Межпредметные связи при проблемном обучении химии. Проблемное обучение химии всегда связано с интенсивным мыслительным процессом, с широким использованием в ходе решения учебной проблемы аргументации рассуждений и доказательности истинности суждений.
Важное место здесь занимают межпредметные связи с курсом математики и физики. Они помогают или утвердить правильность выдвинутых гипотез, или опровергнуть их. Рассмотрим, как при изучении темы 8 класса Количественные отношения в химии решается следующая учебная программа в виде проблемы Истинно ли утверждение, что массовые отношения газов, находящихся в емкости, относятся 7 1, если емкость, содержащая 6,72 м3 газовой смеси, заполнена на 1 3 азотом и 2 3 водородом по объему, н.у Указанная проблема может быть решена лишь на основе установления взаимосвязи химии, математики и физики.
Поэтому познавательная задача, которая возникает на уроке, должна включать использование знаний всех этих трех дисциплин.
Элементы математики используются для усиления содержательных положений, которые дают химия и физика. На уроке проводятся следующие математические доказательства 1. Масса азота объемом в 1 м3 равна 1,25 кг. Если M 2810-3 кг моль, а Vm 22,410-3 м3 моль, то по формуле M Vm находим 1,25 кг м3. Масса азота объемом в 1 м3 определяется по уравнению m V. Числовые значения и m в данном случае совпадают m 1,25 кг. 2. Масса водорода объемом в 1м3 равна 0,089 кг. Если M 210-3 кг моль, а Vm 22,410-3 кг моль, то по формуле M Vm 0,089 кг м3 Масса водорода объемом в 1 м3 определяется по уравнению m V. Числовые значения и V совпадают. m 0,089 кг 1м30,089 кг м3 3. Объем азота равен 2,24 м3 1 36,72 м3 4. Объем водорода равен 4,48 м3 2 36,72 м3 По формуле m V находим массы азота и водорода.
Масса азота равна 2,8 кг 1,25 кг м32,24 м3 . Масса водорода равна 0,4 кг 0,089 кг м32,24 м3 . При объемных отношениях азота и водорода 1 3 2 3 отношение масс будет 2,8 кг 0,4 кг, следовательно, утверждение, что массовые отношения газов в заданной емкости 7 1 истинно.
Другое время, когда в практике обучения химии возникает необходимость в опровержении неправильных гипотез учащихся. В 8 классе в теме Галогены учащиеся, изучая химические свойства хлора, узнают о том, что это вещество может взаимодействовать с водородом с образованием хлорводорода. Обычно на вопрос, как получить хлорводород в лаборатории, большинство учащихся высказывают неправильное предположение о том, что в лаборатории хлорводород можно получить при взаимодействии хлора и водорода в эвдиометре.
И тогда, с целью предупреждения таких неправильных суждений учащихся, ставим вопрос можно ли использовать эвдиометр для лабораторного получения хлорводорода? Убедительный ответ на него противоречит правильному. Это создает проблемную ситуацию. Возникает проблемный вопрос какой объем водорода и хлора необходим для получения хлорводорода объемом в 1 л? В ходе беседы ученики отмечают, что согласно уравнению реакции H2 Cl2 2 HCl для получения хлорводорода объемом в 1 л требуется хлора объемом 0,5 л и водорода объемом 0,5 л, т.е. общий объем смеси равен 1 л. Учитель говорит, что по условиям техники безопасности объем взрываемой смеси не должен превышать 1 10 части эвдиометра, потому объем всего эвдиометра должен быть в 10 раз больше, т.е. составлять 10 л. Если предположить, что диаметр такого эвдиометра 2 см, то его высоту можно рассчитать, используя знания по математике о вычислении объема цилиндра V D2 4 h отсюда h 4V D2 Подставив числовые значения, получаем h 3184 см. Приведенными расчетами завершаем решение проблемы.
Учащиеся убеждаются в неверности своих суждений.
Сейчас любые опыты с эвдиометром запрещены и эти расчеты показывают о непреемственности данного способа для получения хлорводорода в лабораторных условиях. Осуществление связи обучения химии и физики можно показать при изучении вопроса о строении твердых веществ.
Учебную проблему здесь формулируем так от чего зависят свойства кристаллических тел? Поиск решения данной проблемы идет путем установления связей с курсом физики 7-8 классов, используя знания, полученные на уроках физики, учащиеся в ходе обсуждения этого проблемного вопроса говорят, что вероятно, свойства кристаллических тел зависят от частиц, из которых построен кристалл. На уроке этот вопрос мы решаем путем привлечения и постановки ряда физических опытов.
В два стаканчика помещаем одинаковое количество сухого льда оксид углерода IV и чистого кварцевого песка оксид кремния IV . Стаканчики устанавливаем на разные чашки весов. Через некоторое время масса кристаллического оксида углерода IV начинает уменьшаться. Это изменение фиксируем как визуально, так и показаниями весов. Масса оксида кремния IV остается без изменения. С помощью горящей лучинки устанавливаем, что в стакане с сухим льдом находится газообразный оксид углерода IV . На основе опыта определяем, что оксид углерода IV легко возгоняется, а оксид кремния IV не возгоняется обычной температуре.
Поясняем, что углекислый газ имеет молекулярную кристаллическую решетку. Молекулы слабо связаны друг с другом, поэтому вещество легко возгоняется. SiO2 тугоплавок, т.к. в узлах кристаллической решетки содержатся атомы Si и O, которые связаны прочными ковалентными связями. Подтверждается главная идея химии. Затем ставим второй опыт. Берем кусок магния с ярко выраженным кристаллическим строением на изломе и кристаллический хлорид натрия в стаканчике.
С помощью прибора устанавливаем электрическую проводимость магния и отсутствие ее у хлорида натрия. Хлорид натрия растворим в воде и раствор испытываем на электрическую проводимость. Ставим вопрос как объяснить это свойство вещества? Проблему решаем с помощью тех знаний, которые учащиеся получили в курсе физики 8 кл. Учащиеся дают примерно такой ответ. В узлах кристаллической решетки металла расположены ионы, обладающие положительным зарядом, нейтральные атомы, а также отрицательно заряженные электроны.
Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютной величине равен положительному заряду всех ионов решетки. Поэтому в обычных условиях металл электрически нейтрален. Беспорядочное движение электронов не создает тока в металле, но если в металле создать электрическое поле, то все свободные электроны начнут двигаться в направлении действия электрических сил, возникает электрический ток, представляющий поток электронов.
Хлорид натрия в твердом состоянии не обладает электрической проводимостью, и это говорит о том, что в нем свободных электронов нет. Значит, причина электрической проводимости хлорида натрия в растворе другая. Из курса физики известно, что при растворении солей в воде их кристаллы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Электрический ток в растворе представляет собой направленное движение положительных и отрицательных ионов. Различия в свойствах двух веществ объясняются различием кристаллических решеток.
У хлорида натрия ионная кристаллическая решетка, у магния - металлическая. В подтверждение этого демонстрируем таблицу. вещество тип кристаллической решетки температура плавления отношение к воде оксид углерода IV молекулярная -57C при 0,5 МПа малорастворимая оксид кремния атомная 1705С нерастворимая хлорид натрия ионная 1465C растворимая магний металлическая 650C нерастворимая Делаем вывод свойства кристаллических тел зависят от частиц, которые находятся в узлах кристаллических решеток.
По этому признаку все кристаллические решетки делятся на молекулярные, атомные, ионные и металлические. Таким образом, использование межпредметных связей является одним из важнейших способов совершенствования учебно-воспитательного процесса. Рассмотрение отдельных разделов химии во взаимосвязи с физикой, математикой обеспечивает лучшее понимание вопросов, помогает творчески мыслить. Все это позволяет использовать проблемный подход в обучении, который считается более эффективным. 1.7