Использование историко-химического эксперимента с целью активизации познавательной деятельности учащихся

#

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОРИКО-ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА С ЦЕЛЬЮ АКТИВИЗАЦИИ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

USE OF HISTORIC CHEMICAL EXPERIMENT FOR THE PURPOSE OF IMPROVING STUDENTS' COGNITIVE INTEREST

И. В. Галкин

В статье дано определение историко-химического эксперимента (ИХЭ), рассмотрены причины выбора ИХЭ как средства активизации познавательной деятельности учащихся при изучении химии, представлены конкретные задачи обучения, воспитания и развития, которые решает ИХЭ.

Ключевые слова: историко-химический эксперимент; активизация познавательной деятельности учащихся на уроках химии; решение задач обучения, воспитания и развития.

I. V. Galkin

The article defines a historic chemical experiment (HCE), gives the reasons for choosing HCE as a means of improving students' cognitive interest in the course of learning chemistry, presents specific targets for learning, education and development which can be achieved by using HCE.

Keywords: historic chemical experiment; improving students' cognitive interest at chemistry lessons; achieving targets for learning, education and development.

Познавательная активность учащихся формируется в процессе обучения химии в школе различными методами и средствами. Однако в методике преподавания химии не разработаны подходы с применением историко-химического эксперимента. Историко-химический эксперимент - это эксперимент, который был поставлен в определенный исторический момент развития науки, намеренно или случайно, и послужил источником открытия закона или создания теории, которые способствовали поступательному развитию науки.

ИХЭ в качестве средства формирования познавательной активности и интереса учащихся был выбран по следующим причинам: во-первых, эксперимент на уроках химии является одним из средств, подтверждающих теоретический материал; во-вторых, он является специфическим методом обучения и формирования познавательной активности учащихся, благодаря которому происходит восприятие и осмысление химических понятий, законов и закономерностей; в-третьих, использование на уроках ИХЭ дает учащимся представление о методологии науки, историко-биографических данных и позволяет представить материал на высоком научном уровне. Преподавание химии должно быть организовано так, чтобы учащиеся видели: химическая наука не собрание застывших истин, а результат общественно-исторического прогресса.

Идея использования истории химии в качестве основы для построения учебных программ средней школы интересовала советских методистов-химиков с начала XX в. Историзм является одним из методов научного познания и заключается в установлении историко-логических соотношений между понятиями, теориями и явлениями.

Принцип историзма в учебно-образовательном процессе может служить и основой построения программы

обучения, и необходимым условием формирования у учащихся знаний основ наук. Однако должного внимания вопросам использования исторического подхода при изучении химии в методике ее преподавания до сих пор не уделялось.

В реализации принципа историзма при обучении химии можно выделить три подхода, которые имеют свои достоинства и недостатки. Первый подход состоит в изложении истории открытия химических явлений, законов в том виде и в той последовательности, в которых они были открыты, с постепенным переходом к современному состоянию данного вопроса. Но механический перенос хода развития науки в содержание учебного предмета приводит к тому, что учащиеся вынуждены прослеживать весь долгий путь к истине, а значит, усваивать больший объем учебного материала. Перегрузка историческими сведениями также создает ситуацию, при которой современное теоретическое обоснование химических закономерностей может быть рассмотрено лишь в конце курса, как итог развития науки, и есть опасность, что учащиеся овладеют знаниями современной науки не в полной мере, а только частично. Второй подход к реализации принципа историзма выражает точку зрения, что школа должна давать преимущественно те знания, которые прочно устоялись в системе наук, но в этом случае учащиеся лишаются возможности ознакомиться с методами научного познания, способами получения знаний в науке. У учащихся может сформироваться представление о химии как о чем-то застывшем и неизменном, а знания будут носить характер разрозненных фактов. Предъявление готового знания лишает учащихся творческой исследовательской деятельности, а учителя - возможности постановки проблемной ситуации, также существует опасность, что учащиеся потеряют интерес к предмету и про-

Ф

цессу познания вообще. Недостатки этих подходов затрудняют реализацию учителем принципа историзма при обучении химии. Нами был предложен третий подход к реализации принципа историзма на уроке химии - введение ИХЭ в качестве средства и метода обучения. При этом содержание исторического материала построено таким образом, что учащиеся получают достаточно полное представление о том, как обстояли дела раньше, как сейчас и даже что будет в перспективе.

ИХЭ как средство и метод обучения учащихся химии решает триединую задачу: обучение, воспитание и развитие учащихся.

1. Обучение:

- формирование понятий химической науки;

- формирование историко-химического содержания;

- формирование умений и навыков работы с химическим оборудованием;

- накопление опыта соблюдения правил техники безопасности при проведении эксперимента;

- закрепление знаний, умений и навыков.

2. Развитие:

- технологической грамотности;

- практических умений и навыков: конструирование, моделирование; выполнение операций; умение разбираться в схемах, приборах, оборудовании; собирать оборудование; обработка данных эксперимента;

- умений работать с литературой;

- логического стиля мышления;

- критического стиля мышления;

- познавательной активности учащихся.

3. Воспитание:

- методологическое - коммуникативность, рефлексивность, самоанализ;

- технологической культуры.

Поливариантные возможности ИХЭ определяют этому средству и методу обучения важное место при обучении химии. Важной задачей ИХЭ является уровень познавательной активности учащихся. Для решения этой задачи ИХЭ должен отвечать определенным специфическим требованиям:

1. Соответствие эксперимента учебному плану и возрастным особенностям учащихся.

2. Соответствие современным представлениям в науке.

3. Соответствие техническим возможностям школьного кабинета.

4. Соответствие дидактическим задачам обучения (проблемный характер эксперимента, возможность постановки и доказательства гипотезы, возможность модернизации техники проведения опыта, возможность переноса знаний в другие темы и пр.).

Использование ИХЭ в качестве средства и метода активизации познавательной деятельности может протекать различными путями. Первый путь заключается в том, что учитель начинает беседу с учащимися по заранее созданному конспекту, содержащему историко-химический материал. Учащиеся отвечают на вопросы учителя, тем самым создается возможность опросить большее количество уча-

щихся на каждом уроке. Учитель и учащиеся становятся равноправными участниками диалога, учитель выступает в качестве лектора, слушателя и контролера, в той же роли выступают и сами учащиеся, но химический эксперимент проделывает сам учитель, то есть роль экспериментатора принадлежит учителю. Второй путь схож с первым, но отличается тем, что эксперимент проводится совместно учителем и учащимися, но учитель является руководителем, а учащиеся играют роль помощников. Третий путь отличается от предыдущих тем, что основная роль в проведении эксперимента ложится на учащегося, а учитель является помощником. Четвертый путь заключается в том, что эксперимент полностью проводит ученик под присмотром и контролем учителя. Можно идти различными путями: поэтапно, то есть вводить каждый способ последовательно на протяжении всего курса обучения, либо следовать постоянно по одному из направлений.

Первое, по-нашему мнению, более целесообразно, потому что задачей учителя является постепенное и всестороннее развитие учащихся. Таким образом школьники приучаются к самостоятельной практической деятельности, их уровень познавательной активности повышается.

Пример - применение ИХЭ на уроке при изучении темы «Закон постоянства состава веществ».

В основе урока лежит реальный исторический факт - полемика между двумя известными французскими учеными-химиками Клодом Луи Бертолле (1748-1822) и Жозефом Луи Прустом (1754-1826) в 1801-1808 гг.

В начале урока учитель условно делит класс на две команды. Первая команда - сторонники Жозефа Луи Пруста: «вещества имеют постоянный состав, независимо от способа получения». Вторая команда - сторонники Клода Луи Бертолле: «состав веществ непостоянен, химические соединения изменчивы».

Учащиеся из первой команды, стоящие на позиции Жозефа Луи Пруста, объясняют, что идея постоянства состава не голословна, а выводится на основании многочисленных химических экспериментов. Например, оксид цинка ZnO (белый порошок) получается как при сжигании цинка:

2Zn + О2 = 2ZnO, при I > 225 °С, так и в результате обжига сфалерита (цинковой обманки -ZnS), привезенного из различных областей Испании и других стран:

2ZnS + 302 = 2ZnO + 2SO2, и даже ничем не отличается от полученного в результате следующих реакций:

ZnS04 + 2Na0H (разб.) = №^04 + Zn(0H)2, затем разложение при высокой температуре: Zn(0H)2 = Zn0 + Н2О.

Учащиеся из второй команды, согласные с мнением Клода Луи Бертолле, считают, что состав веществ непостоянен и зависит от условий эксперимента. Проводя опыты с различными веществами, изучая их состав и свойства, Бертолле пришел к выводу, что вещества постоянного состава получаются лишь в тех случаях, когда исходные вещества взяты в определенном соотношении и соблюдены условия

#

реакции. Бертолле считал, что состав веществ зависит от примесей, которые могут влиять на ход самой реакции. В начале XX в. русский советский химик Николай Семенович Курнаков (1860-1941) открыл так называемые интерметаллические соединения, не имеющие постоянного состава. Такие соединения образовывали алюминий и магний, свинец и натрий и другие пары металлов. Современной науке известны и другие примеры. Так, например, титан образует с кислородом несколько оксидов переменного состава, важнейшими из которых являются TiO146-1 56 и TiO19-20. Формулы соединений такого рода не указывают на состав молекулы, так как соединения переменного состава имеют не молекулярную, а атомную структуру, и лишь отражают границы состава вещества. Пределы возможных изменений состава у различных соединений различны и, кроме того, зависят от температуры. Такие соединения Курнаков назвал бертоллидами в честь Бертолле.

Сторонники Пруста в качестве доказательства его идей проводят историко-химический опыт. При нагревании порошка железа и серы в массовых отношениях 7:4 получается сульфид железа FeS. Но если смешать 10 г железа и 4 г серы, то также получится сульфид железа FeS, а 3 г железа в реакцию не вступят. Это говорит о том, что реагирующие вещества вступают в реакцию в определенных массовых отношениях.

Известно, что в сульфиде железа на один атом железа приходится один атом серы. Учитывая численные значения атомных масс железа и серы, можно подсчитать, что они вступают в соотношениях 7:4. Ar(Fe) : Ar(S) = 56:32 = 7:4.

Далее в условиях школьной химической лаборатории сторонники постоянства состава веществ проводят химические эксперименты по получению аммиака различными способами. В первом опыте они демонстрируют получение аммиака нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция:

2NH4Cl + Са(ОН)2 = СаС12 + 2NH3f + 2Н2О .

Во втором опыте аммиак получается при нагревании смеси хлорида аммония и гидроксида калия:

NH4Cl + КОН = KCl + NH3T + Н2О .

Для того чтобы подтвердить, что в обоих экспериментах образовался аммиак, необходимо пробирку с собранным аммиаком поместить в стакан с водой, затем в полученный раствор аммиака добавить фенолфталеин и наблюдать за изменением его цвета: образовавшийся гидроксид аммония (ИН3 + Н20 = ИН4ОН) является основанием, поэтому фенолфталеин придает раствору малиновый цвет.

Таким образом, делают вывод сторонники Пруста, закон постоянства состава можно сформулировать следующим образом: каждое химически чистое вещество, независимо от местонахождения и способа получения, имеет один и тот же состав.

Сторонники взглядов Бертолле приходят к выводу, что такая закономерность справедлива лишь для веществ молекулярного строения, и вносят свои уточнения в формулировку закона: каждое химически чистое вещество молекулярной структуры, независимо от местонахождения и способа получения, имеет один и тот же состав.

Организация урока-дискуссии с проведением ИХЭ активизирует учебно-образовательную деятельность учащихся, способствует более успешному их обучению и развитию.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Диогенов Г. Г. История открытия химических элементов. - М.: Учпедгиз, 1960.

2. Монолов К. Великие химики: в 2 т. - 3-е изд., испр., доп. - М.: Мир, 1985. - 465 с.

3. Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д. Как были открыты химические элементы. - М.: Просвещение, 1980. - 224 с.

4. Фигуровский Н. А. История химии: Учеб. пособие для студ. пед. ин-тов по хим. и биол. спец. -М.: Просвещение, 1980. - 224 с.

5. Жамбулова М. Ш. Развитие неорганической химии (историко-методологический аспект). -Алма-Ата: Наука, 1981. - 187 с.

Ф