Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Январь, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №1 (10) 2018

Автор: Тер-Акопян Марина Норайровна, канд. хим. наук, доцент
Рубрика: Педагогические науки
Название статьи: Опыт популяризации химии среди школьников в рамках проекта Университетские субботы

Статья просмотрена: 17 раз

УДК 373.57

ОПЫТ ПОПУЛЯРИЗАЦИИ ХИМИИ  СРЕДИ ШКОЛЬНИКОВ В РАМКАХ ПРОЕКТА «УНИВЕРСИТЕТСКИЕ СУББОТЫ»

Тер-Акопян Марина Норайровна

доцент, канд. хим. наук

Балашова Ольга Мечиславовна

доцент, канд. техн. наук

Лобанова Вера Геннадьевна

доцент, канд. хим. наук

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва

 

Аннотация. Обсуждаются возможности  открытых лекций и мастер-классов, проводимых вузовскими преподавателями,  как способа повысить мотивацию школьников к изучению естественных наук, особенности подготовки и проведения таких занятий. Статья может быть полезна преподавателям естественных наук и студентам педагогических вузов.

Ключевые слова: химия, университетские субботы, лабораторные работы, лекции, школьники.

 

В последнее время особое внимание уделяется пропаганде научных знаний среди школьников, повышению интереса ребят к научным и техническим достижениям и вовлечению  их в научную деятельность. Для этого высшие учебные заведения проводят дни науки, дни открытых дверей, олимпиады школьников, организуют «инженерные  классы». Важную роль играет просветительский проект «Университетские субботы», проводимый по инициативе  Департамента образования г. Москвы.

Развить у ребят интерес к химии только на основе уроков в общеобразовательной средней школе в настоящее время достаточно трудно [4]. Это связано с тем, что в большинстве школ только один урок химии в неделю, частично или полностью отсутствует химический эксперимент, являющийся мощным фактором мотивации к изучению химии [2].  Из-за слабой химической подготовки в школе переход к обучению в вузе для многих ребят происходит весьма болезненно [3]. 

Авторы статьи, преподаватели кафедры общей и неорганической химии НИТУ «МИСиС», подготовили и провели ряд «Университетских суббот», целью которых было привлечь внимание школьников к более глубокому изучению химии, показать возможности химии в понимании и преобразовании окружающего мира, помочь школьникам приобрести практические навыки работы в химической лаборатории.

При выборе содержания занятий мы прежде всего отдавали предпочтение темам, связанным с практической деятельностью человека, с природными процессами и экологией.   Формулируя название занятия, мы старались заинтересовать ребят поставленной проблемой, и повысить интерес слушателей к химической науке.

Лекционный материал содержал теоретические  основы процессов, происходящих в природе, в технологических циклах и сопровождался демонстрационным экспериментом.

При работе в учебных лабораториях школьники приобретали практические навыки и делали выводы из результатов эксперимента. 

Полагая, что многие наши слушатели планируют поступление в вузы,  мы в последней части лекции приводили примеры  заданий ЕГЭ по химии, связанных с темой лекции [1].

Лекции для школьников на «Университетских субботах» читались в мультимедийной аудитории  и представлялись в виде презентаций в формате Power Point. Это позволило иллюстрировать материал, используя рисунки, схемы, фотографии и видеозаписи химических экспериментов. Анимация лекционного материала дает возможность подавать информацию на каждом слайде небольшими порциями, постепенно (как если бы лектор писал на доске), что облегчает его восприятие слушателями [5,6].

После лекции школьники переходили из лекционной аудитории в учебные химические лаборатории, где выполняли экспериментальную работу под руководством преподавателя. Выполнению работы обязательно предшествовал краткий инструктаж по технике безопасности, правилам поведения в лаборатории, знакомство с оборудованием и химической посудой. Работа проводилась в группах по два-три человека, что способствует приобретению навыков работы в команде.

Мы провели два цикла занятий.

 Первый цикл был посвящен веществам, их классификации, химическим свойствам, способам получения, нахождению в природе, областям применения и современным экологическим проблемам.  Большое внимание уделялось рассмотрению свойств,  характеристик и качества природной воды, поведению различных веществ в водных растворах.

Второй цикл занятий был посвящен изучению химических процессов, происходящих в природе и осуществляемых в производстве, и решению вопросов управления этими процессами исходя из закономерностей их протекания.  В этом же цикле рассмотрены примеры окислительно-восстановительных реакций, лежащих в основе многих природных и технологических процессов.

Каждый проведенный нами цикл «Университетских суббот» включал лекции и лабораторные занятия, логически связанные по тематике, однако каждая «Университетская суббота» представляла самостоятельный интерес и могла посещаться независимо от других занятий цикла.

Занятия первого цикла

1. Классы неорганических соединений. Оксиды и гидроксиды

На лекции рассмотрена классификация неорганических веществ, типы оксидов и гидроксидов, химические свойства оксидов, основных и амфотерных гидроксидов. Приведены данные о распространенности химических элементов в природе и о важнейших оксидах земной коры – оксидах кремния и алюминия, их разновидностях. Продемонстрированы образцы оксидов и гидроксидов, проведены  эффектные химические реакции получения некоторых оксидов и гидроксидов. 

Во время выполнения лабораторной работы учащиеся познакомились с правилами работы со щелочами, определили щелочную среду с помощью лакмуса, провели реакцию нейтрализации, исследовали сходства и различия основных и амфотерных гидроксидов, изучили термическое разложение нерастворимых гидроксидов.

2. Классы неорганических соединений. Кислоты и соли

На лекции рассмотрена классификация и номенклатура кислот и солей, их химические свойства, дана характеристика важнейших кислот и солей и областей  их применения. Представлены образцы солей металлов, имеющих различную окраску. Продемонстрированы обратимые изменения окраски нескольких индикаторов при переходе от кислотной среды к щелочной и обратно, показан опыт  получения соляной кислоты в результате растворения хлороводорода в воде (фонтан), продемонстрировано образование кристаллогидратов солей, сопровождающееся изменением окраски. Приведена схема взаимосвязи различных классов неорганических соединений.  

На лабораторной работе школьники изучали в каких случаях кислоты и соли вступают в реакции обмена, как кислоты и соли реагируют с металлами.

3. Мир кислот и оснований

На лекции рассмотрена диссоциация кислот и оснований, в растворах которых образуются ионы водорода и гидроксид-ионы, являющиеся одновременно собственными ионами воды. Введено понятие «водородного показателя», или рН, который характеризует соотношение между собственными ионами воды в растворе. Представлена шкала рН и способы определения водородного показателя. Проведено сравнение значений рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований. Показано, что в растворах многих солей значение водородного показателя отличается от значения рН для нейтральной среды вследствие гидролиза. Дано представление о буферных системах, поддерживающих относительное постоянство рН в природе и в живых организмах. Проведен опыт, демонстрирующий электропроводность растворов сильных и слабых электролитов; показан опыт по определению рН в растворах кислот, оснований и солей с помощью универсального индикатора. Продемонстрировано изменение рН при пропускании через воду углекислого газа – кислотного оксида, с которым контактируют все природные воды.

На лабораторной работе школьники приготовили раствор аскорбиновой кислоты и определили его концентрацию методом титрования. Зная концентрацию кислоты и объем мерной колбы, они рассчитывали массу растворенной кислоты и сравнивали полученный результат с исходными данными.

Фото 1. Лекция «Мир кислот и оснований»

Занятия второго цикла

1. Скорость химических реакций

На лекции дано определение скорости химической реакции, обоснована необходимость изучения скорости реакций и влияния на нее различных факторов. Приведены примеры использования закономерностей протекания реакций в химической технологии. Продемонстрированы опыты, иллюстрирующие зависимость скорости реакции от концентрации реагентов и от температуры на примере реакции иодата калия с сульфитом натрия (опыт Ландольта). На примере реакции взаимодействия перманганата калия и щавелевой кислоты показано влияние катализатора на скорость химической реакции (автокатализ).

На лабораторной работе школьники проводили растворение металлов в соляной кислоте и убедились, что скорость реакции зависит от активности металла и  степени его измельчения. На примере разложения тиосерной кислоты, измеряя время прохождения реакции, установили количественную зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ. Исследовали влияние катализатора (диоксида марганца) на скорость разложения пероксида водорода.

2. Как управлять химической реакцией?

На лекции рассмотрены закономерности протекания обратимых химических реакций и пути управления ими. Описано состояние равновесия и способы его смещения. Определена роль, которую играет  обратимый процесс «карбонат кальция « гидрокарбонат кальция» в перемещении известковых пород, образовании карстовых пещер, сталактитов и сталагмитов. Описан выбор оптимальных условий проведения промышленных процессов, позволяющих увеличить выход продукта при сохранении высокой скорости реакции. Показан опыт, иллюстрирующий смещение равновесия реакции «карбонат кальция « гидрокарбонат кальция» вправо при действии избытка углекислого газа. Продемонстрировано смещение равновесия диссоциации слабого электролита под действием одноименного иона.

На лабораторной работе школьники исследовали влияние кислотности среды на равновесие между хромат- и дихромат-ионами и изучали влияние концентрации реагирующих веществ на смещение химического равновесия обратимой реакции хлорида железа(III) и роданида калия.

3. Как электроны меняют хозяина

На лекции рассмотрены окислительно-восстановительные реакции, их типы, роль в природе и практической деятельности человека. Приведены примеры важнейших окислителей и восстановителей, описаны способы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. В качестве примера внутримолекулярной окислительно-восстановительной реакции показан опыт разложения дихромата аммония. Реакция диспропорционирования представлена разложением пероксида водорода. В качестве примера межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций показано восстановление перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах.

На лабораторной работе школьники провели химические реакции, в которых познакомились с окислительными свойствами дихромата калия и брома, с восстановительными свойствами сульфида натрия и аммиака. Выполнили опыты, показывающие, что вещества, содержащие элементы в промежуточной степени окисления, такие как сульфит натрия, пероксид водорода, могут вести себя и как окислители, и как восстановители.

На всех лабораторных работах школьники получали листы с описанием опытов, оформленные как рабочая тетрадь. По мере выполнения работы они заполняли рабочую тетрадь: дописывали уравнения химических реакций, отмечали наблюдаемые признаки  реакций. В тех работах, где требовалось определение количественных характеристик, они вписывали результаты измерений и расчетов. По результатам выполнения лабораторной работы делались выводы.

В представленном ниже фрагменте описания лабораторной работы по окислительно-восстановительным реакциям учащимся нужно было указать признак реакции (в данном случае – выпадение осадка), вписать степень окисления серы и число переходящих электронов, указать окислитель и восстановитель.

Преимуществом «Университетских суббот» является их открытость,  доступность для всех желающих, возможность послушать лекции университетских преподавателей, поработать под их руководством в химической лаборатории.

Мы надеемся, что школьники, посетившие «Университетские субботы», больше узнали о химии, приобщились к проведению химических опытов, методам обработки результатов эксперимента, анализу наблюдений.

 



Список литературы:

  1. ЕГЭ. Химия: Типовые экзаменационные варианты: 30 вариантов / под ред. А.А. Кавериной. – М.: Изд-во «Национальное образование», 2016. – 336 с.
  2. Злотников Э.Г. Химический эксперимент как специфический метод обучения // Химия в школе. – 2001. – №1 – С.60-64.
  3. Калиновский А.Е. Преемственность довузовского и вузовского химического образования // Материалы V Всерос. науч-практ. конф. «Инновационные процессы в химическом образовании в контексте современной образовательной политики» / под ред. проф. Г.В. Лисичкина. – Челябинск: Изд-во Южно-Урал. гос. гуман.-пед. ун-та, 2017. С.210-214.
  4. Керимов Э.Ю., Шарипов Р.Х., Архангельская О.В. Реализация системно-деятельного подхода в преподавании учебного предмета «Химия» на уровне среднего общего образования // Материалы V Всерос. науч-практ. конф. «Инновационные процессы в химическом образовании в контексте современной образовательной политики» / под ред. проф. Г.В. Лисичкина. – Челябинск: Изд-во Южно-Урал. гос. гуман.-пед. ун-та, 2017. С. 88-92.
  5. Тер-Акопян М.Н., Стаханова С.В., Лобанова В.Г., Делян В.И. Применение анимированных рисунков и графиков в преподавании теоретических основ неорганической химии // Материалы конф. «Новые информационные технологии в образовании», Екатеринбург, 2009. – ч.1, С.201-202.
  6. Тер-Акопян М.Н., Стаханова С.В. Оценка эффективности мультимедийных лекций по химии по результатам анкетирования студентов // Материалы Второй Всерос. конф. «Химия в нехимическом вузе», Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – С.107-108.


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: