Умения пользоваться химическим языком делятся на три группы:
1) умения грамматического характера→написание и чтение знаков, использование правил составления и преобразования, операции с химическими знаками. Обычно эти умения формируются на репродуктивном уровне с помощью алгоритмов. Многие из них автомизируются навыками;
2) умения, обеспечивающие формирование понятий, что связано с семантикой (смысл) знаков. Они усваиваются на репродуктивном уровне, алгоритмизируются и автоматизируются частично;
3) сложные умения, включающие элементы творческой деятельности→ самостоятельная интерпретация знаков, прогнозирование и моделирование на основе символики, составление обобщающих таблиц и схем. Они формируются в ходе эвристической деятельности и направлены на творческое применение знаний и умений [15].
Экспериментальные умения требуют осуществления связей с циклом естественных дисциплин. Их рациональное формирование происходит при выполнении учащимися лабораторных опытов и практических работ.
Умения решать химические задачи является также сложным межпредметным умением, так как при решении кроме химического содержания используются физические характеристики, математические операции.
Таким образом, все выбранные группы умений являются не только наиболее значимыми, но и носят межпредметный характер. Все они не изолированы, а формируются в тесной связи друг с другом, с ведущими знаниями курса и генерализируются основными целями курса. Исследования показали, что только овладение системой умений в целом, а не отдельными из них приводят к качественному результату.
Формирование, развитие и обобщение умений – длительный процесс, проходит через многие темы учебного предмета. Его динамика отражается в поэтапности формирования. Каждый этап качественно отличается от другого. Логика построения школьного курса химии и придание процессу формирования умений алгоритмической направленности обуславливают этапы их формирования.
В процессе формирования умений пользоваться химическим языком содержание знаний о языке химии должно отражать три его стороны:
· семантическую, направленную на раскрытие значений и функций языка химии. Главное – установить отношение между знаками и объектами химии, которые они обозначают, раскрыть смысл знаков путем их использования;
· грамматическую, дающую знания правил и способы написания и произношения знаков, формул, уравнений, терминов, названий;
· практическую, вооружающую способами предъявления усвоенных знаний на языке химии и обеспечивающую коммуникацию на нем с учетом всех видов общения.
Все стороны языка важны и раскрываются в единстве. Химический язык лишь дно из средств познания и описания мира веществ и их превращений. В его составе знания о химической символике, терминологии и номенклатуре и умения оперировать ими.
Содержание символики включает в себя:
· химические знаки - история создания химической символики; названия и обозначения знаков; значение и смысл; качественное и количественное выражение их содержания. Умения: произносить, записывать и истолковывать химические знаки, осуществлять переходы от знака к названию и наоборот;
· химические формулы - значения формул в химическом познании; виды химических формул; их смысл, качественное и количественное выражение; связь с законом постоянства состава; методы установления формул и правила их составления. Умения: составлять, читать, анализировать и истолковывать формулы; определять по формуле валентность и степень окисления элементов; устанавливать выраженные в них закономерности состава и строения; производить расчёты по химическим формулам; использовать общие формулы водородных и кислородных соединений, их классов и гомологических рядов для обобщения и систематизации знаний;
· химические уравнения - значение уравнений в познании химии; виды уравнений; их смысл и связь с законом сохранения массы веществ; отражение в них качественной стороны реакции и количественных отношений; способы составления различных уравнений и расчёты по ним. Умения: составлять, анализировать, толковать уравнения, раскрывать смысл коэффициентов; определять по уравнению тип реакции и давать её описание; производить расчёты по уравнениям реакций; пользоваться краткими и схематическими уравнениями для обобщения знаний о химических реакциях; конкретизировать их более полными записями; осуществлять переходы от одного вида уравнения к другому.
Содержание терминологии включает следующие знания: значение и смысл общенаучных и химических терминов; связь их с понятиями; этимологический и семантический анализ терминов. Умения: произносить и записывать термины; устанавливать их связи с понятиями; извлекать из определения понятий содержание термина; заменять термин другим, более близким по смыслу и значению; осуществлять их анализ и взаимопереходы между терминами и символами; работать с терминологическими словарями.
В содержание химической номенклатуры входят знания: понятие о номенклатуре и её значении в познании; виды номенклатурных систем в обучении; соотношение между номенклатурой, терминологией и символикой. Умения: читать, произносить, истолковывать названия ионов, неорганических и органических веществ; извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах, об их качественном составе и характере; составлять названия веществ в соответствии с принципами международной номенклатуры; осуществлять переходы от названия вещества к его формуле и наоборот; соотносить международные, русские и тривиальные названия; составлять рациональные и систематические названия изомеров по формулам органических соединений и наоборот; использовать номенклатуру при описании и объяснении свойств веществ [15].
Исходя из нового образовательного стандарта по химии [16] , требования к знаниям и умениям химического языка следующие.
Знания → химическая символика (знаки химических элементов, формулы химических веществ и уравнения химических реакций);
→ важнейшие химические понятия;
→ основные законы и теории химии.
Умения → называть знаки химических элементов, соединения изученных классов, типы химических реакций;
→ объяснять физический смысл атомного (порядкового) номера химического элемента, номеров группы и периода, к которым он принадлежит в периодической системе, сущность реакций ионного обмена;
→ определять состав веществ по их формулам, принадлежность веществ к определенному классу соединений; валентность и степень окисления элементов в соединениях;
→ составлять формулы оксидов, водородных соединений неметаллов, гидроксидов, солей; схемы строения атомов первых 20 элементов; уравнения химических реакций;
→ осуществлять вычисления по уравнениям химических реакций;
→ называть вещества по "тривиальной" и международной номенклатуре;
→ определять валентность и степень окисления элементов, заряд иона, изомеры и гомологи различных классов органических соединений, окислитель и восстановитель в окислительно-восстановительных реакциях.
В настоящий момент, вопросу о формировании умений пользоваться химическим языком в методической литературе уделено мало внимания. Анализ периодических изданий (журналы "химия в школе", "Химия: методика преподавания", приложения к газете "1 сентября" и др.) показал, что и ранее на эту тему не обращали внимания, можно встретить малое количество статей, посвященных изучению этого вопроса [8, 9, 13,15,21,32]. Наиболее подробно этим вопросом занимались Кузнецова Н.Е. [9,15] , Герус С.А. [8] , Шаповаленко С.Г. [31]. Поэтому, данная тема является актуальной для ее подробного рассмотрения.
Развитие представлений об окислительно-восстановительных реакциях (ОВР) в школьном курсе химии проходит через несколько этапов [13] , которые тесно связаны с формированием системы понятий о химических реакциях.
I этапом образования понятий является рассмотрение химических явлений, так как этот термин более знаком, а затем рассматриваются химические явления уже как химическая реакция. На этом этапе опора делается на знания, полученные учащимися из физики. На уровне атомно-молекулярного учения разъясняется как можно по внешним признакам обнаружить химическую реакцию.
II этап. Развитие понятий о химических реакциях претерпевают качественные изменения при изучении ее на электронном уровне, где рассматриваются вопросы химической связи. Появляется новая трактовка: химическая реакция – процесс разрушения старых связей и образования новых. В теме "Химическая связь" вводится одно из фундаментальных понятий – "степень окисления". На его основе анализируются известные учащимся реакции разных типов, доказывая, что среди них можно найти и окислительно-восстановительные. Последние, в свою очередь, являются одним из важных, но трудных вопросов химии. Механизм реакции окисления и восстановления объясняется с точки зрения перехода электронов, поднимаясь на более высокий теоретический уровень. Выделяются основные признаки нового типа реакций. В методической литературе существует три подхода:
· по изменению степени окисления;