Методический лекторий учителя химии. Решение задач как форма учебно-познавательной деятельности.

Зябкина О.А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Методический лекторий учителя химии. Решение задач как форма учебно­познавательной деятельности. Решение задач традиционно является одной из целей при обучении химии. На самом же деле проблему решения задач необходимо рассматривать с другой стороны –   со   стороны   учебно­познавательной   деятельности,   которая раскрывает перед учениками то или иное знание о химической природе. Так, задачи по формулам (нахождение массовой доли элемента, установление формулы   и   др.)   раскрывают   смысл   понятия   состава   вещества   с количественной стороны. При   решении   задач   по   уравнениям   учащиеся   устанавливают   взаимосвязи между   понятиями,   новые   конкретные   факты.   Установление   взаимосвязей между понятиями важно как для получения новых знаний, так и для развития мышления. В нашем педагогическом эксперименте (1972 г.) решение задач по уравнениям производилось в первоначальных понятиях после знакомства с составлением уравнений   реакций.   Результат   оказался   отрицательным.   Дети   не   понимали существа действий, т.к. еще не имели соответствующих знаний о реакциях и лишь   формально   повторяли   действия   учителя.   Как   известно,   составление уравнений на начальном этапе не дает еще знаний о самих реакциях. Поэтому в советской методике решение задач производилось на втором году обучения, после   того   как   учащиеся   познaют   сущность   реакций   между   веществами основных классов неорганических веществ. В постсоветское время жажда бездумного модернизма привела к обучению решению задач по уравнениям при первом знакомстве с уравнениями реакций, что и не замедлило сказаться на знаниях: выпускники школ практически не владеют способом решения задач, о чем свидетельствуют  результаты ЕГЭ. Баллы набираются за счет выполнения заданий раздела А, задачи раздела С решают единицы экзаменующихся. Методика обучения предмету является экспериментальной наукой. И как в любой науке, в ней установлены незыблемые истины, которых необходимо придерживаться,   несмотря   на   реформы   образования.   В   данном   случае необходимо следовать установленному месту введения задач по уравнениям.Рассмотрим   деятельность   учащихся   и   установление   взаимосвязей   между понятиями при решении задачи по уравнению. З а д а ч а. В горячем растворе серной кислоты объемом 50 мл (  = 1,795 г/мл)   полностью   растворили   15,88   г   меди.   Раствор   приобрел   голубую окраску. После охлаждения раствора до 20 °С выпали кристаллы голубого цвета. Массовая доля соли в растворе стала равна 22,25 %. Вычислите массу выпавшего из раствора кристаллогидрата. При   решении   этой   задачи   учащиеся   устанавливают   взаимосвязи   между следующими понятиями: окислительные свойства серной кислоты, свойство неактивного металла окисляться сильным окислителем, в частности анионом серной кислоты, отношение плотности раствора и его массы, массовая доля растворенного вещества, растворимость, состав кристаллогидрата. Понятно,   что   без   соответствующих   опорных   знаний   учащийся   не   сможет понять описанные в условии процессы и решить задачу. Отсюда следует, что каждая задача может быть решена только в соответствующих местах курса. Основой решения задачи является составление уравнения и количественные отношения веществ в реакции. Однако составлять уравнение реакции нужно только   после   того,   как   учащиеся   поймут   «химический   сюжет»   задачи. Поэтому   решение   задачи   нужно   начинать   не   с   математической,   а   с химической точки зрения, обсуждая химическую ситуацию. Это п е р в ы й э т а п решения задачи. В   данном   случае   школьники   должны   обсудить   следующие   вопросы.   В описанной   реакции   неактивный   металл   окисляется   таким   сильным окислителем, каким является серная кислота. При этом образуется сульфат меди,   о   чем   свидетельствует   появившийся   голубой   цвет   раствора.   Серная кислота   восстанавливается   до   оксида   серы(IV),   который   улетучивается   из раствора. Раствор после реакции охлаждается. При повышенной температуре растворимость   солей,   как   правило,   выше.   При   понижении   температуры растворимость   продукта   реакции   снижается.   По   условию   задачи,   при охлаждении   раствора   выпадают   кристаллы   голубого   цвета.   Это –   медный купорос.   Следовательно,   при   20 °С   был   получен   насыщенный   раствор. Массовая доля сульфата меди в растворе после кристаллизации понизилась. Важно, чтобы дети не только осознали сущность происходящих процессов, но и   могли   представить   реальный   процесс.   При   необходимости   следует   даже продемонстрировать опыт. Когда содержание задачи дети уяснили, переходим к составлению уравнения и математической части задачи. Это в т о р о й э т а п решения задачи.Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2  + 2H2O. Обсуждение решения задачи начинаем «с конца». Такое обсуждение помогает составить стратегию решения задачи. Устанавливаем, что именно нужно знать для определения массы кристаллогидрата: а) формулу кристаллогидрата сульфата меди; б) массу безводного сульфата меди, образовавшегося в результате реакции; в) количество и массу сульфата меди в составе выпавшего кристаллогидрата. Стратегия   решения   задачи   такова:   нужно   найти   массу   образовавшегося сульфата меди и оставшегося в растворе, найти массу и количество сульфата меди,   и   определить   массу кристаллогидрата.   выкристаллизовавшегося   из   раствора, Далее наступает т р е т и й э т а п решения задачи: формирование тактики решения, в ходе которого устанавливаем, как найти обозначенные параметры. Массу всего образовавшегося сульфата меди легко определить по уравнению реакции:   mобщ(CuSO4) = 0,25 (моль)•159,5 (г/моль) = 39,9 г. Массу оставшегося в растворе сульфата меди найти сложнее. Поскольку в условии   задачи   дана   его   массовая   доля,   то   учащиеся   используют соответствующую формулу: Из   формулы   видно,   что   необходимо   вычислить   массу   образовавшегося   в результате реакции раствора. Изначально масса раствора была равна: m(р­ра H2SO4) = 50 (мл)•1,795 (г/мл) = 89,75 г.В   ходе   реакции   произошли   изменения.   Школьники   указывают,   что   масса раствора увеличилась на массу меди, прореагировавшей с серной кислотой, и уменьшилась на массу диоксида серы, которую надо рассчитать по уравнению, учитывая, что его количество равно количеству образовавшегося сульфата меди: (SO2) =  (CuSO4) = 0,25 моль, m(SO2) = 0,25 (моль)•64 (г/моль) = 16 г. Далее они рассчитывают массу раствора после реакции: m1(р­ра) = 89,75 (г) + 15,88 (г) – 16 (г) = 89,63 г. Теперь необходимо найти массу оставшегося в растворе сульфата меди по разности   масс   полученного   сульфата   меди   и   выпавшего   в   виде кристаллогидрата. Для этого обозначим количество выпавшего сульфата меди через х моль и выразим массу сульфата меди в кристаллогидрате: mкр(CuSO4) = 159,5 х г. Тогда масса сульфата меди в оставшемся растворе равна: mр(CuSO4) = mобщ(CuSO4) – mкр(CuSO4) = (39,9 – 159,5х) г. Учащиеся   знают,   что   количество   кристаллогидрата   равно   количеству безводной соли: кр(CuSO4) =  (CuSO4•5Н2О). Для нахождения массы кристаллогидрата нужно знать его молярную массу. Дети знают, что молярная масса кристаллогидрата складывается из молярной массы соли и соответствующего числа молярных масс воды: M(CuSO4•5Н2О) = 159,5 (г/моль) + 5•18 (г/моль) = 249,5 г/моль. Отсюда m(CuSO4•5Н2О) = 249,5 х г. После выпадения кристаллогидрата масса раствора уменьшилась: mр­ра = (89,63 – 249,5 х) г. Подставим в формулу массовой доли данные:Решая уравнение, находим: х = 0,19. Это   значит,   что   количество   сульфата   меди,   выпавшего   в   виде кристаллогидрата, равно 0,19 моль. Теперь можно дать окончательный ответ на вопрос задачи: m(CuSO4•5Н2О) = 0,19 (моль)•249,5 (г/моль) = 47,4 г. Ответ. 47,4 г. Итак,   на   уроках   учитель   должен   организовать   все   виды   учебно­ познавательной   деятельности.   Он   перестает   быть   информатором,   и   его педагогическая деятельность сводится не к объяснению, а к организации на уроках учебно­познавательной деятельности учащихся, в результате которой происходит   усвоение   знаний.   Ученик   при   этом   становится   активным соучастником учебного процесса. Конечно,   можно   предоставить   ученику   широкое   поле   самостоятельности: написание   формул,   химических   уравнений,   манипуляции   с   материальными моделями, проведение опытов. Но результат не будет соответствовать нашим намерениям,   если   учебная   познавательная   деятельность   ученика   не соответствует тому содержанию учебного материала, которое должно быть усвоено. При условии адекватности познавательной деятельности содержанию усвояемого   материала   ученик   самостоятельно   приходит   к   каким­либо выводам, сам для себя созидает знание. Это важный фактор для усвоения знаний,   для   развития   самостоятельности   и   творческих   способностей,   для развития познавательного интереса. Успех обучения заключается в организации учебного процесса по принципу самостоятельного созидания знаний, что невозможно осуществить без учебно­ познавательной деятельности учащегося.