УДК.
Огір Н.М. вчитель вищої категорії КЗО «Середня загальноосвітня школа №85» Дніпропетровської міської ради
РОЗВ’ЯЗУВАННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ЗАДАЧ ПРИ ВИКЛАДАННІ ХІМІЇ, ЯК ЗАСІБ ТВОРЧОГО РОЗВИТКУ ОСОБИСТОСТІ УЧНЯ
Розв’язання задач в хімічній освіті займає важливе місце, тому що в сучасному світі легкодоступної інформації важливим є вміння нею користуватися, інтегрувати або створювати нову. Досягнути цього можна в результаті творчої діяльності, такої як розв’язування задач, тому що це є одним із прийомів навчання, через яке забезпечується більш глибоке і повне засвоєння навчального матеріалу по хімії і виробляє вміння самостійного використання набутих знань.
Визначенням місця і ролі творчих задач у процесі навчання хімії та методів їх розв’язування займалися Н.М. Буринська, І.П. Середа, О.Г. Ярошенко, В.І. Новицька, В.В. Сорокін, І.В. Світанько, С.С. Чуранов, Ю.В. Холін, Л.О. Слета, Г.М. Розанцев, П.П. Попель, В.І. Староста та інші вчені-методисти.
Серед шкільних предметів хімія вважається одним із самих складних, а розв’язування розрахункових задач представляє для багатьох учнів неабияку проблему. Це пов’язано в першу чергу з тим, що програма для 7-9 класів досить насичена, особливо з введенням органічної хімії, а на набування необхідних навичок для успішного розв’язування задач потрібен час, якого, зазвичай, не вистачає. Тому кожен вчитель вимушений вирішувати проблему, як при невеликій кількості годин дати добрі знання учням, у тому числі і навчити розв’язувати розрахункові задачі.
Для досягнення поставленої мети використовую досвід вчителів хімії, які друкують фахові видання, досвід колег. У цій публікації я хочу поділитися з колегами своїм досвідом у цій галузі і, сподіваюсь, він буде корисним.
Важливою, з моєї точки зору, є презентація задачі. У 8 класі, коли ми вивчаємо розв’язування задач за рівнянням реакції, я завжди кажу своїм учням, що в хімії існує тільки ОДНА задача і що вона буде в усіх класах, у ній можуть бути варіації, але суть буде одна. Насправді, Д.П. Єригін і Є.А. Шишкін умовно поділяють хімічні розрахункові задачі на три групи:
1. Задачі, які розв’язуються з використанням хімічної формули речовини або на виведення формули;
2. Задачі, для розв’язання яких використовують рівняння хімічних реакцій;
3. Задачі, які пов’язані з розчинами речовин.
Найчастіше всього ми користуємось саме другою групою, тому що задачі на домішки, на вихід продукту реакції, на надлишок-нестачу, на визначення невідомого елемента,на пластинку та інші потребують вміння виконувати розрахунки саме за рівнянням хімічної реакції. Завдяки такій презентації мотивація учнів зрозуміти та навчитися набагато вища.
При поясненні задачі необхідно навчити дитину правильно оформлювати коротку умову і розв’язок, для цього в кабінеті є таблиця зі зразком розв’язання «класичної» задачі. Наявність такої таблиці допомагає скоротити час на повторення, вчить аналізувати і порівнювати результати власної роботи з еталоном.
Крім того у методичних посібниках при навчанні вмінню розв’язувати розрахункові задачі, пропонують активно використовувати алгоритми, які допомагають вибирати найбільш раціональний спосіб розв’язування задач, а також прискорюють темпи навчання. При цьому суттєво зменшуються не продуктивні затрати часу на уроці. Цей прийом активізує діяльність учнів, розвиває у них логічне і творче мислення, сприяє виробленню необхідних при розв’язуванні розрахункових задач умінь і навичок. Алгоритм розв’язання задачі ми завжди записуємо на форзаці зошита – у цьому випадку його набагато легше знайти, і незвичайність місця психологічно спрацьовує на стійке запам’ятовування інформації.
Крім звичайних алгоритмів, я склала віршований алгоритм для розв’язання задач на знаходження хімічних величин за рівнянням хімічної реакції.
Рівняння швидко написати,
У першу чергу урівняти.
Ми підкреслим, що дається
Й те, шукати, що прийдеться.
Що дали – на антресоль
(у грамах, літрах або моль)
Ікс поставте, не баріться,
У відповідних одиницях.
Коефіцієнти вниз спускайте,
Та помножимо давайте-
Зверху грами – знизу грами
(на молярну із таблиці).
Зверху літри – знизу літри
(на 22,4 – не оступіться!)
Зверху молі – знизу молі
Ікс рахується без болі!
(Огір Н.М.)
Виходячи з числа залежностей, які включені в задачу, кількісні хімічні задачі діляться на прості і комбіновані.
Прості задачі потребують нескладного аналізу і незначних математичних розрахунків, які настільки спрощені, що їх можна розв’язувати усно. Мета розв’язування простих задач – допомогти учням запам’ятовувати формули, конкретизувати одержані знання, закріпити знання окремих хімічних явищ і фактів. У кожному класі є сильні учні, які здатні розв’язати задачу в одну або дві дії усно.
Якщо в задачах використовується кілька закономірностей із різних розділів хімії, а іноді й фізики, то їх називають комбінованими. Такі задачі іноді містять матеріал, який впливає на створення проблемної ситуації. Комбіновані задачі можна використовувати для поглиблення знань учнями, розширення їх бачення про хімічні явища, а також для тематичної перевірки знань учнів. За дидактичною метою майже всі комбіновані задачі відносяться до пізнавальних або розвиваючих.
Вміння розв’язувати прості задачі – необхідні умови для розв’язування складних задач. При наявності такого вміння проблема в тому, щоб знайти сукупність простих задач розв’язання яких призведе до шуканої відповіді.
Аналіз задач активізує мислення учнів. Зрозуміти задачу – значить так чи інакше передбачити її розв’язування, розібратися у тому, що дано і що потрібно знайти.
На своїх уроках я користуюсь такою схемою: пояснення шляхів розв’язування задач – колективне розв’язування задач – напівсамостійна робота учнів – самостійна робота – контрольна робота. Методична і навчаюча ефективність цього методу досить висока. В якості напівсамостійної роботи я пропоную учням розв’язати одну задачу на двох. При такій роботі формується вміння співпрацювати, а часто буває, що дитина може пояснити іншій набагато простіше, ніж, навіть, самий досвідчений вчитель. Потрібно намагатися оцінити таку роботу не тільки балами, адже внесок кожного може бути різним, але і вербально, щоб стимулювати учня удосконалювати свої вміння та навички.
Хороші результати дає групова робота учнів. Клас розбивається на гетерогенні групи по 5 - 6 учнів. Кожна група отримує свою задачу. У групі є консультант, який відповідає за підготовку і розв’язування задачі. Після закінчення роботи представник кожної групи (як правило найслабший) зачитує умови даної їм задачі й пояснює її розв’язок. Інші учні записують у зошити рівняння хімічних реакції, якщо вони потрібні, та короткий розв’язок задачі.
Індивідуальна форма розв’язування розрахункових задач використовується з метою повторення і закріплення методу розв’язування задач нового типу. Для проведення даної методики навчання складають індивідуально-диференційовані завдання, враховуючи рівень підготовки і індивідуальні особливості учнів.
Одним з видів самостійної роботи є робота вдома. Шкільні підручники пропонують велику кількість різноманітних задач на різні теми, але останнім часом у продажу з'явилась велика кількість так званих «помічників»– посібників з готовими домашніми роботами і усіма розв’язками до майже усіх шкільних підручників. Самостійність домашньої роботи викликає сумніви, тому я практикую давати умову домашньої задачі в зошиті. Це дає змогу звернути увагу на особливість такої задачі— рівняння реакції, розмірності величин, тощо. Дуже добре працює прийом, коли класну задачу зі зміненою умовою учні отримують у якості домашньої або самостійної роботи.
При підготовці до уроків намагаюсь підібрати задачі з цікавими умовами, які сприяють розвитку зацікавленості і поглибленню знань учнів. До таких задач відносяться задачі краєзнавчого, етнографічного та валеологічного характеру, задачі-загадки. Досить вдала підбірка таких задач у методичному посібнику В.І. Собіщанської. Наведу декілька прикладів:
Вага Пекторалі, знайденої Мозолевским при розкопці Товстої Могили, 1150 г. Увесь витвір до найменших деталей виготовлено із золота 958 проби, що має чистий сонячний колір. Скільки чистого золота було в Пекторалі, якій кількості речовини металу це відповідає?
Залізні кварцити Криворіжжя містять кварц, який утворений атомами Сіліцію й Оксигену у масовому співвідношенні 7:8. Встановити формулу речовини, обчислити масову частку елементів у сполуці.
Козацькі гармати стріляли пудовими чавунними ядрами у ворожі лави. Знаючи, що чавун містить до 10% домішок, обчисліть, якій кількості речовини заліза це відповідає?
Загар в народі вважається ознакою доброго здоров'я. Під час загару утворюється пігмент меланін. Що має коричнево-чорний колір. Відома його брутто-формула С77Н98О33N14S. Обчисліть відносну молекулярну масу та масове співвідношення елементів у меланіні.
В умовах екологізації хімічної освіти зростає роль розрахункових і творчих завдань з екологічним змістом. Використання на уроках хімії таких завдань спрямоване на вивчення багатств рідного краю, сприяє розумінню сутності екологічних проблем, сприяє гуманітарному вихованню. Наприклад
У стратосфері на висоті 20-30 км знаходиться шар озону O3, що захищає Землю від потужного ультрафіолетового випромінювання Сонця. Якби не "озоновий екран" атмосфери, то фотони великої енергії досягли б поверхні Землі і знищили на ній все живе. Підраховано, що в середньому на кожного жителя Дніпропетровська в повітряному просторі над містом доводиться по 150 моль озону. Скільки молекул озону і яка його маса припадає в середньому на одного дніпропетровця?
Методологічною основою розв’язування розрахункових хімічних задач являється єдність якісної і кількісної сторін хімічних явищ, отже в процесі розв’язування задач важливо обумовити хімічну частину, а потім тільки робити розрахунки. Наприклад я інколи даю таку задачу:
Який об’єм водню виділиться при взаємодії міді певної маси з розчином хлоридної кислоти?
Насправді ця задача не має розв’язку тому, що мідь не реагує з кислотами. Інколи хитрість відкривається одразу, але часто учні розв’язують таку задачу за загальним зразком тому, що важко припустити, що вчитель може дати завдання, яке не має розв'язку. Я чекаю на відповідь, а далі починається найцікавіше—пошук помилок. Перевіряється все: правильність підбору коефіцієнтів хімічного рівняння, розмірності, позначення, навіть знаки пунктуації. У пошуках помилки зацікавлені всі– і вона знаходиться! Після такої задачі помилок у написанні реакцій між металом та кислотою майже не буває. Крім того формується дуже важливе у наш час вміння критично мислити.
У процесі розв’язування задач відбувається уточнення і закріплення хімічних понять про речовини і процеси. Задачі, які включають визначені ситуації, стають стимулом самостійної роботи учнів над навчальним матеріалом. Стає зрозумілою загальноприйнята в методиці думка, що мірою засвоєння матеріалу потрібно вважати не тільки переказ тексту підручника, а ще й уміння використовувати одержані знання при розв’язуванні різноманітних задач.
Розв’язання хімічної задачі складається з багатьох операцій, які мають певним чином поєднуватись між собою та застосовуватись у певній послідовності згідно з логікою розв’язання. Саме така послідовність має привести до позитивного результату.
Можна запропонувати такий порядок дій:
Уважно прочитати текст задачі, намагаючись зрозуміти її суть.
Виконати хімічну частину задачі.
2.1. Записати коротку умову задачі, користуючись загальноприйнятими позначеннями фізико-хімічних величин.
2.2. Записати допоміжні величини згідно з умовою задачі.
2.3. Провести аналіз задачі та намітити шлях її розв’язання (алгоритм розв’язання).
Виконати математичну частину задачі.
3.1.Підібрати найбільш раціональний спосіб розв’язання.
3.2. Провести необхідні розрахунки.
3.3. Здійснити перевірку одержаного результату.
3.4. Записати відповідь задачі.
Скласти задачу, обернену до розв’язаної.
Цю послідовність можна запропонувати учням у вигляді графічного наглядного посібника.
Розрахункові задачі можна використовувати на різних етапах комбінованого уроку з метою систематизації отриманих знань, розвитку логічного мислення, досягнення вправності при їх розв’язуванні. Для досягнення високої якості вміння розв’язувати задачі потрібно на кожному етапі навчання використовувати спеціально підібрані і складені завдання зі зростаючою важкістю, розраховані на роботу з різними групами учнів, включати навчаючі, тренувальні і контрольні розрахункові задачі у різноманітні. Так як однією з функцій розрахункових задач є функція контролю, отже доцільно використовувати їх на заключних уроках з певної теми. У цьому випадку ефективний індивідуальний розв’язок розрахункових задач. Розрахункові задачі на різних типах уроків можна використовувати види самостійних робіт, а також в програми факультативних занять.
Роль олімпіади у розвитку творчих здібностей учнів важко переоцінити. Саме на олімпіадах кожний учасник має можливість виявити знання, висловити свою думку, захистити власну ідею, показати навички та вміння дослідницької роботи, адже це і є творчість.
Завдання хімічних олімпіад потребують не тільки формальних знань і наявності стандартних навиків при розв’язуванні задач, але й умінь творчо використовувати набуті знання для вирішення тих чи інших проблем. Особливістю олімпіадних задач є те, що вони, як правило, являються комплексними, з широким використанням міжпредметних зв’язків, тобто при розв’язуванні необхідно використовувати різноманітні уміння і навички.
Пропоную 26 задач підвищеної складності, які можна використовувати для роботи з обдарованими учнями і при підготовці до олімпіади з хімії.
1. 1 літр вуглекислого газу при нормальних умовах має масу 1,977 г. Який об’єм молю цього газу при нормальних умовах? Відповідь поясніть.
2. На терезах урівноважено дві колби, в яких знаходиться по 200 г 20% соляної кислоти. У одну з них внесли 10 г металічного цинку, в другу – 10 г мармуру. Чи зміниться рівновага по закінченні реакції? Відповідь підтвердіть розрахунками.
3. Мідну пластинку масою 20 г на деякий час опустили у розчин меркурій (ІІ) нітрату. Маса пластинки збільшилась на 2,74 г. Потім пластинку нагріли і вона стала початкового кольору. Якою стала маса пластинки після нагрівання?
4. Який хлорид і в якій кількості можна виділити із розчину, що одержаний при обробці заліза масою 2,8 г розчином соляної кислоти 8,3 мл 20%-вим (густина 1,1 г/см3)?
5. Розчин хлориду трьохвалентного металу масою 1,450 г обробили розчином нітрату срібла і одержали при цьому 2,298 г хлориду срібла. Визначте, що за елемент входить до складу вихідного хлориду.
6. При розкладі 5,26 г кристалогідрату нікель (ІІ) сульфату було отримано 2,16 г води. Виведіть вихідну формулу кристалогідрату.
7. Сполука А2В3 утворена елементами, які знаходяться в одному періоді періодичної системи. Оксид елементу А має 47% кисню, а воднева сполука елементу В – 94,1% елементу В. Визначте елементи А і В.
8. Скільки молекул знаходиться в 1 мл води?
9. Скільки грамів літій гідриду необхідно взяти, щоб при його взаємодії з водою виділився водень, яким можна заповнити шар об’ємом 3 м3? (Тиск 760 мм.рт.ст. або 101,3 кПа, температура 20°С).
10. Визначте кількість речовини фосфор (V) оксиду, який потрібно розчинити в 10 г 35%-вого розчину фосфорної кислоти, щоб концентрація останньої була рівна 40%.
11. Який об’єм 20%-вого розчину сірчаної кислоти (r=1,14 г/см3) потрібно на нейтралізацію 4 г 13,6%-вого розчину натрію гідроксиду?
12. 4 мл деякого газу в результаті взаємодії з 6 мл кисню дали 4 мл сірчистого газу і 4 мл водяних парів. Назвіть формулу газу.
13. При спалюванні 7,3 г невідомої речовини утворилося 8,96 л вуглекислого газу (н. у.), 1,12 л азоту, 9,9 г води. Встановіть формулу речовини, якщо відносна густина її пари за воднем 36,5. Обчисліть, скільки молекул даної речовини міститься в 7,3 г цієї речовини.
14. Для нейтралізації 0,19 г поширеної органічної кислоти, густина парів якої за воднем 30, потрібно 31,7 мл 0,1М розчину натрію гідроксиду. Напишіть структурну формулу цієї кислоти та дайте їй назву.
15. Гази, що утворилися при спалюванні 1,12 л суміші ацетилену і пропену (н.у.), пропустили через 300 мл 0,5М розчину гідроксиду калію. Одержаний при цьому розчин може поглинути ще 448 мл оксиду вуглецю (IV). Визначити склад вихідної суміші у відсотках за об’ємом, якщо утворюється кисла сіль.
16. Спалили суміш етану і пропану об’ємом 4,48 л (н.у.) і відносною густиною за воднем 19,9. Одержаний вуглекислий газ пропустили через розчин, що містить 25,6 гідроксиду натрію. Визначте масу і склад солей, які утворюються в результаті реакцій.
17. Етиленовий вуглеводень масою 2,8 г приєднує 2,24 л хлору (н.у.). Знайдіть молекулярну формулу сполуки.
18. При спалюванні насиченого вуглеводню кількістю речовини 1 моль утворюється на 112 л менший об’єм карбон (IV) оксиду, ніж кисню, що витрачається при цьому (н.у.). Знайдіть формулу сполуки.
19. Які солі утворяться при взаємодії ортофосфатної кислоти масою 9,8 г з натрію гідроксидом масою 5 г? Розрахуйте кількість речовини кожної з них.
20. У розчин, що містить 3,2 г двохвалентного металу у вигляді хлориду, занурили залізну пластинку масою 50 г. Після повного виділення металу маса пластинки збільшилася на 0,8%. Визначте, що це за метал.
21. При прожарюванні 7,28 г суміші калію і натрію нітратів утворюється 6 г суміші калію і натрію нітритів. Визначте склад вихідної суміші.
22. Хлорпохідне насиченого вуглеводню має відносну молекулярну масу 237. Масова частка Хлору в сполуці дорівнює 0,899, а масова частка Карбону дорівнює 0,101. Знайдіть молекулярну формулу хлорпохідного.
23. На нейтралізацію одноосновної карбонової кислоти масою 5,92 г витратили розчин гідроксиду натрію масою 8 г з масовою часткою лугу 40%. Виведіть молекулярну формулу кислоти.
24. Суміш етанової кислоти і фенолу масою 2,48 г нейтралізували гідроксидом натрію. Через утворені продукти пропустили вуглекислий газ. Об’єм поглинутого вуглекислого газу складає 4,48 л (н.у.). Обчисліть масовий склад вихідної суміші.
25. У закритій посудині спалили 70 мл метану та етану з 120 мл кисню. Після спалювання, поглинення оксиду вуглецю та води і приведенням утвореної суміші до відповідних умов об’єм газу, в якому спалахує тліюча скіпка, складає 30 мл. Визначте об’ємний склад вихідної суміші.
26. Обчисліть масу 200л (н.у.) суміші, що містить водень, чадний газ та вуглекислий гази, об’єми яких відносяться як 1:3:4.
Цілеспрямоване включення системи розрахункових задач у навчальний процес з хімії сприяє розвитку в учнів конвергентного і дивергентного мислення, творчих здібностей, формує реалістичну “я – концепцію”, дає можливість наблизити навчальну діяльність до наукової, що підвищує науковий рівень шкільного курсу з хімії.
ЛІТЕРАТУРА
Березан О.В. Збірник задач з хімії:для учнів серед. загальноосвіт.навч.закл.–Тернопіль:Підручники та посібники, 2003.–319с.
Богданова А., Борисов С. Складові творчості // Завуч. – 2001. – № 6. – С. 2 – 5.
Богданова А., Борисов С. Технологія організації творчого педагогічного процесу // Завуч. – 2001. – № 6. – С. 6 – 9.
Гирін В. Учнівські олімпіади з хімії: якими їм бути? // Хімія. Біологія. – 2000. – № 25 – 26. – С. 4.
Гранкіна Т.М. Хімія. Задачник із «помічником». 10-11 класи.–Х.: Вид-во «Ранок», 2011.–96с.
Грузнова С., Зарицька Т. Комбінований підхід до підбору олімпіадних завдань // Хімія. Біологія. – 2000. – № 25 – 25. – С. 3.
Денисова В.Г. Школьная химическая олимпиада // Химия в школе. – 2001. – № 8. – С. 78 – 82.
Ерыгин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии. – М.: Просвещение. – 1989.
Клименко В. Механізм творчості: чим його розвивати // Шкільний світ. – 2001. – № 25 – 28. – С. 1 – 94.
Коновальчук С. Підготовка старшокласників до участі в предметних олімпіадах // Хімія. Біологія. – 2001. – № 62. – С. 3 – 4.
Осадченко І. Проблема стимулювання активної творчості школярів // Рідна школа. – 2001. – № 11. – С.54 – 55.
Семёнов И.Н. Психологія рефлексії та педагогика творчества // Химия: методика преподавания в школе. – 2001. – № 4. – С. 46 – 52.
Сікорська С.В., Юн Н.К., Беліменко Г.В., Калантаєвська В.М.
Сучасні хімічні олімпіади. 7-11 класи–Х.:Вид.група «Основа», 2012.–256с.
Слєта Л.О., Чорний А.В.,Холін Ю.В. 1001 задача з хімії з відповідями, вказівками, розв'язаннями.-Харків:Ранок,2001.–368с.
Ткачов В.В. Олімпіадний мінімум.8 клас.–Х.:Вид.група «Основа», 2011.–223, (1)с.:табл.– (Серія «Олімпіади»).
Собіщанська В.І., «Збірник задач і вправ по хімії». Методичний посібник.– Дніпропетровськ:ВПОП «Поліграфіст», 1999р.
|