Какие законы нужно изучать на уроках химии?



Скачать 68,37 Kb.
Дата01.06.2015
Размер68,37 Kb.
ТипДокументы

УДК 75(04)
Б.В. Румянцев
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский педагогический государственный университет» (МПГУ), Москва, Россия
Какие законы нужно изучать на уроках химии?
Трудно представить себе изучение химии без изучения химических законов, в том числе и количественных. Действительно, начиная с первого систематического учебника по химии для средней школы В. Н. Верховского [1] и заканчивая сегодняшними многочисленными учебно-методическими комплексами (УМК), везде мы находим количественные законы. Естественно, набор этих законов за 80 лет несколько менялся, менялись формулировки отдельных законов, в связи с изменениями формулировок физических величин, но при этом не решалась основная методическая проблема, которая заключается в вопросе, какие из них необходимо изучать.

В настоящее время в Российской Федерации изучение химических законов, как всего остального материала, формально регулируется федеральным государственным образовательным стандартом (в дальнейшем ФГОС) [2, 3], примерными программами по учебным предметам [4, 5] и составленными в соответствии с ними рабочими программами. ФГОС, вообще декларируя изучение основных законов химии, не конкретизирует ни перечень этих законов, ни методы их изучения. Примерные программы для 8-9 классов упоминают следующие законы в разделе «Содержание основного общего образования по учебному предмету» [4, с. 12-13]: закон сохранения массы веществ при химических реакциях, Периодический закон. Примерные программы для 10-11 классов [5] расширяют это перечень законом сохранения энергии и законом Гесса [5, c. 18]. Совершенно очевидно, что этого абсолютно недостаточно для тех целей обучения химии, которые сформулированы в ФГОС [2, 3]. Поэтому каждый автор УМК самостоятельно решает, какие количественные законы необходимы для изучения, и определяет, какими методами они будут изучаться. При этом логика выбора содержания и методов зачастую остаётся неизвестной.

Решение методической проблемы отбора и метода изучения законов, необходимых в обучении химии, мы рассмотрим на примере стехиометрических законов и газовых законов.

Стехиометрические законы в том или ином виде изучались на протяжении всего времени систематического изучения химии в советской и российской школе. Поэтому их можно считать де-факто включёнными в образовательный стандарт. Стехиометрические законы относятся к количественным законам, поскольку определяют отношения между физическими величинами, носят исторический характер по времени своего открытия и изучаются одними из первых.

Исторически к стехиометрическим законам относятся:


  • закон сохранения массы (М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазье): Масса реагирующих веществ равна массе продуктов реакции.

  • Закон постоянства состава (Ж. Пруст): Химическое соединение, имеющее молекулярное строение, независимо от метода получения характеризуется постоянным составом.

  • Закон кратных отношений (Д. Дальтон): Если два элемента образуют между собой несколько молекулярных соединений, то масса одного элемента, приходящаяся на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

  • Закон эквивалентов (И. Рихтер): все вещества реагируют и образуются в эквивалентных отношениях;

  • Закон простых объемных отношений (Ж. Гей-Люссак): При равных условиях объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов, как небольшие целые числа.

  • Закон Авогадро: В равных объемах любых газов, взятых при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул.

Из стехиометрических законов в настоящее время изучаются в основном два: закон постоянства состава и закон сохранения массы. Ранее изучался закон эквивалентов. Закон Авогадро относили к газовым законам, а закон Гей-Люссака не изучался вообще.

Необходимость изучения закона постоянства состава и закона сохранения массы обоснована ещё В. Н. Верховским [1, с. 54, 61], и это обоснование лежит и в современных УМК. На основании закона постоянства состава можно составлять формулы веществ, закон сохранения массы лежит в основе составления химических уравнений. Таким образом, эти законы применяются в определённой деятельности, регулируя её, что соответствует назначению научных законов. Но действительно ли законы соответствуют регулируемой деятельности.

Адекватность закона и регулируемой им деятельности будет определяться тем, насколько логическая структура закона соответствует логической структуре ситуации его применения. Рассмотрим закон сохранения массы. Если мы попытаемся на основании этого закона составить уравнение, то можно получить, например, следующее уравнение:

10 г H2SO4 + 50 г NaOH → 33 г Na2SO4 + 27 г H2O

Очевидно, что данное уравнение составлено неверно, тем не менее, оно полностью соответствует применённому закону: масса вступивших в реакцию веществ (m = 10 г + 50 г = 60 г) равна массе получившихся веществ (m = 10 г + 50 г = 60 г).

Опрос учителей школ г. Москвы (62 чел.), занимавшихся на курсах повышения квалификации показал, что 82 % учителей преподают этот закон, но этот же опрос показал, что 100 % учителей объясняют составление уравнения химической реакции на основании «закона сохранения атомов в химической реакции». Более того, в проведённое в рамках этих же курсов практическое занятие показало, что из закона сохранения массы принципиально невозможно вывести правила составления химических уравнений.

Основанием для составления химического уравнения мог бы служить закон эквивалентов, поскольку именно в нём определены отношения между массами всех веществ, принимающих участие в химической реакции, но этот закон изъят из программы. Безусловно, закон сохранения массы правилен и действует во всех химических процессах, но применять его надо для решения других задач. Возможно, в задачах на избыток-недостаток, вычисление выхода продукта и других.

Предполагается, что изучение закона постоянства состава, позволит решить задачу составления формул веществ. Однако, этот закон применим только к молекулярным веществам, а подавляющее число веществ при стандартных условиях имеют немолекулярное строение, в этом заключена ограниченность этого закона. Но самое главное, он не определяет соотношение числа атомов в структурной единице вещества. Согласно, этому закону независимо от способа получения вода будет иметь один и тот же состав. Это верно, но каков будет этот состав H2O или H4O15 определить согласно этому закону нельзя. Составление формул, согласно опросу учителей (100 %) производится на основании формальных понятий валентности или степеней окисления.

Таким образом, из трёх стехиометрических законов два изучаются для регулирования той деятельности, которая принципиально этими законами не регулируется, а третий не изучается, но именно он необходим.

Следующими объектами анализа будут газовые законы: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, объединённый газовый закон и уравнение Менделеева-Клапейрона, уравнения состояния идеального газа. Эти законы применяются для вычисления объёмов газов при различных условиях. В целом, это адекватное применение. Ошибки происходят из-за того, что эти газовые законы имеют большие ограничения, которые не оговариваются при изучении.

В химии мы имеем дело с реальными газами, а не с идеальным, как это изучается в физике, поэтому уравнения идеального газа или Менделеева-Клапейрона не применимы вообще, а необходимо применять уравнение Ван дер Ваальса. Кроме того все перечисленные газовые законы ограничены по диапазонам значений термодинамических параметров: значения температур колеблются от -5 до 100 C, давление от 2 до 500 кПа, с(газа)< 1 моль/дм3 (6, с. 161-170). Дополнительные ограничения накладывают физические свойства реальных газов, которые при переводе из одних условий в другие вообще могут перейти из одной фазы в другую.

Формальный подход, как к составлению, так и к решению задач с применением этого газовых законов приводит к абсурдным результатам, хотя формально задачи имеют смысл, а решения абсолютно правильны. Например, в одном из задачников приведены следующие задачи (7, с. 30). Задача 187. Водяной пар при 100 C и давлении 1,013105 Па занимает объём 200 см3. Приведите его объём к нормальным условиям. Решение (7, с. 168), предложенное авторами, с применением объединённого газового закона приводит к следующему ответу V = 146 см3. Однако при нормальных условиях вода находится в трёхфазном равновесии, поэтому только какая-то часть её будет находиться в газовой фазе и решение, очевидно, не столь тривиально как в задачнике. В другой задаче 190 требуется рассчитать плотность газообразного XeF6 при нормальных условиях и при 25 C и 0,962105 Па. Решения авторов (7, с. 168) приводят к следующим объёмам V1 = 10,94 г/л, V2 = 9,5 г/л. Однако эти решения принципиально неверны, потому что при условиях данных в задаче фторид ксенона является твёрдым веществом (Cпл = 49,48 C, Cкип = 75,65 C), и его плотность равна ρ = 3,41 г/см3 (8, с. 549).

Из учащихся средней школы (28 учащихся 11 класса) решивших вышеприведённые задачи, все решили авторским методом и получили идентичные авторам ответы.

Таким образом, можно констатировать, что количественные законы изучаются формально, в деятельности не адекватной применяемым законам, а обучение их применению фактически не осуществляется.



Список литературы


  1. Верховский В. Н. Неорганическая химия. Учебник для средней школы [текст]/ Вадим Верховский. — 3 изд. — М. – Л-д. : Учпедгиз. 1936 — 360 с.

  2. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования [электронный ресурс]/ http://standart.edu.ru/catalog.aspx?CatalogId=2588

  3. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования [электронный ресурс]/ http://standart.edu.ru/catalog.aspx?CatalogId=6408

  4. Примерные программы по учебным предметам. Химия. 8-9 классы : проект [текст]. — 2-е изд. дораб. — М. : Просвещение. 2011. 44 с. — (стандарты второго поколения).

  5. Примерные программы по учебным предметам. Химия. 10-11 классы : проект [текст]. — 2-е изд. — М. : Просвещение. 2011. 88 с. — (стандарты второго поколения).

  6. Пригожин И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур[текст]/ Илья Пригожин, Дилип Кондепуди; пер. с англ. Ю. А. Данилова и В. В. Белого. — М. : Мир, 2002. — 461 с., ил.

  7. Слета Л. А. 1001 задача по химии с ответами, указаниями и решениями [текст]/ Людмила Слета, Анатолий Черный, Юрий Холин. — М. : Илексап, 2005. — 368 с.

  8. Фториды ксенона [текст]// Химическая энциклопедия: в 5 т. : т. 2 : Даффа – Меди/радкол. : Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. — М. : из-во «Советская энциклопедия», 1990 г. — 671с.

Похожие:

Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconДля чего нужно изучать философию?
Философствует каждый и каждый решает для себя жизненно важные, поистине философские проблемы
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconУровень сформированности учебно-универсальных действий на уроках географии Чтобы говорить об уровне сформированности ууд на уроках географии и во внеурочное время в огбоу кши «Северском кадетском корпусе»
Чтобы говорить об уровне сформированности ууд на уроках географии и во внеурочное время в огбоу кши «Северском кадетском корпусе»,...
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconЛекция 1 Тема лекции Что такое философия > Зачем изучать философию
Вследствие огромного влияния древнегреческой философии на всех последующих мыслителей Зачем изучать древнегреческую философию?
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconТема №2. Основы риторики. Культура ораторской речи
Особое внимание в нашей лекции мы уделим подготовке ораторского выступления: рассмотрим поэтапно, как готовится к произнесению речи,...
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconУроках физики на примере уроков «Газовые законы» и«Гармонические колебания»
Сумакова Лидия Артемовна, учитель физики высшей квалификационной категории школы №887 зао
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconВопросы к зачету по химии
...
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconМетодическое письмо «О преподавании предмета
Школьный курс физики является системообразующий для естественнонаучных предметов, поскольку физические законы лежат в основе содержания...
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconПочаева Наталия Джумаевна
Какие химические специальности необходимы для этого. Тем более что в программе по химии за период основной школы, этому вопросу уделено...
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconОбразовательный стандарт по химии ориентирует учителя на организацию учебного процесса, в котором ведущая роль отводится самостоятельной познавательной деятельности учащихся
Охватывает организацию учебной деятельности на уроках химии и во внеклассной работе в рамках работы кружка «Юный химик»
Какие законы нужно изучать на уроках химии? iconК вопросу экономичного использования реактивов на уроках химии Название направлений форума

Разместите кнопку на своём сайте:
docs.likenul.com


База данных защищена авторским правом ©docs.likenul.com 2015
обратиться к администрации
docs.likenul.com