Исторический подход к изучению углеводородов в курсе химии средней школы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время школьное образование находится в состоянии модернизации, которая направлена на повышение его качества, достижение в учебно-воспитательном процессе целостного понимания учащимися окружающей действительности, формирование их компетентности в различных сферах жизни общества, в частности, в культурных ценностях и истории становления современного типа культуры человечества (общекультурная компетентность)

Органическая химия - одна из наук, влияние которой на проблемы современной цивилизации наиболее очевидно и значимо. Именно поэтому анализ развития органической химии и прогнозирование направлений развития её должны входить в качестве обязательной составной части в курсы этой дисциплины. Такой анализ возможен только при диалектическом подходе к органической химии. Предпосылкой к этому должно служить знакомство с её историей, которая является в руках квалифицированного преподавателя незаменимым дидактическим инструментом.

К сожалению, опираясь на соображение о том, что исторический подход далеко не всегда может быть необходим при изучении того или иного раздела школьного курса химии, отдельные методисты не высказываются по поводу полезности ознакомления учащихся с историей процесса познания конкретных веществ человеком.

Причины данного «явления» вполне понятны и объясняются стремлением сделать основной акцент на фактический материал - описание отдельных химических соединений, способов их получения и превращений данного класса соединений. Отсюда вытекает, что в современных школьных учебниках органической химии и хрестоматиях информация по истории этой науки представлена недостаточно, изложение материала практически не носит исторического характера. Исторический подход в практике обучения химии в школе мало используется, несмотря на понимание его роли в повышении мотивации изучения химии, формировании мировоззрения и развитии общекультурной компетентности учащихся.

Решение проблемы использования исторического подхода при изучении органической химии невозможно при отсутствии интереса к изучаемому предмету, что актуализирует значение вопроса по формированию устойчивой мотивации при изучении химии и активизации познавательного интереса учащихся. [55]

Однако решение проблемы повышения познавательного интереса к изучению органической химии в современной школе затрудняется отсутствием единого подхода к её пониманию. Для овладения основами любой науки необходимо знакомство не только с её современным состоянием, но и с историей возникновения и перспективами развития, что и показывает необходимость применения исторического подхода при изучении органической химии. [55]

Актуальность проблемы использования исторического материала для развития мотивации при изучении органической химии подчёркивается отсутствием чёткого плана, способов, средств, методов и приёмов обучения, что способствовало выбору данного направления исследования: “Исторический подход к изучению органических соединений”. Более подробно мы остановимся на изучении углеводородов. Таким образом, тему данной работы можно сформулировать следующим образом: “Исторический подход к изучению углеводородов в курсе химии средней школы”.

Цель работы: исследование способов применения исторического материала при изучении углеводородов; разработка методов и приёмов для повышения эффективности применения исторического материала в целях развития мотивации и познавательного интереса к изучению органической химии.

Объект исследования: содержание школьного образования и научно-методической литературы.

Предмет исследования: место и значение исторического материала как средства формирования мотивации и познавательного интереса к изучению углеводородов.

На основании цели и предмета исследования формируется гипотеза: использование исторического материала при изучении углеводородов способствует формированию положительной мотивации, развитию познавательного интереса к изучению органической химии, а также развитию личности школьников и лучшему усвоению школьного материала по химии.

Цель, предмет и объект исследования определили задачи исследования:

1. Проанализировать психолого-педагогическую литературу по проблеме активизации познавательного интереса учащихся посредством применения исторического материала и литературу по вопросам исторического подхода при изучении органических соединений.

2. Провести сравнительный анализ некоторых учебных пособий базового курса химии на предмет содержания исторического материала при изучении углеводородов. Выявить основные тенденции изложения вопросов истории органической химии.

3. Разработать цикл уроков и фрагментов уроков с использованием исторического подхода и дидактические материалы, используемые в процессе изучения основных классов углеводородов.

Поставленные задачи решались с использованием комплекса методов и приёмов, отвечающих целям, объекту и предмету исследования.

Данная работа состоит из следующих частей: введение, три главы, заключение, библиография, приложение, а также содержит дидактический и справочный материал.

Глава I. Состояние проблемы применения исторического подхода к изучению теории химического строения органических соединений и углеводородов

I.1 Психолого-педагогическое обоснование исторического подхода

При изучении школьных учебных предметов, в частности химии, существенным является применение принципа историзма. Методологическое обоснование этого принципа в познании и обучении прослеживается во многих работах выдающихся педагогов и в трудах крупнейших ученых, создававших химическую науку.

Первые рекомендации по эпизодическому применению в школьном курсе химии фактов из истории науки даны в работах М.М. Васюхновой-Зуммер(1928),[19] С.Г. Крапивина(1929), В.Н. Верховского (1935). [23]

В методике обучения химии существует тенденция все более углубленного толкования понятий «историзма», «исторический подход». Однако с полной уверенностью можно сказать, что на данном этапе отсутствует единство в понимании принципа историзма.

В одних случаях понимание историзма сводится преимущественно к совпадению последовательности изучения определенных разделов школьного курса химии с исторической последовательностью формирования соответствующих знаний в науке (такой точки зрения придерживался В.Н. Верховский)[24].

В других случаях авторы (С.Г. Шаповаленко, Д.М. Кирюшин) высказывали мысль о том, что исторический подход в преподавании химии способствует формированию диалектико-материалистического мировоззрения учащихся.[42,100]

Любое усвоение материала зависит не только от его непосредственного содержания и изложения, но и от возрастных психологических особенностей учащихся, которые определяются конкретно историческими условиями, в которых развивается человек.

Взаимодействие внешних и внутренних факторов порождает типичные психологические особенности, общие для людей одного возраста.

Старший школьный возраст или возраст ранней юности - период жизни человека от 15 до 17 лет, который приходится на 9-11 классы средней школы. В этот период приобретается та степень психической, идейной и гражданской зрелости, которая позволяет человеку в известной мере быть способным к самостоятельной трудовой жизни и деятельности и служит надежной основой его дальнейшего развития.[60]

Для старшеклассников при изучении материала не редко на первый план встает вопрос о личностном смысле изучения конкретного предмета. Так, например ученик может задать вопрос о том, для чего он изучает данную тему. Поэтому мы легко можем использовать исторический материал для ответа на этот вопрос. Исторический подход представляет науку в динамике и дает представления не только о значимости событий для развития науки, но и для человеческого общества в целом и индивидуально для каждого.

Принцип историзма в методике обучения химии - это дидактический принцип, ориентирующий учителя на такую работу с учащимися, когда изучаемое вещество, а также предметы, явления, события, связанные с познанием его, рассматриваются в их возникновении и развитии, во взаимосвязи с другими веществами, предметами, явлениями, событиями. [61]

Под историческим подходом следует понимать совокупность конкретных приемов по реализации этого принципа в учебно-воспитательном процессе.

То есть, под историзмом мы подразумеваем, всякое проявление в учебном содержании закономерностей, которые подчеркивают, что достижения современной химии - это результат длительного исторического пути ее развития, продукт общественно исторической практики [96].

Психологи, изучавшие возрастной период 15-17 лет (Л.С. Выготский, Л.И., Божович, В.А. Крутецкий, Н.С Лейтис, А.В. Мудрик, Е.А. Шумилин, А.В., Захарова и др.)[22], подчеркивают рост интеллектуальных сил учащегося. Их мыслительная деятельность характеризуется все более высоким уровнем обобщения и абстрагирования, увеличивающейся тенденцией к причинному объяснению явлений, умением аргументировать доказывать положение, делать обоснованные выводы, связывать изучаемые явления и факты в систему.[104]

Интеллектуальная продвинутость позволяет старшеклассникам осуществлять глубокий анализ материала, вскрывать закономерности, выявлять широкие аналоги, усваивать способы познания общих законов природы и общества.[64]

Использование исторических сведений в процессе обучения является важным элементом гуманизации образования, способствует развитию познавательного интереса.

Познавательные процессы (восприятие, память, мышление, воображение) входят как составная часть в любую человеческую деятельность и обеспечивают ту или иную ее эффективность. Познавательные процессы позволяют человеку намечать заранее цели, планы и содержание предстоящей деятельности, проигрывать в уме ход этой деятельности, свои действия и поведение, предвидеть результаты своих действий управлять ими по мере выполнения. От уровня развития познавательных процессов учащегося зависит легкость и эффективность его учения.[9]

Современное обучение включает в себя множество фактического материала, а сам процесс обучения сводится к заучиванию формул и уравнений, что естественно не приводит к развитию познавательного интереса у школьников.

Наша же задача противоположна - повысить интерес используя не только фактический материал, но и разнообразную интересную и познавательную информацию как о жизни ученых, так и о веществах их истории и методах открытия. Назначение историзма в методике заключается не только в том, чтобы раскрыть диалектику научного познания, например, раскрыть сущность теории строения органических веществ, но и показать методы А.М. Бутлерова, которые лежали в основе его открытия. В связи с этим уместно вспомнить слова П. Лапласа, который сказал, что изучение метода, которым пользовался ученый, совершая открытие, не менее важно и значимо, чем изучение самого открытия. Именно это имел в виду и русский биолог К.А. Тимирязев, когда утверждал, что при изучении истории науки знание о применении нового приема исследования, нового инструмента играет иногда не менее важную роль, чем даже новая идея или новая теория. [53]

Целью среднего школьного образования является не столько конкретное обучение предмету, в частности химии, сколько формирование системы важнейших естественно-научных знаний, умений и навыков, выработка научного мировоззрения и профориентация молодежи.

У старших школьников преобладает учебно-профессиональная деятельность, и на данном этапе развития подростка учитель играет значимую роль. Только учитель посредством учебного материала может помочь развиться полноценной личности и повысить мотивацию учебной деятельности ученика. Поэтому главной задачей учителя является не подача однотипного фактического материала, а умение научить учиться, повысить интерес к учебе, и это можно сделать, разнообразив школьный материал внедрением принципа историзма. А последовательное применение данного принципа позволяет раскрыть эволюцию объектов, понять генетическую связь явлений, т.е. смотреть на каждый вопрос с позиции того, как то или иное явление в истории возникло, какие главные этапы в своем развитии оно проходило.[22]

Системный, историко-логический подход к изучению(от истории к теоретическим основам и фактическому материалу) позволяет сформировать полноценную, целостную картину изучаемого, показать и доказать его важность. Все это в совокупности позволяет развить полноценную личность.[35]

В традиционном плане обучения содержится очень важное требование логичности, последовательности и преемственности, когда каждое последующее знание или умение базируется на предшествующем и продолжает его. Систематичность понимается не только как последовательность и преемственность, но и как системность, как отражение в сознании не только понятия или даже закона, а теории и целостной научной картины мира. Для реализации этого принципа важно понять, как сочетаются элемент и система, часть и целое, отдельное и общее.[62]

Естественно, что целое складывается из частей, из отдельных фактов, доказательств, теорем, следствий, но оно не сводится только к ним. Ученик должен, во-первых, овладеть изучаемой теорией как системой, начиная с самих истоков. А во-вторых, из отдельных теорий и других элементов знания, опыта, традиций он должен составить сначала частичную, а затем полную картину мира. И если первая задача еще как-то решается в учебной литературе, на обобщающих уроках, то вторая задача пока не нашла решения.

Психология доказала, что в обучении сохраняются основные этапы исторического процесса познания. Пропуски отдельных из них затрудняют учение.[55].

В целом исторические факты должны:

- быть органически связанными с программным материалом, способствовать его осознанию и закреплению в памяти;

- знакомить с научным методом - переходом «от незнания к знанию, от неполного и неточного знания к более полному и точному»;

- знакомить с движущими силами развития науки - внутренней логикой ее развития и социальным заказом;

- побуждать интерес к науке.

Методисты отмечают, что использование принципа историзма в освоении курса химии имеет воспитательное значение. К таким методистам относится С.Г. Шаповаленко, по его мнению, огромное воспитательное значение имеет описание роли выдающихся ученых[110].

Д.М. Кирюшкин и В.С. Полосин [42] считали, что включение в содержание учебного предмета некоторых сведений из истории науки имеет большое образовательное и воспитательное значение. По их мнению, главная задача методики состоит в правильном определении объема исторического материала и способов его использования.

Н.Е. Кузнецова среди принципов отбора содержания и построения школьного курса химии предлагает использовать принцип историзма, т.к. он является исходным в отборе содержания и построении учебного предмета [55].

Г.М. Чернобельская среди дидактических требований к содержанию школьного предмета химии указывает на важность использования опыта творческой деятельности, накопленной человечеством в данной области науки [96].

Проведя анализ методической и психолого-педагогической литературы, по данному вопросу можно сделать следующие выводы:

- Для всестороннего развития личности школьника должны учитываться психологические особенности на данном этапе его развития. Так же психологические особенности учитываются при развитии познавательного интереса к изучаемому предмету.

- Любой подход должен носить историко-логический целостный характер.

- Принцип историзма является одним из главных при отборе содержания и в построении школьного курса химии.

I.2 Формы, приёмы и методы использования исторического материала в процессе изучения органических веществ. (Анализ научно-методической литературы)

Обучение химии можно вести с помощью разных организационных форм, таких как урок, внеклассные и факультативные занятия, консультации, домашние задания и другие. Основной формой организации учебной деятельности является урок - составной элемент классно-урочной системы обучения.

Наиболее общеупотребительная единица классификации уроков - тип.

В соответствии с главной дидактической целью уроки делятся на 5 типов: [55]

1. Урок усвоения новых знаний и умений;

2. Урок совершенствования и применения теоретических знаний и умений;

3. Урок обобщения и систематизации;

4. Контрольно-учётные уроки;

5. Комбинированные уроки.

Исторический материал может использоваться на любом из этих уроков. Для того чтобы учитель мог выбрать наиболее подходящий вариант включения сведений из истории химии в урок, мы предлагаем следующую систематизацию приёмов использования исторического материала при обучении химии в средней школе.

1. Дидактические игры.

Они развивают мышление, вызывают творческую активность, повышают интерес к предмету.

2. Исторический эксперимент.

Исторический подход помогает учащимся правильно оценить роль эксперимента в познании вещества и применении его на производственной деятельности человека, понять деятельность ученого, требующую зачастую самоотверженности исследователя, проникнуться уважением к труду, видеть, что современными достижениями химическая наука обязана в большей мере успехам, достигнутым химиками разных стран в прошлом.

В очень редких случаях исторические эксперименты в оригинальной конструкции могут быть проведены в курсе школьного преподавания. Не говоря уже о трудностях в установке аппаратуры, проведение опытов во многих случаях противоречит современным правилам техники безопасности. Поэтому в развитии исторически ориентированного экспериментального преподавания химии наблюдается растущая адаптация именно экспериментальной аппаратуры к современному лабораторному оборудованию. Разумеется, это лишь в очень незначительно степени передает научные пионерские достижения первооткрывателей, их неустанную жажду познания.

В репродукцию отдельных научных экспериментов включают также крупные технологические достижения. Сюда, прежде всего, относится появление новых принципиальных схем и конструкций в химическом производстве.

В целом, можно сказать, что правильно распределенные в преподавании химии исторические эксперименты не только сообщают учащимся знания о прошедшем (исторический аспект), но одновременно воспитывают уважение к достижениям исследователей прошлого (логика открытия и изобретения: эвристический аспект). Наглядно изображают трудный путь развития, который проделали химия и химическое производство за прошедшие столетия (педагогический аспект).[26]

3. Задачи с историческим содержанием.

Ещё одним методом обучения химии является решение химических задач[55]. Решение химических задач - важная сторона овладения знаниями основ науки химии. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы:

1) обеспечение самостоятельности и активности учащихся;

2) достижение прочности знаний и умений;

3) осуществление связи обучения с жизнью;

4) реализация политехнического обучения химии, профессиональной ориентации.

Помимо этого, задачи, содержащие сведения из истории химии, ставят учащихся в ситуацию открытия, показывают его качественную и количественную стороны. Всё это способствует увеличению познавательного интереса и, как следствие, интереса к науке в целом. Также эти задачи обладают воспитательной функцией.

4. Первоначальные (исторические) формулировки законов.

В сравнение их с современными формулировками, можно проследить развитие науки.

5. Этимологические начала в формировании химических понятий.

Например, сообщение учащимся этимологии названия химических элементов, изучения веществ, именных реакций позволяет одновременно ознакомить их с учёным, сделавшим открытие, датой его открытия, обстоятельством открытия, свойствами веществ.

6. Сообщение основных этапов возникновения теорий (хронографы).

Эту информацию можно использовать, например, при изготовлении стендов “К уроку” для того, чтобы учащиеся наглядно представляли путь развития той или иной теории, а также знали, какие учёные внесли в это наибольший вклад.

7. Высказывания учёных-химиков, носящие воспитательное значение.

Их можно использовать не только на уроках химии, но и в целом процессе обучения.

8. Занимательные сведения из жизни и творчества выдающихся учёных-химиков.

К сожалению, на уроках химии из-за малого количества времени и большого объёма изучаемого материала, зачастую не всегда представляется возможным использовать исторические сведения. Поэтому большую роль приобретают внеклассные мероприятия, связанные с историей химии. Методические разработки этих мероприятий печатаются не только в книгах и учебных пособиях, но и в периодической литературе. В журналах «Химия в школе» представлены разработки почти всех основных форм внеурочной работы по химии, которые различаются не только числом учащихся, но и содержанием, методикой проведения, организацией деятельности учащихся.[55].

Основные формы внеурочной работы по химии.

Массовые.	Групповые.	Индивидуальные.
Общества юных химиков, химические вечера, конференции, олимпиады и конкурсы, недели, декады, месячники химии, экскурсии, просмотр кинофильмов с последующим объяснением.	Химические кружки, секции клуба или общества юных химиков, лекторские группы, групповая исследовательская работа, поисковые группы.	Подготовка докладов и рефератов, изготовление приборов и пособий по химии, выпуск газет и бюллетеней, выполнение работы исследовательского характера, подбор материалов для стендов и периодических выставок.

Найти нужный исторический материал учитель может в различных литературных источниках.

Существует серия научно-популярных книг, под заголовком «Мир знаний», в которых в доступной форме рассказывается об истории развития и становления различных теорий[88], а также об учёных, например, в 2-хтомнике «Великие химики» можно найти информацию о жизни наиболее известных ученых-химиков, об их открытиях[54]. Эти книги можно рекомендовать для чтения учащимся.

Знакомство с биографиями учёных, их научными подвигами способствует формированию у школьников нравственных качеств, таких, как любовь к труду, целеустремлённость, стремление к творчеству, знаниям.[6,32]

Кроме того, есть очень много литературы непосредственно по истории химии, которая может помочь учителю в самообразовании, а также в подготовке уроков и внеклассных мероприятий с использованием исторических сведений.

Достаточно полная информация о развитии теорий содержится в книгах: “Становление химии как науки” под редакцией Г.В. Быкова, “История органической химии” Г.В. Быкова, выходящие в серии ”Всеобщая история химии”. [16]

В книге А. Азимова “Краткая история химии” автор знакомит читателя с предметом химии, историей возникновения и развития основных идей и представлений в науке. [2]

Существует биографический справочник «Выдающиеся химики мира» под редакцией профессора В.И. Кузнецова, который содержит 1200 кратких биографических статей об отечественных и зарубежных ученых, а также «Хронологию важнейших событий и открытий в химии». Она дает возможность в общих чертах представить картину развития химических знаний на протяжении почти 2-х тысячелетий[21]. Также есть библиографический указатель «Выдающиеся химики мира» Мусабекова Ю.А. и Черняка А.Я.. Цель книги - ознакомить читателей с жизнью и деятельностью крупнейших химиков мира и указать литературу, которая поможет углубить и расширить полученные знания. Авторы предоставляют 56, посвященных биографических очерков и соответствующих им библиографических материалов[56].

Краткие биографические сведения о великих химиках, внёсших значительный вклад в развитие этой науки с момента её возникновения по XX в. Можно найти в книге «Биографии великих химиков» под редакцией Г.В. Быкова. Книга является одновременно биографическим справочником и своеобразной историей химии: включенный в него материал выходит за рамки жизни и деятельности того или иного творца науки; в каждом очерке содержатся сведения и о других химиках - современниках главного героя, дается характеристика состояния химии данной эпохи [10].

Материал о жизни и деятельности русских, в том числе советских, ученых можно и нужно использовать для патриотического воспитания, для показа их приоритета в открытии ряда фундаментальны законов и явлений, решения стратегически важных практических вопросов. Большое значение имеет исторический материал для интернационального воспитания. Для этого в содержание курсов включают сведения о зарубежных ученых, позволяющие отразить международный характер химической науки[55]. Для этого можно использовать учебное пособие «История химии» Н.А. Фигуровского. Данное пособие отличается от обычных историко-научных монографий тем, что изложение истории крупнейших открытий и исследований всюду сопровождаются краткими биографическими справками, посвященными авторам этих открытий и исследований, или же просто указаниями о времени их жизни; а также в курсе выделены особые главы о развитии химии в России и в СССР[90]. В книге Ю.И. Соловьева «История химии в России. Научные центры и основные направления исследований» есть сведения о научных школах России, о знамениты русских ученых, об их работах, учениках и последователях. Эта книга раскрывает огромный вклад русских ученых в развитие науки, ведь их научные открытия и достижения выходят далеко за пределы только национальной истории химии [80].

Книга «Выдающиеся русские ученые химики» содержит биографические очерки о 25 русских ученых химиках. В пособии дается описание жизни и деятельности выдающихся химиков: М.В, Ломоносова, Д.И. Менделеева, М.А. Бутлерова, В.В. Марковникова и др. Каждая биография отражает главнейшие и важнейшие с точки зрения современной науки стороны научной деятельности ученого. Сборник служит хорошим пособием для преподавателей химии и оказывает большую помощь при подготовке к урокам так и в организации внеклассной работы[7].

В статье Л.А. Дубинина и Н.А. Кадыгрова “О возможностях историко-логического подхода в обучении химии” авторы утверждают, что “главная задача содержательно-логической ориентации обучения химии на основе историко-логического подхода состоит в развитии научного мышления учащихся и формировании у них диалектико-материалистического мировоззрения. Для этого нужно раскрывать возможности школьного курса химии по формированию у учеников представлений о химии как науки исторически возникшей и развивающейся. Учащиеся должны осознать, как то или иное понятие, закон, теория возникли, и какие основные ступени в своём развитии проходили, прежде чем стать тем, чем они есть теперь. Такая ситуация в обучении выступает проблемной и, как показывает опыт, является наиболее общей причиной возникновения у учащихся интереса к приобретаемым знаниям”. [35]

Проанализировав статьи по углеводородам, мы пришли к выводам, что исторический аспект крайне редко затрагивается и практически не освещается авторами в периодических изданиях.

Например, в работе “Обобщающий урок по теме “Предельные углеводороды ”, Филимонова И.П. предлагает разработку урока, включающего задания различного рода, в том числе и тестовые, но они не несут исторического содержания. [92]

Некоторые авторы предлагают использовать исторические сведения во внеклассных мероприятиях и дидактических играх. Так, например, Н.А. Гневина предлагает разработку конкурса эрудитов «Именные реакции в органической химии» для учащихся 10-11 классов, на котором особое внимание обращается на вклад ученых в развитие органической химии[27]. Конкурс состоит из трех этапов:

Первый этап - «Вклад зарубежных ученых в становление и развитие органической химии». Вопросы предлагаются участникам команд попеременно. Примеры вопросов:

Какой ученый разработал основы современного метода определения углерода и водорода в органических веществах? (Ю.Либих 1831-1833)

Какой ученый установил, что углерод в органических соединениях четырехвалентен? (А.Кекуле, 1857)

Что такое синтез Вюрца? (Взаимодействие галогеналканов с натрием)

Как в органической химии называют метод алкилирования или ацилирования ароматических углеводородов в присутствии катализатора хлорида алюминия? (Реакция Фриделя - Крафтса)

Что такое реакция Дюма? (Способ получения алканов из солей карбоновых кислот)

Второй этап - « Соревнования эрудитов» - учащиеся выбирают листы с вопросами конкурса и поочередно отвечают на них, записывают уравнения реакции на доске.

С именем этого ученого связана целая эпоха в истории отечественной химии. Будучи патриотом своей Родины, он вошел в ее историю как деятель науки, который в критические для своей страны моменты без колебания становился на ее защиту. Так было в истории с противогазом в Первую мировую войну, с синтетическим бензином -- в Гражданскую и авиационным топливом -- в Великую Отечественную. В период 1941-1945 гг. это был не просто химик-исследователь, он уже возглавлял едва ли не самую большую в стране научную школу, исследования которой были направлены на разработку способов получения высокооктанового топлива для авиации, мономеров для синтетических каучуков.

Назовите этого ученого и реакцию, носящую его имя.

Н.Д. Зелинский. Совместно с инженером А. Кумантом он создал противогаз; практически реализовав идею В. Г. Шухова, разработал вместе с Б. А. Казанским и А. И. Анненковым метод крекинга солярового масла и нефти, давший бензин высокого качества. Совместно с Н. С Козловым в 1932 г. начал работы по получению хлоропренового каучука. Н. Д. Зелинский применил катализатор -- активированный-уголь в реакции тримеризации ацетилена, эту реакцию называют реакцией Зелинского -- Казанского: 3СH СН ^{t, C(акт)} C₆H₆

Третий - «Конкурс болельщиков». Здесь задают общие вопросы применения тех или иных именных реакций.

Предлагается разработка урока обобщения знаний по разделу «Углеводороды» в форме игры. Игра под названием «Путешествие по стране Углеводородов», целью данного урока является стимулирование познавательной активности. Урок проходит как путешествие по станциям, всего 4 станции: теоретическая, практическая, творческая и историческая[11]. Например, исторический сектор включает в себя 10 вопросов, связанных с историей открытия и изучения углеводородов. Вот некоторые из них:

Кто осуществил реакцию, которая позволяет увеличить углеродный скелет молекул алканов?

Имя какого ученого носит реакция между алканами и азотной кислотой?

Кто был победителем всесоюзного конкурса на получение синтетического бутадиенового каучука?

Какой ученый установил, что в реакции гомологов этилена с галогенводородами водород присоединяется к более гидрированному атому углерода при двойной связи?

Кто использовал соли ртути, исследуя свойства ацетилена? Что он получил в результате этой реакции?

Хотелось бы отметить работу Старосты В.И. под названием “Использование сведений о реакции Кучерова при составлении учебных заданий”. [83] В статье автор не просто даёт представление о механизме реакции получения уксусного альдегида, рассматривает соответствующие реакции, но также приводит интересные факты из истории изучения данной реакции и её применения, некоторые биографические сведения, касающиеся личности русского учёного-химика М.Г, Кучерова:

Г.Н. Белова в своей статье предлагает вариант интеллектуальной игры «Прямо в цель» по теме «Предельные углеводороды». Белова пишет, что изучение курса химии невозможно представить без ознакомления учащихся с биографиями великих ученых-химиков. Органическая химия предстает перед нами как результат огромного труда множества ученых-химиков, в частности А.М. Бутлерова. Игра состоит из 4 секторов: синий - биография А.М. Бутлерова; желтый - научная деятельность; красный - практический сектор; зеленый - творческий[8].

В газете “1 сентября” также имеются публикации по углеводородам, причём авторы предлагают различные формы проведения уроков. Представлены интересные методические разработки различных уроков, но сточки зрения исторического подхода они несодержательны, т.е. не несёт исторической информации по углеводородам. [28,33]

Также широко представлены различные дополнительные материалы, такие как кроссворды, головоломки и другие методические материалы[5, 29, 38, 40,44,76]. В которых используется материалы из биографии выдающихся химиков, именные реакции, а также история открытия важнейших соединений. Но к сожалению такого материала очень мало.

Например Кириленко Т.В. [41] в своей работе “Колесо истории химии” уделяет историческому содержанию должное внимание, содержащиеся в ней вопросы весьма интересны, например:

В 670 г. защитники Константинополя сожгли арабский флот с помощью “Греческого огня”. Как вы думаете, что собой представляет “Греческий огонь”? (Смесь серы, угля и селитры или просто чёрный порох).

Однажды в частном пансионате в Казани раздался взрыв. Виновником взрыва оказался мальчик, увлекавшийся химией и организовавший в подвале пансионата тайную химическую лабораторию. За это он был посажен в карцер, а затем введён в столовую с доской на груди. На доске было написано: “Великий химик”. О ком идёт речь? (А.М. Бутлеров, впоследствии ставший действительно великим химиком).

Материал по истории углеводородов представлен в периодических изданиях в виде именных реакций. Например, в одной из своих статей Кролевец А. [47] приводит 13 именных реакций, из которых несколько реакций касаются нашей темы исследования.

Журнал “Химия для школьников” начал издаваться в 2006 г. В каждом номере в рамках рубрики “Страница истории химии” публикуются материалы по истории химии, которые и анализировались на предмет содержания информации, касающейся истории углеводородов.

Задачи с историческим содержанием можно найти в следующих задачниках: [1,30, 84, 85,]

В журнале “Химия в школе” таким задачам уделяется мало внимания: задачи, посвящённые 135-летию со дня выступления А.М. Бутлерова с докладом “О химическом строении веществ” опубликованы в №5, 1994г. [98]

Методический анализ статей и публикаций в журналах “Химия в школе” и ”Химия для школьников”, а также в газете “1 сентября (химия)” показал, что вопросы, касающиеся темы нашего исследования - исторический подход при изучении углеводородов, освещены в недостаточной степени, вопросам истории химии углеводородов уделяется очень мало внимания.

Методических рекомендаций и дидактических материалов, используемых для изучения в школьном курсе химии истории углеводородов, разработано очень мало, а имеющиеся публикации рассматриваются отдельно от основного содержания и с методической точки зрения не имеют чёткого местоположения в конкретном уроке или теме. Вопросы истории, как правило, касаются биографии учёных либо включены в комплекс развивающих и развлекательных мероприятий и рубрик (кроссворды, игры, вечера-конкурсы и т.п.). Конкретных уроков с использованием исторического материала не разработано.

Все имеющиеся разработки, а также недостатки проанализированных работ и публикаций мы предлагаем учесть при составлении рекомендаций по использованию материалов по истории химии в процессе изучения кислородсодержащих органических соединений в виде фрагментов планов урок с историческим содержанием, внеклассного мероприятия и дидактических материалов для учителя и учащихся.

I.3 История создания ТХС и открытия углеводородов

[ 3,4,12,13,14, 15,16,17,52,59,65,66,68,71,77,81,82,88,102,]

Классическая теория химического строения составляет ту основу, на которой развиваются современные теоретические представления в органической химии, целесообразно изучать ее в историческом плане. Такое построение будет важно в воспитательных целях, так как позволит ярко показать роль А.М. Бутлерова в разработке теоретических основ органической химии.

Поскольку изучение теории будет происходить в историческом плане, нужно построить материал так, чтоб ученикам было понятно, из каких предпосылок она возникла и чем она отличается от предшествовавших ей теорий. Рассмотрение данного вопроса важно и в воспитательном отношении, так как позволит показать, какое влияние на развитие науки оказывают требования практики и как из противоречий между новыми фактами и существующими теоретическими представлениями рождаются новые теории[102].

С органическими веществами человек знаком с давних времен. Наши далекие предки применяли природные красители для окраски тканей, использовали в качестве продуктов питания растительные масла, животные жиры, тростниковый сахар, получали брожением спиртовых жидкостей уксус…

Но наука о соединениях углерода возникла лишь в первой половине ХIХ века.

К первой половине XIX века в органической химии был накоплен громадный фактический материал, дальнейшее изучение которого тормозилось отсутствием какой-либо систематизирующей основы. Начиная с 20-х годов XIX века стали появляться сменяющие друг друга теории, претендующие на обобщенное описание строения органических соединений.

Доструктурные теории.

Доструктурные теории непосредственно предшествовали теории химического строения и внутри них были выработаны предпосылки для ее возникновения. К доструктурным теориям относились

1. Дуалистические теории.

- теория этерина

- теория радикалов

2. Типические теории

- теория замещения

- теория ядер

-теория типов

3. Теории конца 50-х годов

- теория многоатомных радикалов. Тип метана

- теория атомности

- «Новая химическая теория» Купера.

Подробнее мы рассмотрим несколько теорий.

(Приложение 1)

Важным событием в химии был Международный конгресс химиков (1860, г.Карлсруэ), где были четко определены понятия об атоме, молекуле, атомном весе, молекулярном весе. До этого не было общепризнанных критериев для определения этих понятий, поэтому была путаница в написании формул веществ. А.М. Бутлеров считал самым существенным успехом химии за период с 1840 по 1880г. Установление понятий об атоме и молекуле, что дало толчок развитию учения о валентности и позволило перейти к созданию теории химического строения.

Объективными предпосылками появления теории химического строения явились:

а). Введение в химию понятий о валентности и особенно, о четырехвалентности атома углерода,

б). Введение понятия об углерод-углеродной связи.

В). Выработка правильного представления об атомах и молекулах.

Теоретические разработки добутлеровского периода внесли определенный вклад в познание строения органических соединений. ( Приложение 1).

Свою теорию химического строения Бутлеров изложил 16 сентября 1861 года на 36-м съезде немецких врачей и естествоиспытателей в Шпейере.

(Приложение 1)

Основные направления развития ТХС А.М. Бутлерова.

( Приложение 2)

1) Строение бензола.

2) Взаимное влияние атомов.

3) Явление изомерии.

4) Теория электронных смещений.

История открытия и основные этапы развития представлений об углеводородах.

[3,13,16,17,34,41,79,80]

История химии углеводородов настолько содержательна, что, вероятно, знакомство с ней достаточно для того, чтобы составить начальное представление о возникновении и развитии всей органической химии. Например, ациклические соединения были известны химикам до начала XIX века. Именно их наиболее широко и интенсивно изучали в первой половине XIXв., знание о них послужило фактической основой для создания всех доструктурных теорий, классической теории химического строения, а затем и стереохимии. Благодаря относительной простоте строение ациклических соединений было определено в первую очередь.

Уже в XX в. ациклические углеводороды и их производные приобрели исключительное значение в качестве моторных топлив, смазочных, поверхностно-активных и моющих веществ, мономеров в химии и промышленности полимеров, в первую очередь эластомеров, пластмасс и искусственного волокна. На развитии химии ациклических соединений в XX в. Сказалась и возможность использования простейших предельных углеводородов, содержащихся в нефти и природном газе, а также ацетилена для получения практически важных органических соединений.

После создания теории строения бензола и его производных ациклические соединения стали терять свое доминирующее положение в исследованиях химиков-органиков, но даже и в это время некоторые важнейшие процессы, например реакции полимеризации, были разработаны на основе изучения ациклических этиленовых и диеновых углеводородов.

Рассмотрим хронологию и историю открытий важнейших углеводородов.

(Приложение 3)

Вывод: Изучение истории химии имеет большое значение для постижения её основ и дальнейшего развития этой науки. Значение открытий тех или иных соединений не только для своего времени, но и для химии наших дней трудно переоценить. Они стали основанием этой науки.

Развитие любой науки можно сравнить с развитием народа или государства, а ведь каждый народ, каждое государство имеет свою историю развития. Вот и химия тоже имеет свою историю развития, историю открытия веществ, с которыми в настоящее время имеет дело человечество.

Изучение хронологической последовательности открытий в любой науке, в том числе и в химии, даёт возможность составить относительно достоверные представления об этой науке. Использование исторических сведений позволяет рассматривать науку в динамике и даёт представления о значимости событий для развития науки и человеческого общества в целом. Исследование исторических закономерностей доказывает, что достижения современной химии - это результат длительного исторического пути её развития, продукт общественно-исторической практики [72]. Историзм не только раскрывает диалектику научно познания, но и позволяет изучить методы, которыми пользовались учёные, совершая открытия.

Открытие любых химических соединений во всех отношениях исторически равноценны. Вряд ли можно сказать, что открытие хотя бы одного из них имеет меньшую практическую ценность, меньшее значение, чем открытие других. Исторический процесс закономерен, последователен и един. Пропуск отдельных его этапов затрудняет целостное, правильное восприятие действительности.

Однако не следует забывать, что в ходе утверждения некоторых теорий и открытия многих соединений было немало ошибок, неоправданно сложных путей познания. Поэтому применение исторического подхода не означает строго, слепого следования за историей. Необходимо оправдание и чёткое согласование соотношений исторического, логического и дидактического материалов при изучении химии.

Глава II. Анализ программ и учебников по данной проблеме

В соответствии с Законом РФ “Об образовании” осуществляется постепенный переход от унитарной школы к вариативному образованию. При этом приоритетными целями общего среднего образования становятся формирование и свободное всестороннее развитие личности средствами обучения и воспитания, обеспечение условий для её самоопределения. В условиях дифференцированной системы образования до выхода Закона о государственном образовательном стандарте утверждены требования к обязательному минимуму содержания основного общего образования, которое отображают современные тенденции развития науки химии, а также многолетний опыт преподавания химии в средней школе, мнения специалистов (методистов) и учителей. [49]

На основе обязательного минимума содержания кроме примерной программы, разработаны её варианты, в которых использованы различные подходы к отбору и структурированию содержания курса химии [70]. Они разнообразны по строению, глубине изучения вопросов, подходам к обучению: одни рассчитаны на концентрическое обучение, другие - на линейное; одни - на классы с гуманитарным профилем, другие - на классы с углубленным изучением химии. В связи с этим учитель стоит перед проблемой выбора программы и учебника, по которым необходимо преподавать химию в классах с различными профилями в обучении.[46]

В настоящее время существует большое количество учебников по химии. В период с 90-х гг. прошлого века и до сегодняшних дней многие авторы преобразовали структуру своих учебников. Неодинаковое содержание и распределение учебного материала по темам свидетельствует о желании каждого автора внести свой вклад в процесс обучения химии, в учебную деятельность учащихся, повысить их интерес к науке.

В школьные программы обязательно включён раздел “Углеводороды”, но каждый автор рассматривает их с определённой позиции, используя наиболее рациональное и последовательное распределение информации. Это направлено на увеличение доступности материала для школьников.

Возможно, выполненный в данной работе сравнительный анализ учебников, входящих в Федеральный комплект, поможет учителю подобрать оптимальный вариант.

Рассмотрим построение и содержание учебного материала, предлагаемого для изучения в курсе основной средней школы, по вопросу изложения исторического материала при изучении теории строения органических соединений и углеводородов. Для этого проанализируем и сравним программы следующих авторов: [70]

1. Программа двухуровневого курса химии для 8-11 кл. общеобразовательных учреждений. Автор: Кузнецова Н.Е.

2. Программа курса химии для 8-11 кл. общеобразовательных учреждений. Автор: Габриелян О.С.

3. Программа двухуровневого курса химии для 8-11 кл. общеобразовательных учреждений. Авторы: Гузей Л.С., Суровцева Р.П.

4. Программа курса химии для 8-11 кл. основной и средней (полной) общеобразовательной школы. Автор: Цветков Л.А.

Результаты сравнения приведены в таблице1.

(Приложение 4)

Чтобы выяснить, в каком объёме данные авторы используют исторический материал при изучении органической химии, проанализируем следующие учебники:

1. Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н. Химия: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений (под ред. Кузнецовой Н.Е.) - М: Вентана-Граф, 2004 - 384 с. [48]

2. Химия. 10класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений/ О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарёв, В.И. Теренин; под ред. В.И. Теренина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2001. - 304с.: ил. [25]

3. Гузей Л.С., Суровцева Р.П., Лысова Г.Г. Химия. 11класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - 2-е изд., стререотип. - М.: Дрофа, 2000. - 240с. [31]

4. Цветков Л.А. Органическая химия: Учеб. для учащихся 10-11 классов общеобразоват. уч. заведений. - М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 2001. - 272с.: ил. [93]

Результаты сравнительного анализа приведены в таблице 2.

(Приложение 4)

Рассмотрение вопроса применения исторического подхода при изучении теории строения органических соединений и углеводородов в различных программах и учебниках позволило сделать следующие выводы:

Исторический подход недостаточно реализуется во всех учебниках и даже не предусмотрен программой. Объём и глубину информации, посвящённой вопросам истории углеводородов, можно охарактеризовать как поверхностное упоминание. Многие авторы вообще не касаются вопросов истории химии, а имеющийся исторический материал носит обрывочный характер. Он печатается в виде сносок, кратких исторических справок в параграфах, именных реакций. Помимо этого в учебниках существуют сноски об ученых, имена и фамилии которых упоминались в тексте учебника, а также их портреты, приведены некоторые цитаты, сведения об исторических аспектах ТХС А.М. Бутлерова.

Более обширное рассмотрение исторических фактов, связанных с химическими производствами, историей открытия и исследование тех или иных соединений позволяет сделать изучаемый материал наиболее интересным, доступным, понятным для учащихся. Кроме того, авторы не используют задачи с историческим содержанием, которые могут повысить познавательный интерес учащихся и уровень их подготовки при решении задач.

Мы считаем, что разработанный нами материал будет интересен с научной точки зрения, повысит и расширит мировоззрение учащихся при изучении теории химического строения органических веществ и углеводородов.

Глава III. Разработка содержания и методика проведения уроков по химии с историческим содержанием

III.1 Особенности проведения уроков по химии с историческим содержанием

Существуют различные формы организации деятельности учащихся - это внеклассные и факультативные занятия, домашние задания, семинарские занятия и т.д. Основной формой организации учебной деятельности является - урок. Известно множество классификаций уроков: по основному этапу (введение, первичного ознакомления с материалом, тренировочные, заключительные); по основному способу проведения (урок-лекция, урок - деловая игра, урок - самостоятельная работа). Но всё же основной является классификация по главной дидактической цели, в которой выделяют следующие типы уроков - урок усвоения новых знаний и умений, урок совершенствования и применения новых теоретических знаний и умений, урок обобщения и систематизации, контрольно-учётные уроки, комбинированные уроки [55].

Исторический материал можно использовать на любом из уроков. Главной задачей учителя является правильный выбор нужного способа введения исторического материала для наиболее полной и эффективной реализации поставленных целей на уроке. Необходимо, чтобы было стремление учащихся к усвоению учебного материала, а для этого их учитель должен заинтересовать на уроке.[39] Поэтому следует выделить основные способы реализации исторического подхода на уроках химии:

1) на начальных этапах обучения химии целесообразно использовать рассказ, сообщения учителя, а также учащихся (рефераты, доклады) во время изучения вопросов истории химии, где учитель развивает познавательную активность учащихся, а учащиеся развивают мышление при отборе нового материала и мировоззрение;

2) исторический эксперимент применяется в школе в следующем: учащимся сообщается имя первооткрывателя, а техника и лабораторное оборудование заменяется в соответствии с современными требованиями. В целом назвать это историческим экспериментом нельзя, поэтому если возможно, то оборудование не меняют. Данный приём помогает учителю материал уроков обогатить ценным учебным и воспитательным материалом.

3) первоначальные (исторические) формулировки законов при сравнении с современными формулировками позволяют проследить за развитием науки.