Дидактический материал по химии "Необычные задания обычной химии"

“Знание только тогда знание, когда приобретено
усилиями своей мысли, а не памятью…”.
Л.Н. Толстой

В период коренных социально-экономических преобразований в стране школа призвана воспитывать хорошо подготовленных, предприимчивых и деловых людей, способных к принятию нестандартных решений.

Конечно же, нельзя отрицать значимость прочных знаний обучающихся, необходимых для успешной сдачи ЕГЭ и поступления в ВУЗы, но в то же время гораздо важнее, чтобы учащиеся за годы обучения в школе овладели комплексом способов взаимодействия с реальностью, которые позволят им активно и ответственно социализироваться в любых сферах деятельности.

Каждый ребёнок от природы наделён способностями практически ко всем видам человеческой деятельности: к овладению естественными и гуманитарными знаниями, к изобразительному искусству, музыке и т. д. Важно в процессе обучения развить эти способности.

Приходя впервые в кабинет химии, многие учащиеся интересуются химией как экспериментальной наукой, ожидая занимательные и интересные опыты, но столкнувшись с большим объёмом теоретического материала большинство из них утрачивают интерес к концу второй или третьей четверти. Ведь изучать химию в школе трудно! Тем более, если с самого начала это дело не ладится, то вскоре всё становится непонятным, а значит, скучным. Другое дело, когда возникает интерес - тогда дело идет на лад, тогда хочется узнать больше, разобраться в некоторых вопросах глубже. Во время урока невозможно удовлетворить все запросы учащихся. Задача учителя заключается в том, чтобы интерес учащихся не только не угас, но наоборот стал ещё больше.

При этом должен и изменяется сам характер организации учебного процесса. Ведь существующая система образования в значительной степени построена, на передаче знаний от учителя к ученику, что не позволяет личности самой строить своё знание, активно и творчески пользоваться им в жизни как своим приобретением. Этот подход к образованию не раскрывает творческий потенциал человека, заложенный при его рождении природой.

Важнейшим фактором, обеспечивающим сознательное усвоение материала, является: использование различных по форме и содержанию творческих заданий, которые развивают и тренируют память, обостряют сообразительность, вырабатывают настойчивость, способность логически мыслить, анализировать, сравнивать, обобщать, совершенствуют умение ориентироваться в мире научной информации и отбирать научные факты.

Задания рассчитаны прежде всего на размышление, анализ, самостоятельное решение проблемы, моделирование ситуаций. Именно поэтому некоторые из представленных ответов могут рассматриваться только как варианты, и далеко не единственные.

Приведу примеры таких творческих заданий.

Неорганическая химия.

Тема «Металлы».

Задание. Преступник, чтобы скрыть следы преступления, сжег окровавленную одежду. Однако судебно-медицинская экспертиза на основании анализа пепла установила наличие крови на одежде. Каким образом?

Ответ. После сгорания в пепле остаются химические элементы, входившие в состав сгоревшего объекта. Кровь отличается от любой ткани более высоким содержанием железа, входящего в состав гемоглобина. Если в пепле обнаружится повышенное содержание железа, значит, на одежде была кровь.

Задание. На западе Франции, в Бретани, улитки стали обгрызать краску с наружных стен домов, заползая на высоту до четырех метров. Попытайтесь объяснить этот факт и предложить варианты решения проблемы.

Ответ. Улиткам требуется кальций, идущий на построение раковины. Если заменить меловую краску краской на масляной основе, то проблема, по-видимому, будет решена.

Задание. Художники-реставраторы отмечают, что картины, написанные масляными красками, очень быстро тускнеют. Особенно белая краска со временем приобретает серый оттенок, что, естественно, влияет на качество картины. Что же происходит с белыми красками на воздухе и как это можно предотвратить?

Ответ. Белый пигмент — это свинцовые белила. Это вещество представляет собой карбонат свинца (II). Он реагирует с сероводородом, содержащимся в воздухе, образуя сульфид свинца (II) соединение черного цвета:

РЬСО3 + H2S = PbS + H2COs

Если же обработать накопившийся PbS пероксидом водорода, то образуется сульфат свинца (II) - соединение белого цвета

PbS + 4Н202 = PbS04 + 4Н20

Таким способом можно реставрировать почерневшие картины, написанные маслом.

Тема «Минеральные удобрения».

Задание. Чем можно объяснить, что в конце лета на огуречных грядках, когда урожай почти весь собран, встречаются огурчики - «уродцы»? Одни из них похожи на скрюченный перец (хвостики огурчиков тонкие и загибаются), другие — на непривлекательную грушу.

Ответ. Огурцы, похожие на скрюченные перцы, вырастают на грядках, когда растениям не хватает азота, а плоды напоминающие грушу, — если недостает калия растениям в больших количествах.

Тема «Неметаллы».

Задание. В педагогических классах старых гимназий, готовящих гувернанток, преподавался обязательный курс гигиены. Курс был основательный и подробный, затрагивающий различные области естествознания. Попытайтесь предложить эксперимент, который бы позволил ответить на следующие вопросы, содержащиеся в учебнике Д.И. Атропова и В.И.Завьялова " Начальный курс гигиены для средних учебных заведений" (1915 г).

Чтобы не заметно было, что молоко прокисло, в него добавляли соду. Как это можно выявить?

Ответ. Капнуть уксусной кислоты. Выделение СО2 указывало на присутствие гидрокарбоната натрия.

Молоко разбавляли водой, а чтобы прозрачность его не увеличивалась, добавляли крахмал. Как распознать фальсификацию?

Ответ. Капнуть спиртовой раствор йода. Синее окрашивание изобличало нечестных торговцев.

Задание. Античные сооружения Акрополя в Афинах за пе¬риод времени с I960 по 1980 г. пострадали от загрязнения воздуха больше, чем за два с половиной предыдущих тысячелетия. Чем это объясняется?

Ответ. Причина такого положения в том, что атмосфера Афин оказалась чрезвычайно загрязненной выбросами промышленных предприятий и транспорта. Специалисты выяснили, что предприятия и транспорт выделяют в атмосферу так много S02, что этот оксид выпадает на землю в виде кислотных дождей. В атмосфере оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

SO2 + 02= 2SO3

Образующийся оксид серы (VI) реагирует с влагой воздуха, и поэтому появляются облака, которые несут кислотные дожди
SOs + н2о = H2S04

Кислотные осадки воздействуют на мрамор древних статуй и колонн, усиленно их разрушая:

СаСО3 + H2S04= CaS04 + С02+ Н20

(мрамор)

По этой же причине несколько лет назад из Летнегосада в Санкт-Петербурге все подлинные статуи, являющиеся произведениями искусства, были убраны и заменены копиями.

Органическая химия.

Тема «Белки».

Задание. Почему нельзя сушить обувь из натуральной кожи на батарее отопления?

Ответ. Из чего обувь? Натуральная кожа образована из белков - коллаген, кератин, эластин. Как влияет температура? Происходит денатурация - нарушение естественной структуры белка, разрыв связей, поддерживающих II и III структуры и деструкция - разрушение макромолекул белка, с выделением газообразных веществ - NH3 , H2S, CO2 и т.д. (Эти процессы изменяют прочность кожи и размер обуви).

Тема «Жиры и мыла».

Задание. Почему женщины, изображённые на картине французского художника Жана Франсуа Милле "Прачки" имеют красные опухшие руки?

Ответ. В горячей воде происходит гидролиз мыла с образованием щелочи, которая разъедает руки.

Задание. Почему самое жирное молоко у дельфинов (40%)?

Ответ. Жиры молока - источник энергии для детёнышей. Нерегулярное кормление, быстрый рост детёнышей, высокая активность животных и большая отдача тепла во внешнюю среду - причины высокой жирности молока самок дельфинов.

Задание. У какой рыбы, обитающей в озере Байкал, жир играет роль плавательного пузыря?

Ответ. Тело голомянки из-за высокого содержания жира (35-40%) прозрачно. Жир позволяет ей обитать на большой глубине (до 1000м) и жить при круглогодичной температуре 3-50 С.

Тема «Углеводороды».

Задание. Как образуются "блуждающие огоньки" на болоте?

Ответ. При гниении растительных остатков на дне болот под влиянием микроорганизмов образуется болотный газ - метан, который способен самовоспламеняться на воздухе, порождая "блуждающие огоньки".

Тема «Углеводы».

Задание. Почему недостаток глюкозы в организме вызывает потерю сознания?

Ответ. Глюкоза служит главным субстратом тканевого дыхания и должна поступать в клетки непрерывно. Особенно чувствительны клетки головного мозга, которые не могут использовать другие метаболиты в качестве источника энергии. Недостаток глюкозы вызывает потерю сознания.

Тема «Высокомолекулярные соединения».

Задание. Почему нельзя делать птичьи домики из пластмассы?

Ответ. Пластмассовые домики крайне опасны для птиц, т. как пластмассы в отличие то дерева не способны впитывать влагу и через мельчайшие поры выпускать её наружу. Поэтому водяные пары, выделяемые при дыхании, поглощаются подстилкой и не покидают домик. В домике образуется повышенная влажность, которая губительна для птиц.

Опыт показывает, что творческие действия учащихся не возникают произвольно, их нужно целенаправленно развивать в процессе обучения. Творческие способности у школьников рождаются в процессе формирования их познавательной активности и самостоятельности. Поэтому при составлении вопросов важно учитывать, что вопросы должны сочетать научность, проблемность и занимательность, иметь познавательную и практическую ценность, базироваться на внутри- и меж предметной основе.

Творческие задания, вклиниваясь в процесс обучения химии, обогащают его новыми методическими приёмами и формами работы, побуждают осуществлять поиск новых знаний, путей и способов их решения в новых непривычных, нестандартных условиях, вызывают интерес и опираются на прежний опыт. Таким образом, можно сделать вывод, что для успешного обучения школьников необходимо вызвать у учащихся интерес к овладению знаниями.

Мы прекрасно знаем, что играть любят не только дети, но и взрослые. Главная задача моей работы - показать возможности игровой познавательной деятельности, пути эффективного игрового потенциала, т.е. сделать игру средством общего развития и нравственного совершенствования школьников. На моих уроках почетное место занимает игра. Включая в уроки игровые моменты, можно заинтересовать даже самых пассивных, самых равнодушных школьников, привлечь их внимание, казалось бы, к сухому и мало интересному материалу. 

В игре важно предусмотреть:

1. возраст; 

2. отношение к учению и игре; 

3. уровень подготовленности детей; 

4. склонности и способности; 

5. динамику игровых интересов. 

По характеру деятельности участников игры подразделяются на следующие виды: 

1. спортивные; 

2. игры-забавы; 

3. интеллектуальные деловые; 

4. военные; 

5. игровые праздники; 

6. познавательные. 

Познавательнее игры - это педагогически организованные, не утратившие естественного воспитательного потенциала игры, обеспечивающие одновременное приобретение, усвоение и передачу знаний и способов деятельности в условиях сотрудничества и диалога. В результате игровой деятельности школьник хочет показать свои знания, получить интерес и радость. Игра используется для решения комплексных задач усвоения и закрепления нового учебного материала, развитие творческих способностей школьников, формирования у них общеучебных умений. 

Заключение: 
Использование познавательных игр для активизации учебной деятельности школьников оживляет процесс обучения, углубляет процесс познания, проявляется личностное отношение к тому или иному вопросу. Задача учителя – наполнить игру дидактическим смыслом. Стратегическая цель игры – направленность на творчество, проявление инициативы, самостоятельность в решении познавательных задач, налаживание сотрудничества с одноклассниками – играющими партнерами; распределение ролей, согласование действии, установление деловых контактов, умение разрешать конфликты, быть терпимыми и доброжелательными. 

Игра «Компетентность» 

Участники: 

• Конкуренты – 2 команды учащихся; 

• Наниматели – группа учащихся, определяющих победителей. Победителя принимают на работу. 

Арбитр – учитель, решающий спорные вопросы. 

До игры: 

Учитель знакомит со схемой игры. Формируются команды, определяется состав фирмы – нанимателя. 

Во время игры: 

Учители задает тему. 

Команды придумывают друг для друга по 5 заданий по теме. Тип заданий регламентируются учителем. 
Например, 2 репродуктивных вопроса, 1 творческое, 2 задачи. 

Команды поочередно дают задания друг другу. Выполняют. Если не справляются, то должна ответить задающая команда. Фирма – нанимателя оценивает по пятибалльной системе каждое задание и по десятибалльной – ответ. 
Наниматели совещаются и решают, кто принят на работу. Пока они совещаются, учитель делает краткий обзор, обращает внимание на ошибки, делает выводы. 

Остальное ученики – болельщики – могут задавать вопросы соперникам, заработать несколько баллов для своих, если нет ответа. Команда может пользоваться помощью болельщиков.

Современный человек должен сознательно владеть мыслительными операциями высокого уровня - логическим мышлением, умением сопоставлять, сравнивать, обобщать, делать вывод, анализировать.

Современный курс химии перегружен большим количеством новых для учащихся понятий, требующих не простого запоминания, а понимания взаимосвязи между ними. Пробел в знаниях учащихся даже одного из понятий приводит порой к полной невозможности восприятия и осмысления материала. Всё это усугубляется низким уровнем развития общеучебных умений и навыков учащихся и увеличивающимся объемом учебного материала по предметам. Как результат- снижение интереса к предмету химия, низкая мотивация обучения. Чтобы избежать этого, учитель должен на первый план поставить задачу научить ученика мыслить. Для этого он должен помочь ему в овладении мыслительными приемами. Один из способов - использовать на уроках задания не на воспроизведения материала, т.е. репродуктивного характера, а задания на развитие таких мыслительных операций как сравнение, анализ, синтез, обобщение - так называемых развивающих заданий.

В методической литературе можно видеть разработки развивающих заданий по разным предметам. Логические задачи активизируют мыслительную деятельность школьников, учат сопоставлять условия с выводами. Они придают мышлению такие важные качества как точность, четкость, определенность и влекут за собой выработку логических умений. Практика учителей, активно использующих эти задания, показывает, что при этом эффективность обучения возрастает, а, самое главное, растет интерес к знаниям, формируется творческое мышление.

Проблема развития свойств личности, входящих в понятие «логическое мышление», требует длительной, целенаправленной работы, поэтому эпизодическое использование развивающих заданий не принесет желаемого результата. Познавательные задания должны включать в себя всю систему познавательных действий и операций, начиная от действий, связанных с восприятием, запоминанием, припоминанием, осмысливанием и кончая операциями логического и творческого мышления. Большое значение также имеет целенаправленное, систематическое ознакомление школьников с основными мыслительными операциями, приемами мышления. Речь идет о возможной коррекции мышления. Специально подобранные задания могут развивать способность осуществлять мыслительные операции. Однако использование таких развивающих приемов тормозится отсутствием заданий, систематизированных по конкретным темам. Именно поэтому возникла идея разработки таких заданий по химии, которые бы совершенствовали конкретные операции и приемы мышления.

Можно выделить следующие задания, развивающие определенные операции мышления:

1. Задания на развитие способности к анализу, обобщению.

а) Классификация. (в задачах подобного типа требуется распределить данный набор формул на группы. Особое внимание уделяется умению выбрать обоснование для классификации и построить иерархическую классификационную систему);

Даны: Ca(OH)2, HCIO, Mg(OH)2, MgO, H2SO4 ,KOH, H2CO3, CO2, NO, P2 O5,CO,H2 SO3

Разделите указанные вещества на: а) две группы; б) три группы; в) четыре группы

б) Исключение "лишнего" из предложенного набора объектов требуется исключить "лишний" (т.е. формулы, какие-то реакции не образующие с остальными однородную группу);

А) метилциклопропан, бутен-1, бутен-2, 2-метилбутен-1, циклобутан

Б)C3 H8 ,C4 H10 , C5 H10 , C10 H22 , C6 H14 , C2 H 6

В) этен, пропен, бутан, пентенЛишним в задании может оказаться тот или иной объект в зависимости оттого, что берется за общий признак. Например, в теме «Классификация химических реакций» можно предложить найти лишнюю реакцию:

1. 2 S O2 + 2 H 2O + Q2 H2 S + 3O2

2. 2 S O2 + O2 2 S O3 + Q

3. N 2+ O2 2 NO – Q

4. CaO + CO2 CaCO3 + Q

5. N2 +3 H2 2 NH3+ Q

Реакция 1- лишняя, т.к. она необратимая, реакция 2-лишняя,т.к. она каталитическая, 3-эндотермическая, 4- гетерогенная, 4- неокислительно- восстановительная

2. Задания на установления сходства, аналогии, закономерности, конкретизации понятия (из предъявленного набора формул требуется выбрать те, которые включают необходимые и существенные признаки данного понятия);

А) Вставьте пропущенное:

1. Li, Na, …, Rb

2. Al, Si, …,S , Cl

3. H 2O, H 2S , …., H 2Te

4. CH4 , NH3 ,…, HF

Б) Найди закономерность и продолжи ряд:

1. метан, этан, пропан, бутан, ….

2. C2 H4 , C3 H 6,C 4H8 , C5 H 10, …

3. C 2H8 , C2 H6 , C4 H10 , C H4 , …

По неорганической химии:

1. Ca- CaO- Ca(OH)2 S- SO2- ….

2. CaO, Ca(OH)2,SO3,….

3. Задание на установление аналогии поиск закономерности:

К комбинированным логическим тестам относятся задания, содержащие как вербальную версию, так и символико-графическую. 

Вставьте пропущенное:

• -ан ? -ин -диен

• ? Cn H 2n ? ?

• C 2 H 4 ? C 3 H4 ?

• C 2 H 6 Sp3 ? ?

• C ? этен Реакции присоединения

• ? sp ? ?

Это задание способствует развитию умения логического обобщения. Их очень полезно использовать при изучении гомологических рядов органических веществ. Аналогичные задания можно составить и по различным темам неорганической химии:

• Al Al2 O3 ?

• ? ? H2 Si O3

• P ?

Умение переводить информацию из одной знаковой системы в другую (из текста в таблицу, из аудивизуального ряда в текст и др.) может быть развита при включении в содержание обучения задания подобного следующему:

Электронное строение катиона Al3+ такое же, как у атома?

1) Ar 2) Ne 3) Kr 4) He

4. Задания, развивающие способность к логическим умозаключениям (требуется определить истинность и логичность суждения); 

Учащимся даны задания с двумя связанными между собой категорическими суждениями и вывод – умозаключение (силлогизм). Умозаключения частично даны логично, а в ряде случаев заведомо ложны. Требуется определить, какие выводы правильные, а какие ошибочные.

Верно ли утверждение:

А) Все соли- твердые вещества. Хлорид натрия- соль, следовательно, хлорид натрия- твердое вещество.

Б) Основания реагируют с кислотами. Вещество Х реагирует с кислотой, следовательно, вещество Х- основание.

В) Все оксиды - сложные вещества. Вещество Х- сложное. Следовательно, Х- это вещество оксид.

Г) Основные оксиды обычно оксиды металлов, следовательно, оксид металла всегда будет основным.

5. Использование химических диктантов.

Они позволяют активизировать такие формы мышления как умозаключения и совершенствовать основные логические приемы – анализ и синтез. Диктанты проводятся следующим образом: учащиеся записывают в столбик определенные термины, учитель зачитывает утверждения – вопросы, учащиеся должны записать номер утверждения напротив того класса или классов соединений, для которых, по их мнению, оно справедливо. После проведения проверка результатов может осуществляться как самим учителем, так и отдельными учащимися. Возможна также организация работы в парах для отдельных учащихся.

6. Задания, развивающие мыслительный прием сравнения.

Сравнение - это установление сходства или различия между парными объектами. 

В дополнение к этому определению мы предлагаем учащимся план, по которому осуществляется сравнение: 

1. перечень признаков, по которым осуществляется сравнение; 

2. сопоставление (сравнение по признакам сходства), противопоставление (по признакам различия) или полное сравнение (установление признаков сходства и различия); 

3. Обобщение и выводы. 

Упражнения, способствующие развитию приёма сравнения, начинаем со сравнения по готовому перечню признаков с использованием средств наглядности, или без них (если таковых не имеется). Продолжаем обучение сравнением перечня признаков, которые вспоминают и частично устанавливают сами учащиеся, и заканчиваем сравнением с использованием перечня признаков самостоятельно выявленных учащимися, или сравнением по выделенным существенным признакам.

• Сравните реакционную способность в реакциях нуклеофильного замещения веществ, формулы которых приведены:

СН3-СООН, С 3Н 7-СООН, СН 2=СН-СООН, СН 2=СН-СН 2-СООН.

Объясните свой ответ.

7. Использование «логических цепочек».

Данное задание развивает умение излагать мысли ясно и последовательно, непротиворечиво, обосновывать свои суждения, доказывать их истинность.

Учитель начинает фразу: «Алканы- углеводороды, поэтому……», далее учащиеся продолжают, используя слов «потому, что, следовательно, однако, кроме того и т.д.»

Пользуясь описанными приемами можно создавать наборы тестов и заданий по любой теме. 

Такие задания позволяют

1. экономить время урока на повторение;

2. охватывают большой объем материала;

3. привлекают к работе достаточно большое число учащихся;

4. «переключают» учащихся с одного вида деятельности на другой;

5. развивают умение анализировать, сравнивать, выбирать главное, обобщать и систематизировать, т.е. развивают логическое мышление.

Кроме того, учащиеся с большим удовольствием сами составляют такие задания.

Следовательно, с помощью заданий, вопросов и задач разного типа, сформулированных в соответствии с конкретными целями обучения и обладающих либо отдельными функциями, либо их совокупностью,учитель должен обеспечить управление деятельностью учащихся по формированию учебных, в том числе интеллектуальных умений. Сформированность этих умений станет объективным признаком усвоения предметного (специального) и внепредметного (прикладного) содержания. 

Результатом такого усвоения становятся:

• осознанное выполнение необходимых действий;

• определенная степень свободы ученика в применении сформированных умений как в знакомой, так и в новой ситуации.