мл приливают к свежеприготовленному голубому осадку гидроксида меди (II), осадок растворяется с образованием ярко-синего раствора. Уравнение реакции аналогично уравнению реакции взаимодействия ксилита с Сu(ОН)₂.

Описанный химический эксперимент по теме «Многоатомные спирты» базируется на использовании веществ, широко распространенных в природе и применяемых человеком в хозяйственной деятельности и повседневной жизни. Такой подход позволяет тесно связать процесс обучения химии с познанием окружающей действительности и усилить интерес учащихся к этой теме.

Химический эксперимент по теме «Карбоновые кислоты».

Концепция профильного образования требует усиления экспериментальной направленности обучения дисциплинам естественного цикла, в том числе и химии в классах соответствующего профиля. И здесь как никогда важна связь процесса обучения химии в школе с окружающей нас действительностью. Учащиеся не только должны получить глубокие знания о строении и свойствах химических веществ, но и иметь определенные представления об их роли в природе и жизни человека, выработать реальные навыки обращения с химическими веществами. И здесь учителю представляется широкая возможность использования для проведения химического эксперимента весьма доступных из природных источников и известных из повседневной жизни веществ. Такой подход к проведению лабораторных и практических занятий не только не ослабит интереса учащихся к изучаемой дисциплине, а, наоборот, усилит его.

В этом отношении следует отметить удачные методические находки в проведении школьного химического эксперимента по органической химии, предложенные Храмовым В.А. с соавторами (см. «Химия в школе», 2005-06 гг). Однако они далеки от школьной программы и, скорее всего, их можно рекомендовать для проведения элективных курсов по химии или для работы научного общества учащихся (НОУ) по химии.

В связи со сказанным предлагается свой опыт проведения химического эксперимента по органической химии на примере изучения темы «Карбоновые кислоты» в классах с углубленным изучением химии.

. Диссоциация карбоновых кислот. Для этого используется раствор уксусной кислоты, приготовленный 10-кратным разбавлением 70%-ного столового уксуса. Берут три пробирки с раствором уксусной кислоты. В одну из них опускают универсальный лакмус, в другую добавляют раствор метилового оранжевого, а в третью - водный экстракт калины (он выступает в качестве природного индикатора, и этот вывод учащиеся делают сами на основании результатов проведенных испытаний).

Во всех случаях растворы уксусной кислоты приобретают красное окрашивание, что указывает на кислую реакцию среды:

. Взаимодействие карбоновых кислот с металлами. Опыты проводят с раствором уксусной кислоты. Для этого в три пробирки наливают по 2-3 мл раствора уксусной кислоты, в одну из них бросают кусочек цинка, в другую - кусочек алюминиевой проволоки (проволоку желательно предварительно почистить наждачной бумагой), а в третью - кусочек медной проволоки. В первых двух пробирках наблюдают выделение газа, в третьей - нет никаких изменений.

Учащиеся делают вывод о сходстве карбоновых кислот с неорганическими кислотами, сравнивают скорость реакций (по интенсивности выделения водорода) цинка и алюминия с раствором уксусной кислоты, связывая это с активностью металлов.

. Взаимодействие карбоновых кислот с оксидами металлов. Демонстрируют реакцию раствора уксусной кислоты с оксидом меди (II), который можно приготовить прокаливанием медной проволоки в пламени газовой горелки или обычной спиртовки.

Черный оксид меди (II) реагирует с уксусной кислотой при нагревании с образованием раствора ацетата меди голубого цвета:

. Взаимодействие карбоновых кислот с основаниями. В раствор уксусной кислоты добавляют немного ржавчины (ее заранее можно приготовить, поместив небольшой железный гвоздь во влажное полотно или в обычный химический стакан с водой). Ржавчина, как известно, - это слой частично гидратированных оксидов железа, в ее состав входит и гидроксид железа (III). При умеренном нагревании он реагирует с уксусной кислотой с образованием раствора ацетата железа красно-оранжевого цвета, который затем при кипячении в течение 3-5 минут вследствие гидролиза превращается в основный ацетат железа, выпадающий в осадок в виде красно-бурых хлопьев:

. Взаимодействие карбоновых кислот с солями. Можно использовать золу растений (в ней содержится кроме прочего карбонат калия), пищевую соду (гидрокарбонат натрия), школьный мел или кусочки известняка или мрамора (карбонат кальция). Во всех случаях уксусная кислота вытеснит угольную кислоту из ее солей. Выделяющийся газ можно идентифицировать как углекислый газ, например:

. Непредельный характер некоторых кислот. Непредельные кислоты можно приготовить из обычного растительного масла. Для этого его надо прокипятить 2-3 мин. с водным раствором соды (карбоната натрия) или поташа (карбоната калия, из золы растений). Если раствор получится окрашенным, его можно обесцветить активированным углем (уголь можно также заранее приготовить с ребятами или использовать аптечный препарат), а затем отфильтровать. В две пробирки помещают приготовленный раствор непредельной (олеиновой) кислоты, в одну добавляют несколько капель йода (аптечный спиртовой раствор), а в другую - разбавленный раствор перманганата калия (аптечной марганцовки). В обоих случаях произойдет обесцвечивание растворов реагентов. Кроме того, во второй пробирке появится бурый осадок диоксида марганца:

. Особые свойства муравьиной кислоты. Используется водный раствор муравьиной кислоты и водный экстракт выделений муравьев. Оба раствора делят пополам. К одной части этих растворов добавляют аммиачный раствор оксида серебра, нагревают и наблюдают появление черного осадка металлического серебра (может образоваться серебряное зеркало). К другой части этих растворов добавляют слабо розовый перманганат калия: наблюдается обесцвечивание и образование бурого осадка диоксида марганца:

. Обнаружение органических кислот в природных объектах. Как известно, органические кислоты широко распространены в природе, особенно в составе живых организмов, где они выполняют ряд важных биологических функций. В основном природные кислоты являются продуктами углеводного обмена. Это, прежде всего гидроксикислоты, оксокислоты. Многие кислоты - продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому для учащихся будет и интересно, и познавательно с помощью простых аналитических приемов обнаружить кислоты в природных объектах. Для этого достаточно иметь индикаторы (они указаны в первом опыте), которые в кислой среде изменяют окраску. В качестве природных объектов можно рекомендовать лимоны, яблоки, капусту, другие овощи и фрукты; различные молочные продукты (молоко, кефир, ряженка, йогурты и др.). Причем по интенсивности окраски индикаторов можно сравнивать количества кислот в свежих и консервированных продуктах, например, в свежей и квашеной капусте, в свежих и печеных яблоках и так далее.

Умело организованная работа в этом направлении позволит также выполнить хорошую научную работу учащихся в рамках НОУ.

Конечно, здесь описаны далеко не все возможности экспериментальной работы по этой теме. Важно, что предложенный эксперимент лишний раз убедит учащихся в необходимости изучать конкретные вещества, существующие вокруг нас. Такой эксперимент поможет учителю связать процесс обучения с познанием окружающей нас природы, показать практическую значимость химии как науки в жизни человека. Кроме того, это позволит учащимся соприкоснуться с химическими веществами, с их конкретными свойствами и понять, что химия - это далеко не знание формул веществ и умение составлять уравнения тех или иных реакций, а, прежде всего знание свойств веществ и умение использовать их для практических нужд человека.

Химический эксперимент по теме «Сложные эфиры и жиры» в профильных классах.

Экстрагирование жиров и масел.

Берут 2-3 грамма тонко измельченных в ступке семян подсолнечника, льна, тыквы помечают в колбу, приливают 25-30 мл диэтилового эфира и закрывают колбу корковой пробкой. Встряхивают колбу время от времени в течение часа. Полученный раствор масла в эфире фильтруют. Остаток семян к колбе промывают дважды небольшими порциями эфира, который затем также фильтруют и присоединяют к основному раствору. Эфир отгоняют из раствора на водяной бане и наблюдают небольшое количество масла в каждой из пробирки.

На основе этого опыта можно организовать научно-исследовательскую работу, например, «Сравнительный анализ содержания масла в различных масличных культур».

Заключение

Из сказанного выше следует, что проведение химического эксперимента по органической химии в школе имеет огромное значение для формирования у учащихся прочных знаний о веществах и их свойствах. Эксперимент также позволяет ознакомить учащихся с простейшей посудой и приборами, правилами работы в химическом кабинете, выработать у них практические умения и навыки выполнения несложных опытов по химии.

Химия-наука экспериментальная. Поэтому обучение этой дисциплины в школе невозможно без использования химического эксперимента.

Проведение химического эксперимента на уроках химии также предусмотрено и стандартом общего среднего образования. Демонстрационные опыты, лабораторные опыты, практические занятия- вот распространенные формы экспериментальной работы при изучение химии в школе.

Безусловно, проблема внедрения химического эксперимента в школьный курс химии, должен постоянно изменяться, совершенствоваться. Изменяться и и сам химический эксперимент. При этом особое внимание должно уделяться использование веществ, с которыми учащиеся сталкиваются постоянно, каждый день. Только так можно повысить интерес учащихся к химии.

В настоящей выпускной квалификационной работе нами и предложен один из вариантов усовершенствования школьного химического эксперимента по теме «кислородосодержащие органические вещества».

Выводы:

. В процессе ВКР была изучена концепция профильного обучения. Суть этой концепции состоит в том, что учащиеся, заинтересованные предметом, получают более углубленные знания по этой дисциплине.

. Была проанализирована примерная программа полного обшего образования (профильный уровень) по химии на предмет организации химического эксперимента по органической химии.

По сравнению с базовым уровнем профильный уровень подразумевает более углубленное изучение химии в школе.

. Были изучены требования к школьному химическому эксперименту.

. Разработаны дополнения к школьному химическому эксперименту по органической химии.

. Были апробирован химический эксперимент и составлены рекомендации по его использованию в школе.

Библиографический список

1. Алексинский В.Н. Занимательные опыты по химии: Книга для учителей. - М: Просвещение, 1995.

. Анисимова А.А. Основы биохимии. - М: Высшая школа, 1986.

. Балаева И.И. Домашний эксперимент по химии: Пособие для учителей.- М.: Просвещение, 1977.

.Верховский В.Н.,Смирнов А.Д. Техника химического эксперимента: Пособие для учителей.-Т.1.-6-е изд.,перераб.-М.: Просвещение,1973.

. Грабетский А.А., Зазнобина Л.С., Назарова Т.С. Использование средств обучения на уроках химии. - М.: Просвещение, 1988.

. Грабетский А.А., Назарова Т.С. Кабинет химии. - М.: Просвещение, 1980.

. Зуева М.В. Развитие учащихся при обучении химии: пособие для учителей. - М.: Просвещение, 1978.

.Карсуновская В.М. Активизация методов обучения.-М.:Просвещение,1985.

. Кирилова Г.Д. Процесс развивающего обучения как целостная система. - СПб.: Образование, 1996. - с 105.

. Краузер Б., Фримантл М., Химия. Лабораторный практикум: Уч. Пос. / Пер. с англ. /Под ред. Д.Л. Рахманкулова.- М.: Химия, 1995.

11. Маршалова Г.Л. Техника безопасности в школьной химической лаборатории. - М.: Аркте, 2002.

. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. - Ростов н/Д, 1999.

. Самовалова Н.А. Методические указания по выполнению лабораторных работ. - Орел: ОГТУ, 2002.

. Сомин Л.Е. Увлекательная химия: Пособие для учителей-М.: Просвещение,1998.

. Сиборг Г. Химия.- М.: Мир,1987.

. Стёмин Б.Д. Занимательные задания и эффектные опыты по химии/Б.Д. Стёпин, Л.Ю. Аликберова.-М.: Дрова 2002.

. Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. - М: Школа-пресс, 1998.

. Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии в средней школе: методика и техника: пособие для учителей. - 5-е изд., перераб и доп.- М.,2000.

. Чертков И.Н., Жуков П.И. Химический эксперимент с малым количеством реактивов: кН. Для учителя. М: Просвещение, 1989.

. Чертков И.Н., Черняк И.А., Комударов Ю.А. Демонстрационные приборы по химии. - М: Просвещение, 1976.

. Амирова А.Х. Формирование умения проводить химический эксперимент.// Химия в школе №7, 2009. С 56-59.

. Зеленская Е.А. Организация исследовательской деятельности учащихся во внеурочное время.// Химия в школе №8, 2009. С. 55-59.

. Исаев Д.С. Об образовании домашнего эксперимента 8-11 классов.// Химия в школе, №9 2009. С. 56-61.

. Красицкий В.А. Школьный эксперимент: безопасно, доступно, наглядно.// Химия в школе №6, 2008.

. Лыгин С.А., Голенищева И.Л. Методика проведения химического эксперимента по органической химии. // Химия в школе № 10, 2009. С.58-61.

. Субанаков А.К. О формировании экспериментальной деятельности учащихся. // Химия в школе № 9, 2009. С. 63-65.

.Сурин Ю.В. Проблемный эксперимент как одна из форм химического эксперимента. // Химия в школе №10, 2010. С. 57-61.

.Сурин Ю.В. развивающий эксперимент: программное обеспечение школьного курса. // Химия в школе № 5, 1998. С. 63-69.

. Штремплер Г.И., Мустафин А.И. Учебный опыт по окислению этанола. // Химия в школе №2, 2008. С. 66-67.