Использование практико-ориентированных задач в преподавании химии.

Использование практико-ориентированных задач в преподавании химии как средство формирования химической компетенции обучающихся.

Ведущая идея педагогического опыта: усиление личностной и практической ориентированности содержания и процесса обучения химии через решение практико-ориентированных задач. В результате систематического решения практико-ориентированных задач школьники учатся использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для безопасного обращения с веществами и материалами, экологически грамотного поведения в окружающей среде, критической оценки информации о веществах, используемых в быту, то есть овладевают химической компетентностью.

 Ценность педагогического опыта заключается в том, что он распространяется на все формы учебных занятий: уроки, индивидуальные и групповые занятия, исследовательскую работу, внеклассную работу. Система работы по решению практико-ориентированных задач создает условия для формирования химической компетентности и усиления практико-ориентированной направленности содержания и процесса обучения.

Рассмотрим серию практико-ориентированных задач.

 Кислород. (8 класс. Тема «Простые вещества»).

 Во время грозы из кислорода образуется аллотропная модификация кислорода – озон, имеющий запах свежести.

 Вопросы.

 1.Что такое аллотропия. Какие вещества называют аллотропными модификациями?

 2.Почему после грозы у человека возникает ощущение свежести?

 3.Составьте химические формулы кислорода и озона. Вычислите их относительные молекулярные массы.

 4.Сравните физические свойства аллотропных модификаций кислорода.

 5.Почему химически неверно поэтическое выражение «В воздухе пахло грозой».

Сода. (8 класс. Тема «Изменения, происходящие с веществами»).

 При нагревании сода разлагается с выделением углекислого газа, что делает тесто пышным.

 Вопросы.

 1.Какую формулу имеют сода и углекислый газ.

 2.Определите тип химической реакции, протекающей при нагревании соды.

 3.Составьте уравнение химической реакции разложения соды с выделением углекислого газа, придающего тесту необходимую пышность.

 4.Где и для чего используют данную химическую реакцию.

 5.Найдите в интернете или других источниках информации, какие другие вещества можно использовать аналогичным образом

 6. Составьте схему «Применение соды в домашнем хозяйстве».

 Азот. (9 класс. Тема «Неметаллы»).

 Сухие дрожжи – это смесь солей: гидрокарбоната аммония, карбоната аммония и карбамата аммония NН4NН2СОО. Все эти соли при нагревании разлагаются с выделением аммиака и углекислого газа. Разлагаясь в тесте при выпечке хлеба, сухие дрожжи придают ему желаемую пористость.

 Вопросы

 1.Какую формулу имеют гидрокарбонат аммония, карбонат аммония, карбамат аммония, аммиак и углекислый газ.

 2.Определите тип химической реакции, протекающей при нагревании солей: гидрокарбоната аммония, карбоната аммония и карбамата аммония.

 3.Составьте уравнения химических реакции разложения солей аммония с выделением продуктов, придающих тесту необходимую пористость.

 4.Где и для чего используют данные химические реакции.

 5.Найдите в интернете или других источниках информации, какие другие вещества можно использовать аналогичным образом

Селен. (9 класс. Тема «Металлы»).

 В сетчатке глаза орла содержание селена в 100 раз больше, чем у человека. Суточная потребность организма человека в селене составляет 100 мг.

 Вопросы:

 1.Запишите химический знак селена.

 2.Дайте характеристику селена на основании его положения в ПСХЭ Д. И. Менделеева и строения его атома.

 3.Вычислите массу фисташек, которые необходимо съедать ежесуточно для того, чтобы восполнить суточную потребность организма в селене. В 100 г фисташек содержится 0,45 г. селена.

 4.Почему орел зоркий?

 Молочная кислота. (10 класс. Тема «Карбоновые кислоты»).

 Промежуточным продуктом обмена у теплокровных животных является молочная кислота. Запах этой кислоты кровососущие насекомые улавливают на значительном расстоянии.

 Вопросы:

 1. Почему насекомые (в частности комары) быстро находят свою жертву?

 2.Установите формулу молочной кислоты, которая помогает насекомым находить теплокровных животных, если массовые доли элементов в ней составляют: углерода – 40,00%, водорода – 6,67%, кислорода – 53,33%. В молекуле этой кислоты три атома углерода.

 3. Составьте структурную формулу молочной кислоты. Назовите кислоту по номенклатуре ИЮПАК.

 4. На основании строения молочной кислоты сделайте вывод о ее химических свойствах.

 5.Найдите в интернете или других источниках информации, как можно использовать молочную кислоту.

 Бензойная кислота. (10 класс. Тема «Карбоновые кислоты»).

 Клюква и брусника могут длительное время храниться в свежем виде без сахара. Этому способствует наличие в них прекрасного консерванта – бензойной кислоты.

 Вопросы:

 1.Установите молекулярную формулу бензойной кислоты, если массовые доли элементов в ней составляют: углерода – 68,85%, водорода – 4,92%, кислорода – 26,23%. Относительная молекулярная масса бензойной кислоты равна 122.

 2. Составьте структурную формулу бензойной кислоты.

 3. На основании строения бензойной кислоты сделайте вывод о ее химических свойствах.

Марганец. (11 класс. Тема «Металлы»).

 Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, свекле (содержание марганца в 100 г свеклы составляет 0,65 мг). Марганец поступает в растение в виде ионов Mn2+ . В теле человека содержится 2,2*1020 атомов марганца. Среднесуточная потребность человека в марганце составляет 5-9 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего3-5%. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 5-9 мг/сутки, уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/сутки соответственно.

 В медицинской практике для промывания ран применяют раствор перманганата калия (w 0,5%, плотность 1г/мл).

 Вопросы:

 1.Напишите электронную формулу атома марганца и иона марганца.

 2.Подсчитайте количество вещества марганца, содержащегося в организме человека.

 3.Вычислите массу свеклы, которую необходимо съедать каждый день для того, чтобы восполнить суточную потребность (9мг) марганца в организме.

 4. Подсчитайте массу марганца, который усваивается организмом человека.

 5.Для обработки ран вы должны приготовить раствор перманганата калия, в наличии оказалось 10 г препарата. Определите объем раствора, который вы сможете приготовить из такой порции перманганата калия.

 6.Найдите в интернете или других источниках информации, какую роль играет марганец в организме человека.

 Яды и отравления. (11 класс. Тема «Неметаллы»).

 По официальной версии Наполеон умер от рака желудка. Спустя 140 лет ученые пришли к выводу, что, скорее всего, он был отравлен ядовитыми соединениями элемента Х. Вероятно, Наполеону длительное время подмешивали в пищу вещество состава Х2О3 в малых дозах.

 Вопросы:

 1.Установи элемент Х, если известно, что его массовая доля в оксиде составляет 75,7%.

 2.Дайте характеристику элемента Х на основании его положения В ПСХЭ Д. И. Менделеева и строении атома.

 3.К металлам или неметаллам относится простое вещество, образованное элементом Х?

 4.Установите химический характер оксида Х2О3 .

 5.Найдите в интернете или других источниках информации, как можно использовать простое вещество, образованное элементом Х?

 Таким образом, практико-ориентированные задачи, реализуемые в учебном процессе на уроках химии, направлены на формирование ключевых и предметной компетентности обучающихся:

формируемые умения и навыки:

 специальные химические: составлять уравнения реакций, выводить химические формулы, сравнивать исследуемые вещества, анализировать явления окружающего мира в химических терминах, понимать роль химии в повседневной жизни и ее прикладное значение в жизни общества.

 общеучебные: использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для объяснения явлений в природе и быту; устанавливать причинно-следственные связи; выбирать и использовать выразительные средства языка и знаковых систем (схемы); создавать собственный интеллектуальный продукт; работать с различными источниками информации, в т. ч. Интернетом; обрабатывать текстовую информацию.

            Практико-ориентированные задачи служат инструментом измерения и оценивания химической компетентности учащихся.

 Пример практико-ориентированной задачи, использованной для оценивания химической компетенции обучающегося 11 класса (домашняя работа).

 Соединение с молекулярной формулой С3Н8О подвергли окислительному дегидрированию, в результате чего получили продукт состава С3Н6О. Это вещество вступает в реакцию «серебряного зеркала», образуя соединение состава С3Н6О2. При действии на последнее гидроксидом кальция получили вещество, используемое в качестве пищевой добавки под кодом Е282. Оно препятствует росту плесени на хлебобулочных и кондитерских изделиях и, кроме того, содержится в таких продуктах, как швейцарский сыр.

 1.Напишите уравнения реакций, рассматриваемых в задаче. Приведите названия образующихся органических веществ.

 2.Определите формулу добавки Е282.

 3.Объясните, с какой целью рассматриваемое вещество добавляют в сыр.

 4.Что вы знаете о пищевых добавках? Применяете ли вы их? Ответ обоснуйте.

 Выполнение задания предусматривает самостоятельный поиск знаний, работу с различными источниками информации, что позволяет оценивать не только химическую, но и надпредметную компетентность школьников. Оценивание выполнения задания осуществлялось с диапазоном баллов от 0 до 3:

0 баллов – учащийся не смог сформулировать проблему, представленную в задании, не видит способов решения задачи;

1 балл – ученик чётко определил проблему, выдвигает предположения по направлениям её решения, но в результате низкого уровня предметных знаний не умеет осуществлять самостоятельный поиск необходимой для решения задачи информации; при выполнении допускает ошибки и получает неверный ответ;

2 балла – учащийся продемонстрировал хорошую теоретическую подготовку, сформированность умения осуществлять самостоятельный поиск знаний, однако деятельностная составляющая компетенций слабо развита, не сформировано умение использовать образцы деятельности для решения практико-ориентированных задач, отсутствует опыт решения подобных задач, в результате задание выполнено, но ответ неполный или имеются ошибки в решении. Кроме того, ученик испытывает затруднения в демонстрации способов решения задачи или в их обосновании;

3 балла – ответ полный и правильный, учащийся демонстрирует сформированность как знаниевой, так и деятельностной стороны химической компетенции, имеющийся опыт выполнения практических задач, умение самостоятельно находить пути их решения.

 Анализ решения задачи позволяет сделать вывод о том, что использование практико-ориентированных задач помогает учащемуся раскрыть значение знаний по химии в понимании окружающего мира и в грамотном, научно обоснованном применении веществ. Большая часть учащихся 11 класса показала необходимый уровень сформированности химической компетентности.

            Для оценивания химической компетентности обучающиеся девятого класса, в качестве творческого задания, самостоятельно составляли практико-ориентированные задачи, которые предлагались для решения в урочное и внеурочное время.

Примеры практико-ориентированных задач, составленных обучающимися 9 класса:

Задача.

 При гниении растительных остатков на дне болот под влиянием микроорганизмов образуется болотный газ – метан, который способен самовоспламеняться на воздухе.

 Вопросы:

 1.Запишите молекулярную, структурную и электронную формулы метана.

 2.Составьте уравнение химической реакции самовоспламенения метана на воздухе.

 3.Почему образуются «блуждающие огоньки» на болоте?

 4. Составьте карточку «Анкетные данные метана».

Задача.

 Большой популярностью среди туристов пользуются сталактитовые пещеры в горах Кавказа и Крыма, среди которых есть не пройденные до конца. Известняковые пещеры-лабиринты Крыма служили партизанам убежищем в период Великой Отечественной войны. Реакция превращения карбоната в бикарбонат обратима, поэтому на потолке известняковой пещеры из капли воды, насыщенной гидрокарбонатом кальция, выделяется диоксид углерода, и прежде чем капля успеет упасть вниз, часть растворенного гидрокарбоната превращается в твердый карбонат. Так зарождаются свисающие вниз сосульки сталактитов. Из воды, капающей со сталактита, на полу пещеры тоже осаждается карбонат кальция, и с течением времени навстречу свисающей сосульке поднимается такой же столб снизу – сталагмит.

 Вопросы.

 1.Запищите химические формулы веществ: гидрокарбонат кальция, карбонат кальция, диоксид углерода.

 2. Составьте схемы превращения веществ, о которых говорится в задаче.

 3. Определите тип каждой химической реакции.

 4. Сделайте вывод о свойствах солей угольной кислоты, их растворимости.

 5. Сделайте сообщение о распространении солей угольной кислоты в природе.

            Новизна педагогического опыта состоит в систематическом применении на протяжении всего курса изучения химии практико-ориентированных задач для формирования и оценки сформированности химической компетентности обучающихся. Практико-ориентированные задачи придают значимость обсуждаемым вопросам, что способствует возникновению желания приобрести новые знания, развитию учебно-познавательной компетентности. При решении практико-ориентированных задач формируются надпредметные компетенции. Опыт решения практико-ориентированных задач позволяет учащимся составлять собственные задачи, которые включаются в содержание уроков химии, что повышает самооценку обучающихся.

 Данный опыт может быть использован учителями химии. Трудность применения опыта состоит в том, что учебник и методические пособия содержат лишь небольшое количество практико-ориентированных задач и учитель не всегда готов отказаться от привычных стереотипов деятельности и педагогического мышления. Школьные учителя привыкли тратить учебное время на выполнение заданий, направленных на формировании предметных знаний и умений, а не компетенций. Акцентирование внимания на развитие компетенций мешает, по мнению некоторых педагогов, формированию прочных знаний по предмету. Большинство учителей констатируют, что формирование компетенций – это длительный процесс, поэтому педагог не всегда имеет возможность продемонстрировать результаты своей работы. А, следовательно, оценить эффективность выбранных методов деятельности на промежуточных этапах обучения. Эти проблемы вполне объяснимы, поскольку идеи компетентностно-ориентированного обучения являются инновационными и требуют разработки технологий их формирования и оценивания. Данная задача особенно актуальна в настоящее время в связи с разработкой проекта нового государственного стандарта, предъявляющего качественно иные требования к уровню подготовленности выпускников школ.

Использованная литература

 Ахметов М. А. Об использовании контекстных задач в процессе обучения. // Химия в школе. – 2011. – №4 – с.23-27.

 Габриелян О. С. Программа курса химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2008.

 Габриелян О. С., Краснова В. Г. Компетентностный подход в обучении химии.// Химия в школе. – 2007. – №2 – с.16-22.

 Горбенко Н. В. Ситуационные задачи как одна из форм работы с тестами.// Химия в школе. – 2011. – №23 – с.48-50.

 Денисова О. И. Формирование компетенций на уроках химии. – М.: Издательский центр «Вентана-Граф», 2011.

 Кендиван О. Д.-С. Об особенностях практико-ориентированных учебных задач.// Химия в школе. – 2009. – №6 – с.39-42.

 Кендиван О. Д.-С. Практико-ориентированные задания в обучении химии.// Химия в школе. – 2009. – №8 – с.43-47.

 Кендиван О. Д.-С., Ховалыг Н. К. -К., Кендиван Ш. Д. -С. Использование заданий с информацией прикладного характера.// Химия в школе. – 2008. – №3 – с.39-44.

 Шалашова М. М. Ключевые компетенции учащихся: проблема их формирования и измерения. // Химия в школе. – 2008. – №10 – с.15-21.