Методика изучения свойств и способов применения непредельных углеводородов

Особенности изучения темы "Непредельные углеводороды" в школьном курсе химии. Строение углеводородов ряда этилена. Получение и применение алкенов, алкадиенов и алкинов, описание их свойств. Методические разработки по теме "Непредельные углеводороды".

Рубрика Педагогика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 21.09.2011
Размер файла 2,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕМЫ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ" В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

1.1 Состояние изучаемого вопроса в современной российской школе

1.2 Особенности изучения темы "Непредельные углеводороды" на уроках химии

1. 2.1 Строение углеводородов ряда этилена. Химические свойства углеводородов ряда этилена. Правило Марковникова

1.3 Теория создания тестов для системы образования

Глава II. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ТЕМЫ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ"

2.1 Алкены

2.1.1 Получение и применение алкенов

2.2 Алкадиены

2.2.1 Получение алкадиенов

2.3 Алкины

2.3.1 Получение и применение алкинов

ГЛАВА III. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ"

3.1 Урок №1 на тему "Алкены"

3.2 Урок №2на тему: "Этилен и ацетилен"

3.3 Контроль знаний учащихся 10-го класса по темам "Алкены" и "Алкины"

ГЛАВА IV. ТЕСТЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ"

4.1 Задачи

4.2 Тесты

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Учебная деятельность, как и любая другая человеческая деятельность, побуждается мотивацией. Современная психология рассматривает мотивацию как процесс побуждения человека к совершению тех или иных действий и поступков. Побудительным мотивом учебной деятельности является познавательная потребность, то есть потребность в познании нового. Познавательная потребность относится к высшим духовным потребностям, и ее реализация происходит в результате приобретения знаний.

Важнейшие требования к организации процесса обучения - формирование положительной мотивации к изучению предмета, а одно из условий формирования мотивов и интереса - наличие образовательных потребностей.

Познавательный интерес как средство обучения становится надежным только тогда, когда используется в арсенале средств развивающего обучения, прокладывающего дорогу росткам нового в развитии учеников, открывающего его перспективы. Внесение элементов оживления в содержание, в методы обучения и в формы работы учащихся с целью вызвать или упрочить их познавательный интерес, как отдельный эпизод, может дать лишь вспышку непосредственного интереса, но не передает во внутренний план деятельности, в отношение к учению. С устранением внешней занимательной ситуации, породившей этот временный, неустойчивый интерес, он может быстро угаснуть.

Поэтому возникает необходимость ориентировать учащихся к выбору будущей профессии.

Актуальность данной работы обусловлена тем, что тема "Непредельные углеводороды" способствует развитию личностных качеств учащихся и умственному развитию, кроме того, изучаемая тема способствует более глубокому изучению химии и подготовке учащихся к усвоению сложных тем по органической химии.

Основной целью данной работы послужило исследование возможности формирования приемов учебной деятельности при изучении темы: "Непредельные углеводороды".

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести обзор материалов, используемый при изучении темы: "Непредельные углеводороды";

2. Разработать методические подходы в школьном курсе, способствующие более полному усвоению органической химии и в частности раздела "Непредельные углеводороды";

3. Оценить результативность разработанных подходов после проведения уроков.

Объектом исследования является тема "Непредельные углеводороды" в курсе химии средней школы.

Предмет исследования - возможность осуществления повышения мотивации школьников при преподавании темы "Непредельные углеводороды".

Гипотеза исследования: Разработанные подходы будут способствовать повышению мотивации школьников к изучению химии, формировать научное мышление и объяснять наблюдаемые явления, выявлять способность к техническому конструированию.

Методы исследования: анализ методической литературы по проблеме исследования; анализ учебников по химии; тестирование, наблюдение за школьниками в учебном процессе.

Глава I. МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕМЫ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ" В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ

1.1 Состояние изучаемого вопроса в современной российской школе

Поскольку изучению данной темы предшествуют тема "Предельные углеводороды" непредельные углеводороды в школьном курсе изучаются путем постоянного сравнения по строению и свойствам с предельными углеводородами.

При изучении данного раздела в занятия включается ученический эксперимент. Это осуществляется как на индуктивном, так и дедуктивном пути познания в виде лабораторных опытов или же практических занятий [3].

План изучения темы "Непредельные углеводороды"

1. Понятие непредельных углеводородов;

2. Этилен, его строение;

3. Строение и номенклатура углеводородов ряда этилена;

4. Химические свойства углеводорода ряда этилена, правило Марковникова;

5. Применение и получение этиленовых углеводородов;

6. Диеновые углеводороды, строение и химические свойства;

7. Ацетилен, строение, химические свойства и применение.

Преподавание темы "Непредельные углеводороды" начинается с первого полугодия 10 класса.

При изучении этой темы пользуются учебником химии под редакцией Г. Е. Рудзитиса, Ф.Г. Фельдмана, также учебником за 10 класс под редакцией Н. С. Ахметова.

Дидактическим материалом служит книга по химии для 10 классов под редакцией А. М. Радецкого, В. П. Горшкова; используются задания для самостоятельной роботы по химии за 10 класс под редакцией Р. П. Суровцева, С. В. Софронова; используется сборник задач по химии для средней школы и для поступающих в вузы под редакцией Г. П. Хомченко, И. Г. Хомченко. В 10 классе на изучение закономерностей протекания химических реакции отводится 2ч [2, 3].

1.2 Особенности изучения темы "Непредельные углеводороды" на уроках химии

В задачу изучения раздела "Непредельные углеводороды" входит закрепление на новом материале основных положений теории строения и рассмотрение понятий о кратных связях между атомами углерода и обусловливаемых ими химических свойствах органических соединений. Учащиеся узнают о новых типах химических реакций органических веществ -- реакциях присоединения и полимеризации. Дальнейшее развитие получит понятие структурной изомерии -- наряду с изомерией углеродного скелета будет рассмотрена изомерия положения кратных связей, изомерия между веществами, принадлежащими к разным рядам углеводородов.

Электронная теория будет применена к разъяснению природы кратных связей (р-связи). Введение правила Марковникова при изучении химических свойств этиленовых углеводородов позволяет развить идею взаимного влияния атомов в молекулах на основе электронных представлений. Стереохимические представления пополнятся сведениями о пространственной цис-транс-изомерии, возникающей вследствие отсутствия свободного вращения атомов вокруг двойных связей. Значительно расширится объем понятия о гомологии и гомологических рядах. Здесь же впервые вводятся начальные понятия химии высокомолекулярных соединений.

Одновременно учащиеся должны получить знания прикладного характера. Непредельные соединения предстанут перед ними как основное сырье современного промышленного органического синтеза, они узнают о важных для народного хозяйства пластмассах и каучуках.

Подобно предыдущей теме, теоретические вопросы здесь не выделяются в особые разделы, а рассматриваются по ходу изучения гомологического ряда этилена. Природа двойной связи выясняется при изучении строения этилена, цис-транс-изомерия-- в связи с характеристикой его гомологов. Сущность реакции присоединения, идущей с ионным разрывом связей, как в случае предельных углеводородов, может быть рассмотрена на уроке в ознакомительном плане вслед за изучением реакции присоединения бромоводорода, или же с ней учащиеся ознакомятся по учебнику.

При изучении строения углеводородов на примере этилена в представлении учащихся иногда создается противоречие: двойная связь прочнее ординарной, в то же время она реакционноспособнее. Необходимо разграничить эти явления. При образовании второй связи между атомами углерода выделяется дополнительная энергия, и общая суммарная связь поэтому становится более прочной. Но когда устанавливается вторая связь, энергии выделяется меньше, чем при образовании первой, и вторая связь оказывается менее прочной. За счет разрыва именно ее, а не обеих связей, проявляется реакционноспособность вещества.

Очень важно показать, что р -связь устанавливается в плоскости, перпендикулярной плоскости молекулы, и что при ее образовании осуществляется меньшее перекрывание электронных облаков, почему она и оказывается слабее обычной простой связи. Для большей убедительности вывода могут быть приведены дополнительно сведения об энергии образования связей.

Наиболее сложным в данном разделе будет вопрос о цис-транс-изомерии. В этом случае могут возникнуть трудности психологического порядка. Ранее развивалось положение о том, что свойства веществ зависят от порядка соединения атомов, у пространственных же изомеров порядок соединения один и тот же, а свойства разные. Прежде подчеркивалось, что структурная формула не отражает пространственного расположения атомов и ее можно писать по-разному, лишь бы сохранялся при этом порядок соединения атомов, здесь же при помощи структурных формул передают разное пространственное строение, хотя порядок соединения атомов остается неизменным. Как же относиться к прежним утверждениям? Путь здесь только один --раскрывать новые вопросы не как переучивание или даже уточнение ранее известного, а как углубление нашего познания, более полное выяснение причинно-следственных связей между явлениями. Да, свойства веществ зависят от порядка соединения атомов, это положение не подлежит пересмотру, но оно недостаточно. На первом этапе изучения химии мы не могли знать всех зависимостей, сейчас нам становится известной еще зависимость свойств от пространственного строения. И подобно тому, как порядок соединения атомов в молекулах выражается структурными формулами, очевидно, должен существовать и способ изображения разных пространственных структур молекул при одном и том же порядке соединения атомов в них.

Особенностью формирования понятий в данном разделе явится повышение роли дедукции. Конечно, формирование понятия о гомологическом ряде будет еще индуктивным, так как на первых порах требуется опытным путем установить, какие свойства присущи соединениям с двойной связью. Но уже в упражнениях на материале о гомологическом ряде учащиеся смогут дедуктивно подходить к определению свойств или строения веществ на основе установленной закономерности. Роль дедукции повышается при изучении диеновых углеводородов и ацетилена, где учащиеся выдвигают гипотезы о строении веществ и на этой основе характеризуют свойства веществ.

Непредельные углеводороды не могут изучаться иначе, как путем постоянного сравнения по строению и свойствам с предельными углеводородами.

При изучении данного раздела в занятия включается ученический эксперимент. Это осуществляется как на индуктивном, так и дедуктивном пути познания в виде лабораторных опытов или же практических занятий. Первые опыты, иллюстрирующие свойства веществ, продемонстрирует учитель, чтобы учащиеся, воспринимая суть явлений, одновременно усваивали и технику их выполнения, в последующем подобные опыты они осуществляют самостоятельно при исследовании веществ.

1.2.1 Строение углеводородов ряда этилена

Характерное строение соединений, как и в случае предельных углеводородов, выясняется на примере первого представителя гомологического ряда - этилена.

Этилен, его строение. Для ознакомления учащихся с этиленом его демонстрируют в газометре или стеклянных цилиндрах.

Опытное подтверждение наличия углеводорода и водорода в этилене необходимо в том случае, если подобный опыт не демонстрировали при изучении метана. Если же учащиеся знакомы с ним, следует спросить, как они предложили бы установить качественный состав газа экспериментально.

Молекулярная формула этилена может быть определена, как указано в учебнике или же исходя из процентного состава вещества, который в этом случае сообщает учитель (85,7% С и 14,3% Н).

Чтобы в более острой форме возникло перед учащимися противоречие между установленной молекулярной формулой и кажущейся валентностью элементов, следует предложить им самим выразить строение этилена структурной формулой. Наряду с формулой, отражающей двойную связь между атомами углерода (о чем учащиеся могли узнать из учебника), они предлагают формулы с двух- и трехвалентными атомами углерода. Если углерод считать четырехвалентным, то у него оказываются использованными не все валентности. Учащиеся знают, что такие вещества неустойчивы, этилен же наблюдается ими в газометре уже длительное время. Четырехвалентность углерода может сохраниться, очевидно, лишь в том случае, если углеродные атомы затратят на связь друг с другом по две единицы валентности. (Изображение в структурных формулах такой связи посредством двух черточек введено в химии Э. Эрленмейером.) В понятиях электронной теории это означает, что на установление двойной связи каждый атом углерода затрачивает по два электрона, в формуле это будет обозначаться, следовательно, четырьмя точками между символами элемента.

Такое толкование не может не вызвать противоречия у учащихся. Они знают о направлении электронных облаков атома углерода к вершинам тетраэдра при образовании химических связей. Чтобы могли образоваться две связи в одном и том же направлении, электронным облакам необходимо, очевидно, сильно отклониться от своего обычного направления, но уже на примере циклопропана и циклобутана учащимся известно, что это вызывает большие напряжения в молекуле. Кроме того, ранее говорилось, что могут совмещаться в одной области пространства только два электрона, а здесь их оказывается даже четыре.

Как же образуется двойная связь в молекуле этилена? Сначала обсуждают, как образуются обычные ковалентные связи атома углерода с тремя другими атомами. На соединение с ними каждый углеродный атом затрачивает три электрона, три электронных облака. Происходит sр2-гибридизация. Выясняют, почему угол между связями в данном случае равен 120°, составляют схему образования связей и высказывают суждение о плоском строении молекулы. Далее разъясняют образование второй связи путем бокового частичного перекрывания р-электронных облаков, не принимавших участия в гибридизации и сохранивших форму симметричных объемных восьмерок.

Поскольку электронные облака, имеющие форму восьмерки, перекрываются в двух местах (по одну и по другую сторону простой связи), учащиеся иногда склонны считать, что при этом образуются две дополнительные связи, а всего между атомами углерода устанавливаются три связи. Следует разъяснить, что хотя перекрывание осуществляется в двух местах, но взаимодействуют при этом два электрона, значит, образуется в данном случае одна дополнительная связь.

На рисунке показывают, что вторая связь между атомами углерода образуется в плоскости, перпендикулярной плоскости молекулы. Это будет понятней учащимся, если сначала обратить их внимание на то, что оси объемных восьмерок расположены перпендикулярно молекуле, в этой перпендикулярной плоскости происходит и перекрывание облаков.

Пространственное строение молекулы этилена должно быть показано как на масштабных, так и на шаростержневых моделях. На масштабных моделях двойная связь передается большим сплющиванием шариков, имитирующих атомы углерода (большим сближением атомных ядер). Шаростержневые модели более наглядно передают наличие двойной связи между атомами углерода. Но здесь, кроме тех оговорок об условности моделей, которые приводились ранее, следует предупредить учащихся, что одинаковая длина стержней, соединяющих углеродные шарики, не означает равнозначности химических связей.

В связи с обсуждением моделей молекул может быть рассмотрен вопрос о возможности свободного вращения атомов при двойной связи. Ответить на него могут сами учащиеся. Пытаясь осуществить вращение на моделях (при пользовании масштабными моделями из пластилина внутрь углеродных шариков для имитации двойной связи вставляют две спички), они приходят к выводу, что это невозможно без нарушения связи. Обращаясь к электронному строению молекулы этилена, учащиеся должны понять, что именно наличие р -связи ограничивает возможность вращения. Если между атомами существует связь, то при вращении их не нарушится перекрывание электронных облаков. Такое вращение возможно, но оно поведет к нарушению строения молекулы.

Поскольку вопрос об электронном строении этилена ввиду его некоторой абстрактности может оказаться довольно сложным, следует проверить, как усвоили его учащиеся. Важно, чтобы они поняли, почему электронные облака, образующие р -связь, имеют форму симметричных объемных восьмерок, в какой плоскости происходит перекрывание электронных облаков р -связи, почему эта связь менее прочная по сравнению с р -связью, чем объясняется отсутствие свободного вращения атомов вокруг двойных связей.

Строение и номенклатура углеводородов ряда этилена. Хотя учащиеся знают, что гомологи должны иметь сходное строение, они еще не в состоянии сами составить представление о строении гомологов этилена. Иногда они склонны считать, что у гомологов этилена несколько двойных связей в молекулах.

Занятие начинается с указания на то, что этилен является первым членом гомологического ряда непредельных углеводородов. Показав на одном-двух примерах, что молекулы гомологов характеризуются наличием одной двойной связи, сопоставляют состав предельных и непредельных углеводородов. С этой целью выписывают в столбцы молекулярные формулы соединений. Названия веществ дают по систематической номенклатуре, лишь для первых членов ряда сообщают и прежние названия (этилен, пропилен), поскольку они довольно часто применяются. Отмечают, что каждое непредельное соединение на два атома водорода беднее соответствующего по числу углеродных атомов предельного углеводорода. Это дает возможность вывести общую формулу гомологического ряда СпН2п.

На вопрос о том, почему в молекулах этих углеводородов на два атома водорода меньше (куда они делись?), ответ должны найти сами учащиеся (образование второй связи между двумя атомами углерода).

Одновременное рассмотрение видов структурной изомерии -- изомерии углеродного скелета и положения двойной связи -- создает трудности для учащихся. Было бы целесообразно вначале рассмотреть изомерию углеродного скелета как частично уже знакомую учащимся и лишь затем вводить новый вид изомерии. Но при назывании разветвленных изомеров необходимо использовать систематическую номенклатуру, в том числе обозначать цифрой и положение двойной связи, а принцип построения таких названий еще не дан учащимся. Поэтому начать придется с изомерии положения двойной связи, с тем чтобы одновременно показать, как образуются названия этиленовых углеводородов.

С этой целью выписывают ряд формул изомерных (неразветвленных) веществ и их гомологов (например, бутен-1, бутен-2, гексен-2, гексен-3 и т. п.) и дают им названия. Укажем здесь для справки, что согласно международным правилам цифру, обозначающую номер углеродного атома, за которым следует двойная связь, разрешается ставить в начале названия, например:

Такую номенклатуру можно встретить в некоторых учебниках органической химии [3,4].

Как показывает опыт, учащиеся сами не усматривают изомерии соединений с различным положением двойной связи в цепи. Если им дать без названий формулы бутена-1 и бутена-2 и спросить, одно это вещество или разные, они затрудняются в ответе. Им представляется, что порядок соединения атомов в данном случае остается без изменения. Поэтому необходимо бывает объяснить, что здесь атомы углерода различны: при одних водорода больше, при других меньше, одни соединены двойными связями, другие -- только простыми. Соединяясь в различной последовательности, эти разные атомы оказывают неодинаковое влияние друг на друга, поэтому и свойства веществ получаются разные.

Для примера можно привести следующие константы: температура кипения бутена-1 СН2=СН--СН2--СН3 6,3 °С, а температура кипения бутена-2 СНз--СН=СН--СНз 3,7 °С.

Далее приводят примеры непредельных углеводородов с разветвленным строением и дают им названия, при этом нумеруют атомы углерода, начиная с того конца, к которому ближе двойная связь, например:

Когда принципы номенклатуры установлены, явление изомерии рассматривают более подробно. Чтобы правильно составлять формулы изомеров, следует рекомендовать учащимся такой прием: сначала составить формулы одного вида, например изомеров с различным положением двойной связи в неразветвленной цепи, а затем от каждого из них образовать формулы изомеров другого вида, связанных с разветвлением цепи. Не надо пытаться делать то и другое одновременно. Если требуется составить, например, структурные формулы всех пентенов, то поступают так (атомы водорода можно не обозначать):

Следуя такому порядку, учащиеся найдут, что гексен может существовать в виде 13 структурных изомеров (такое задание может быть включено в домашнюю работу).

В заключение данного раздела можно поставить вопрос: у каких углеводородов -- предельных или непредельных (при одном и том же числе атомов углерода в молекуле) -- больше изомеров? Сравнивая число изомерных пентанов (3) и пентенов (5), учащиеся видят, что в непредельном ряду изомеров больше. Эго вызвано тем, что здесь два вида изомерии.

Наконец, уместно поставить вопрос: есть ли вещества, изомерные этиленовым, в другом ряду углеводородов? Поскольку учащимся известны только парафины и циклопарафины, а первые изомерными быть не могут, естественно, что внимание обращается к циклопарафинам. К выводу об изомерности этих соединений учащиеся приходят обычно на основе подсчета числа атомов углерода и водорода в молекулах. Следует пояснить, что к такому же выводу можно прийти более легким путем, сопоставляя общие формулы гомологических рядов. Этот прием используют далее для отыскания изомерных веществ и в других классах соединений.

Из рассмотренного делают вывод о трех видах изомерии, которые стали известны учащимся (изомерия скелета, изомерия положения двойной связи, изомерия между веществами, принадлежащими к различным гомологическим рядам).

Вопрос о пространственном строении гомологов этилена может быть разъяснен на моделях. Пользуясь шаростержневой моделью молекулы этилена и. заменяя в ней водородные атомы теми или иными группами атомов, строят модели других непредельных углеводородов. Когда будет получена модель молекулы бутена-2 СНз--СН=СН--СНз, обращают внимание учащихся на возможность двоякого построения: в одном случае метальные группы находятся по одну сторону двойной связи и расположены близко друг к другу, а в другом случае находятся по разные стороны двойной связи и значительно удалены друг от друга. Возникает вопрос: может ли молекула одной конфигурации превратиться в молекулу другой конфигурации, подобно тому, как превращаются друг в друга разной формы молекулы предельных углеводородов? Учащиеся должны вспомнить (ранее это было показано, на примере пентана), что изменение формы предельных углеводородов объяснялось свободным вращением атомов углерода вокруг р -связей. При изучении этилена они узнали, почему затруднено вращение вокруг двойной связи. Из этого они должны сделать вывод, что в данном случае молекулы одной конфигурации не могут свободно превратиться в молекулы другой конфигурации (для этого потребовалась бы затрата энергии). Но, может быть, это и не играет существенной роли, ведь порядок соединения атомов здесь не изменяется, он выражается одной и той же структурной формулой? На основании характеристики физических свойств (температур плавления и кипения) учитель поясняет, что это два разных вещества. Модели молекул проектируют на классную доску и изображают в виде структурных формул: эти формулы, таким образом, являются проекционными и произвольно менять их написание уже нельзя.

Когда сущность явления усвоена, вводится понятие о цис-транс-изомерии и подчеркивается, что это уже не структурная, а пространственная изомерия, она называется также геометрической. Чтобы проверить, поняли ли учащиеся этот вид изомерии, можно предложить им подумать, имеется ли пространственная изомерия у пропилена:

На основании обсуждения этого вопроса должен быть сделан вывод, что цис-транс-изомерия возникает только в случае, если каждый из атомов углерода, связанных двойной связью, соединен в свою очередь с разными атомами или атомными группами. У пропилена один из атомов углерода соединен с двумя одинаковыми атомами (водорода), поэтому, с какой бы стороны двойной связи ни оказалась группа СН3, вещество останется одним и тем же. У 1,2-дихлорэтена каждый атом углерода соединен с разными, атомами:

Для проверки усвоения могут быть предложены вопросы, например определить, у каких из следующих веществ возможна цис-транс-изомерия:

Учащиеся должны изобразить проекционные формулы пространственных изомеров.

В заключение снова могут быть обобщены все виды изомерии и сделан вывод о причинах многообразия органических соединений (свойство атомов углерода соединяться в цепи, различные виды структурной изомерии, геометрическая изомерия).

Химические свойства углеводородов ряда этилена. Правило Марковникова

Химические свойства. Химические свойства непредельных углеводородов рассматриваются как общие для веществ гомологического ряда. Естественно, что опыты ставят с использованием наиболее доступного непредельного углеводорода -- этилена; желательно также воспользоваться каким-либо жидким непредельным углеводородом, например гексеном или амиленом.

Изучение химических свойств, как и ранее, начинается с выявления наиболее общего свойства углеводородов (и вообще органических веществ)--их горючести. Горение этилена, очевидно, уже демонстрировалось учащимся. Здесь можно будет составить уравнение реакции, наблюдать характер пламени и объяснить, чем вызвана светимость его по сравнению с пламенем горящего метана.

В сравнении с предельными углеводородами идет и дальнейшее изучение свойств. Несмотря на кажущуюся простоту, реакции окисления и присоединения встречают некоторые трудности в трактовке. Учащимся известно, что на метан не действовали окислители. Проверяется действие перманганата калия на этилен. На основании обесцвечивания раствора мы обычно делаем заключение, что произошло окисление этилена. Но это неубедительно для учащихся, во-первых, потому, что в неорганической химии перманганатом калия как окислителем они не пользовались, а во-вторых, потому, что никакого продукта окисления они не обнаруживают.

Далее изучается взаимодействие с бромом. Уравнения реакций составляют для этилена и какого-нибудь из его гомологов. Иногда при этом в формулах показывают разрыв связей и образование свободных валентностей у атомов углерода и брома:

Но так как свободная валентность отождествляется с неспаренным электроном, то у учащихся может сложиться представление, что при взаимодействии с бромом двойная связь разрывается и у атомов углерода образуются свободные электроны, за счет спаривания которых с электронами атомов брома и устанавливаются новые связи. Однако механизм этой реакции не таков. Поэтому, чтобы не создавалось ненужного противоречия, схему с разрывом связей давать не следует. Достаточно ограничиться пояснением, что атомы брома присоединяются по месту двойной связи.

Реакции с раствором перманганата калия и бромной водой желательно провести и для жидких непредельных углеводородов.

Изучение других реакций присоединения (присоединение водорода, бромоводорода) не вызывает затруднений, так как при рассмотрении в рамках теории химического строения они аналогичны.

Подобно тому, как при изучении предельных углеводородов в качестве дополнительного материала давались не обязательные для заучивания сведения о механизме характерной для них реакции замещения, здесь может быть рассмотрен механизм типичной для непредельных углеводородов реакции присоединения [27]. Доступней всего это сделать на примере взаимодействия этилена с бромоводородом.

Для объяснения механизма исходными будут два понятия -- полярность связи Н--Вг и меньшая прочность л-связи, подвижность ее электронного облака. Из курса неорганической химии учащимся известно, что химическая связь в молекуле бромоводорода полярна и что молекула может распадаться на ионы водорода и брома. При обсуждении механизма самое важное для учащихся понять, как протон молекулы бромоводорода посредством двух электронов молекулы этилена присоединяется к одному из ее углеродных атомов. Иногда бывает необходимо и разъяснить, почему в результате присоединения иона водорода к молекуле этилена второй атом углерода приобретает полный положительный заряд. Поскольку ранее вводилось понятие о частичных зарядах, учащиеся склонны считать, что в данном случае на атоме углерода должен появиться неполный положительный заряд. Приходится разъяснить, что электрон этого атома, который ранее участвовал в образовании р -связи, теперь полностью перешел к другому атому углерода, там он участвует в образовании связи С--Н. Вследствие этого число протонов ядра атома углерода превышает на единицу число его электронов и атом приобретает полный положительный заряд. Последующий процесс понять легко: отрицательно заряженный ион брома присоединяется к положительно заряженному атому углерода. При этом уже ион брома дает одну из своих электронных пар на образование ковалентной связи с углеродом. В качестве обобщения подчеркивается, что в отличие от реакции замещения у предельных углеводородов, идущей через образование свободных радикалов, реакция присоединения у непредельных углеводородов идет с ионным расщеплением связей.

К типу реакций присоединения может быть отнесена и полимеризация этилена. Принципиальное отличие ее лишь в том, что в данном случае происходит присоединение друг к другу молекул одного и того же вещества и образуется высокомолекулярный продукт реакции.

Процесс полимеризации на примере этилена и пропилена сначала изображают в виде схем с раскрытием двойных связей в трех-четырех молекулах и последующим их соединением в цепочку. Затем его дают в виде сокращенных схем:

В связи с обсуждением реакции полимеризации разъясняют названия: "высокомолекулярное вещество", "макромолекула", "полимер", "линейная структура полимеров".

Учащиеся нередко высказывают недоумение по поводу того, что формулы полимеров в схемах реакций пишут со свободными валентностями у конечных атомов углерода. Поэтому необходимо разъяснить, что формулой мы изображаем лишь участок цепи и что в действительности на концах ее непременно присоединены какие-нибудь атомы, например атомы водорода, которые появляются при распаде некоторых молекул, или на концах молекулы может образоваться двойная связь между атомами углерода.

Тема "Непредельные углеводороды" может быть раскрыта на уроках химии посредством тестовых заданий, которые помогут учащимся сформировать понятие об алкенах, алкинах после изучения теоретического материала.

1.3 Теория создания тестов для системы образования

Тесты как измерительный инструмент используются в большинстве стран мира. Их разработка и использование основано на мощной теории и подтверждено многочисленными исследованиями. Тестология как теория и практика тестирования существует более 120 лет, и за это время накоплен громадный опыт использования тестов в различных сферах человеческой деятельности, включая образование.

Тесты - одно из средств проверки и оценки результатов обучения школьников. В последнее время они получают все большее применение в практике обучения.

Тест (от английского test - испытание, проверка) - стандартизированные, краткие, ограниченные во времени испытания, предназначенные для установления количественных и качественных индивидуальных различий.

Требования, предъявляемые к тестам: надежность, валидность, репрезентативность. Факторы, определяющие надежность теста:

· правильный выбор параметров, адекватно отражающих обученность;

· технологичность (четкость, ясность) инструментария проверки и оценки - четкая инструкция об организации проверки, однозначность оценки;

· одинаковость условий каждого тестирования;

· однородность (равнозначность) измерителя.

Валидность - аспект надежности. Валидность в психологии и дидактике - это соответствие содержания теста результатам обучения, которые зафиксированы в программе. А содержание проверочных заданий должно соответствовать целям контроля. Валидность проверяется на основе сравнения результатов использования разработанного теста с результатами проверки уровня обученности протестированных школьников другими методами (устный опрос, традиционная контрольная работа), сопоставление этих результатов с текущей успеваемостью учащихся. Важнейшим здесь является полнота охвата заданиями проверяемого учебного материала, как говорят в дидактике, репрезентативность (представительность) проверочных заданий. Если речь идет об итоговой проверочной работе, то ею охватывается весь курс, важнейшие его темы, наиболее значимый в них материал.

Затрагивая вопросы методики использования тестов для контроля результатов обучения школьников необходимо вспомнить об основных функциях проверки и оценки результатов обучения. Выделим среди них:

· учетно-контрольную (информационную), которая систематически позволяет учителю фиксировать результаты обучения и судить об успеваемости каждого ученика, его достижениях и недочетах в учебной работе;

· контрольно-корректирующую (диагностическую), которая обеспечивает связь "учитель-ученик", для внесения коррективов в методику обучения, перераспределения учебного времени между различными вопросами темы и пр., позволяет осуществлять диагностику причин отставания школьников;

· обучающую, которая в результате помогает повторить материал, акцентировать внимание учащихся на главных вопросах и важнейших мировоззренческих идеях курса, указывает на типичные ошибки, что способствует закреплению и углублению знаний учащихся;

· воспитательную (мотивационную), которая стимулирует учащихся к дальнейшей учебной работе, углублению своих знаний, развивает у школьников умения самоконтроля и самооценки;

· аттестационную, которая связана с характеристикой уровня обученности школьника, является основой его аттестации, а также важнейшим компонентом аттестации работы учителя образовательного учреждения [4].

Положительные стороны тестирования

Во-первых, тесты оказываются значительно более качественным и объективным способом оценивания, так как стандартизирована процедура их проведения (на всех этапах проведения тестирования невозможно внести субъективную составляющую в оценку, она не зависит от настроения преподавателя, его отношения к конкретному учащемуся, впечатления от ответов на предыдущие вопросы). По данным английской организации NEAB, занимающейся итоговой аттестацией учащихся Великобритании, тестирование позволяет снизить количество аппеляций более чем в три раза, сделать процедуру оценивания одинаковой для всех учащихся вне зависимости от места проживания, типа и вида образовательного учреждения, в котором занимаются учащиеся.

Во-вторых, тесты - более емкий инструмент - показатели тестов ориентированы на измерение степени, определение уровня усвоения ключевых понятий, тем и разделов учебной программы, умений, навыков, а не на констатацию наличия у учащихся определенной совокупности усвоенных знаний. Стандартизированная форма оценки, используемая в тестах достижений, позволяет соотнести уровень достижений учащегося по предмету в целом и по отдельным его разделам со средним уровнем достижений учащихся в классе и уровнями достижений каждого из них. Кроме того, выполняя итоговую тестовую работу, каждый ученик использует знания по всем темам, изучение которых предусматривала программа. На устный экзамен обычно выносится 2-4 темы, на письменный несколько больше.

В-третьих, это более мягкий инструмент. Тестирование ставит всех учащихся в равные условия, используя единую процедуру и единые критерии оценки, что приводит к снижению предэкзаменационных нервных напряжений.

В-четвертых, с точки зрения интервала оценивания тест - широкий инструмент. Если провести аналогию с прыжками в высоту, то традиционная контрольная работа представит собой палочку, на которой нанесены метки: 2, 3, 4, 5. В случае выполнения учеником всех заданий он получает отметку отлично. При этом совершенно не ясно, перепрыгнул он нашу палочку с запасом в два раза или пролетел прямо над ней. То же можно сказать и про нижнюю отметку.

Означает ли тот факт, что если ученик не выполнил ни одного задания, то он ничего не знает? Скорее всего нет. А означает ли, что ученики, выполнившие верно все задания контрольной работы имеют одинаковый уровень подготовки - вероятно, что тоже нет. Можно видеть, что тестирование предоставляет возможность расширить шкалу оценивания как вверх, так и вниз. Тестирование приходит в противоречие с учительским стереотипом о том, что отличную оценку нужно выставлять только в том случае, если все задания выполнены правильно.

В-пятых, необходимо отметить гуманизм тестирования, который заключается в том, что всем предоставляются равные возможности, широта теста дает возможность ученику показать свои достижения на широком поле материала. Таким образом, ученик получает некоторое право на ошибку, которого он при традиционном способе оценивания не имеет.

· Кроме того, тесты эффективны с экономической точки зрения: основные затраты приходятся на составление качественного инструментария, т.е. носят разовый характер. При увеличении количества аттестуемых, эти затраты в значительной степени окупаются [4,5].

Классификация тестов

1. По процедуре создания:

· стандартизованные (в образовании, для целей итоговой аттестации);

· не стандартизованные.

2. По средствам предъявления:

§ бланковые;

§ предметные (манипулируем материальными объектами);

§ аппаратурные (используются устройства для изучения особенностей внимания, восприятия, памяти, мышления);

§ практические (лабораторные работы, снабженные соответствующими инструкциями и имеющие тестовое оснащение);

§ компьютерные.

В рамках компьютерного тестирования В.С. Аванесов предлагает адаптивные тесты - задания, в которых предъявляются по одному, в зависимости от ответа испытуемого на предыдущий вопрос.

Во-первых, тесты привлекают своей оперативностью: можно быстро проверить и оценить уровень усвоения учебного материала.

Во-вторых, повышается объективность проверки и оценки знаний и умений обучаемых.

В-третьих, тесты являются наиболее перспективными измерителями уровня обученности школьников в условиях введения в практику школы образовательных стандартов.

Компьютерные тесты имеют и свои недостатки - провоцируют случайные ошибки, не оставляют исходных результатов на случай апелляции.

1. По направленности:

§ · тесты интеллекта;

§ · личностные тесты;

§ · тесты достижений.

2. По характеру действий:

§ вербальные (с использованием умственных действий);

§ ·невербальные (связанные с практическим манипулированием предметов).

5. По ведущей ориентации:

· тесты скорости (содержат простые задачи; время решения ограничено);

· тесты мощности или результативности (содержат трудные задачи, время решения не ограничено, или мягко лимитировано);

· смешанные тесты (задачи различного уровня сложности, от самых простых до самых сложных, время испытания ограничено, но достаточно для решения большинства задач).

Эти тесты наиболее часто применяются на практике, к ним относятся большинство тестов школьных достижений.

6. По степени однородности задач:

· гомогенные (задачи, сходные по характеру, но различающиеся конкретным содержанием);

· гетерогенные (задания отличаются и по характеру, и по содержанию).

7. По объективности оценивания:

· объективные (в процессе обработки результатов тестирования не предусматривается использование субъективных толкований тестирующим);

· проективные тесты (допускается чрезвычайно большое разнообразие ответов и проявление определенной субъективности при их толковании тестирующим.

8. По специализации:

· широкоориентированные (для тестов в системе образовании), позволяющие оценить эффективность процесса обучения, степень освоения учащимися системы знаний, умений и навыков в ходе учебного процесса;

· узкоориентированные, направленные на выявление достижений учащихся в процессе освоения отдельных предметов, отдельных тем и т.д.

9. По целям использования (только для тестов в системе образования):

· предварительный определяющий тест (определяет знания в начале обучения, затрагивает минимум знаний по теме обучения);

· тест прогресса, достигнутого в процессе обучения, формирующий тест (затрагивает ограниченный сегмент обучения, раздел или главу, состоит из серии отдельных тестовых вопросов, всесторонне охватывающих ограниченную область обучения). Пример, обучающие тесты. Ученику даются конкретные инструкции для исправления обнаруженных ошибок;

3. диагностический тест (содержит большое число вопросов, имеющих отношение к конкретной тестируемой области). Цель теста - определение трудностей обучения.

4. суммирующий тест (используется для оценки широкого диапазона результатов обучения, ожидаемого в конце учебного процесса, содержит вопросы, представляющие более высокий уровень сложности, чем другие виды тестов).

10. По широте использования (только для тестов в системе образования):

· для использования учителем;

· для использования группой учителей или администрацией образовательного учреждения;

· для целей отбора и формирования групп;

· для аттестации учащихся.

11. По форме:

· тесты закрытого типа (задания с выбором верного ответа (или нескольких верных) из набора предлагаемых;

· тесты открытого типа (ввод предполагаемого ответа на задание самим тестируемым).

Правила составления тестовых заданий

1. Начинайте формулировать вопрос с правильного ответа.

2. Содержание задания должно отвечать программным требованиям и отражать содержание обучения.

3. Вопрос должен содержать одну законченную мысль.

4. При составлении вопросов следует особенно внимательно использовать слова "иногда", "часто", "всегда", "все", "никогда".

5. Вопрос должен быть четко сформулирован, избегая слова большой, небольшой, малый, много, мало, меньше, больше и т.д.

6. Избегайте вводных фраз и предложений, имеющих мало связи с основной мыслью, не следует прибегать к пространным утверждениям, так как они приводят к правильному ответу, даже если учащийся его не знает.

7. Неправильные ответы должны быть разумны, умело подобраны, не должно быть явных неточностей, подсказок.

8. Не задавайте вопросы с подвохом (в заблуждение могут быть введены наиболее способные учащиеся).

9. Все варианты ответов должны быть грамматически согласованы с основной частью задания, используйте короткие, простые предложения, без зависимых или независимых оборотов.

10. Реже используйте отрицание в основной части, избегайте двойных отрицаний, таких как: "Почему нельзя не делать…?"

11. Ответ на поставленный вопрос не должен зависеть от предыдущих ответов.

12. Правильные и неправильные ответы должны быть однозначны по содержанию, структуре и общему количеству слов. Применяйте правдоподобные ошибочные варианты, взятые из опыта.

13. Если ставится вопрос количественного характера, ответы располагайте по возрастанию, если дистракторы представлены в виде слов текста, располагайте их в алфавитном порядке.

14. Лучше не использовать варианты ответов "ни один из перечисленных" и "все перечисленные".

15. Избегайте повторения.

16. Используйте ограничения в самом вопросе.

17. Не упрощайте вопросы.

18. Место правильного ответа должно быть определено так, чтобы оно не повторялось от вопроса к вопросу, не было закономерностей, а давалось в случайном порядке.

19. Лучше использовать длинный вопрос и короткий ответ.

20. Проанализируйте задания с точки зрения неверного ответа наиболее подготовленных учеников.

21. Национальные системы ряда стран ставят специфические требования к тестовым заданиям, на которые у нас пока обращается недостаточно внимания [4].

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕМЫ "НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ"

2.1 Алкены

Свойства алкенов

Физические свойства алкенов закономерно изменяются в гомологическом ряду: от С2Н4 до С4Н8 - газы, начиная с С5Н10 - жидкости, с С18Н36 - твердые вещества. Алкены практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.

Химические свойства алкенов определяются строением и свойствами двойной связи С=С, которая значительно активнее других связей в молекулах этих соединений. Алкены химически более активны, чем алканы.

Характеристики углерод-углеродных связей:

2.1.1 Получение и применение алкенов

В природе алкены встречаются в значительно меньшей степени, чем предельные углеводороды, по-видимому, вследствие своей высокой реакционной способности. Поэтому их получают с использованием различных реакций.

I. Крекинг алканов:

Например:

II. Отщепление (элиминирование) двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними p-связи.

1. Дегидрогалогенирование моногалогеналканов при действии спиртового раствора щелочи

2. Дегидратация спиртов при температуре менее 150?C в присутствии водоотнимающих реагентов

Реакции элиминирования идут в соответствии с правилом Зайцева:

Отщепление атома водорода в реакциях дегидрогалогенирования и дегидратации происходит преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода.

Современная формулировка: реакции отщепления идут с образованием более замещенных при двойной связи алкенов.

Такие алкены обладают более низкой энергией.

3. Дегалогенирование дигалогеналканов, имеющих атомы галогена у соседних атомов углерода, при действии активных металлов:

4. Дегидрирование алканов при 500°С:

Алкены применяются в качестве исходных продуктов в производстве полимерных материалов (пластмасс, каучуков, пленок) и других органических веществ.

Этилен (этен) Н2С=СН2 используется для получения полиэтилена, политетрафторэтилена (тефлона), этилового спирта, уксусного альдегида, галогенопроизводных и многих других органических соединений, применяется как средство для ускоренного созревания фруктов.

Пропилен (пропен) Н2С=СН2-СН3 и бутилены (бутен-1 и бутен-2) используются для получения спиртов и полимеров.

Изобутилен (2-метилпропен) Н2С=С(СН3)2 применяется в производстве синтетического каучука.

2.2 Алкадиены

Алкадиены (диены) - непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат две двойные связи. Общая формула алкадиенов СnH2n-2.

Свойства алкадиенов в значительной степени зависят от взаимного расположения двойных связей в их молекулах. По этому признаку различают три типа двойных связей в диенах.

1. Изолированные двойные связи разделены в цепи двумя или более ?-связями:

СН2=СН-СН2-СН=СН2

Разделенные sp3-атомами углерода, такие двойные связи не оказывают друг на друга взаимного влияния и вступают в те же реакции, что и двойная связь в алкенах.

Таким образом, алкадиены этого типа проявляют химические свойства, характерные для алкенов.

2. Кумулированные двойные связи расположены у одного атома углерода:

СН2=С=СН2 (аллен)


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.