Применение проблемных заданий при изучении темы: "Углерод и кремний"

О применении проблемного обучения на уроках химии Смирнова  А.Ю., учитель химии МАОУ «СОШ №102»  г. Перми ФГОС похимии  ориентирует   учителя   на   организацию   учебного   в   котором   ведущая   роль   отводится   самостоятельной процесса, познавательной деятельности учащихся. Технология  проблемного   обучения  способна   в   полной   мере осуществить данные требования. Под проблемнымобучением понимается такая организация учебного процесса, которая предполагает создание под руководством   учителя   проблемных   ситуаций   и   активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению. Проблемное   обучение   позволяет   ставить   ученика   в   позицию исследователя,   учит   его   анализировать   ситуацию,   обосновывать   её, пробуждать у него интерес к ещё нерешенным задачам.            Психологами доказано, что мышление возникает в проблемной ситуации и направлено на её разрешение. Проблемная   ситуация   характеризует   определённое   психологическое состояние   учащегося,   возникающее   в   процессе   выполнения   задания,   для которого нет готовых средств и которое требует усвоения новых знаний о предмете, способах или условиях выполнения задания. Проблемная   ситуация   может   вызвать   состояние   эмоционального подъёма   активности   школьника,   интереса   к   обучению,   адекватной   оценки учениками своих интеллектуальных возможностей. Проблемная   ситуация   может   создаваться   на   всех   этапах   процесса обучения:   при   объяснении,   закреплении,   контроле.   Учитель   создает проблемную ситуацию, направляет учащихся на ее решение, организует поиск решения. Таким образом, ребенок становится в позицию своего обучения и как   результат   у   него   образуются   новые   знания,   он   овладевает   новыми способами действия. Курсы   неорганической   и   органической   химии,   направленные   на формирование   умений   выделять   связи   и   зависимости   типа: → состав строение свойства область   применения     представляют   особенно широкие   возможности   для   использования   методов   проблемного   обучения. → → Поэтому изучение всего основного содержания предмета можно построить как систему познавательных проблем и способов их решения, но масштабы проблем   будут   различны.   Одни   из   них   широкого   плана,   и   решению   их подчиняется изучение отдельных тем или целых разделов химии, другие более узкие, охватывающие содержание нескольких уроков или одного, являющиеся ступенями к решению более общих проблем. Использование   методов   проблемного   обучения,   по   моему   мнению, следует начинать уже с первого года обучения химии, то есть с восьмого класса.   С   первых   уроков   учащиеся   знакомятся   с   основными   химическими понятиями и законами, расширяют знания о строении веществ и их свойствах. Таким   образом,   оперируя   основными   положениями   атомно­молекулярного учения,   особенностями   строения   атомов   в   зависимости   от   положения   в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, учащиеся достаточно активно участвуют в решении проблемных вопросов и задач при изучении различных тем курса химии. Рассмотрим   применение   проблемного   обучения   при   изучении   темы: «Углерод и кремний» (9 класс). Тема урока Проблемные вопросы Предполагаемые ответы учащихся Примечания  Углерод   и   кремний. Аллотропные модификации углерода Основные проблемы: ­Почему элементы подгруппы  углерода, имея только два  неспаренных электрона на  наружном уровне, способны  образовывать четыре ковалентные  связи? Укажите степени окисления элементов данной подгруппы в  соединениях с водородом и  кислородом, составьте  электронные и структурные  формулы этих соединений. ­Какое противоречие можно  сформулировать, анализируя  температуры плавления простых  веществ, образованных  следующими элементами: IVгр.Vгр.VIгр. С+37500С     N2 ­1980CО2­2180С ­Предположите, как Г.Дэви и  М.Фарадей смогли доказать, что  алмаз является углеродом? Как  доказать, что алмаз и графит  состоят только из атомов  углерода?  ­Почему алмаз и графит, имея  одинаковый состав, резко  различаются физико­химическими  свойствами? Чем определяются свойства  веществ?   составляют Учащиеся   графические формулы   строения   атомов   углерода   и кремния   в   обычном   и   возбужденном состоянии.   В   возбужденном   состоянии  s­ электрон   переходит   на   свободную   р­ орбиталь: С* 1s22s12p3. Работа   в   парах,   заслушиваются ответы учащихся в устной форме   проблему: Формулируют   Почему температуры   плавления   простых   веществ, образованных   азотом   и   кислородом, различаются незначительно, а температуры плавления веществ, образованных азотом и углеродом,   ­   существенно,   хотя   элементы С,  N,   О   стоят   рядом   в   периодической системе,   и   свойства   образованных   ими веществ   должны   бы   не   изменяться   так резко?   Высказывают   гипотезу:   вероятно, кристаллы   углерода,   азота   и   кислорода имеют   разное   строение:   для   азота   и кислорода   характерна   молекулярная кристаллическая решетка, а для углерода – атомная. Предлагают   сжечь   оба   вещества   и исследовать продукты сгорания         графита решеток). Различие   обусловлено   разным   строением кристаллических решеток алмаза и графита (объясняют   строение,   используя   модели кристаллических В кристаллической   решетке   графита   есть свободные электроны, а в кристаллической решетке алмаза их нет. В кристаллической решетке электроны, осуществляющие   связь   между   слоями, более   подвижны,   чем   другие,   они   могут перемещаться по кристаллу графита, чем и объясняются   такие   свойства   графита,   как металлический   блеск,   и электропроводность.  Формулируют   и   записывают   вывод: свойства   веществ   зависят   не   только   от строения   атомов   элементов,   но   и   от кристаллического строения веществ.   тепло­ Адсорбция. Химические свойства углерода. Основные проблемы: ­Почему древесный уголь при  внесении его в окрашенный раствор или в смесь газов удерживает на  своей поверхности пары, газы или  растворенные вещества?  Предложите конструкцию  противогаза. Оксиды углерода  Угольная кислота и ее соли.  Кремний.   Свойства и применение Основные проблемы: ­Почему оксид углерода (II) и  оксид углерода (IV), имея  одинаковый качественный состав,  представляют собой совершенно  разные вещества? Составьте их  сравнительную характеристику,  заполните таблицу (5 столбцов): Вещество, строение, физические и  химические свойства, применение 5)область применения Основные и вспомогательные  проблемы: ­Почему водный раствор  углекислого газа имеет кислую  среду? ­Как отличить угольную кислоту от  других кислот? ­Почему карбонат кальция  растворяется при длительном  пропускании углекислого газа? ­Как отличить соли угольной  кислоты от солей других кислот?  Испытайте отношение карбонатов и  гидрокарбонатов к кислоте.  Продумайте последовательность  операций, характер возможных  продуктов и их распознавание. Где на практике можно  использовать подобные процессы ?  Предложите схему действия  огнетушителя.  Основные проблемы: Какой вывод можно сделать о  строении кремния на основании  сопоставления температур  плавления простых веществ: IVгр.Vгр.VIгр. Si+14230С     Р+440CS+1190С  Какие физико­механические  свойства следует ожидать у  кремния? Какое предположение вы можете  высказать о химической активности  кремния? Почему? . Уголь получают при нагревании  древесины без доступа воздуха, уголь  сохраняет структуру древесины, то есть  содержит множество канальцев и пор,  благодаря которым может удерживать на  своей поверхности различные вещества. Предлагают различные конструкции  противогаза, в которых уголь используют  для поглощения газов, то есть в качестве  адсорбента. Учащиеся составляют сравнительную  характеристику  оксидов углерода (II) и   (IV), в случаях затруднения обращаются к учебнику: 1)название вещества, формула;  2)строение; 3)физические свойства;  4)химические свойства; 5)область  применения Работа в группах, затем ответы   представителей групп,  демонстрация конструкций  противогаза Работа в группах. Письменные  развернутые ответы Работа в группах, заслушиваются ответы учащихся в устной форме Учащиеся   пропускают   углекислый   газ   из аппарата Киппа в воду и добавляют лакмус. Лакмус окрашивается в слаборозовый цвет. Один   из   учеников   записывает   на   доске уравнения:   Н2О+СО2 Н↔ 2СО3 Н↔ ++НСО3 ­↔ 2Н++СО3 2­ Добавить известковой воды, она помутнеет в результате выпадения осадка СаСО3 При длительном пропускании углекислого газа карбонат кальция переходит в кислую соль – гидрокарбонат кальция: СаСО3 +Н2О+СО2 Са( НСО 3)2 ↔ Записывают уравнения реакций: NаНСО3 +НСl=NаСl + Н2О+СО2 В огнетушителях. Учащиеся   предлагают   конструкцию огнетушителя   и   исходные   вещества   для получения углекислого газа. Кристаллическая решетка кремния  должна быть атомного типа, а свойства,  близкие к свойствам алмаза. Работа в парах, готовятся письменные и устные ответы, заслушиваются ответы  учащихся в устной форме Кремний, вероятно, следует отнести к  малоактивным веществам. Инертность его можно объяснить прочностью связей в  кристалле. Соединения   оксид кремния: кремния (IV),   кремниевая кислота и ее соли. Основные проблемы: ­Почему оксид кремния (IV) при  обычных условиях – твердое  кристаллическое вещество, а оксид  углерода (IV) – газ? Работа в парах, заслушиваются ответы  учащихся в устной форме У оксидов разное строение кристаллов, а  потому и разные свойства. У углекислого  газа молекулярная кристаллическая  решетка, а у оксида кремния – атомная.  Оксид кремния сходен по свойствам с  алмазом, обладает высокой твердостью,  тугоплавкостью, прочностью, может  использоваться в качестве образивного  материала. Литература 1 Глинка Н.Л. Общая химия. Ленинград. «Химия». 1992. 2 Махмутов   М.И.   Организация   проблемного   обучения   в   школе.­М.: Просвещение. 1982. 3 Габриелян О.С. Химия. 9класс.­М.: Дрофа. 2014. 4 Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас. –М.: Высшая школа. 1992. 5 Интернет­ресурсы.