Эксперимент охватывает многие области человеческой деятельности и выражается в контролируемом изменении условий осуществления какого-либо явления с целью его изучения.

Химический эксперимент имеет важное значение и в химической науке, и в обучении химии. У истоков методики школьного химического эксперимента стояли такие известные методисты, как В.Н. Верховский, К.Я. Пармёнов, В.С. Полосин, Л.А. Цветков, А.А. Грабецкий и др.

Охарактеризуем триединые функции химического эксперимента . Образовательная функция заключается в том, что учащиеся получают информацию о свойствах веществах, о протекании химических реакций, о методах химической науки, происходит формирование практических умений и навыков. Только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества обучения химии.

Воспитывающая функция эксперимента включает в себя формирование убеждений в объективности научных знаний в мире, в возможности познания и преобразования мира.

Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.

Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы. В ходе выполнения эксперимента учащиеся овладевают общеорганизационными умениями по планированию, контролю собственной деятельности. Следовательно, эксперимент положительно влияет на развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.

Эвристическая функция химического эксперимента проявляется в установлении новых а) фактов ; б) понятий и в) закономерностей .

Корректирующая функция химического эксперимента проявляется в преодолении трудностей освоения теоретического материала и исправлении ошибок учащихся. Очень час

Обобщающая функция химического эксперимента позволяет выработать предпосылки для построения различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии опытов можно сделать обобщенный вывод, например, о принадлежности различных классов веществ к электролитам.

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее ярко проявляется в проблемном обучении.

Виды химического эксперимента

Различают учебный демонстрационный эксперимент , выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент – его проводят учащиеся на своих рабочих местах.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

– в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

– опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

– учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

– опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

– опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

– необходимо увеличить темп работы на уроке.

Химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям :

– соответствие целям и задачам урока ;

– наглядность

– техническая простота

Как правило, в химии объектом изучения выступает не сам прибор, а процесс в нём протекающий. Сложность прибора, несущественные детали опыта не должны отвлекать внимание учащихся от сущности эксперимента.

– надёжность : эксперимент должен проходить удачно, без срывов, для этого он заранее подготавливается преподавателем; неудавшийся демонстрационный опыт подрывает авторитет преподавателя. Если опыт всё-таки не получился, необходимо выяснить причины неудачи, устранить их и продемонстрировать опыт на следующем уроке.

– безопасность

К приёмам обеспечения безопасности эксперимента относят: чистоту посуды, предварительную проверку реактивов, использование реактивов в определённых количествах, строгое соблюдение указаний по технике проведения эксперимента. Если в ходе опыта ожидаются сильные эффекты (вспышка, громкий звук), то учащиеся заранее предупреждаются.

Ученический эксперимент обогащает учащихся знаниями, в ходе его вырабатываются разнообразные умения и навыки. К общелабораторным умениям относят: обращение с химической посудой и приборами, выполнение лабораторных операций (растворение, растворение, фильтрование, взвешивание и т.д.), получение веществ, их собирание, распознавание. Формируются и организационные умения: планирование эксперимента, самоконтроль, поддержание порядка на рабочем месте и т.д.

К основным видам ученического эксперимента относятся: лабораторные опыты, практические занятия, практикумы. Все они представляют разновидности самостоятельной работы учащихся, предполагающие выполнение химических опытов, а различаются прежде всего по дидактическим задачам.

Лабораторные опыты проводят преимущественно для изучения нового материала или его закрепления.

Практические работы имеют основную дидактическую задачу – совершенствование и применение знаний и умений, а также их контроль, каждый учащийся получает отметку за выполнение практической работы и оформление отчёта.

Организация химического эксперимента

Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент по всей теме и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать и оценивать свою деятельность при проведении демонстраций и деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.

В тематическом планировании в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий. Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.

При составлении поурочных планов преподавателю нужно продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от значения поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т. д.).

Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи.

Деятельность учащихся на практической работе оценивается на основании письменного отчета и результатов наблюдений. Такими критериями могут быть:

– безошибочное и аккуратное выполнение опытов;

– правильная запись объяснений, выводов и уравнений реакций;

– умелое обращение с реактивами и оборудованием;

– качество оформления отчета;

– соблюдение техники безопасности и дисциплины во время занятий.

Качество и прочность приобретенных умений и навыков зависят от частоты их применения на практических работах.

23

Такая сложная, но интересная наука, как химия, всегда вызывает у школьников неоднозначную реакцию. Ребятам интересны опыты, в результате которых получаются вещества ярких цветов, выделяются газы или выпадают осадки. А вот сложные уравнения химических процессов писать любят лишь единицы из них.

Значимость занимательных опытов

По современным федеральным стандартам в общеобразовательных школах введена Такой предмет программы, как химия, также не остался без внимания.

В рамках изучения сложных превращений веществ и решения практических задач юный химик на практике оттачивает свои умения и навыки. Именно в ходе необычных опытов учитель формирует у своих воспитанников интерес к предмету. Но на обычных уроках педагогу трудно найти достаточное количество свободного времени для нестандартных экспериментов, а проводить для детей просто некогда.

Чтобы исправить это, были придуманы дополнительные элективные и факультативные курсы. Кстати, многие ребята, которые в 8-9 классах увлекаются химией, в будущем становятся врачами, фармацевтами, учеными, ведь на таких занятиях юный химик получает возможность самостоятельно проводить эксперименты и делать по ним выводы.

Какие курсы связаны с занимательными химическими опытами?

В былые времена химия для детей была доступна только с 8-го класса. Никаких специальных курсов или внеурочных занятий химической направленности детям не предлагалось. По сути, работа с одаренными детьми по химии просто отсутствовала, что негативно отражалось и на отношении школьников к данной дисциплине. Ребята боялись и не понимали сложных химических реакций, допускали ошибки в написании ионных уравнений.

В связи с реформированием современной системы образования ситуация изменилась. Теперь в образовательных учреждениях предлагаются и в младших классах. Ребята с удовольствием проделывают те задания, которые им предлагает учитель, учатся делать выводы.

Факультативные курсы, связанные с химией, помогают ученикам старших классов получить навыки работы с лабораторным оборудованием, а придуманные для младших школьников содержат яркие, показательные химические опыты. Например, дети изучают свойства молока, знакомятся с теми веществами, которые получаются при его скисании.

Опыты, связанные с водой

Занимательная химия для детей интересна, когда в ходе опыта они видят необычный результат: выделение газа, яркий цвет, необычный осадок. Такое вещество, как вода, считается идеальным для проведения разнообразных занимательных химических опытов для школьников.

Например, химия для детей 7 лет может начинаться со знакомства с ее свойствами. Учитель рассказывает детям о том, что большая часть нашей планеты покрыта водой. Педагог сообщает воспитанникам и о том, что в арбузе ее более 90 процентов, а в человеке - около 65-70 %. Рассказав школьникам о том, как важна вода для человека, можно предложить им некоторые интересные эксперименты. При этом стоит подчеркнуть «волшебность» воды, чтобы заинтриговать школьников.

Кстати, в этом случае стандартный набор химии для детей не предполагает какого-то дорогостоящего оборудования - вполне можно ограничиться доступными приборами и материалами.

Опыт «Ледяная игла»

Приведем пример такого несложного и тоже время интересного эксперимента с водой. Это сооружение ледяной скульптуры - "иглы". Для эксперимента потребуется:

• вода;
• поваренная соль;
• кубики льда.

Продолжительность эксперимента - 2 часа, поэтому на обычном уроке подобный эксперимент не провести. Для начала нужно в форму для льда залить воду, поставить в морозильную камеру. Через 1-2 часа, после того как вода превратится в лед, занимательная химия может продолжаться. Для опыта потребуется 40-50 готовых кубиков льда.

Вначале дети должны разложить на столе 18 кубиков в виде квадрата, оставив в центре свободное место. Далее их, предварительно посыпая поваренной солью, аккуратно прикладывают друг к другу, склеивая таким образом между собой.

Постепенно соединяются все кубики, и в итоге получается толстая и длинная «игла» изо льда. Чтобы сделать ее, достаточно 2 чайных ложек поваренной соли и 50 небольших кусочков льда.

Можно, подкрасив воду, сделать ледяные скульптуры разноцветными. А в результате такого несложного опыта химия для детей 9 лет становится понятной и увлекательной наукой. Можно поэкспериментировать, склеив кубики льда в виде пирамидки или ромба.

Эксперимент «Торнадо»

Данный опыт не потребует специальных материалов, реактивов и инструментов. Сделать его ребята смогут за 10-15 минут. Для эксперимента запасемся:

• пластиковой прозрачной бутылкой с крышкой;
• водой;
• средством для мытья посуды;
• блестками.

Бутылку нужно наполнить на 2/3 обычной водой. Затем добавляем в нее 1-2 капли средства для мытья посуды. Спустя 5-10 секунд в бутылку насыпаем пару щепоток блесток. Плотно закручиваем крышку, переворачиваем бутылку дном вверх, держа за горлышко, и крутим по часовой стрелке. Затем останавливаем и смотрим на получившийся вихрь. До того момента, как "торнадо" заработает, придется прокрутить бутылку 3-4 раза.

Почему возникает "торнадо" в обычной бутылке?

При совершении ребенком круговых движений возникает вихрь, сходный с торнадо. Вращение воды вокруг центра происходит благодаря действию центробежной силы. Учитель рассказывает детям о том, насколько страшны торнадо в природе.

Подобный опыт абсолютно безопасен, но после него химия для детей становится по-настоящему сказочной наукой. Для того чтобы эксперимент был более ярким, можно использовать красящее вещество, например, перманганат калия (марганцовку).

Эксперимент «Мыльные пузыри»

Хотите рассказать детям, что такое занимательная химия? Программы для детей не позволяют учителю уделять на уроках должное внимание опытам, на это просто нет времени. Значит, займемся этим факультативно.

Ученикам младших классов данный эксперимент принесет массу положительных эмоций, а сделать его можно за несколько минут. Нам потребуется:

• жидкое мыло;
• баночка;
• вода;
• тонкая проволока.

В баночке смешиваем одну часть жидкого мыла с шестью частями воды. Загибаем конец небольшого отрезка проволоки в виде кольца, Опускаем его в мыльную смесь, аккуратно вытаскиваем и выдуваем из формы красивый мыльный пузырь собственного изготовления.

Для данного эксперимента подходит только проволока, не имеющая нейлонового слоя. Иначе выдуть мыльные пузыри дети не смогут.

Для того чтобы ребятам было интереснее, можно добавить в мыльный раствор пищевой краситель. Можно устроить мыльные соревнования между школьниками, тогда химия для детей станет настоящим праздником. Учитель таким образом знакомит ребят с понятием растворов, растворимости и поясняет причины появления пузырей.

Занимательный опыт «Вода из растений»

Для начала педагог поясняет, насколько важна вода для клеток в живых организмах. Именно с помощью нее происходит транспортировка питательных веществ. Учитель отмечает, что в случае недостаточного количества воды в организме все живое погибает.

Для эксперимента потребуется:

• спиртовка;
• пробирки;
• зеленые листочки;
• держатель для пробирки;
• сульфат меди (2);
• химический стакан.

Данный эксперимент потребует 1,5-2 часа, но в результате химия для детей будет проявлением чуда, символом волшебства.

Зеленые листочки помещают в пробирку, закрепляют ее в держателе. В пламени спиртовки 2-3 раза нужно обогреть всю пробирку, а затем это делают только с той частью, где находятся зеленые листья.

Стакан следует разместить так, чтобы газообразные вещества, выделяющиеся в пробирке, попадали в него. Как только нагревание будет завершено, к капле полученной внутри стакана жидкости, добавляем крупинки белого безводного сульфата меди. Постепенно белый цвет исчезает, и сульфат меди становится голубого либо синего цвета.

Данный опыт приводит детей в полный восторг, ведь на их глазах меняется окраска веществ. В заключение опыта преподаватель рассказывает детям о таком свойстве, как гигроскопичность. Именно благодаря своей способности впитывать водяной пар (влагу), белый сульфат меди меняет свой цвет на синюю окраску.

Эксперимент «Волшебная палочка»

Данный эксперимент подходит для вводного занятия элективного курса по химии. Предварительно из нужно сделать заготовку в форме звезды и пропитать ее в растворе фенолфталеина (индикатора).

В ходе самого эксперимента прикрепленная к "волшебной палочке" звезда сначала погружается в раствор щелочи (к примеру, в раствор гидроксида натрия). Дети видят, как за считанные секунды у нее меняется окраска и появляется яркий малиновый цвет. Далее окрашенную форму помещают в раствор кислоты (для эксперимента оптимальным будет применение раствора соляной кислоты), и малиновая окраска пропадает - звездочка снова становится бесцветной.

Если опыт проводят для малышей, в ходе эксперимента учитель рассказывает «химическую сказку». Например, героем сказки может стать любознательный мышонок, который хотел узнать, почему в волшебной стране так много ярких цветов. Для учеников 8-9 классов педагог вводит понятие «индикатор» и отмечает, какими индикаторами можно определить кислотную среду, а какие вещества нужны для определения щелочной среды растворов.

Опыт «Джин из бутылки»

Данный эксперимент демонстрирует сам педагог, пользуясь специальным вытяжным шкафом. Опыт базируется на специфических свойствах концентрированной азотной кислоты. В отличие от многих кислот, концентрированная азотная способна вступать в химическое взаимодействие с металлами, расположенными в после водорода (за исключением платины, золота).

В пробирку нужно налить ее и добавить туда же кусочек медной проволоки. Под вытяжкой пробирка обогревается, и дети наблюдают появление паров «рыжего джина».

Для учеников 8-9 классов педагог пишет уравнение химической реакции, выделяет признаки ее протекания (изменение окраски, появление газа). Данный опыт не подходит для демонстрации вне стен школьного химического кабинета. По правилам техники безопасности, он предполагает применение так как пары оксида азота («бурого газа») представляют для детей опасность.

Домашние опыты

Для того чтобы подогреть интерес у школьников к химии, можно предложить домашний эксперимент. Например, провести опыт по выращиванию кристаллов поваренной соли.

Ребенок должен приготовить насыщенный раствор поваренной соли. Затем в него поместить тонкую веточку, и, по мере испарения из раствора воды, на веточке будут «расти» кристаллы поваренной соли.

Банку с раствором нельзя встряхивать или поворачивать. А когда через 2 недели кристаллы вырастут, палочку нужно очень осторожно вынуть из раствора и обсушить. А затем при желании можно покрыть изделие бесцветным лаком.

Заключение

В школьной программе нет более интересного предмета, чем химия. Но для того чтобы дети не боялись этой сложной науки, учитель должен уделять в своей работе достаточное времени занимательным опытам и необычным экспериментам.

Именно практически навыки, которые формируются в ходе такой работы, и помогут стимулировать интерес к предмету. А в младших классах занимательные опыты рассматриваются по ФГОСам как самостоятельная проектная и исследовательская деятельность.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение .

Глава 1. Химический эксперимент в процессе обучения химии.

§ 1.1. Химический эксперимент как источник познания и средство воспитания.
.

Глава 2. Вопросы организации химического эксперимента.

§ 2.1. Подготовка химического эксперимента преподавателем.
§ 2.2. Подготовка учащихся к выполнению химического эксперимента.
§ 2.3. Обязанности лаборанта в подготовке и проведении химического эксперимента.

Глава 3. Методика химического эксперимента.

§ 3.1. Технология демонстраций.
§ 3.2. Выполнение лабораторных опытов.
§ 3.3. Проведение практических работ.
§ 3.4. Решение экспериментальных задач.
§ 3.5. Мысленный эксперимент.
§ 3.6. Химический эксперимент в проблемном обучении.
§ 3.7. Химический эксперимент и технические средства обучения.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков.

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков.
§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования экспериментальных умений и навыков.

Если мысленно проследить исторический путь химической науки, то можно убедиться, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Познание природы веществ достигается с помощью эксперимента, он помогает раскрывать взаимосвязи и взаимозависимости между ними.
Если эксперимент имеет такое важное значение в химической науке, то и при обучении основам этой науки в школе ему принадлежит не меньшая роль. Формирование представлений и понятий о веществах и их превращениях в курсе химии, а на основе этого и теоретических обобщений невозможно без конкретного наблюдения за этими веществами и без химического эксперимента. В то же время для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий. Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в формировании умений и навыков для проведения опытов.
Следовательно, только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достигнуть высокого качества знаний учащихся по химии.
Химический эксперимент следует рассматривать как процесс, включающий в себя две активно действующие стороны – преподаватель и ученик. В этой связи химический эксперимент в ходе обучения можно рассматривать как творческую деятельность преподавателя, направленную на «вооружение» учеников определенной системой знаний, умений и навыков, и как познавательную деятельность учащихся, направленную на овладение системой знаний, умений и навыков. В первом случае ученик выступает как объект, на который воздействуют, во втором – как субъект, связывающий оба вида деятельности. Только так ученик в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии.
Вопросы химического эксперимента рассмотрены в ряде работ по методике обучения химии. Но в них в большинстве случаев обращается внимание на технику постановки опытов и значительно реже на методику их использования на уроках. Никаких специальных пособий, посвященных отдельно методике химического эксперимента, не имеется. Отсюда основная идея данного пособия – показать методику химического эксперимента в качестве целостной системы и определить ее значение в процессе обучения и воспитания на уроках химии и во внеклассной работе. С указанной позиции методика рассматривается как составная часть химического эксперимента, которая будет способствовать повышению научно-методической подготовки преподавателей химии, а реализация ее рекомендации поможет активизировать учащихся в процессе обучения химии.
Внутренняя взаимосвязь деятельности преподавателя и учащихся в процессе химического эксперимента позволит организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно-следственных связей между ними с позиций современной химической науки.
В методическом пособии нет разработок всех уроков по темам, а приводятся лишь общие рекомендации, которые могут быть полезны преподавателю при подготовке и проведении химического эксперимента на уроках с учетом содержания учебного материала и целей обучения.
Начинающий преподаватель в своей работе может воспользоваться рекомендациями из данного пособия для успешного овладения методикой химического эксперимента. Опытный преподаватель, сопоставляя свой опыт работы с предложенной методикой и проявляя творческий подход, может продумать и усовершенствовать методику постановки химического эксперимента на своих уроках.

Глава I.
Химический эксперимент
в процессе обучения химии

§ 1.1. Химический эксперимент
как источник познания и средство воспитания

При изучении химии важную роль играет химический эксперимент – составная часть учебного процесса.
Экспериментальный характер химии проявляется прежде всего в том, что каждое научное понятие должно логически вытекать из поставленной задачи и обосновываться практически. Познание начинается с ощущения и восприятия конкретных предметов, явлений, процессов, фактов и переходит затем к обобщению и абстрагированию. Химическое понятие – это обобщенные знания о существенных признаках химических явлений и процессов, которые формируются на основе их восприятия. Их анализ дает возможность найти существенные, присущие им всем черты и на этой основе установить химические закономерности. Используя различные виды химического эксперимента, преподаватель учит конкретизировать теоретические знания, находить общее в единичном, конкретном. Химический эксперимент помогает учащимся наполнить усваиваемые ими химические понятия живым, конкретным содержанием, увидеть в отдельных фактах общие закономерности.
Химический эксперимент способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, т. к. в процессе его выполнения учащиеся убеждаются не только в практическом значении такой работы, но и имеют возможность творчески применять свои знания.
Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность учащихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Очень часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой. Опыт работы преподавателей химии показывает, что одна из причин отставания в учебе – затруднение, вызванное переходом от наглядных образов к абстрактным понятиям. Систематическое проведение экспериментов, в ходе осмысления которых ребята тренируются в таком навыке, может способствовать повышению успеваемости, в частности по химии. Полученные умения и навыки учащиеся используют не только для самостоятельного и активного овладения знаниями при обучении в среднем учебном заведении, но и после его окончания в ходе самообразования.
Химический эксперимент проводится в несколько этапов:
первый – обоснование постановки опыта,
второй – планирование и проведение,
третий – оценка полученных результатов.
Выполнять эксперимент возможно лишь с опорой на полученные ранее знания. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию, которое становится более целенаправленным и активным, и осмыслению его сущности.
Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы. Привлечение к этой работе учащихся развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания для формулировки гипотезы, а в результате ее проверки ребята получают новые знания.
Химический эксперимент открывает большие возможности как для создания и разрешения проблемных ситуаций, так и для проверки правильности выдвинутой гипотезы.
Следовательно, эксперимент положительно влияет на умственное развитие учащихся, а преподаватель имеет возможность управлять процессами мышления, обучения и усвоения знаний.
Программы по химии предусматривают широкое использование химического эксперимента – демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи – на протяжении всех лет обучения.
Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции, использоваться в различных формах и сочетаться с разными методами и средствами обучения. Он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством преподавателя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.
Проведение демонстраций позволяет познакомить учеников с различными химическими явлениями и связями между ними, обобщение которых может быть положено в основу закона, теоретического вывода; с устройством и принципом действия приборов и установок; с сущностью протекающих в них процессов, которые могут выступать в качестве критериев правильности выводов.
Демонстрационный эксперимент проводится с различными целями, например, может служить начальным этапом усвоения какого-либо теоретического положения. Так, при рассмотрении условий, от которых зависит степень диссоциации электролитов, преподаватель предлагает ответить на вопрос: «Зависит ли степень диссоциации от концентрации раствора?» Демонстрируется опыт, основанный на испытании электропроводности концентрированного и разбавленного растворов уксусной кислоты. Сравнивая результаты опыта, ученики приходят к выводу, что степень диссоциации электролита зависит от концентрации раствора, и устанавливают закономерность – с разбавлением раствора степень диссоциации возрастает.
Демонстрационный эксперимент иллюстрирует правильность изложенного преподавателем теоретического положения. Например, для доказательства того, что при нагревании некоторых солей выделяются летучие кислоты, преподаватель получает азотную кислоту из нитратов и показывает ее специфические свойства или, говоря о химических свойствах металлов, показывает опыты взаимодействия металлов с неметаллами и водой. При этом каждый раз учитель должен четко формулировать цель эксперимента. Его пояснения помогают проанализировать полученные результаты, выделить главное, установить связи между теоретическими положениями и опытными данными, их иллюстрирующими.
Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности и на практике убеждаются в их справедливости, что способствует сознательному усвоению знаний. Иногда при проведении этих опытов проявляется творческий подход – применение знаний в новых условиях. Это позволяет повторить, закрепить, углубить, расширить и систематизировать знания из разных разделов химии. Кроме того, у школьников формируются экспериментальные умения и навыки в обращении с реактивами и оборудованием. Все это способствует улучшению теоретических знаний и политехнической подготовке учащихся.
Решая экспериментальные задачи, ученики совершенствуют свои умения и навыки, учатся применять полученные теоретические знания для решения конкретных заданий.
Можно также предложить ребятам опыты для выполнения в домашних условиях. Домашние опыты и наблюдения представляют собой простые эксперименты, выполняемые без контроля со стороны преподавателя. Их проведение приучает самостоятельно применять полученные знания, умения и навыки.
Наблюдение как метод познания широко используется при проведении химического эксперимента. Деятельность учащихся становится целенаправленной и приобретает активную форму при условии четкой постановки задачи и разработки методики ее решения. Например, если ребята наблюдают электролиз сульфата меди(II), то главное – следить за изменением окраски раствора соли и появлением красного налета на одном угольном электроде и пузырьков газа возле другого. Результаты наблюдений школьники интерпретируют с учетом имеющихся теоретических знаний.
При наблюдении за выполнением опытов (лабораторных и на практических занятиях), а также в ходе решения экспериментальных задач функционируют все анализаторы. С их помощью ребята могут определять цвет, запах, вкус, плотность и другие свойства исследуемых объектов, при сравнении которых они обучаются выделять существенные признаки, познают их природу.
Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводить эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить. Например, при объяснении химических свойств металлов преподаватель выносит на обсуждение вопрос: «Все ли металлы взаимодействуют с водой?» После демонстрации преподавателем опытов дети самостоятельно делают вывод: металлы, стоящие в ряду напряжений правее водорода, с водой не взаимодействуют.
Очень важно анализировать результаты экспериментов, чтобы получить четкий ответ на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. Кроме того, правильно организованный эксперимент воспитывает сознательную дисциплину, развивает творческую инициативу, бережное отношение к собственности.
Рабочая обстановка в лаборатории, образцовый порядок в ней также оказывают воспитательное влияние на учащихся, улучшают дисциплину. В лаборатории должна постоянно поддерживаться чистота, существовать строго продуманная система хранения оборудования и реактивов: твердые вещества – в шкафах по группам периодической системы; растворы – по основным классам соединений или по катионам или анионам; органические вещества – также по основным классам соединений или функциональным группам. В шкафах аккуратно расставляют посуду и оборудование.
Предварительная подготовка теоретического материала к предстоящей практической работе повышает интерес к последней, а это значит, что ребята будут активными и дисциплинированными во время занятия. Осмысленное понимание сущности опытов, а также аккуратное оформление выполненных работ положительно влияют на поведение учащихся во время выполнения опытов.
Необходимо добиваться выполнения практических работ и получения нужных результатов всеми учениками, чтобы они почувствовали уверенность в своих силах и стремились преодолеть трудности.
Очень важно оказывать дифференцированную помощь: внимательно следить за работой каждого, отмечать, как он планирует и организует свою работу, как овладевает умениями и навыками техники проведения эксперимента, умеет ли наблюдать, объяснять сущность происходящих явлений, делать правильные выводы и обобщения. Необходимо, чтобы каждый ученик самостоятельно осмыслил материал, использовал теоретические знания для объяснений происходящих явлений и процессов, выводов и обобщений. При выполнении опытов следует требовать бережного расходования реактивов и материалов, разъяснять значение их экономии для учебного заведения и государства.
Особое внимание обращается на технику выполнения работы: как растворять вещества, нагревать раствор в пробирке или колбе, добавлять растворы индикаторов и т. д.
На видном месте надо вывесить правила техники безопасности. Это приучает к организованности и дисциплинированности во время занятий.
Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов; формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки; прививает навыки планировать свою работу и осуществлять самоконтроль; воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.

§ 1.2. Виды химического эксперимента

Химический эксперимент имеет важное значение при изучении химии. Различают учебный демонстрационный эксперимент , выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент – практические работы, лабораторные опыты и экспериментальные задачи, которые проводят учащиеся на своих рабочих местах. Своеобразным видом эксперимента является мысленный эксперимент.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.
Внимание учащихся направлено на выполнение опыта и изучение его результатов. Они не будут пассивно наблюдать проведение опытов и воспринимать излагаемый материал, если преподаватель, демонстрируя опыт, сопровождает его объяснениями. Тем самым он сосредоточивает внимание на опыте, приучает наблюдать явление во всех подробностях. В этом случае все приемы и действия преподавателя воспринимаются не как волшебные манипуляции, а как необходимость, без которой выполнить опыт практически невозможно. При демонстрационных опытах по сравнению с лабораторными наблюдения явлений проходят более организованно. Но демонстрации не вырабатывают необходимые экспериментальные умения и навыки, поэтому должны дополняться лабораторными опытами, практическими работами и экспериментальными задачами.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

необходимо увеличить темп работы на уроке.

Естественно, что каждый демонстрационный опыт имеет свои особенности в зависимости от характера изучаемого явления и конкретной учебно-воспитательной задачи. В то же время химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

Педагогическая эффективность демонстрационного эксперимента, влияние его на знания и экспериментальные умения и навыки зависят от техники эксперимента. Под этим понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования. Последняя представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность. Методика демонстрирования – совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.
Очень важное значение при проведении демонстрационных опытов имеет предварительная проверка каждого опыта с точки зрения техники выполнения, качества реактивов, хорошей видимости учащимися приборов и явлений, в них происходящих, гарантии безопасности. Иногда целесообразно на демонстрационный стол выставлять два прибора: один – собранный и готовый к действию, другой – в разобранном виде, чтобы, используя его, лучше объяснить устройство прибора, например аппарат Киппа, холодильник и др.
Нужно всегда помнить, что всякий неудавшийся при демонстрации опыт подрывает авторитет преподавателя.

Лабораторные опыты – вид самостоятельной работы, предполагающий выполнение химических опытов на любом этапе урока для более продуктивного усвоения материала и получения конкретных, осознанных и прочных знаний. Кроме того, во время лабораторных опытов совершенствуются экспериментальные умения и навыки, т. к. ученики работают в основном самостоятельно. Выполнение опытов занимает не весь урок, а только часть его.
Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже – для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.
Лабораторные опыты в отличие от практических работ знакомят с небольшим количеством фактов. Кроме того, они не полностью овладевают вниманием учащихся, как практические занятия, т. к. после непродолжительного по времени самостоятельного выполнения работы (опыта) ученики должны быть снова готовы к восприятию объяснения преподавателя.
Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного – на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов – как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2–3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.
Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.
Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.
После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.

Практическая работа – вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков.
Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.
Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи.
Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.

§ 1.2. Виды химического эксперимента

(продолжение)

Экспериментальные задачи – вид самостоятельной работы, в которой содержится лишь задание, а выбор пути решения и проведения эксперимента учащиеся определяют самостоятельно. Это требует от них не только активного применения теоретических знаний, но и умения выполнять соответствующие опыты. Основные цели экспериментальных задач – систематические упражнения, связанные с применением знаний на практике, а также выработка экспериментальных умений и навыков, необходимых при различных исследованиях.
В отличие от практических занятий и лабораторных опытов решать экспериментальные задачи можно на каждом уроке в течение всех лет обучения химии при изучении и закреплении нового материала, контроле знаний учащихся и в домашних условиях. Они могут выполняться индивидуально, отдельными группами и всеми учащимися одновременно. Решая экспериментальные задачи, школьники не только совершенствуют приобретенные ранее умения и навыки, но и учатся применять полученные знания. Это способствует самостоятельному нахождению теоретического решения поставленной задачи с обязательной проверкой опытным путем правильности полученного результата.
По сравнению с расчетными задачами экспериментальные задачи более ценны в познавательном отношении. Это объясняется тем, что для решения таких задач недостаточно правильного теоретического обоснования – нужно еще проделать опыт и объяснить его сущность. Решение экспериментальных задач позволяет преподавателю за очень короткий срок оценить, насколько усвоен материал и как умеет учащийся применять полученные знания на практике. Обсуждение результатов позволяет обнаружить ошибки или недостатки в решении, установить их причины, добиться их исправления, оказать школьникам дифференцированную помощь и наметить пути совершенствования экспериментальных умений и навыков.
По своему содержанию экспериментальные задачи делятся на следующие.

Задачи на наблюдение физических и химических явлений и умение объяснять их сущность. Например: «Как по физическим и химическим свойствам полиэтилена и полистирола можно установить, в какой из пробирок находятся кусочки этих пластмасс? Объясните сущность наблюдаемых явлений».

Задачи на осуществление синтеза веществ и умение объяснять или предвидеть условия протекания реакций. Например: «Из имеющихся на столе реактивов – оксида меди(II), воды, хлорной меди(II), растворов гидроксида натрия и соляной кислоты – получите двумя способами гидроксид меди(II). Укажите в каждом случае условия протекания реакций».

Задачи на распознавание веществ и умение объяснять их характерные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций, в какой из пробирок находится глюкоза и крахмал. Перечислите их характерные свойства».

Задачи на подтверждение качественного состава веществ и умение характеризовать их свойства. Например: «Установите с помощью характерных реакций, что данное вещество представляет собой хлорид алюминия. Перечислите его характерные химические свойства».

Задачи на определение примесей в данном продукте и умение объяснять причину выбранного способа определения смесей. Например: «Докажите, что медный купорос содержит примеси хлорида натрия. Объясните, почему выбранный вами способ определения примеси является наиболее рациональным».

Задачи на выделение вещества в чистом виде из смеси и умение объяснять причину выбранного способа разделения смесей. Например: «Выделите поваренную соль в чистом виде из смеси, содержащей гидроксид железа(III) и кусочки полиэтилена. Объясните, почему выбранный вами способ разделения веществ является правильным».

Задачи на закрепление классификации веществ и умение давать им определение. Например: «Докажите, что аминоуксусная кислота относится к аминокислотам. Дайте определение этому классу веществ».

Задачи на проведение характерных реакций и умение объяснять их типичные свойства. Например: «Определите с помощью характерных реакций глюкозу. Перечислите ее типичные химические свойства».

Задачи на приготовление растворов веществ с различной массовой долей и умение объяснять их приготовление. Например: «Приготовьте 300 г раствора гидрокарбоната натрия, массовая доля которого составляет 0,03, или 3%. Объясните, почему сначала следует растворить вещество, а затем доливать растворитель до определенной метки. Почему нельзя делать наоборот?»

Комбинированные задачи, требующие глубоких знаний и прочных умений и навыков для их выполнения.

Экспериментальные задачи различают качественные и расчетно-экспериментальные . Качественные задачи решают опытным путем, в них отсутствуют количественные данные, а следовательно, математический расчет, например: «Докажите опытным путем наличие сульфат-иона в сульфате железа(III)». Для решения расчетно-экспериментальных задач кроме постановки опыта надо обработать определенные экспериментально полученные данные. Предлагают, например, получить осадок гидроксида железа(III) и рассчитать по образовавшейся массе осадка массу раствора для ее получения с массовой долей гидроксида калия 0,1 (10%).
Высшей формой расчетных и экспериментальных задач являются расчетно-экспериментальные, совмещающие в себе лучшие качества тех и других задач.

Мысленный эксперимент как метод активизации познавательной деятельности учащихся несправедливо забыт, и преподаватели химии практически его не используют. Это, вероятнее всего, объясняется отсутствием о нем информации в многочисленной и разнообразной методической литературе по химии и при подготовке будущих преподавателей химии в вузах и университетах. В результате получилось, что мысленный эксперимент, в котором заложены большие возможности развития абстрактного мышления учащихся, в практике обучения химии не находит должного своего применения.
Такое положение могло быть в какой-то мере оправданным и терпимым, когда реальный химический эксперимент проводился постоянно в течение всех лет обучения химии в школе. В настоящее время в результате сложившихся неблагоприятных социальных условий, когда реальный химический эксперимент обходится очень дорого, а многие реактивы, оборудование и принадлежности отсутствуют и он применяется все реже, а то и вовсе не проводится, то встает вопрос о необходимости шире использовать мысленный эксперимент как альтернативу реальному.
Мысленный эксперимент с финансовой точки зрения ничего не стоит, для его проведения нужна лишь голова ученика, способная думать. Поскольку мысленный эксперимент проводится теоретически, для него требуется очень мало времени. В этот короткий промежуток происходит активная мыслительная деятельность: ставится цель опыта, создается проблема, выдвигается гипотеза, определяются пути поиска и решения проблемы. При отсутствии реактивов и оборудования учащиеся обсуждают теоретически ход выполнения опыта и его результаты, делают выводы.
Роль преподавателя при проведении мысленного эксперимента очень ответственна. Он внимательно следит за правильностью рассуждений учащихся и выступает арбитром, оценивает возможность реализации предложенного учениками пути выполнения опыта и получение конечного результата.
В тех случаях, когда в кабинете химии есть все необходимое для проведения эксперимента, ребята свои теоретические предположения проверяют практически.
Таким образом, мысленный эксперимент можно проводить в чистом виде, т. е. без опытов, и в тесном единстве с реальным экспериментом. В обоих случаях мысленный эксперимент активизирует познавательную деятельность учащихся и всячески заслуживает того, чтобы быть в копилке методов, которыми пользуется преподаватель в своей работе.

Глава 2.
Вопросы организации
химического эксперимента

Качество и эффективность химического эксперимента зависят от подготовки и организации его преподавателем, подготовленности учащихся и помощи лаборанта.

§ 2.1.
Подготовка химического
эксперимента преподавателем

Необходимость подготовки эксперимента преподавателем определяется учебно-воспитательными задачами, которые предъявляются к эксперименту содержанием предмета химии и методикой его преподавания.
Эффективность обучения химии тесно связана с общим планированием учебного материала. Основные задачи, которые решаются в процессе планирования, – это оптимизация учебного процесса, определение объема учебного материала, подбор заданий на урок и на дом; выделение времени на проведение лабораторных опытов и практических занятий, решение экспериментальных и расчетных задач; контроль знаний, умений и навыков учащихся; закрепление и повторение материала.
Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент по всей теме и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать и оценивать свою деятельность при проведении демонстраций и деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.
Химический эксперимент планируется. Для этого в начале учебного года в перспективном плане в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий и решения экспериментальных задач по темам и их связь с теоретическими занятиями; определяются перечень экспериментальных умений и навыков, которые должны приобрести учащиеся, и дидактические средства, позволяющие достичь поставленных целей; устанавливаются внепрограммные виды химического эксперимента, имеющего профессиональную направленность и значение для внеклассной работы.
До начала изучения темы проводится тщательный и детальный анализ учебного материала для четкого определения, во-первых, объема знаний, которыми должен владеть сам преподаватель, и, во-вторых, видов эксперимента, позволяющих как можно лучше формировать и совершенствовать умения и навыки на каждом уроке при изучении данной темы.
Перспективное и тематическое планирование в комплексе необходимо для наиболее рациональной и своевременной подготовки к этим занятиям.
Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.
Подготовка к уроку зависит от типа урока и поставленной дидактической цели. Вначале преподаватель уточняет учебно-воспитательные задачи урока и продумывает методику его проведения. Чтобы химический эксперимент обеспечивал прочные и глубокие знания, необходимо предусмотреть, какие экспериментальные умения и навыки будут приобретены учащимися, с помощью каких приемов можно добиться понимания ими наблюдаемых химических превращений. Преподавателю рекомендуется просмотреть соответствующую методическую литературу, наметить вопросы, которые помогут выявить теоретические знания учащихся по теме, выделить моменты, на которых следует сосредоточить внимание, т. к. они способствуют приобретению умений и навыков и облегчают восприятие учебного материала в дальнейшем.
Преподавателю нужно продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от значения поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т. д.).
Очень важно перед уроком репетировать технику выполнения каждого демонстрационного опыта, проверять наличие и качество реактивов, а также убедиться в наглядности работы прибора и происходящих явлений, т. к. неполадки, обнаруженные в процессе проведения урока, отражаются не только на дисциплине учащихся, но и на достижении поставленной цели. В необходимых случаях следует заменять реактивы, исправлять приборы либо использовать другую подходящую аппаратуру.
Например, для сжигания газов этилена, ацетилена и других необязательно иметь прямую газоотводную трубку с оттянутым концом. Можно использовать газоотводную трубку под прямым углом, имея в виду, что струя газов в этом случае будет достаточной для поддерживания равномерного горения газов. Известковую воду, которая от неправильного или длительного хранения приходит в негодность, вполне можно заменить баритовой водой (раствор Ва(ОН) 2), свойства которой даже при длительном хранении не претерпевают никаких изменений. Если в кабинете по какой-либо причине отсутствует фенолфталеин, то его можно заменить пургеном (слабительное средство), в состав которого входят фенолфталеин и сахар. Пурген действует аналогично чистому фенолфталеину. Вместо нитрата серебра можно использовать ляпис и т. д.
В других случаях отсутствующие реактивы можно получить разными способами из веществ, имеющихся в наличии в кабинете. Для такого рода работы рекомендуется привлекать учащихся. Это помогает преподавателю, развивает интерес школьников к более углубленному изучению химии.
При подготовке к эксперименту рекомендуется также использовать карточки, в которые вносят все необходимые данные об опыте: названия приборов, реактивов, принадлежностей отмечаются на одной стороне, а рисунок прибора, схема установки – на другой. Для лучшей сохранности и продления срока использования карточки можно поместить их в целлофановый конверт либо выполнить на двух страницах тетрадного листа и затем наклеить на картон или плотную бумагу.
Эти карточки предназначены для лаборанта, готовящего эксперимент (демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи), а преподаватель проверяет его работу.
В некоторых случаях целесообразно иметь два одинаковых прибора, один из которых в разобранном виде используют для объяснения его устройства, а другой, собранный, – для демонстрации его в действии.
Нужно также показывать учащимся, в каком физическом состоянии находятся вещества, из которых приготовлены их растворы. Это относится к таким наиболее часто употребляемым веществам, как гидроксид натрия, гидроксид кальция, индикаторы, хлорид бария и др. Такое неоднократное сопоставление дает возможность учащимся не забывать, что все основания и соли при обычных условиях – твердые вещества. Но в повседневной практике их чаще используют в виде растворов определенной концентрации.
Приборы, которые были показаны во время демонстрации, не разбирают, а используют при опросе учащихся на последующих уроках.
Изучение физических свойств простых веществ и важнейших соединений элементов предполагает знакомство с их важнейшими признаками. Для этого преподавателю необходимо иметь комплекты раздаточного материала на каждый стол. Образцы веществ с названиями и указанным составом помещают в картонные коробки, их раздают по ходу урока, когда необходимо ознакомить с ними учащихся, и сразу после этого убирают. Жидкие или твердые вещества в виде кристаллов (или порошка) соответственно наливают или насыпают в банки, склянки или пробирки и в таком виде выдают учащимся для знакомства с их внешними признаками.
Для опроса по таким темам, как «Азот и фосфор», «Углерод и кремний», «Металлы» и другим, хорошо иметь тематические коллекции образцов веществ и минералов без надписей их названий.
Необходимо заранее познакомить учащихся с перечнем названий практических работ, которые они будут выполнять на последующих уроках, чтобы ребята могли заблаговременно подготовиться. На уроке, предшествующем практическому занятию, преподаватель сообщает тему, цель и содержание работы, указывает страницы в учебнике для повторения теоретического материала. Учащиеся дома внимательно знакомятся с предписанием к занятию, продумывают ход работы и отчет о ее выполнении. В случае каких-либо затруднений рекомендуется обратиться к тексту учебника, записям в тетради.
Перед выполнением работы преподаватель предлагает учащимся еще раз внимательно ознакомиться с ее содержанием, повторить ход выполнения.
Во время беседы преподаватель сначала проверяет степень подготовки к практическому занятию: насколько эксперимент осмыслен теоретически. Он уточняет цель и содержание предстоящей работы, порядок выполнения отдельных ее элементов, технику безопасности, форму и содержание отчета.
Учащимся предоставляется возможность выполнять опыты самостоятельно, а преподаватель лишь наблюдает за ходом работы и вмешивается, если учащийся допускает грубую ошибку или не справляется с заданием. При обходе в кабинете учащихся (в первую очередь слабоуспевающих) преподаватель дает необходимые указания. Но помощь должна оказываться в такой форме, чтобы учащиеся учились самостоятельно преодолевать затруднения, делать анализ своих ошибок, исправлять их, проявлять инициативу.
Письменные отчеты, составляющиеся по ходу выполнения работы, должны содержать рисунок прибора, записи наблюдений, объяснения результатов, ответы на вопросы, инструкции, выводы.
Если работа небольшая по объему или учащиеся имеют устойчивый навык в оформлении отчета, то необходимо требовать составления отчета на данном уроке. В тех случаях, когда учащиеся не успевают оформить отчет о проделанной работе, можно разрешить сдать черновые записи. Преподаватель проверяет и подписывает эти записи, а на следующем уроке возвращает учащимся для окончательного оформления дома. Составление отчета в домашних условиях следует разрешать в исключительных случаях и только отдельным учащимся.

Зарисовка приборов или оборудования необходима, когда рисунок раскрывает особенность или сущность данного опыта, а также упрощает запись. Например, при получении аммиака отверстие газоотводной трубки должно быть направлено вверх (рис. 1). Это дает возможность удобнее и полнее собрать аммиак в пробирки, т. к. относительная плотность его почти в два раза меньше воздуха. При получении оксида углерода(IV) отверстие газоотводной трубки направлено вниз, т. к. относительная плотность его в 1,5 раза больше воздуха (рис. 2). Такое положение трубки позволяет больше собрать оксида углерода(IV) и лучше изучить его свойства. Из этих примеров видно, что в обоих случаях наблюдается тесная взаимосвязь между физическими свойствами газов и особенностью их получения, что должно быть отображено в отчете с помощью рисунка.
Подведение итогов практических занятий нужно проводить на следующем уроке. Зачитываются (частично или полностью) лучшие работы, проводится анализ типичных ошибок, лучшие рисунки демонстрируют через эпидиаскоп, некоторых учащихся опрашивают устно и т. д.
Преподаватель химии в средних школах сталкивается с необходимостью самому составлять содержание экспериментальных задач по темам курса химии, а в вечерних средних школах еще и с производственным содержанием. Это вызвано тем, что такие задачи в учебниках отсутствует, а также тем, что в вечерних средних школах обучаются рабочие разных профессий.
При подборе экспериментальных задач преподавателю необходимо соблюдать следующие требования:

задачи должны охватывать весь учебный материал по курсу химии;

содержание задач должно учитывать различный уровень подготовки учащихся и индивидуальные особенности их развития;

задачи должны способствовать не только повышению качества знаний по химии и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков, но и улучшению профессиональной подготовки рабочих;

время, отводимое на решение задач, должно быть строго лимитировано;

условия задач должны быть четко сформулированы.

В экзаменационные билеты по химии обязательно включают лабораторные опыты и экспериментальные задачи, цель которых проверить наличие экспериментальных умений и навыков учащихся.
Примеры опытов и задач для каждого билета готовит преподаватель.
Эффективность проведения уроков с химическим экспериментом во многом зависит от того, как учтены современные требования научной организации труда (НОТ), эргономики, техники безопасности и эстетики при оборудовании рабочего места преподавателя.
Преподаватель химии, он же заведующий химическим кабинетом, отвечает за организацию всей работы по оснащению своего кабинета новым оборудованием и приспособлениями. Под его руководством составляется список необходимого оборудования и инвентаря на текущий и последующие годы. Для устранения неисправностей оборудования и изготовления новых пособий при кабинете целесообразно создать кружок и привлечь учащихся к участию в его работе.

§ 2.2.
Подготовка учащихся к выполнению
химического эксперимента

Правильное и быстрое проведение практических работ на уроке в немалой степени зависит от хорошей подготовки учащихся и организации занятий.
Подготовка учащихся предполагает выполнение домашнего задания, предваряющего практическое занятие, а именно: повторение соответствующего теоретического материала по учебнику, ознакомление с содержанием экспериментальной работы, чтобы знать, какие практические умения и навыки окажутся необходимыми для ее выполнения.
Например, для выполнения практической работы «Получение этилена и опыты с ним» учащиеся повторяют материал о строении молекулы, получении, физических и химических свойствах этилена, обращая особое внимание на зависимость этих свойств от строения молекулы; знакомятся с рисунком, на котором приведен прибор для получения этилена; вспоминают, как правильно собирать, проверять на герметичность и укреплять прибор для получения газов; повторяют, какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с исходными веществами.
Для сохранения правильной осанки и хорошего зрения учащихся нужно обеспечить удобными рабочими местами в соответствии с требованиями научной организации труда (НОТ) и эргономики. Оборудование должно быть изготовлено с учетом антропометрических особенностей учащихся и характера трудовой деятельности. Рабочие места комплектуются необходимым оборудованием и реактивами и закрепляются на определенный срок за учащимися. Они обязаны поддерживать на столе порядок во время выполнения работы и после ее окончания.
Во время проведения опыта учащиеся, придерживаясь инструкции, внимательно наблюдают за признаками и условиями течения реакций и в тетрадях фиксируют все происходящие изменения.
Отчеты о практических занятиях оформляют в отдельных тетрадях. Отчеты составляют примерно по такой схеме: название и дата выполнения paботы; перечень приборов и оборудования; описание хода работы (сборка прибора, реактивы, наблюдения, объяснение результатов и т. д.); схемы и рисунки, отражающие сущность наблюдаемых явлений; обобщение и выводы; краткие ответы на вопросы, поставленные в задании.
Желательно, чтобы отчет был сдан в день выполнения практической работы. Составление отчета приучает учащихся анализировать свои действия, делать обобщения и выводы.
После практического занятия оборудование убирают, что контролирует лаборант: каждый ученик собирает со стола и складывает на поднос (или кювету) все находящиеся отдельные предметы и реактивы и относит в лаборантскую комнату. Дежурные проверяют чистоту ученических столов. Все это делается быстро и не мешает проводить следующий урок. Затем лаборант и ученики разбирают подносы, моют пробирки и другую посуду, раскладывают на постоянные места лабораторные принадлежности и реактивы (в шкафы и на стеллажи).
Проведение опытов на практических занятиях требует собранности, точности и аккуратности. При плохой подготовке к работе, небрежном ее выполнении опыты могут не получиться. В процессе самой работы ученики убеждаются в том, что успешное выполнение опытов возможно лишь при глубоком понимании изученного материала, умении применять на практике теоретические знания.
Как правило, на практических занятиях учащиеся повторяют опыты, которые преподаватель уже демонстрировал при изучении данной темы. Но, наблюдая эти опыты на расстоянии, ребята не всегда могут разобраться в деталях. После теоретической подготовки они имеют возможность повторить опыты самостоятельно, вникнуть во все подробности опытов и объяснить их сущность. Это вызывает интерес к работе, и знания, подкрепленные практической работой, становятся более прочными и действенными.
По мере приобретения знаний и экспериментальных умений и навыков ребятам следует предоставлять больше самостоятельности в проведении химических опытов на практических занятиях. Можно предложить самостоятельно разобрать технику эксперимента, составить план работы, провести наблюдения и объяснить полученные результаты. Такая методика выполнения опытов сближается с решением экспериментальных задач, которым на практическом занятии также должна предшествовать тщательная домашняя подготовка. Продумывается ход решения задач, разрабатывается план проведения соответствующих опытов, составляется список нужных реактивов, материалов, посуды и принадлежностей. Это позволяет учащимся, придя в лабораторию, сразу приступить к выполнению эксперимента. Экспериментальные задачи выполняют без инструкций, поэтому они требуют от учащихся значительно большей самостоятельности.
Практическую работу не все ученики заканчивают выполнять одновременно, что вполне объяснимо. У каждого свои навыки, индивидуальные особенности, свой уровень подготовленности, а отсюда и неодинаковый темп работы. Некоторые не укладываются в отведенное время, другие – заканчивают работу досрочно. Для тех, кто справляется с заданием раньше, можно предложить карточки-задания с содержанием новых опытов. Это помогает поддерживать в классе рабочую обстановку и активизировать мыслительную деятельность учащихся.
В отличие от практических занятий лабораторные опыты выполняют все ребята под руководством преподавателя, это способствует осознанному и конкретному пониманию нового учебного материала. На них отводится мало времени, поэтому от учащихся требуются внимание, исполнительность и дисциплина. Выполняются опыты по устным указаниям преподавателя или по карточкам-заданиям, содержание которых можно проецировать с помощью эпидиаскопа или кодоскопа на экран.
На специальном стенде следует указать, какими общими умениями и навыками ученики должны овладеть во время изучения курса неорганической и органической химии. На отдельных примерах можно продемонстрировать значение какого-либо приобретенного конкретного умения.
Например, что нужно знать при работе с газовой горелкой. Природный газ ядовит, поэтому выпускать его в помещение недопустимо; когда горелкой не пользуются, краны должны быть закрыты; наибольшее количество тепла выделяется при образовании несветящегося пламени. При зажигании газовой горелки следует придерживаться следующего порядка: присоединить горелку резиновой трубкой к крану; закрыть доступ воздуха с помощью диска или обоймы; зажечь газ через несколько секунд после его пуска; отрегулировать доступ воздуха так, чтобы пламя стало несветящимся; в процессе работы следить, чтобы не было «проскока» пламени – газ воспламеняется в нижней части трубки и горит внутри нее, а не в верхней части трубки; при обнаружении «проскока» горелку нужно тотчас погасить, дать ей охладиться и снова зажечь при закрытом поддувале.
На этом же стенде рекомендуется указать литературу по данной теме.
Очень хорошо вести в кабинете учет отработки экспериментальных умений и навыков по годам обучения, что служит своеобразным средством контроля и самоконтроля. Учет состоит из перечня формируемых и отработанных умений и навыков каждого ученика по неорганической и органической химии.
Во время экзамена ученик занимает один из пяти столов, которые оборудованы специально для выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач. За этим столом он готовит ответы на теоретические вопросы билета и планирует последовательность выполнения эксперимента. Вначале ученик записывает уравнение химической реакции, затем составляет список реактивов и оборудования, которые намерен использовать в данном опыте или экспериментальной задаче, а также, если необходимо, делает рисунок или схему. Только после проверки записей преподавателем ученик приступает к выполнению эксперимента.
При оценке выполнения лабораторных опытов и решения экспериментальных задач учитывают умения проверять приборы на герметичность, проводить их сборку и укреплять в лабораторном штативе, пользоваться реактивами и оборудованием, экономно расходовать реактивы, последовательно выполнять операции при распознавании или получении веществ, соблюдать технику безопасности и др.
К работе по оборудованию кабинета нужно привлекать учащихся, которые уже имеют хорошо сформированные трудовые навыки. Они могут изготовить недостающие таблицы по производству веществ, схемы установок, рисунки приборов, действующие установки и приборы, коллекции, а также принять участие в сборе банок и склянок. Большую помощь в этой работе могут оказать родители и ребята, которые окончили данную школу.

§ 3.3. Проведение практических работ

Примерные сроки проведения практических работ определяются по тематическому плану.
В поурочном плане преподаватель намечает, как будет осуществлять наблюдения и контроль за работой всего класса и отдельных учеников, с какими затруднениями технического и теоретического характера могут встретиться ребята при выполнении опытов, какую дифференцированную помощь нужно им оказать для успешного выполнения и оформления работы.
В плане зафиксированы также возможная замена реактивов или оборудования, изменение содержания какого-нибудь опыта, перечислены вопросы, по которым будет проверяться теоретическая подготовленность учащихся к занятию, а также приведены указания по технике выполнения опытов.
Практические умения и навыки успешно вырабатываются в том случае, если у школьников уже есть достаточные теоретические знания. В этом случае более осмысленно выполняются отдельные операции и приобретаются прочные умения и навыки. Следовательно, преподавателю в первую очередь необходимо проверить теоретическую подготовку учащихся к предстоящей работе. С этой целью предлагаются вопросы, с помощью которых учитель контролирует прочность и глубину знаний и одновременно активизирует мыслительную деятельность.
Вопросы, естественно, должны вытекать из содержания самой практической работы. Если намечаются какие-либо изменения в работе, то об этом также сообщается в самом начале урока. Затем преподаватель отвечает на вопросы, возникшие при подготовке к занятию дома, объясняет и показывает те приемы, которые будут применяться впервые. Разъяснению техники проведения уже известных операций и приемов, с которыми ребята еще раз знакомятся по предписаниям к практическим работам, уделяется меньше времени. Но зато значительно больше времени отводится наблюдению за выполнением этих операций в ходе работы.
После этого ученики ставят опыты, а преподаватель наблюдает за качеством их проведения и при затруднениях оказывает дифференцированную помощь. Обнаруженную ошибку не нужно спешить исправлять, надо дать ученику возможность подумать и сделать это самостоятельно.
Если химический кабинет оснащен всем необходимым для эксперимента, то на практических занятиях каждый ученик выполняет опыты самостоятельно. Если такие условия отсутствуют, то практическая работа выполняется двумя учениками поочередно: каждый проводит примерно половину намеченных опытов. Но даже если школьники выполняют опыты парами, отчет о проделанной работе каждый представляет отдельно. Это заставляет их вникать в суть проводимой товарищем работы, наблюдать, делать выводы.
При проведении опытов следует добиваться, чтобы каждый ученик был активным исполнителем, а не пассивным созерцателем. Только при этом условии экспериментальные умения и навыки закрепляются и совершенствуются.
Свои наблюдения преподаватель заносит в тетрадь, где записаны фамилии учащихся, элементы операций, а также умения и навыки, которые приобретаются или совершенствуются на этом занятии. Отдельные замечания кратко фиксируются в графе «Примечания».
Например, по ходу проведения практической работы по теме «Распознавание полимерных материалов – пластмасс, химических волокон» преподаватель наблюдает за правильностью выработки следующих экспериментальных умений и навыков:

зажигать и гасить горелки (спиртовки);

определять пластмассу и волокна по внешнему виду;

определять плотность пластмассы;

определять пластмассу и волокна по характеру горения;

пользоваться тигельными щипцами;

работать со справочными таблицами.

По мере выполнения опытов ребята фиксируют их результаты в тетрадях, а затем составляют письменный отчет. При любой форме отчета в нем должны быть краткая запись наблюдений, их объяснение и выводы. Порядок выполнения опытов школьники продумывают дома при подготовке к занятию, поэтому на составление отчета во время практической работы они тратят значительно меньше времени. Не следует переносить оформления отчетов на дом, т. к. это расхолаживает учащихся на уроке. Кроме того, полученные при наблюдении результаты быстро забываются, что приводит к списыванию.
Очень большую помощь в подготовке практических работ оказывают учащиеся-лаборанты. Они помогают выставлять и убирать все наборы на подносах. Этих учеников можно привлекать для наблюдения за работой своих товарищей и оказания им помощи при возникших затруднениях. Чтобы обеспечить работе успех, целесообразно дать этим ученикам возможность выполнить практические работы заранее и снабдить их перечнем вопросов, по которым они должны вести наблюдения.
Деятельность учащихся на практической работе оценивается на основании письменного отчета и результатов наблюдений. Такими критериями могут быть:

безошибочное и аккуратное выполнение опытов;

правильная запись объяснений, выводов и уравнений реакций;

умелое обращение с реактивами и оборудованием;

качество оформления отчета;

соблюдение техники безопасности и дисциплины во время занятий.

Допущенные типичные ошибки при выполнении опытов обсуждают на следующем уроке. Отдельным ученикам предлагается провести некоторые опыты из практической работы у демонстрационного стола. В обсуждении их результатов участвует весь класс.
Практические работы, выполняемые по инструкциям учебников, ограничивают самостоятельность учащихся, т. к. содержание этих работ предполагает в основном исполнительную деятельность. Вопросы, связанные с развитием мышления учащихся, следует решать на основе все возрастающей их самостоятельности при выполнении этих работ. В этом направлении можно многое сделать, не изменяя тематики и количества предусмотренных программой практических работ.
Рассмотрим в качестве примера практическую работу по теме «Определение минеральных удобрений» , выполнение которой требует большой активности и самостоятельности.

Задачи исследования.
1. Определить с помощью характерных реакций аммиачную селитру, натриевую селитру и калийную соль, находящиеся под номерами в пробирках (в пакетах).
2. Доказать, что в состав аммиачной селитры входят ионы аммония и нитрат-ионы натриевой селитры – ионы натрия Na + и нитрат-ионы , калийной соли – ионы калия К + и
хлорид-ионы Cl – .

План исследования.
1. Рассмотрите внешний вид удобрений.
2. Проверьте растворимость удобрений в воде.
3. Прилейте в пробирки с твердыми удобрениями концентрированный раствор серной кислоты, опустите кусочки меди (для какой цели? ) и слегка подогрейте (почему? ).
4. Прилейте в пробирки с растворами удобрений:
а) раствор хлорида бария и уксусной кислоты (для чего? );
б) раствор щелочи (для какой цели? ) и нагрейте (почему? );
в) раствор нитрата серебра (для чего? ).
5. Внесите кристаллики удобрений (как? ) в пламя горелки или спиртовки (для какой цели? ).
6. Внимательно наблюдайте за происходящими явлениями.
7. Составьте уравнения реакций.
8. Отметьте характерное окрашивание пламени горелки или спиртовки при внесении в него удобрений.
9. Сделайте соответствующие выводы.

Вопросы для проверки.
1. Как определить ионы Na + , К + , , , Cl – ?
2. Можно ли по окраске пламени отличить ионы Na + и ? Почему? Как их следует определять?
3. С какой целью к удобрениям добавляют концентрированную серную кислоту одновременно с кусочками меди? Дайте обоснованный ответ.
4. Почему вместе с хлоридом бария приливают уксусную кислоту?
5. Чем объяснить, что многие удобрения окрашивают пламя в желтый цвет?
6. Чем объяснить неодинаковую степень нагревания удобрений с концентрированной серной кислотой и медью, а также с раствором гидроксида натрия?
7. Как еще можно определить нитрат-ион в солях щелочных металлов?

Определение задач эксперимента, составление плана исследования помогает учащимся сосредоточить внимание на самом главном во время проведения опытов. С помощью контрольных вопросов к практической работе выясняют степень понимания ими сущности явлений и процессов, а также умение применять полученные знания в новых ситуациях.
Преподаватель может по аналогии самостоятельно составить содержание других практических работ.
На заключительных уроках практические работы нового содержания не проводят. Однако целесообразно два последних урока посвятить только химическому эксперименту. На одном из них учащиеся получают известные им газы (кислород, аммиак, оксид углерода(IV), водород, этилен и др.) и доказывают их наличие, на другом – решают экспериментальные задачи на распознавание неорганических и органических веществ. Несмотря на то, что учащиеся эти опыты выполняли раньше, их повторение проходит на новой и более высокой качественной основе. Это выражается не только в умении быстро и самостоятельно провести опыты, но и в большей требовательности к оценке результатов работы.
Качество и прочность приобретенных умений и навыков зависят от частоты их применения на практических работах. Тот факт, что некоторые умения и навыки используют на протяжении обучения всего один-два раза и то с большим перерывом, не исключает того, что учащиеся при необходимости будут их применять и совершенствовать в своей трудовой деятельности.

Глава 4. Методика формирования экспериментальных умений и навыков

§ 4.1. Классификация экспериментальных умений и навыков

Единство теории и практики, как известно, больше всего способствует прочному усвоению учебного материала, поэтому теоретические знания по химии должны опираться на эксперимент, а химический эксперимент должен предполагать применение теоретических знаний. В процессе обучения оба эти звена должны находиться в тесной взаимосвязи, и нельзя ни одно из них ни умалять, ни превозносить.
Экспериментальные умения и навыки должны формироваться систематически при выполнении лабораторных опытов, проведении практических занятий и решении экспериментальных задач. Успех этой работы во многом зависит от знания преподавателем структуры и содержания экспериментальных умений и навыков, а также от условий эффективного использования различных видов учебного химического эксперимента.
По форме деятельности учащихся экспериментальные умения и навыки, которые формируются в процессе обучения химии, можно условно разделить на пять групп:
организационные;
технические;
измерительные;
интеллектуальные;
конструкторские.

Исходя из учебной программы по химии, можно установить содержание умений и навыков для каждой из указанных групп.

Организационные умения и навыки:
1) планирование эксперимента;
2) подбор реактивов и оборудования;
3) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
4) осуществление самоконтроля;
5) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
6) самостоятельность в работе.

Технические умения и навыки:
1) обращение с реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей, узлов;
3) выполнение химических операций;
4) соблюдение правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки:
1) измерения объемов жидкостей и газов;
2) взвешивание;
3) измерения температуры и плотности жидкостей;
4) обработка результатов измерений.

Интеллектуальные умения и навыки:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента;
2) выдвижение гипотезы;
3) использование имеющихся знаний;
4) описание наблюдаемых явлений и процессов;
5) анализ результатов эксперимента;
6) установление причинно-следственных связей;
7) обобщение и выводы.

Конструкторские умения и навыки:
1) ремонт оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование оборудования, приборов и установок;
3) изготовление оборудования, приборов и установок;
4) графическое оформление (в виде рисунков и схем) оборудования, приборов и установок.
Деление умений и навыков на пять отдельных групп еще не может решить проблему успешного овладения ими учащимися. Одни ребята хорошо и быстро освоят организационные умения и навыки, другие – интеллектуальные, третьи – технические и т. д. Поэтому в соответствии с программой по химии необходимо определить перечни умений и навыков, которыми должны овладеть ученики в зависимости от уровня подготовки и индивидуальных особенностей. В связи с этим все экспериментальные умения и навыки можно разделить на три уровня.
К первому уровню относятся типичные умения и навыки, необходимые для усвоения содержания учебной программы по химии всеми учащимися. На этом уровне ученики выполняют практические занятия или лабораторные опыты по инструкциям и еще нуждаются в контроле и помощи преподавателя. По мере овладения обязательными умениями необходимо требовать от учащихся проявления при выполнении эксперимента все большей самостоятельности.
Второй уровень предполагает приобретение учащимися таких умений и навыков, которые позволили бы им выполнять химический эксперимент без подробных инструкций, в измененных условиях, пользоваться алгоритмическими предписаниями к опытам, а в работе проявлять самостоятельность. При этом в контроле и помощи преподавателя такие ученики нуждаются эпизодически.
Третий уровень составляют умения и навыки, характерные для учеников, проявляющих глубокий интерес к химии, самостоятельность и творческий подход при выполнении химического эксперимента. В контроле и помощи преподавателя эти ученики не нуждаются.
Ниже приводится примерный перечень экспериментальных умений и навыков для каждого уровня по группам.

Организационные умения и навыки

Первый уровень:
1) составление плана эксперимента по инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования по инструкции;
3) подготовка формы отчета по инструкции;
4) выполнение эксперимента в заданное время, использование знакомых средств, методов и приемов в работе;
5) осуществление самоконтроля по инструкции;
6) знание требований к письменному оформлению результатов эксперимента;
7) отсутствие, как правило, чистоты и порядка на рабочем месте;
8) потребность в систематическом контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Второй уровень:
1) составление плана эксперимента без подробной инструкции;
2) определение перечня реактивов и оборудования без подробной инструкции;
3) подготовка формы отчета без подробной инструкции;
4) рациональное использование времени, средств, методов и приемов в ходе выполнения работы;
5) осуществление самоконтроля без инструкции;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной литературы, с рисунком или схемой;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке;
8) эпизодическая потребность в контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное планирование эксперимента и теоретическое его обоснование;
2) самостоятельное определение перечня реактивов и оборудования;
3) внесение изменений в форму отчета;
4) экономное расходование времени и отбор наиболее эффективных средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
5) увеличение количества критериев самоконтроля;
6) письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной и научной литературы, чертежей;
7) содержание рабочего места в чистоте и порядке в течение всего эксперимента;
8) самостоятельное выполнение эксперимента.

Технические умения и навыки

Второй уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по рисунку или схеме без подробной инструкции;
3) установление очередности выполнения операций без подробной инструкции;
4) постоянное соблюдение всех правил безопасности труда.
Третий уровень:
1) правильное обращение с различными реактивами и оборудованием и замена одних другими;
2) сборка приборов и установок из готовых деталей по чертежу;
3) самостоятельное составление очередности всех операций и выполнение их в процессе эксперимента;
4) строгое соблюдение всех правил безопасности труда.

Измерительные умения и навыки

Первый уровень:
1) работа с измерительными приборами в соответствии с инструкцией;
2) знание и использование методов измерений по инструкции;
3) обработка результатов измерений по инструкции.
Второй уровень:
1) работа с измерительными приборами без подробной инструкции;
2) знание и использование методов измерений без подробной инструкции;
3) обработка результатов измерений без подробной инструкции.
Третий уровень:
1) самостоятельная работа с различными измерительными приборами;
2) использование различных методов измерений;
3) привлечение к обработке результатов измерений вычислительной техники, таблиц, справочной литературы и др.

Интеллектуальные умения и навыки

Первый уровень:
1) уточнение цели и определение задач эксперимента согласно инструкции;
2) выдвижение гипотезы эксперимента с помощью преподавателя;
3) отбор и использование теоретических знаний по указанию преподавателя;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов по инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов под руководством преподавателя.
Второй уровень:
1) определение цели и задач эксперимента без подробной инструкции;
2) выдвижение гипотезы и определение содержания эксперимента с незначительной помощью преподавателя;
3) использование теоретических знаний по аналогии;
4) наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов без подробной инструкции;
5) сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и формулировка выводов с незначительным участием преподавателя.
Третий уровень:
1) самостоятельное определение цели и задач эксперимента;
2) самостоятельное выдвижение гипотезы и составление алгоритма проведения эксперимента;
3) самостоятельное использование теоретических знаний в новых условиях;
4) самостоятельное наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов;
5) самостоятельное осуществление синтеза, анализа, установление причинно-следственных связей, обобщений, формулировка и сопоставление выводов с целью и задачами эксперимента.

Конструкторские умения и навыки

Первый уровень:
1) исправление простейших неполадок в оборудовании, приборах и установках по инструкции под контролем преподавателя;
2) пользование готовым оборудованием, приборами и установками;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок под руководством преподавателя;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде рисунка.
Второй уровень:
1) осуществление ремонта оборудования, приборов и установок по указанию преподавателя;
2) внесение некоторых изменений в конструкцию оборудования, приборов и установок;
3) изготовление простейшего оборудования, приборов и установок по инструкции;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде схемы.
Третий уровень:
1) самостоятельное проведение ремонта оборудования, приборов и установок;
2) усовершенствование конструкции оборудования, приборов и установок;
3) изготовление приборов по чертежу;
4) изображение оборудования, приборов и установок в виде чертежа.

Выполнение учащимися работы на первом уровне можно оценить отметкой «3», на втором – отметкой «4» и на третьем уровне – отметкой «5».
Рассмотрим формирование экспериментальных умений и навыков с использованием предложенных уровней овладения ими при выполнении учениками 8-го класса практического занятия «Получение и свойства кислорода».

Первая группа учащихся выполняет не очень сложное задание (первый уровень).

Вариант 1
Задачи работы:
1) получить кислород разложением перманганата калия при нагревании и собрать его путем вытеснения воздуха;
2) доказать, что полученный газ – кислород;
3) проверить горение уголька в кислороде.
План работы:
1) собрать прибор для получения кислорода;
2) проверить его на герметичность (как?);
3) вставить комочек ваты в прибор (для чего?);
4) приготовить пробирки, банки или колбы для наполнения их кислородом;
5) осторожно нагреть по всей длине пробирку (почему?), в которой находится перманганат калия, а потом греть то место, где находится реактив;
6) следить за началом выделения кислорода (по какому признаку?);
7) собрать выделяющийся газ;
8) испытать полученный газ в пробирке (как?);
9) изучить горение уголька на воздухе и в кислороде;
10) влить в банку или колбу, в которой сжигали уголек, немного известковой или баритовой воды (что наблюдается?);
11) составить уравнение химической реакции горения уголька и сделать соответствующие выводы;
12) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Как проверить герметичность прибора для получения газов?
2) Какую роль играет вата в приборе для получения кислорода из перманганата калия?
3) Как определить начало выделения кислорода?
4) Как можно распознать кислород среди других газов?
5) Чем объяснить неодинаковое горение веществ на воздухе и в кислороде?

По содержанию задание для этой группы учащихся сходно с инструкцией, приведенной в учебнике. В то же время оно отличается от нее тем, что в нем имеются вопросы, требущие от учащихся не исполнительской, а творческой деятельности. Ученики выполняют такие задания на первом уроке, после чего они готовы к более сложной самостоятельной работе.

Вторая группа учащихся выполняет более сложное задание (второй уровень).
Вариант 2
Задача работы: рассмотреть способы собирания кислорода в зависимости от его растворимости и плотности.
План работы:
1) получить кислород и собрать его способами вытеснения воды и воздуха;
2) выяснить различия в приборах для собирания кислорода над водой и вытеснением воздуха;
3) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) В каких случаях оба способа собирания газов можно применять с одинаковым успехом?
2) Как влияет растворимость газов на выбор способа их собирания?
3) Как влияет плотность газов на выбор способа их собирания?
4) Можно ли по форме газоотводной трубки определить способ собирания газов?

От учащихся второй группы требуют обосновать целесообразность и необходимость своих действий прежде, чем они приступят к выполнению эксперимента. Его описание приведено в общем виде, и они должны не только уметь провести эксперимент, но и сделать самостоятельные выводы из полученных результатов. Это задание требует от учащихся самостоятельности в работе, элементов творческой деятельности.

Третьей группе учащихся предлагают наиболее сложное задание (третий уровень).
Вариант 3
Задачи работы:
1) проверить возможность получения кислорода из следующих веществ: KNO 3 , H 2 O 2 , KMnO 4 ;
2) выяснить условия протекания реакции разложения для каждого из указанных веществ;
3) установить, какое из этих веществ наиболее пригодно для получения кислорода в лаборатории.
План работы:
1) перечислить вещества, из которых можно получить кислород в лаборатории;
2) назвать (или предположить) оптимальные условия для получения кислорода из перечисленных выше веществ;
3) разработать план и провести самостоятельно эксперимент по проверке теоретических предположений;
4) составить отчет о проделанной работе.
Вопросы для самоконтроля.
1) Какие вещества могут быть использованы для получения кислорода в лаборатории и на практике?
2) Какие факторы влияют на выбор веществ для получения кислорода в лаборатории и на практике?

Выполнение этого задания требует от учащихся не только умения теоретически обосновывать явления, обобщать полученные результаты, но и получать нужную информацию из научной и научно-популярной литературы. Это задание имеет творческий характер.

§ 4.2. Роль наблюдения в процессе формирования
экспериментальных умений и навыков

Наблюдение способствует непосредственному чувственному восприятию изучаемых веществ и явлений. Информация, полученная в процессе созерцания, вызывает познавательный интерес, способствует формированию самостоятельности в познании окружающей действительности. Наблюдение развивает наблюдательность, логическое мышление, речь. Однако наблюдение дает лишь внешнее представление о веществах и явлениях и не вскрывает их внутренней сущности. Внимание концентрируется преимущественно на отдельных веществах и явлениях, и недостаточно раскрываются причинно-следственные связи между ними, что ограничивает кругозор.
В тесной связи с наблюдением находится эксперимент, который восполняет этот недостаток. При его помощи учащиеся выясняют не только внешние особенности веществ и явлений, но и внутреннюю структуру веществ, раскрывают сущность и закономерности химических явлений.
Следовательно, если на основе наблюдений формируются главным образом предметные представления, то на основе эксперимента – химические понятия.
Умению наблюдать за происходящими явлениями и процессами следует учить непрерывно. При этом нужно добиваться, чтобы учащиеся обращали внимание не только на внешние изменения, но и одновременно осмысливали внутреннюю сущность происходящих явлений.
Наблюдая под руководством преподавателя за условиями протекания опытов, признаками реакций и образующимися продуктами и анализируя полученные результаты, ученики обогащают свои представления о химических превращениях и процессах, а объясняя причины, их вызвавшие, они учатся применять на практике полученные теоретические знания.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Функции и формы школьного химического эксперимента
Требования к учебному оборудованию, предназначенному для постанов ки химических опытов
Функции школьного химического эксперимента
Формы школьного химического эксперимента
Требования к учебному оборудованию для школьного химического эксперимента

Постановка демонстрационных опытов
Оборудование для демонстрационных опытов,
Специализированные приборы, аппараты, установка
1. Приборы для демонстрации опытов с вредными для здоровья веществами без вытяжных устройств
2. Набор для демонстрации опытов по электрохимии
3. Приборы для демонстрации опытов с использованием электри ческого тока высокого напряжения
4. Пьезоэлектрический источник высокого напряжения
5. Прибор для демонстрации зависимости скорости химической ре акции от различных условий
6. Приборы для получения галоидоалканов и сложных эфиров
7. Оборудование для проецирования опытов и предметов на экран
8. Приставка к графопроектору для демонстрации количественных опытов
9. Измерительные приборы
10. Электронагревательные приборы
11. Комплект электроснабжения кабинета химии КЭХ-10

Демонстрационные опыты в типовых приборах и установках
Синтез хлороводорода п получение соляной кислоты
Получение оксида серы (IV) и окисление его до оксида серы
Синтез аммиака
Каталитическое окисление аммиака
Получение аммиачной селитры
Взаимодействие железа с водой
Изучение электрохимического ряда напряжений металлов
Коррозия металлов и защита от коррозии
Каталитическое разложение пероксида водорода
Крекинг керосина

Демонстрационный эксперимент в специальных приборах и установка
Иллюстрация закона сохранения массы веществ
Определение содержании кислорода в воздухе
Перегонка жидкости
Синтез воды
Диффузия газов через пористый сосуд
Адсорбция
Электролиз воды и водных растворов
Определение электрической проводимости веществ
Наблюдение за движением ионов
Опыты в электрических разрядах
Получение озоиа
Получение оксидов азота из воздуха
Разложение метана в искровом разряде
Изучение тепловых явлений
Зависимость скорости химической реакции от условий
Опыты с токсичными веществами
Получение галондоалкапов и сложных эфиров
Количественные опыты, проецируемые на экран

Техника и методика ученического эксперимента

Характеристика оборудования для ученического эксперимента 103
Лабораторные опыты и практические занятия 113

Тема 1. Первоначальные химические понятия
Практическое занятие. Ознакомление с лабораторным оборудоаани см. Правила техники безопасности при работе в химическом каби
поте
Практическое занятие. Приемы обращения с вом н нагревательными приборами
Лабораторная работа. Рассмотрение веществ ческимн свойствами
Практическое занятие. Очистка загрязненной

Тема 2. Кислород, оксиды, горение
Практическое занятие. Получение и свойства кислорода

Тема 3. Водород, кислород, соли
Лабораторная работа. Получениеводорода и изучение его свойств
Практическое занятие. Реакция обмена между оксидом меди (11) и серной кислотой 136

Тема 4. Вода, растворы, основания 138
Лабораторный опыт. Электролизводы
Практическое занятие. Приготовление раствора с определенной массовой долей рас: зоренного вещества и заданной молярной концентрацией 139

Тема 5. Обобщение сведений о важнейших классах неорганических соединений 141
Решение экспериментальных задач по теме: Обобщение сведений о важнейших классах неорганическихсоединений

Тема 8. Галогены 142
Лабораторный опыт. Вытеснение галогенов друг другом из растворов их соединений
Практическое занятие. Получение соляной кислоты н опыты с ней 143 Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по теме «Галогены» 146

Тема 1. Электролитическая диссоциация
Лабораторные опыты. Испытание веществ на электрическую проводимость
Лабораторный опыт. Движение ионов в электрическом поле
Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по теме «Электролитическая диссоциация»

Тема 2. Подгруппа кислорода
Лабораторный опыт. Получение и свойства озона.
Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по теме «Подгруппа кислорода»

Тема 3. Основные закономерности химических реакций. Производство серной кислоты 155
Лабораторная работа. Зависимость скорости химических реакций от условий

Тема 4. Подгруппа азота
Лабораторные опыты. Ознакомление с азотными и фосфорными удобрениями.
Практическое занятие. Получение аммиака и опыты с ним, Озна комление со свойствами водного раствора аммиака Практическое занятие. Определение минеральных удобрений Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по теме «Подгруппа азота»

Тема 5. Подгруппа углерода
Практическое занятие. Получение оксида углерода и изучение его свойств
Распознавание карбонатов

Тема 6. Общие свойства металлов
Лабораторный опыт. Электролиз растворов хлорида меди (П) и иодида калия
Лабораторный опыт. Электрохимическая коррозия металлов Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по разделам «Щелочные металлы. Кальций»
Практическое занятие. Железо и его соединения Практическое занятие. Решение экспериментальных задач по темам 6, 7, 8

Тема 2. Предельные углеводороды
Практическое занятие. Качественное определение углерода, водоро да и хлора в органических веществах

Тема 3. Непредельные углеводороды
Практическое занятие. Получение этилена и опыты с ним

Тема 6. Спирты и фенолы
Практическое занятие. Синтез бромэтапа из спирта

Тема 7. Альдегиды и карбоновые кислоты
Практическое занятие. Получение и свойства карбоновых кислот Практическое занятие. Решение экспериментальных задач па распознавание органических веществ

Тема 8. Сложные эфиры. Жиры
Практическое занятие. Синтез уксусно-этилового эфира Практическое занятие Решение экспериментальных задач на полученпе н распознавание органических веществ

Тема 12. Синтетические высокомолекулярные вещества и полимерные материалы па их основе
Лабораторные опыты. Опыты с образцами термопластичных полимеров
Практическое занятие. Распознавание пластмасс
Лабораторные опыты. Отношение синтетических волокон к растворам кислот и щелочей
Практическое занятие. Распознавание волокон
Практические занятия. Решение экспериментальных задач по пройденному курсу

Общая химии

Тема 2. Строение вещества
Лабораторные опыты. Получение и свойства комплексных соодн неннй меди, цинка, алюминия, серебра п железа
Практикум
Работа 1. Определение эквивалентной массы цинка
Работа 2. Определение молярной массы оксида углерода (IV)
Работа 3. Умягчение воды с помощью ионитов
Работа 4. Гндролиз солен
Работа 5. Исследование реакционной способности металлов полумикрометодом
Работа 6. Изготовление гальванического элемента 206
Работа 7. Определение химической активности кислот и сравнение со степенью их диссоциации 207
Работа 8. Исследование эффектипности действияингибиторов 208
Работа 9. Определение теплоты растворения 210
Работа 10. Определение теплоты гидратации 211
Работа 11. Гидролиз крахмала 212
Работа 12. Получение этана электролизом раствора ацетата натрия 213
Работа 13. Получение сульфата тетраамминмеди (II) 214
Приложения 216
Литература для учителя 235

ВВЕДЕНИЕ
Преподавание основ химии в школе не может совершенствоваться без соответствующей организации школьного химического эксперимента.
Химический эксперимент - источник знания о веществе и химической реакции - важное условие активизации познавательной деятельности учащихся, воспитания устойчивого интереса к предмету, формирования диалектико-материалистического мировоззрения, а также представлений о практическом применении химических знаний.
В усовершенствованной программе по химии усилена роль всех видов школьного химического эксперимента, особенно ученического.
Реализация экспериментальной части программы требует от учителя химии высокой и всесторонней профессиональной подготовки, глубокого понимания роли химического эксперимента в учебно-воспитательном процессе, творческой активности в применении эффективных методов обучения.
Разумеется, для проведения эксперимента на высоком научно-теоретическом и методическом уровне необходимо разнообразное оборудование, в том числе и новейшие технические средства.
Наличие комплекса учебного оборудования, необходимого для реализации программы по химии, умение учителя рационально и эффективно его использовать, отобрать необходимые средства для урока, самостоятельно изготовить некоторые из них и грамотно включить в урок также составляют важнейшие условия организации химического эксперимента в школе.
В книге основное внимание уделяется вопросам материального обеспечения школьного химического эксперимента, влиянию научно-технического прогресса на современное оборудование, технику и методику проведения различных видов эксперимента с использованием традиционного и нового оборудования.
В пособии нашли отражение требования школьной реформы к эксперименту по химии, а именно: включить новое оборудование для химического эксперимента, разработанное с учетом научно-технических достижений и передового опыта школ; показать организацию и проведение химического эксперимента на основе комплектов и наборов унифицированных узлов и деталей для монтажа различных приборов и установок; предусмотреть вариативность постановки химического эксперимента, осуществляемого с помощью нового и модернизированного оборудования, а также с учетом локальных условий и требований, предъявляемых к само-оборудованию, имеющему особенно важное значение в обучении химии; выявить возможности использования различного оборудования для осуществления межпредметных связей.
Все это направлено на оптимизацию обучения химии и предусматривает: сокращение времени на подготовку и проведение эксперимента; удобство, надежность, безопасность проведения химических опытов; расширение дидактических возможностей ученического эксперимента.
В методической литературе химическому эксперименту уделено значительное внимание Характеристика химического эксперимента проводится в трех аспектах: оборудование школьного химического эксперимента; техника эксперимента; методика проведения эксперимента. Несмотря на некоторые различия этих трудов, в них рассматриваются техника и методика эксперимента одновременно.
В данном пособии для ознакомления учителей с современным арсеналом оборудования для химического эксперимента характеристика учебно-материальной базы демонстрационного и ученического эксперимента дана отдельно от методики и техники выполнения опытов, многие из которых могут быть проведены с помощью наборов и в приборах полифункционального назначения. Характеристика учебно-материальной базы химического эксперимента включает модернизированные, новые и наиболее важные перспективные разработки оборудования, создаваемые на основе практики школ, анализа советской и зарубежной литературы по данной проблеме, а также научно-исследовательской работы НИИ ШОТСО АПН СССР.
Поскольку вопросы оборудования школьной химической лаборатории достаточно полно изложены в книге «Кабинет химии» , в данном пособии будет обращено внимание лишь на те требования к кабинету и его оснащению, которые определяют включение нового и модернизированного оборудования.
Книга рассчитана на учителей химии, знакомых с техникой лабораторных работ. Поэтому в ней не содержится указаний по выполнению элементарных операций. В случае затруднений читатели смогут обратиться к многочисленным руководствам по технике лабораторных работ, например, к книге П. И. Воскресенского «Техника лабораторных работ» . Тем не менее, когда рекомендуются новые опыты или опыты с модернизированным оборудованием, указания по их выполнению даются достаточно подробно. Во всех случаях обращено большое внимание на условия, обеспечивающие безопасное выполнение опытов.
В пособии представлены опыты, включенные в школьную программу по химии, а также выходящие за ее рамки. Учитель может использовать их на факультативных занятиях и во внеурочной работе. Предлагаемые варианты опытов дают возможность расширить использование эксперимента в различных условиях, изучить особенности химических процессов, представить их разнопла-новб. Такой подход позволит учителям более эффективно использовать химический эксперимент с учетом конкретных условий каждой школы.
Цифры в квадратных скобках - номера литературных источников, приведенных в конце кннги.

ФУНКЦИИ И ФОРМЫ школьного ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА. ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОМУ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ ХИМИЧЕСКИХ ОПЫТОВ
ФУНКЦИИ ШКОЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Эксперимент позволяет выделить и изучить наиболее существенные стороны объекта или явления с помощью различных инструментов, приборов, технических средств в заданных условиях. Эксперимент может быть повторен исследователем в случае необходимости. Это в значительной мере определяет основную функцию научного эксперимента: получение достоверных данных об окружающей действительности. Учебный эксперимент отличается от научного тем, что результаты его известны, условия его проведения подобраны так, что в процессе проведения опытов или их наблюдения учащиеся должны обнаружить известные признаки реакции и прийти к ожидаемым результатам.
Учебный эксперимент технически более прост и, как правило, ограничен во времени. В школьном курсе химии эксперимент является своеобразным объектом изучения, методом.исследования, источником и средством нового знания. Для него характерны три основных функции: познавательная - для усвоения основ химии, постановки и решения практических проблем, выявление значения химии в современной жизни; воспитывающая - для формирования материалистического мировоззрения, убежденности, идейной потребности к труду, ориентации учащихся на рабочие профессии; развивающая - для приобретения и совершенствования общенаучных и практических умений и навыков.
Химические реакции - основной объект изучения химии. Эксперимент и связанные с ним наблюдения необходимы уже при формировании первоначальных химических понятий. Их роль возрастает при изучении теоретических вопросов химии (закон сохранения массы веществ, закономерности течения химических реакций и др.), при определении свойств простых веществ и соединений элементов I - VIII групп периодической системы, важнейших классов органических веществ, а также при выявлении генетической связи важнейших классов неорганических и органических веществ.
Ознакомление с химическим экспериментом как методом науч-_ ного исследования, овладение навыками химического экспериментирования для добывания новых знаний и применения их в практической деятельности играют важную роль для формирования материалистического мировоззрения учащихся, уяснения роли науки и научных фактов в строительстве коммунистического общества.
Важное учебно-воспитательное значение имеет школьный химический эксперимент и для политехнической подготовки учащихся: ознакомление их с основами химического производства, его особенностями, условиями протекания химических реакций, химизацией народного хозяйства.
На основе восприятия наблюдаемых явлений у учащихся формируются представления, а затем понятия. Такой индуктивный путь познания свойствен первоначальному этапу обучения химии. Постепенно этот сравнительно медленный путь познания дополняется другим - дедуктивным. После того как учащиеся вооружились теорией, приобрели практические умения и навыки, эксперимент становится не только источником знаний новых фактов, но и методом проверки суждений, нахождения неизвестного (например, при решении экспериментальных задач).
Один и тот же эксперимент на разном уровне подготовки учащихся используется неодинаково. Из этого следует, что химические опыты целесообразно повторять, обращая особое внимание на те их стороны, которые являются предметом изучения в данной учебной ситуации.
В одних экспериментах явление доступно непосредственному восприятию. В других - изучаемые предметы и явления не воспринимаются непосредственно органами чувств и могут быть обнаружены только с помощью приборов или специальных инструментов.
Для понимания сущности изучаемого предмета или явления химический эксперимент часто дополняют другими средствами наглядности - таблицами, моделями, экранными пособиями.
Таким образом, химический эксперимент пронизывает все темы школьного курса химии, способствуя раскрытию его содержания и являясь своеобразным методом обучения. Для успешного проявления познавательной, воспитывающей и развивающей функций химического эксперимента важную роль играют его техническое оснащение, рациональная организация постановки опытов и включения их в учебный процесс.
Очевидно, что эффективность эксперимента зависит от: постановки конкретной цели и задачи, которые должны быть решены с помощью опыта; построения рационального плана наблюдения; умения фиксировать результаты наблюдения; умения анализировать и обобщать полученные данные; наличия и рационального отбора инструментов и средств, с помощью которых учитель стимулирует и управляет наблюдением учащихся. Поэтому организация целенаправленного наблюдения, формирование навыка ^наблюдения, умения осмысливать результаты наблюдений и сохранять в памяти переработанную информацию составляют одну из важнейших задач химического эксперимента.
Осмысливание, понимание учебного материала предусматривают не только регистрацию и накопление данных наблюдений и экспериментов, но и их правильное толкование, установление причинно-следственных связей, закономерностей, сущности изучаемых предметов и явлений. Успех работы в значительной мере зависит от того, насколько правильно определены характер деятельности учителя и учащихся, место химического эксперимента, наиболее целесообразные формы и приемы его осуществления на уроках.

ФОРМЫ ШКОЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
В практике обучения химии традиционно принято деление химического эксперимента на демонстрационный, осуществляемый учителем, и ученический, выполняемый школьниками в виде лабораторных опытов, практических занятий, решения экспериментальных задач . В основу этой классификации положена деятельность учителя и учащихся.
Демонстрации применяются прежде всего в тех случаях, когда учащиеся ранее не встречались с изучаемыми предметами и явлениями и не подготовлены к наблюдению. В этих случаях следует не только показать изучаемый объект, но и организовать наблюдение, направить его в нужное русло. Учащиеся не всегда воспринимают то, что необходимо, даже при хорошей видимости объекта или явления, если наблюдение не организовано.
Демонстрация необходима, если изучаемые объекты опасны или сложны и не- могут быть, следовательно, использованы для самостоятельной работы учащимися.
Правильное проведение демонстраций на уроках химии - необходимая предпосылка для организации различного рода самостоятельных работ. В процессе демонстрации, особенно демонстрационного эксперимента, учитель организует наблюдение учащихся, показывает правильные приемы обращения с лабораторным оборудованием, фиксирует внимание учащихся на целесообразности и принципе действия его, условиях проведения опытов, технике безопасности.
Демонстрация является своеобразным наглядным инструктажем, на который учителю в процессе обучения приходится затрачивать немало времени. Наглядный инструктаж, основанный на подражании учителю, реализуемый с помощью различных пособий, в том числе приборов, таблиц, схем, экранных средств, сокращает время на формирование умений и.навыков химического эксперимента и способствует правильному выполнению ученического эксперимента.
Ведущая роль демонстрации остается и в том случае, когда отведенное учебным планом время не позволяет организовать самостоятельную работу, на которую обычно затрачивается в два-три раза больше времени, чем на демонстрацию. Недостаток учебного оборудования для постановки ученического эксперимента,слабая организация химического кабинета, не позволяющая проводить должным образом самостоятельные работы, также заставляют учителя обращаться к демонстрационным опытам.
Ученический эксперимент составляют лабораторные опыты, выполняемые фронтально или группой в процессе изучения, закрепления и проверки нового материала, а также практические занятия, решение экспериментальных задач по вариантам после изучения отдельных тем программы. Перспективной формой является практикум, проводимый в виде отдельных обобщающих работ после завершения всего курса химии. Особое место занимает эксперимент на факультативных занятиях и во внеурочной работе.
В химическом эксперименте, как демонстрационном, так и ученическом, используют различные массы взятых для опытов веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии, для чего требуется соответствующее оборудование и умение с ним обращаться.
Условно различают следующие массы взятого для работы вещества: макроколичества (0,05 - 0,5 г), полумикроколичества (0,01 - 0,05 г), микроколичества (0,1 - 10 мг). В связи с этим говорят о макро-, полумикро- и микрометодах определения (анализа) вещества. Во всех этих случаях осуществляют одни и те же химические реакции, применяют одинаковые концентрации растворов, но в разных объемах и разной по габаритам аппаратуре. Так, в полумикрометоде используют объемы 0,1 - 1 мл раствора, для чего служат миниатюрные пипетки, бюретки, пробирки (конические), фарфоровые или стеклянные пластины с углублениями (для капельного анализа), реактивные бумажные полоски (например, индикаторные).
Как известно, в ученическом эксперименте традиционно используют макрометод, в котором применяют обычные пробирки и составляемые на их основе приборы. В последнее время наряду с макрометодом школьные кабинеты химии оборудуют приспособлениями для проведения опытов с малыми количествами веществ в пробирках малого размера, на стеклянных или фарфоровых пластинах с углублениями и др. .
Метод малых количеств веществ позволяет сочетать в ученическом эксперименте макрометод и капельный анализ, при этом достигается максимальная безопасность опытов и их наглядность. Твердые реагенты берут специальными ложками-дозаторами. Масса реагентов в среднем не превышает 1 - 1,5 г (один дозатор содержит в среднем 0,5 г сухого вещества). Отмеривание жидких веществ осуществляют с помощью пипеток, позволяющих брать от 1 - 2 капель до 5 мл (примерный объем целой пипетки - 1 мл).
Работа с малыми количествами веществ имеет преимущества перед макрометодом: сокращается время проведения опыта, уменьшается расход реактивов и материалов, открывается возможность использования дорогих и особо чистых реактивов.
Малые количества веществ используют также и в демонстрационном эксперименте, если проецировать опыты на экран (например, в чашках Петри с помощью графопроектора).
При характеристике эксперимента учитывают не только массы, но и особенности проведения физических, физико-химических и химических операций с твердыми, жидкими и газообразными веществами.
В школьной химической лаборатории при подготовке эксперимента на уроках, факультативных, кружковых занятиях учитель, лаборант, учащиеся проводят перечисленные выше операции. Знание этих операций и правильных приемов их выполнения необходимо для отбора оборудования, грамотного монтажа приборов и установок, безопасного выполнения опытов .
Операции с твердыми веществами: взвешивание, высушивание, возгонка (сублимация), измельчение, крекинг (сухая перегонка), нагревание, определение физических свойств и констант (диэлектрические свойства полимеров, плотность, температура плавления или затвердевания, тепловой эффект реакции, твердость, электрическая проводимость), прокаливание, разделение смесей, растирание (в ступке), разложение (пиролиз), смешивание, внесение в пламя (определение ионов лития, натрия, калия, кальция, бария, меди по окраске пламени).
Операции с твердыми веществами и газами: обжиг, окисление металлов, адсорбция газов (и паров), хроматография газовая.
Операции с жидкими веществами: выпаривание и упаривание, высушивание, перегонка, нагревание, очистка, определение плотности (ареометром и др.), определение температуры кипения, перемешивание, внесение в пламя (окрашивание пламени), определение активной кислотности (индикаторами и др.), получение абсолютного (безводного) спирта, разделение жидкостей (делительной воронкой, перегонкой, хроматографией), крекинг (пиролиз), определение электрической проводимости, электролиз (воды, солей, растворов), хранение и переливание жидкостей.
Операции с жидкостями и газами: растворение газов, выделение газов из жидкости, распыление жидкости потоком газа, промывание и осушка газов.
Операции с твердыми и жидкими веществами: адсорбция растворенных веществ, взвешивание, выпаривание, высушивание, диффузия, ионный обмен, кристаллизация из раствора, нейтрализация, приготовление растворов, растворение твердых веществ, плавление и затвердевание, осаждение, комплексообразование, разделение смесей (фильтрование, хроматография, экстракция), получение коллоидов, коагуляция.
Операции с газами: адсорбция, обращение с горючими газами, нагревание, очистка и поглощение газов, осушка газов, определение состава воздуха, получение, собирание газов (над водой, вытеснением воздуха), зарядка газометра, сжигание газов, взаимодействие газов с жидкостями и твердыми веществами, диффузия, термическое разложение газов, электрические разряды в газах, газовая коррозия металлов.
В данном пособии не рассматриваются оборудование и приемы выполнения перечисленных операций. Эти вопросы подробно раскрываются в руководствах по лабораторной практике . Многие из операций приводятся далее при описании различных опытов.

ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ШКОЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Требования к оборудованию для школьного химического эксперимента продиктованы содержанием и особенностями его организации в условиях кабинета химии. Поэтому прежде чем определить, каким должно быть школьное оборудование для химического эксперимента, необходимо рассмотреть общие и специфические требования к постановке демонстрационных опытов, организации лабораторных и практических работ, а также вопрос о рациональном сочетании этих видов эксперимента на уроках.
Наглядность, выразительность опытов - первое требование к химическому эксперименту. Поскольку любой химический опыт направлен па реализацию наглядности изучаемых предметов и явлений, следует определить, в какой форме он будет наиболее эффективен: в виде лабораторного опыта, обычной демонстрации, проекции на экран или в их определенном сочетании.
Учебно-материальная база должна обеспечить условия для рационального выбора необходимых форм химического эксперимента. Цель постановки и содержание опытов должны быть понятны каждому учащемуся. Эксперимент должен быть хорошо видимым, размеры приборов, деталей, их размещение на рабочем столе должны обеспечивать хорошую обозреваемость наблюдаемых явлений.
Второе требование: химические опыты должны быть доступными для восприятия и всегда убедительными, не должны давать повод учащимся для неправильных толкований.
Учебное оборудование, следовательно, должно обеспечивать простоту, доказательность и достоверность химического опыта. При выборе прибора должны быть учтены его конструктивные особенности. Так, например, демонстрация взаимодействия натрия с водой в стакане пли чаше кристаллизационной, как это обычно выполняется в школах, не позволяет выявить все признаки реакции: плавление натрия в результате выделяющейся теплоты реакции, превращение натрия в шарик, его движение по поверхности воды, выделение газа. Это затрудняет объяснение опыта и исследование свойств щелочного металла. Сочетание обычной демонстрации с проекцией на экран позволяет сделать опыт наглядным и достоверным.
Конструкция прибора или установки должна обеспечивать не только условия для проведения химической реакции, но и возможность для выявления и показа видимых и скрытых признаков протекающего процесса. При демонстрации реакции нейтрализации, например, путем прплнвання раствора кислоты в раствор щелочи с использованием лакмуса или фенолфталеина процесс нейтралтации обнаруживают по изменению цвета индикаторов: сипилакмус становится фиолетовым, а малиновая окраска фенолфталеина становится бесцветной. Выделение теплоты остается скрытым от наблюдателя. Применение в демонстрационном эксперименте электротермометра позволяет охарактеризовать реакцию более доказательно.
Наглядность и достоверность показа опытов обусловлена техникой его постановки.
В школьном химическом эксперименте раньше отсутствовали точные измерительные приборы. Однако сегодня без них невозможно ознакомление учащихся с научными методами. Для применения таких приборов достаточно умение правильно пользо-м.пься ими, не вникая в детали их конструкции.
Нго прежде всего электрические и электронные приборы, используемые при проведении целого ряда опытов по электрохимии, и том числе с применением тока высокого напряжения.
Каждый опыт, осуществляемый учителем или учащимся, должен быть безотказным, а оборудование для его выполнения - наложным. Неудавшаяся демонстрация нарушает ход урока, вызывает разочарование у учащихся и нередко порождает недоверие к учителю. Причины иеудавшихся опытов разнообразны. Одной из них является техническое несовершенство приборов, а также отдельных их деталей и узлов.
Надежность приборов и установок зависит, таким образом, от их технического совершенства. Для этого необходимо иметь в каждом кабинете химии наборы унифицированной посуды в строго необходимом и достаточном количестве для осуществления различных видов химического эксперимента; комплекты универсальных узлов и соединительных четалеп, обеспечивающих герметичность и удобство монтажа. К ним относятся разнообразные соединения: резиновые, стеклянные сочленения (шлифованные и моллированные), резиновые и пластмассовые уплотнители.
Надежность приборов и установок зависит также от их правильного храпения и транспортировки. Так, например, стеклянная посуда и принадлежности нередко выходят из строя из-за неправильного храпения их в кабинете (без укладок в шкафах).
Надежность и техническое совершенство приборов и установок шижио обеспечивать соблюдение правил техники безопасности при осуществлении химического эксперимента. Реализация этого требования зависит, Конечно, не только от состояния учебно-материальиой базы кабинета химии, но и от того, насколько учитель овладел техникой химического эксперимента, от его знания всего арсенала учебного оборудования, необходимого для опытов, пт зккуратиости и культуры труда.
Приборы, в которых проводят опыты, должны быть заранее подготовлены, неоднократно испытаны, а руководства по эксплуатации или паспорта приборов и установок тщательно изучены учителем.
Безопасная работа определяется нормативными документами, р частности «Правилами по технике безопасности для кабинетов (лабораторий) химии общеобразовательных школ системы МП СССР» . Следует заметить, что в большинстве случаев опасность бывает вызвана небрежностью экспериментатора, нарушением или прямым игнорированием инструкции по эксплуатации приборов или установок. Нагревание легковоспламеняющихся жидкостей на открытом пламени, неправильный выбор количеств, концентраций и объемов реагирующих веществ, хранение горючих и взрывоопасных газов в стеклянных газометрах, демонстрация взрыва газов в стеклянных сосудах, включение электроприборов, рассчитанных на низкое напряжение, в сеть, использование технически несовершенных самодельных электроприборов - наиболее часто встречающиеся причины возникновения опасных ситуаций.
В промышленных приборах и установках требования безопасности определены соответствующими нормативными документами V. находят отражение в конструктивных особенностях данного прибора. Например, снабжение электроприборов защитными кожухами, полюсными вилками (предотвращающими включение прибора в обычную сетевую розетку), механическая блокировка розеток (фиксация в нужном положении) и т. д.
Самодельные приборы и установки могут использоваться в школе лишь в тех случаях, когда они технически надежны и безопасны. Одно из требований, предъявляемых к школьному химическому эксперименту, - его кратковременность, которая обусловливается ограниченным временем урока.
При постановке эксперимента на уроке должны быть учтены: целесообразность включения опытов в определенный этап урока, необходимость объяснения их (в том числе с использованием других средств обучения), возможность повторения эксперимента для корректировки наблюдения, получения достоверных результатов.
Рациональная конструкция приборов и установок, их правильное применение сообразно темпам и этапам урока обеспечивают достижение поставленных целей в точно рассчитанные сроки. Так, например, экономию учебного времени можно получить не только за счет сокращения вспомогательных операций при монтаже прибора или установки, но и за счет удобства и быстроты их выполнения. Этому в значительной мере способствует хорошо продуманная конструкция прибора. Например, нагревание является одной из наиболее часто повторяющихся операций. Следовательно, необходимо создание таких нагревателей, которые обеспечивали бы возможность работы в заранее заданных режимах.
Средняя продолжительность лабораторного опыта и отдельной демонстрации не должна превышать 5 - 6 мин урока, а при выполнении практических работ - 15 - 20 мин. Затягивание времени опыта сверх приведенных норм снижает интерес к эксперименту, нарушает ритм н структуру урока, не позволяет оформить результаты проведенного исследования.
Некоторые опыты (например, по коррозии металлов) требуют длительного времени. Такой эксперимент проводят поэтапно; на первом уроке обсуждают условия опыта и осуществляют ело постановку, на последующих одном-двух уроках фиксируют полученные результаты. Для постановки таких опытов в параллельных классах требуется большее количество однотипного оборудования, которое может быть заменено аналогичным по назначению (например, вместо колб можно использовать химические стаканы).
Необходимо учитывать, что учебное оборудование для химического эксперимента может успешно функционировать, если в кабинете химии создать определенные условия; в частности, имеются соответствующие подводки коммуникаций, налажено гало-, водо- и электроснабжение, рационально организованы рабочие места учителя и учащихся, тщательно продумана система размещения н хранения учебного оборудования.
Эти н другие вопросы раскрыты в книге «Кабинет химии» . Поэтому здесь рассмотрены преимущественно новые вопросы по реализации методических требований и правил техники безопасности при выполнении химического эксперимента. К ним в первую очередь относится современное электрооборудование кабинета химии, поскольку проведение опытов по электрохимии, а также работа электронагревателей требуют не только надежных, но и безопасных приборов, а также соответствующих условий Для их использования в процессе обучения.
Состав электрооборудования и правила его эксплуатации в условиях школьного кабинета химии определяют следующие нормативные документы; «Типовые перечни учебно-наглядных пособий и учебного оборудования для общеобразовательной школы» па XII пятилетку (далее по тексту «Перечни-12»), Раздел; химия ; Правила техники безопасности для кабинетов (лабораторий) химии общеобразовательных школ Министерства просвещения СССР ; ГОСТ «Оборудование школьное. Общие требования безопасности».
Электрооснащение кабинета химии включает стационарное оборудование (комплекты электроснабжения для кабинета химии, КЭХ, щит силового ввода, аппарат для дистилляции воды) и переносное (различные электроприборы и установки, проекционная аппаратура). Все электроприборы по способу защиты от поражения электрическим током подразделяются на четыре класса: ОТ, I, II, III. В кабинете химии учитель работает с электрооборудованием, относящимся к классам I, II, III.
К первому классу относят стационарные приборы и установки, которые требуют заземления. Ко второму классу принадлежат всевозможные электроприборы (плитки, демонстрационные нагреватели), которые включают в сеть, но они не заземляются, так как имеют двойную или усиленную изоляцию.
Третий класс включает приборы, которые не имеют пи внутренних, ни внешних электрических цепей с напряжением свыше 42 В (нагреватели лабораторные типа НЛШ, НПУ, НПЭШ, см, с. 108, 109).
С приборами и установками первого и второго классов работают учителя и лаборанты. Учащиеся используют для лабораторных и практических работ только приборы, относящиеся к третьему классу.
В школах-новостройках стационарное оборудование, питающееся трехфазным током, устанавливают строительные организации. Однако в большинстве школ специалистам еще только предстоит его установить. Наиболее удобной для этой цели является стена, примыкающая к лаборантской.
С помощью комплекта электроснабжения для кабинета химии (КЭХ) осуществляют питание демонстрационного стола учителя электрическим током переменного напряжения 220 В и 42 В и рабочих мест учащихся электротоком переменного напряжения 42 В. К.ЭХ снабжен устройством защитного отключения типа УЗОШ.
Для выполнения опытов по электрохимии, требующих напряжения постоянного тока до 12 В, следует использовать источник электропитания «Практикум» (из кабинета физики).
Для питания электроприборов на специализированном для кабинета химии демонстрационном столе устанавливают две розетки: 220 В и 42 В на расстоянии не менее 1,5 м от водопроводного крана (например, на боковой стенке демонстрационной части стола).
Для питания электроприборов на рабочих местах учащихся помещают одну розетку напряжением 42 В (например, на боковой панели стола). Она имеет щелевидные отверстия, расположенные перпендикулярно друг к другу и предназначенные для вилки с соответствующим расположением плоских штекеров.
Создавая и используя самодельные и промышленные приборы, необходимо помнить следующие требования безопасности (согласно вышеуказанному ГОСТу):
1. В закрытых токоведущих системах допустимым является напряжение для учащихся не выше 42 В переменного и постоянного тока; для учителя - -220 В переменного и 110 В постоянного тока.
2. В открытых токоведущих системах (в приборах с неизолированными частями проводников и при работе с электролитами) допускается напряжение пе выше 12В переменного и постоянного тока для учителя и учащихся.
3. При работе с электролитами в закрытых специальными приспособлениями (кожухами, крышками и т. д.) сосудах допускается напряжение для опытов учащихся до 42 В переменного и постоянного тока и для опытов учителя - ПО В.
4. Предельное значение потребляемой мощности электротока в кабинете химии не должно превышать 2,2 кВт (например, нельзя включать одновременно 20 нагревателей для пробирок, проек-кионный аппарат и аппарат для дистилляции).
Учитель должен принять к сведению, что в кабинете химии розетки (220 В) и выключатели согласно правилам устройства электроустановок должны находиться на высоте 1,8 м от пола.
Обязательным требованием при работе с электрооборудованием является предварительное тщательное изучение инструкций по его эксплуатации.
Необходимо также помнить, что на лабораторные столы учащихся электрический ток включают только во время проведения опытов. В нерабочее время рабочие места должны быть обесточены.
Включение электрического тока осуществляют с помощью распределительного щита, находящегося в лаборантском помещении. Шит снабжен общим выключателем питания и индикатором включения.
Для постановки всех видов эксперимента необходимо, чтобы в каждом кабинете были созданы комплекты приборов, установок, посуды и лабораторных принадлежностей, всегда готовые к использованию.
Оборудование, поступающее в школы согласно действующему Перечню учебного оборудования, позволяет в каждом кабинете химии самостоятельно сформировать такие комплекты, если не удалось приобрести их в готовом виде.
Для успешной реализации химического эксперимента по новой программе необходимы следующие комплекты (наборы).
Для демонстрационного эксперимента: комплект малоинерци-оппых электронагревателей жидкостей и твердых веществ до температуры 300°С (в колбах, стаканах, тиглях, чашках); комплект посуды, деталей и узлов для монтажа приборов и установок, в которых осуществляются химические реакции при обычных условиях; комплект деталей и узлов для опытов с вредными веществами без тяги; комплект счетно-измерительный (измерение массы, температуры, времени, напряжения, рИ и проведения арифметических расчетов на демонстрационном световом табло); комплект для осуществления каталитических реакций (набор катализатор-пых трубок и нагревателей, катализаторов на носителях); комплект для опытов с газами (горючими и взрывоопасными); комплект для опытов с электрическим током высокого напряжения; комплект специализированных приборов и аппаратов (для получения и храпения газов, получения дистиллированной воды, иллюстрации некоторых законов и др.); комплект узлов и детален для проецирования опытов на экран; комплект склянок на 250 мл для растворов реактивов; комплект склянок с нижним тубусом па 1 - 2 л для хранения запаса растворов реактивов.
Для ученического эксперимента: комплект для проведения лабораторных опытов и практических работ, включающий набор сухих реактивов в банках и их растворов в склянках для постоянного и эпизодического использования; набор принадлежностей небольшого размера; набор посуды малого объема (25 - 50 мл); набор сочленений и узлов для монтажа различных вариантов приборов; набор вспомогательных лабораторных приспособлений (промывалки, банки для мусора, штативы для пробирок и лабораторные штативы для фиксации приборов, посуды и принадлежностей) .
Эти комплекты должны обеспечивать возможность вариативного и безопасного выполнения учащимися лабораторных и практических работ различными способами: с применением макро и микроколичеств реактивов, капельного метода, с использованием веществ в различных агрегатных состояниях.
Организуя рабочие места учащихся, учитель должен определить наиболее соответствующий его стилю работы вариант размещения оборудования: постоянно закрепленные на лабораторном столе наборы или выдаваемый раздаточный материал в лотках перед практической работой.
Система размещения реактивов, посуды и принадлежностей на лабораторных столах или при хранении в лаборантской должна обеспечивать учащимся быстрый и правильный отбор склянок с реактивами, необходимых узлов для монтажа приборов, порядок и удобство на рабочем месте.
Те же требования предъявляются к рабочему месту учителя, и прежде всего к демонстрационному столу .
Особое внимание должно быть обращено на организацию препараторского стола в лаборантской, хранение и размещение реактивов, посуды, принадлежностей, лотков с раздаточным материалом в секционных шкафах .
Посуду и стеклянные принадлежности необходимо хранить в укладках (из поролона или пенопласта), которые могут быть изготовлены учащимися под руководством учителей химии и трудового обучения .
Согласно требованиям реформы школы расширена номенклатура демонстрационных опытов (проецирование на экран опытов по хроматографии и др.) и ученического эксперимента (электролиз, получение озона и др.).
Требования научно-технического прогресса - поднять на более высокий уровень эксперимент как основу изучения химии, обеспечить его наглядность, доказательность, надежность, безопасность, показать с помощью учебного оборудования применение законов химии в химической технологии, а также связь химии с физикой и биологией - определяют основные направления развития учебного оборудования для школьного химического эксперимента:
создание полифункциональных приборов, обеспечивающих проведение нескольких опытов в одном приборе. Эти приборы включают унифицированные узлы и детали (модули), которые предоставляют учителю пучащимся возможность быстро и удобно монтировать необходимые установки для демонстраций и самостоятельных работ учащихся;
создание новых электроприборов: специализированных малоинерционных нагревателей; автоматических и вспомогательных устройств (для принудительной вентиляции, регуляции освещения, зашторивания и др.);
оптимальную миниатюризацию учебного оборудования, которая обеспечивает экономию материалов, позволяет учащимся рационально выполнять самостоятельные работы с малыми количествами веществ;
использование электронной техники для фиксирования не только качественных, но и количественных результатов опытов;
создание приборов и установок для осуществления межпредметных связей химии с физикой и биологией;
использование новых конструкционных материалов и технологий в производстве учебного оборудования: германиевых полупроводников, тензорезисторов, преобразующих давление газа в электрический сигнал, пластмасс, стеклянных деталей с моллиро-ванной поверхностью, в перспективе - жидких кристаллов, световолоконных материалов;
осуществление школьного химического эксперимента на основе типового, стандартного оборудования, обеспечивающего рациональную сочетаемость отдельных деталей и узлов, комплектов в целом и возможность быстрого и правильного монтажа разнообразных вариантов приборов и установок в условиях школьного кабинета химии.
В данном пособии авторы останавливаются главным образом на использовании нового и модернизированного оборудования,позволяющего усовершенствовать технику и методику школьного химического эксперимента.

ПОСТАНОВКА ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ОПЫТОВ
Типичные узлы и детали, наборы посуды и принадлежностей для монтажа приборов и установок
В практике школ для постановки демонстрационного химического эксперимента используют различную химико-лабораторную посуду и лабораторные принадлежности (стеклянные и резиновые трубки, краны, зажимы винтовые и пружинные, прокладки огнезащитные, треугольники для тиглей и др.). Это оборудование служит для проведения как простых, так и более сложных опытов в приборах и установках. К первой группе опытов относят: разделение смеси веществ; взаимодействие воды с оксидами фосфора и кальция и испытание полученных гидроксидов индикаторами; возгонка иода; реакции обмена (получение нерастворимых гидроксидов и исследование их свойств, осадков солей и др.); отношение предельных углеводородов к раствору перманганата калия, щелочам, кислотам; взаимодействие глицерина с натрием; растворимость фенола в воде при обычной температуре и при нагревании; отношение стеариновой и олеиновой кислот к бромной воде и раствору перманганата калия и некоторые другие опыты. Для их постановки используют колбы, стаканы, цилиндры с пластинами, демонстрационные пробирки вместимостью 50 мл (тип ПХ-21), тигли, выпарные чаши и др.
Техника работы с этим оборудованием простая и хорошо известна учителю химии, и поэтому авторы ее не раскрывают.
Другая группа демонстрационных опытов (около 40) требует использования наряду с химической посудой и лабораторными принадлежностями специальных деталей и узлов, которые монтирует обычно сам учитель (лаборант), если в школе отсутствуют специальные наборы промышленного изготовления.
Подготовка таких деталей и узлов в виде комплектов различного назначения, рациональное размещение их в кабинете химии являются необходимыми условиями для успешного осуществления различных по сложности опытов.
К типичным составным частям учебных приборов и установок относят различные реакторы, устройства для передачи продуктов реакции (пробки с трубками, сочленения, алонжи, конусы и т. д.), приемники. Несколько реже используют сосуды для очистки, осушки газов, холодильники, воронку Бюхнера и колбу Бунзена для фильтрования под вакуумом (рис. 1).
Реакторы. Среди реакторов наиболее часто встречаются два тигта: первый тип - реактор в виде различных колб (круглодонной колбы, колбы с отростком - колбы Вюрца и др.); второй тип - реактор в виде трубки, расположенной горизонтально или вертикально (см. форзац I).
В сложных установках иногда используют реакторы обоих типов.
На форзаце I представлены реакторы в виде различных колб с наиболее часто используемыми узлами: пробкой с трубками, воронкой, термометром. В приборах, собранных с использованием соответствующих деталей, можно поставить ряд демонстрационных опытов с получением газов или летучих веществ: получение хлора, хлороводорода, аммиака, оксида серы (IV), ацетилена карбидным способом, нитрование бензола и др. (см. форзац П).
Выбор колбы-реактора обусловлен характером демонстрационного эксперимента. Как правило, используют круглодонные колбы (вместимость колбы 200 - 250 мл), поскольку они более прочные, выдерживающие осторожный нагрев непосредственно пламенем горелки. Для многих опытов (перегонка жидкости, получение газов и др.) удобны колбы с отростком (колбы Вюрца). Колбы должны плотно закрываться резиновыми пробками или пробками с нужными деталями.
Капельная воронка с пробкой (форзац Г) - деталь, наиболее часто используемая при получении газов. Нередко для выравнивания давления внутри колбы и атмосферного давления конец воронки погружают в небольшую пробирку, находящуюся на дне колбы-реактора. Однако наиболее удобной в работе является колба-реактор, .снабженная шарообразной воронкой с газоотводной трубкой (форзац I): В двугорлой колбе используют воронку для работы с вредными веществами (тип ВВРВ) промышленного изготовления (форзац I) Наличие шлифа, к сожалению^ ограничивает ее применение, поскольку воронка поступает в школы в комплекте с колбой, имеющей такой же шлиф.
В некоторых случаях - (для.перегонки жидкостей) требуется термометр, вставленный в пробку (форзац I). Пробка, соединенная небольшой пробиркой посредством-стеклянной и резиновой трубок, удобна для внесения в колбу-реактор небольших количеств порошкообразных веществ.
* С использованием электроспирали можно проделать ряд опытов в колбах, например термическое разложение древесины, торфа, горючих сланцев, каменного угля, нефтепродуктов.
В качестве реактора могут быть использованы также различные виды трубок v(cm. форзац I): прямые, хлоркальциевые (с шаром и дугообразные), прямые реакционные трубки длиной200мм и диаметром 15 - 20 мм (для некоторых опытов требуются более длинные трубки - 400 мм с диаметром 25 мм) из термостойкого или кварцевого стекла, а также железные (прямые и изогнутые под прямым углом) и фарфоровые.
Целый ряд опытов можно поставить в обычных стеклянных трубках (трубчатых реакторах), используя нагревание открытым пламенем. В них проводят, например; демонстрации разложения основного карбоната меди; восстановление оксида меди (II) водородом; каталитическое окислениеоксида серы (IV) до оксида серы и аммиака до оксида азота (II); количественный опыт: определение массы образовавшегося оксида серы (IV) при сжи-"гании определенной массы серы по увеличению массы гидроксида-. натрия, поглотившего образовавшийся продукт реакции.
Трубчатые реакторы нужны, как правило, для высокотемпературных опытов, для реакций в потоке (газ, жидкость).
Далеко не во всех случаях можно пользоваться газовыми горелками; поэтому уже давно используют электронагреватели, описание которых дано в руководствах по химическому эксперименту .
Для изготовления самодельных трубчатых печей с электрообогревом часто рекомендуют использовать асбест. Однако его применение в школьных кабинетах химии Д последнее время запрещено. Электронагрев с помощью спирали.можно использовать и без асбеста. В стеклянных трубках с электронагревом осуществляют, некоторые опыты (окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI). в присутствии твердого катализатора, синтез аммиака, каталитическое окисление аммиака).
Электроспираль можно использовать и по-иному. Трубку, через которую протянута электроспираль (форзац Л), заполняют катализатором. В таком реакторе окисляют аммиак до оксидов азота, В присутствии того же катализатора - оксида хрома (III).
па керамическом носителе в том же реакторе можно осуществить окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI).
К реакторам также следует отнести специальные устройства для сжигания газов друг в друге. ним принадлежит универсальная горелка промышленного изготовления.
Устройства для передачи и собирания продуктов реакции. Для быстрой и надежной сборки и разборки приборов используют соединительные элементы в виде переходов, изгибов, муфт, алонжеЙ, затворов, насадок. Из ограниченного числа таких деталей, особенно когда они имеют отшлифованные поверхности, можно собрать целый ряд приборов. Наиболее распространены взаимозаменяемые конусные шлифы. Конусы могут изготовляться не толщ ко методами шлифовки, но и методом горячей калибровки - моллированием. Таким образом, различают конусы со шлифованной поверхностью (КШ) и конусы с нешлифованной поверхностью (КН). Моллированные изделия имеют, ряд преимуществ перед Шлифованными: большая механическая Прочность, не заклинивают п легко разъединяются, меньше загрязняются, могут работать даже без смазки, прозрачны.
Для очистки и осушки газов служат различные промывные склянки (см. форзац I). Их заполняют жидкими (наиболее часто используют концентрированную серную кислоту и раствор щелочнКНЛш твердыми (гидроксиды натрия и кальция, хлорид кальций) Поглотителями.
иДлЯ твердых поглотителей используют также хдоркальциевые трубки с шаром и поглотительные колонки. Последние могут быть приемниками продуктов реакции, например, хлороводорода и синтетической соляной кислоты. В качестве приемников можно применять и различную химическую посуду: пробирки, колбы, стаканы.
Склянки для жидких промыватёлей (Дрекселя, двугорлые и трехгорлые Вульфа) используют так. же как предохранительные сосуды при фильтровании под вакуумом. Для выполнения этой операции необходимо иметь толстостенную колбу с отростком (Бунзена) и фарфоровую воронку с отверстиями (Бюхнера).
Типичные узлы для собирания газов и их растворения представлены на форзаце II.
В настоящее время все типичные детали и узлы для монтажа разнообразных приборов и установок укомплектованы в специальные наборы, выпускаемые, промышленностью: набор химико-лабораторной посуды и принадлежностей для демонстрационных опытов по химии (НПХ) для неполной и полной средней школы и набор деталей и узлов для монтажа приборов, иллюстрирующих химические производства (НДХП-М) .
В состав этих наборов входит более 50 разнообразных деталей, обеспечивающих монтаж не только традиционных, но и специальных приборов и установок для постановки всех демонстрационных химических опытов по курсу химии неполной и полной средней школы.

Специализированные приборы, аппараты, установки
Для постановки определенных демонстрационных опытов служат специализированные приборы, аппараты, установки. Как правило, это стационарные приборы: аппарат для получения газов (Киппа), газометр, прибор для электролиза, прибор для демонстрации зависимости скорости химических реакций от условий и др.
Установки собирают из приборов, детален и узлов комплектов и наборов промышленного изготовления (наборы для опытов с электрическим током, комплекты для проецирования опытов на экран и др.).
1. Приборы для демонстрации опытов с вредными для здоровья веществами без вытяжных устройств, В школьном курсе химии имеется немало опытов по изучению свойств летучих веществ, вредных для здоровья (хлор, бром, хлороводород, сероводород, оксиды азота, аммиак, оксид углерода (И), некоторые органические вещества).
Получение этих веществ, ознакомление с их свойствами рекомендуется обычно проводить иод тягой. Удаленность вытяжных шкафов от рабочих мест учащихся, наличие бликов на остекленной поверхности шкафа ухудшают видимость демонстраций, но обеспечивают их безопасность.
Одним из направлений совершенствования подобных демонстраций явилось создание приборов, замкнутых на поглотитель. Использованием этих приборов достигается наглядность, безотказность, безопасность, доступность, простота демонстрационного эксперимента.
В связи с новой технологией изготовления стеклянных деталей гг узлов с моллироваиными поверхностями появилась возможность реализации всех указанных требований и в том числе идеи вертикального монтажа учебных приборов по химии.
Следует заметить, что приборы и устройства, составляющие замкнутую па поглотитель систему, кажутся более сложными но сравнению с обычными приборами за счет введения детален новых конструкций, но с методической стороны это является целесообразным.
Количество новых конструкционных элементов невелико, и они могут применяться во многих устройствах для проведения реакций с летучими веществами.

KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средней общеобразовательной школы № 1 «Образовательный центр» п.г.т. Стройкерамика муниципального района Волжский Самарской области

Тема: « Химический эксперимент как средство формирования интереса к химии»

Учитель химии

Люкшина Наталия Александровна

Введение

Химия является наукой теоретически-экспериментальной. Поэтому в процессе её изучения важнейшим методом является эксперимент как средство получения конкретных представлений и прочных знаний.

Занимательные опыты, являясь частью эксперимента, прививают любовь к химии, формируют интерес к предмету в дополнительное от занятий время, способствуют более успешному усвоению химии, углублению и расширению знаний, формированию навыков самостоятельной творческой работы, привитию практического опыта работы с химическими реактивами и оборудованием.

Демонстрационные опыты, обладая элементом развлекательности, способствуют развитию у учащихся умений наблюдать и объяснять химические явления. Химический эксперимент – важнейший метод и главное средство наглядности на уроке. Эксперимент – сложный и мощный инструмент познания. Широкое применение эксперимента в обучении химии – одно из важнейших условий осознанных и прочных знаний учащихся по химии. Химический эксперимент является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения.
Основная цель этого доклада - с первых уроков пробудить у учащихся интерес к химии и показать, что эта наука является не только теоретической.

Химический эксперимент на основе творческой самостоятельной деятельности помогает знакомить учащихся с основными методами химической науки. Это происходит в том случае, когда учитель часто использует его так, чтобы он напоминал процесс исследования в химической науке, что особенно хорошо осуществляется в тех случаях, когда эксперимент является основой проблемного подхода в обучении химии. В этих случаях опыты помогают подтвердить или отвергнуть выдвинутые предположения, как это бывает в научных исследованиях по химии. Одна из задач этого доклада состоит в том, чтобы показать, какими интересными могут оказаться даже самые элементарные сведения из школьного курса химии, если только приглядеться к ним повнимательнее. Я проводила демонстрационные опыты во время уроков в восьмых классах. Как свидетельствует опрос учащихся, проведенная работа вызвала интерес к изучению химии. Во время проведения экспериментов школьники начинали логически мыслить и рассуждать. Проводя эту работу, я поняла, что химический эксперимент это стержень, на котором держится химическое образование. Движение к истине начинается с удивления, а оно для большинства школьников возникает именно в процессе эксперимента, когда проводящий опыты, будто волшебник, превращает одни вещества в другие, наблюдая поразительные изменения в их свойствах. В этих случаях опыты помогают подтвердить или отвергнуть выдвинутые предположения, как это бывает в научных исследованиях по химии. Увлечение химией практически всегда начинается с опытов, и не случайно едва ли не все знаменитые химики с детства любили экспериментировать с веществами, благодаря чему в химии было сделано много открытий, о которых можно узнать только из истории.

На протяжении всей истории существования химии как экспериментальной науки доказывались или опровергались разные теории, проверялись различные гипотезы, получались новые вещества и выявлялись их свойства. В настоящее время химический эксперимент по-прежнему является основным инструментом проверки достоверности знания. Химический эксперимент всегда проводится с конкретной целью, он четко планируется, для его проведения подбираются специальные условия, необходимое оборудование и реактивы.

Особое значение имеет вопрос о месте эксперимента в процессе обучения. Учебный опыт является средством обучения. В одном случае опыт можно поставить после объяснения и при его помощи ответить на определенные вопросы.Эксперимент должен подвести учащихся к пониманию важнейших закономерностей химии.

В процессе обучения химии эксперимент является,

во-первых, своеобразным объектом обучения,

во-вторых, методом исследования,

в-третьих, источником и средством нового знания.

Следовательно, для него характерны три основные функции:

познавательная, потому что он важен для усвоения учащимися основ химии, постановки и решения практических проблем, выявления значения химии в современной жизни;

воспитывающая, потому что он способствует формированию научного мировоззрения школьников, а также важен для ориентации школьников на соответствующие профессии;

развивающая, поскольку он служит для приобретения и совершенствования общенаучных и практических умении и навыков.

Обучение химии в школе должно быть наглядным и основанном на химическом эксперименте.

Реальный и виртуальный эксперимент должны взаимно дополнять друг друга. Виртуальный химический эксперимент возможен в случаях работы с ядовитыми реактивами.

Теоретические часть опыта

Химия – наука экспериментальная. Латинское слово «эксперимент» означает «проба», «опыт». Химический эксперимент – источник знания о веществе и химической реакции – важное условие активизации познавательной деятельности учащихся, воспитания интереса к предмету. Даже самое яркое изображение на экране не заменит реального опыта, так как учащиеся должны сами наблюдать и изучать явления.

Наглядность, выразительность опытов – это первое и основное требование к эксперименту.

Кратковременность опытов – это второе требование к эксперименту.

Убедительность, доступность, достоверность – это третье требование к эксперименту.

Обязательно очень важное требование – безопасность выполняемых опытов. В кабинете химии есть стенд с правилами техники безопасности, которые нужно строго соблюдать.

Путем наблюдения и проведения опыта учащиеся познают многообразную природу веществ, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов.

В познавательном отношении химический эксперимент можно разделить на две группы:

1. Познавательный эксперимент , который дает учащимся знания об изучаемом предмете (например, опыты, характеризующие химические свойства веществ).

2. Наглядный эксперимент , подтверждающий объяснения учителя.

Познавательные опыты по значению можно разделить на следующие группы:

Опыты, являющиеся отправным источником познания свойств веществ, условий и механизма протекания химических реакций. Выполнение таких опытов связано с постановкой и решением вопросов проблемного характера, а выводы из наблюдений выступают как обобщения, правила, определения, закономерности и т.д.

Опыты, познавательное значение которых состоит в подтверждении или отрицании высказанной гипотезы. Обобщенные выводы из таких опытов помогают решать фундаментальные вопросы о школьном курсе химии, например, вопрос о генетической связи между классами химических соединений и т.п.

Опыты, иллюстрирующие выводы и заключения, сделанные на основе изучения теоретических положений.

Опыты, совершенствующие выводы и закрепляющие знания учащихся о свойствах веществ и их превращениях.

Опыты, познавательное значение которых на данной ступни имеет косвенный характер (примеры химических превращений без раскрытия сущности процессов).

Контрольно-проверочные опыты и экспериментальные задачи. Их познавательное значение для учащихся выражается в элементах самоконтроля.

В том случае, если эксперимент применяется для создания проблемных ситуаций или для решения проблемных задач, он должен быть ярким и запоминающимся, неожиданным для учащихся и убедительным, он должен поражать воображение и сильно влиять на эмоциональную сферу. При такой организации и выполнении химического эксперимента учащиеся глубоко вникают в существо опытов, задумываются над результатами и пытаются ответить на вопросы, возникающие в ходе эксперимента.

Правильно поставленный эксперимент и четкие выводы из него – важнейшее средство формирования научного мировоззрения учащихся.

Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в успешном решении учебно-воспитательных задач при обучении химии:

Как первоначальный источник познания явлений;

Как единственное средство доказательства гипотезы, вывода;

Как единственное средство для формирования совершенствования практических навыков;

Как важное средство для развития, совершенствования и закрепления теоретических знаний;

Как метод проверки знаний и умений учащихся;

Как средство формирования интереса учащихся к изучению химии, развития у них наблюдательности, пытливости, инициативы, стремления к самостоятельному поиску, совершенствованию знаний и применению их на практике.

Важное учебно-воспитательное значение имеет школьный химический эксперимент для политехнической подготовки учащихся.

В практике обучения химии традиционно принято деление химического эксперимента на демонстрационный, осуществляемый учителем, и ученический, выполняемый школьниками.

Демонстрационные опыты – необходимый вид эксперимента. Он используется в следующих случаях:

когда учащиеся, особенно на первых этапах обучения, не владеют в достаточной мере техникой выполнения опытов, а потому не в состоянии выполнить их самостоятельно;

когда техническое оснащение опыта сложно для учащихся или отсутствует соответствующее оборудование в достаточном количестве;

когда отдельные лабораторные опыты заменяются демонстрационными в целях экономии времени и в случае недостаточного количества реактивов;

когда по внешнему эффекту и убедительности демонстрация превосходит опыт, выполняемый учениками;

когда по условиям техники безопасности учащимся запрещено использование некоторых веществ (брома, перманганата калия в твердом виде и др.).

Основное требование ко всякому химическому опыту – это требование полной безопасности его для учащихся.

Учитель отвечает за несчастный случай и морально, и юридически. Поэтому предварительная проверка опытов и соблюдение всех требований по технике безопасности обязательны для всех работающих в химическом кабинете. Основной гарантией безопасности демонстрационных опытов является высокая техническая грамотность учителя, вооруженного надлежащими навыками по технике безопасности.

Ученический эксперимент принято делить на лабораторные опыты, практические занятия, домашние опыты.

Дидактическая цель лабораторных опытов состоит в приобретении новых знаний, так как они проводятся при изучении нового материала. Практические работы обычно проводятся в конце изучения темы, и их целью является закрепление и систематизация знаний, формирование и развитие экспериментальных умений учащихся. По форме организации лабораторные опыты: 1) индивидуальные, 2) групповые, 3) коллективные. Оформление результатов опытов следует вести в рабочих тетрадях.

Практические занятия бывают:

проводимые по инструкции,

экспериментальные задачи.

Практические занятия – сложный вид урока. Опыты учащиеся выполняют парами по инструкции в учебниках.

Учителю нужно вести наблюдение за всем классом, корректировать действия учащихся. После выполнения опытов каждый учащийся оформляет отчет по форме.

Экспериментальные задачи не содержат инструкций, в них есть только условия. Подготовка к решению экспериментальных задач проводится поэтапно. Сначала задачи решают всем классом теоретически. Затем ученик проводит эксперимент. После этого класс приступает к выполнению аналогичных задач на рабочем месте.

Домашний эксперимент является одним из видов самостоятельной работы, имеющий большое значение как для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих практических умений и навыков.

Схема Классификация учебного химического эксперимента

Учебный химический эксперимент

Демонстрационный

Ученический

Лабораторные опыты

Практические занятия

Практикумы

Домашние опыты

Исследовательский

Иллюстративный

Помимо исследовательской работы в виде домашних заданий существует и внеурочная исследовательская деятельность.

Внеурочная исследовательская деятельность учащихся может быть представлена следующими формами участия в ней школьников: школьное НОУ; олимпиады, конкурс проектная деятельность; интеллектуальные марафоны; научно-исследовательские конференции различной направленности; факультативы, курсы по выбору, элективные курсы; экзаменационные работы.

Исследовательская работа возможна и эффективно только на добровольной основе, как и всякое творчество. Поэтому тема научного исследования должны быть: интересна учащемуся, увлекательна для него; выполнима; оригинальна (в ней необходим элемент неожиданности, необычности);доступна; должна соответствовать возрастным особенностям учащихся.

Учебно-исследовательская деятельность способствует: развитию интереса, расширению и актуализации знаний по предмету, развитию представлений о межпредметных связях; развитию интеллектуальной инициатив созданию предпосылок для развития научного образа мышления; освоению творческого подхода к любому виду деятельности; обучению информационным технологиям и работе со средствами коммуникации; получению предпрофессиональной подготовки; содержательной организации свободного времени детей. Наиболее распространенной формой защиты исследовательской работы является творческая модель защиты.

Творческая модель защиты предполагает:

Оформление стенда с документами и иллюстративными материалами по заявленной теме, их комментарий;

Демонстрация видеозаписей, слайдов, прослушивание аудиозаписей, представление фрагмента основой части исследования;

Выводы по работе, сделанные в виде презентации результатов;

Научная работа должна быть:

Исследовательской;

Актуальной;

Иметь практическую значимость для самого автора, школы.

Творческие находки и методические достижения учителя

Роль химии в решении экологических проблем огромна. В своей работе применяю методы активного обучения: нетрадиционные уроки, элективные курсы, экологические проекты, семинары, конференции. Экологизация химического эксперимента предусматривает экспериментальную проверку чистоты пищевых продуктов и служит основой для создания проблемных ситуаций.

2010-2011учебный год

В 2010 году я получила грамоту победителя 1 место районной научно-практической конференции от МОУ ДОД ЦВР муниципального района Волжский Самарской области в 11 классе