Смекни!
smekni.com

Методика интенсивного формирования систем понятий о веществе при обучении химии. Кириллова В. Н (стр. 3 из 7)

Взаимосвязь между составом, строением и свойствами веществ на атомном уровне раскрывается на основе межпредметных связей с физикой, так как здесь имеет место ее подчинение законам микромира, описываемым квантовой механикой. Электронно-ядерная система — основной объект этого уровня. Зависимость свойств атомов от состава и строения в данном случае не равнозначна. Одни из свойств атома функционально связаны с ее ставом (заряд ядра, относительная атомная масса), другие - в большей степени с его строением (число валентных электронов валентность, электроотрицательность, энергия ионизации, сродство к электрону). Эти функциональные зависимости свойств атомов от их состава и строения рассматриваются на примере конкретных элементов. Например, анализируя состав атомов азота (ядро атома которого состоит из 7 протонов и 7 нейтронов, вокруг ядра вращается 7 электронов), учащиеся предсказывают его cвойства (заряд ядра, равный +7, и массовое число, равное 14 ) Аналогично раскрывается связь «строение — свойства» (посколь- ку атом азота имеет 5 валентных электронов, из которых 2 прочно спарены, а 3 расспарены, то его максимальная валентность 4 , а степень окисления +5).

По мере усложнения химической организации веществ услож­няются функциональные связи между их составом, строением и свойствами.

Следующий уровень — надатомный, или молекулярный, имеет наиболее важное значение для уяснения химической специфики взаимосвязи строения и свойств веществ, которая обусловлена взаимодействиями электронных оболочек соединяющихся атомов, поэтому главным системообразующим понятием является хими­ческая связь. От ее характера в прямой зависимости находится реакционная способность веществ. Простым молекулам (СО, СН4, NH3, H2O и др.) присуща однозначная зависимость строения от их состава. У более сложных молекул уже на этом уровне строение приобретает независимость от их состава (многочислен­ные случаи изомерии).

Для большинства веществ зависимость их свойств от строения может быть выяснена лишь на макромолекулярном уровне хими­ческой организации. Только на этом уровне можно обсуждать физические и физико-химические свойства (твердость, электро- и теплопроводность, растворимость и др.). Связи между составом, строением и свойствами веществ здесь наиболее сложны и мно­гообразны. Особую сложность для понимания учащихся пред­ставляют фазовые переходы и процессы растворения веществ. Наиболее легко они устанавливают функциональные зависимости между составом, строением и свойствами тех веществ, которые имеют молекулярное строение во всех состояниях (Н2, НС1, NH3 и др.) и проявляют свои химические свойства в любой фазе поч­ти одинаково.

Важнейшее системообразующее понятие на макроуровне — «кристаллическая решетка» (структура). Твердые кристалличе­ские вещества представляют принципиально иную группу веществ, в твердой фазе они представлены ионными, атомными и метал­лическими кристаллами. Многие металлы в газообразном со­стоянии состоят из молекул, образованных ковалентной связью (литий, натрий и др.), а в твердом состоянии образуют кристал­лы с помощью особой металлической связи. Ряд соединений, имеющих в газообразной фазе молекулярное строение, конденси­руясь, образуют ионные кристаллы (например, хлорид фосфо­ра (V)). Кроме того, твердые металлы в зависимости от упа­ковки их кристаллов проявляют разную твердость, пластичность и другие свойства.

При установлении взаимосвязи свойств веществ и их состава и строения учителю следует иметь в виду, что в зависимости от условий и состояния вещество проявляет свойства по-разному.

Структура системы понятий о веществе. Структуру, или внут­реннюю организацию, системы понятий следует рассматривать как важную часть ее содержания (В. С. Тюхтин и др.). Исходя из такого понимания структуры в обучении очень важно установить и выделить структуру в краткой и наглядной графической форме.

т. е. в виде абстрактно-общего инварианта системы, блоки понятий системы — «атомы», «химическая связь», «химическое соединение», «реакционная способность», их признаки и основные связи системообразования и функционирования. В качестве по­следних прежде всего выделяются закономерности состава, строе­ния и поведения веществ. В этом случае будет обеспечено си­стемное и рациональное усвоение учащимися понятий о веществах.

2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПЕРВОНАЧАЛЬНЫХ ПОНЯТИЙ О ВЕЩЕСТВЕ

В процессе первоначального познания веществ применяют гене­тический подход: от видимых свойств веществ — к их внутренней организации, к установлению зависимости свойств веществ от их состава и частично атомно-молекулярного строения.

Формирование первоначальных понятий о веществе проходит три весьма кратких стадии:

1) эмпирическую; 2) образование ис­ходной системы первоначальных понятий и абстракций;

3) разви­тие последних на основе атомно-молекулярного учения.

Важнейшее назначение первоначального этапа изучения ве­ществ состоит в накоплении минимума необходимого эмпириче­ского материала о веществах, в усвоении исходных для даль­нейшего изучения химии понятий и абстракций, элементов хими­ческого языка и опыта познания химии.

Особенность предлагаемой методики заключена в том, что уже на этом этапе большое внимание уделяется единству экспе­риментального и теоретического изучения веществ, включению вновь формируемых понятий и вводимых абстракций в систему имеющихся знаний, установлению их взаимосвязей, раскрытию и применению химических законов и закономерностей, чет­кому выделению и осознанию сущности понятий и их отношений с помощью символико-графических средств, вооружению метода­ми познания химии. На первом уроке учащиеся узнают, что хи­мия занимается изучением и получением веществ с заданными свойствами, следовательно, они будут изучать три основных об­ласти (группы) химических знаний — вещества, их превращения и технологию промышленного получения вещества с нужными че­ловеку свойствами. На этом уроке учащиеся знакомятся с мето­дами эмпирического познания веществ: наблюдением, описанием, сравнительным методом. Определение понятия вещества учащиеся получили в начальном курсе физики при изучении понятия «тело». На уроке химии следует разграничить эти понятия путем их со­поставления. Для этого используются коллекции: а) тел, образо­ванных одним и тем же веществом (алюминиевые стаканчики, фольга, проволока, пуговица, пластинка), и б) твердых веществ одинаковой формы (палочки меди, цинка, серы, алюминия и др.). Дифференциации понятий «вещество» и «тело» способствует ре­шение познавательных задач. Так, например: докажите, что вода является веществом, опираясь на знания ее агрегатных состояний.

На основе сравнений тел и веществ уточняются определения этих понятий. Делается вывод: то, из чего состоят физические тела, называется веществом.

Чтобы разобраться в многообразии окружающих нас веществ и управлять их изменениями, превращениями, надо знать их свой­ства. Свойствами называют признаки, позволяющие отличать од­ни вещества от других или устанавливать их сходство.

Наблюдение демонстрируемых веществ, работа с раздаточным материалом обеспечивают непосредственно их восприятие. На зна­нии свойств основаны методы эмпирического познания — описа­ния и сравнения веществ.

Описание осуществляется на основе визуально воспринимае­мых свойств веществ. Обучение этому методу учащихся начинает­ся с мотивации его, с составления плана описания.

К осознанию закономерности «свойства — применение» уча­щиеся подводятся на основе собственных примеров и графики. Свойства веществ обусловливают также способы получения, кон­струкцию лабораторных установок и заводских аппаратов, в ко­торых они получаются.

Сравнение — другой метод познания веществ, включающий приемы сопоставления и противопоставления. Он связан с описа­нием. Следует обучить учащихся сравнительному описанию ве­ществ.

Сравнительное описание веществ

Сравниваемые вещества

Описание веществ

Сходные свойства

Различные свойства

1.Сахарный песок 2.Поваренная соль И т.д.

Закрепить эти умения можно с помощью следующих домашних заданий:

1. Основываясь на наблюдении уксусной кислоты и воды, установите их сходство и различия.

2. Опишите 2—3 вещества (по выбору) и укажите их применение, основанное на свойствах этих веществ.

При дальнейшем изучении химии у учащихся возникает вопрос, имеется ли связь между внешним проявлением свойств веществ и их внутренним строением? Ответ на него дает урок «Вещества молекулярного и немолекулярного строения». В курсе физики учащиеся получили первые представления о строении некоторых твердых веществ, о явлениях диффузии и об агрегатном состояние веществ, узнали определения атома и молекулы. Актуализация и пополнение полученных знаний новыми примерами позволяют уточнить эти важные для химии понятия. Работа с рисунками и моделями, раскрывающими внутреннее строение знакомых веществ, сравнительное и целенаправленное наблюдение явлений, сопровождающих прокаливание нафталина и кварцевого песка, помогает сформулировать выводы:

1 Некоторые вещества состоят из молекул, другие — нет.

2.Свойства веществ определяются их строением.

3.Вещества молекулярные и немолекулярные различны по
свойствам.

Закономерность «строение — свойства» трудна для усвоения, но важна для прогнозов явлений. Повысить уровень ее усвоения можно путем решения познавательных задач.