Главная страница

ЭКСПЕРИМЕНТ по органической химии в средней школе. Методика и техника пособие для учителей


Скачать 1.76 Mb.
НазваниеМетодика и техника пособие для учителей
АнкорЭКСПЕРИМЕНТ по органической химии в средней школе.pdf
Дата05.04.2017
Размер1.76 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаEKSPERIMENT_po_organicheskoy_khimii_v_sredney_shkole.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#10271
страница1 из 13
Каталогid31889418

С этим файлом связано 13 файл(ов). Среди них: Счастливый репост Оно 20.09.docx, 2.gif, о конкурсе стенгазет сент 2012.docx, Evo_prob.pdf, Comenius_School_of_infancy_an_essay_on_t.pdf, 1-2k_timetable_2013-2014.pdf, Zoologia_bespozvonochnykh.pdf, DSC_3730-02w.jpg, 1-2k_IBKh-1polugodie-14-15.pdf и ещё 3 файл(а).
Показать все связанные файлы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Л.А.ЦВЕТКОВ
ЭКСПЕРИМЕНТ
по органической химии
в средней школе
МЕТОДИКА И ТЕХНИКА
ПОСОБИЕ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ
Издание пятое, переработанное и дополненное
Под общей редакцией Е.И.Оржековской
Москва
«Школьная Пресса»
2000

ББК 74.265.7
Ц27
Цветков Л.Л.
Ц27 Эксперимент по органической химии: Методика и техника / Пособие для учителей. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Школьная Пресса, 2000. — 192 с.
ISBN 5-92I9-0034-6
В пособии основное внимание уделено методике эксперимента, используемого при изучении органической химии в школе. В нем даны рекомендации по демонстрационному и лабораторному эксперименту, а также полезные советы при постановке практических работ.
Пособие предназначено для учителей общеобразовательных школ и специализированных классов, лицеев, гимназий и других средних учебных заведений. Оно может быть рекомендовано и студентам педагогических вузов биолого-химического профиля.
ББК 74.265.7
ISHN S 9219-0034-6 © Л.А.Цветков, 2000
© Издательство «Школьная Пресса», 2000

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
По вопросам эксперимента в преподавании неорганической химии в школе имеется ряд ценных пособий. Среди них выдающимся является замечательный труд покойного Вадима Никандровича Верховского «Техника и методика химического эксперимента в школе». Специальное пособие по вопросам эксперимента в органической химии, рассчитанное на школьную программу, отсутствует.
Вследствие этого учителя в процессе преподавания органической химии вынуждены часто ограничиваться химическими опытами, описанными в приложении к стабильному учебнику. Но опыты в учебнике рассчитаны на выполнение их учащимися в классе и поэтому не могут в полной мере обеспечить демонстрационный эксперимент и тем более внеклассную работу по химии.
Существенным является также то обстоятельство, что техника и методика эксперимента по органической химии в ряде случаев оказываются более сложными, чем в неорганической химии. Это обусловлено некоторыми особенностями опытов с органическими веществами, например: затратой часто значительного времени на осуществление реакций, не всегда достаточной внешней выразительностью процессов и т.д.
Между тем известно, какое большое значение для формирования правильных, прочных и действенных знаний у учащихся имеют тщательность отбора опытов, безукоризненная техника их выполнения и правильное методическое использование.
Предлагаемое вниманию учителей пособие имеет целью хотя бы в некоторой степени заполнить существующий пробел в литературе по методике преподавания органической химии.
В первой части пособия автор стремился в кратких чертах охарактеризовать образовательное и воспитательное значение курса органической химии в советской школе, показать роль эксперимента и решении учебно-воспитательных задач, стоящих перед данным предметом, и рассмотреть некоторые общие вопросы техники и методики учебного эксперимента в органической химии.
Во второй части излагается техника выполнения опытов по всем темам школьной программы и, в необходимых случаях, даются методические указания по использованию их в ходе урока. Основное внимание автор уделил демонстрационному эксперименту, так как он мало освещен в методической литературе. В качестве лабора-
торных опытов описаны главным образом те, которые не могут достаточно успешно наблюдаться учащимися с демонстрационного стола.
Значительное место в предлагаемом пособии уделено описанию экспериментальных работ для внеклассных занятий учащихся в связи с изучаемым материалом, что имеет целью как удовлетворение и развитие интереса учащихся к науке и химическому производству, так и практическую помощь учителю в подготовке классного эксперимента.
Экспериментальные работы, проводимые на практических занятиях, параллельных курсу органической химии, здесь специально не выделены.
Для построения практических занятий учитель может, руководствуясь программой, отобрать работы из числа лабораторных и демонстрационных опытов, приводимых в настоящем пособии.
Автор не стремился дать непременно оригинальные, ранее неизвестные опыты по химии. Задача, прежде всего, состояла в том, чтобы отобрать и обработать наиболее известные из них, применяющиеся уже в школах и проверенные на практике.
Новые опыты пришлось вводить лишь в тех случаях, где школьный эксперимент вообще был мало разработан (например, в обосновании структурных формул веществ) или не разработан совсем (например, в освещении современных успехов органической химии). Разумеется, что на первых порах это не могло быть сделано достаточно полно. Задача введения новых опытов в преподавании химии, особенно знакомящих учащихся с достижениями современной науки и промышленности, еще ждет своего разрешения и творческого участия многих учителей.
Большинство опытов по органической химии дано в нескольких вариантах различной степени сложности и иногда в различном методическом плане. Это позволит учителю отбирать их в соответствии с имеющимися возможностями и разнообразить методы обучения.
В связи с тем, что учебная программа по химии в последние годы подвергалась сокращениям, некоторые опыты, описанные как демонстрационные, очевидно, не смогут быть поставлены в классе. Автор все же не счел целесообразным исключать их из предлагаемого пособия, так как они могут быть полезны в процессе внеклассной работы по химии.
Автор выражает глубокую признательность проф. Л.М.Сморгонскому, чл.- кор. АПН РСФСР С.Г.Шаповаленко и чл.-кор. РСФСР Л.А.Дубынину за ценные советы и указания при подготовке рукописи к печати.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Последнее переиздание книги выдающегося отечественного ученого, члена- корреспондента РАО Л.А.Цветкова «Эксперимент по органической химии» состоялось более двадцати лет назад. В настоящее время эта книга стала библиографической редкостью. Вместе с тем и для условий современной школы рекомендации автора остаются актуальными. Автор предлагает не перечень различных опытов, используемых в преподавании органической химии в школе, а стройную, методически обоснованную систему формирования знаний учащихся, основанную на химическом эксперименте.
Настоящее издание пособия является сокращенным и переработанным.
Сокращения коснулись отдельных разделов книги, в которых подробно рассматривалось, например, оборудование школьного химического кабинета (в настоящее время издано много пособий, практикумов и нормативных документов, посвященных этому вопросу). Из пособия исключены некоторые опыты в связи с их сложностью или отсутствием необходимости их осуществления. Введена современная номенклатура органических и неорганических соединений, хотя кое- где сохранены тривиальные названия, используемые до сих пор. Редактор выражает надежду, что опыты, предлагаемые автором для проведения внеклассной (кружковой) работы, заинтересуют и современного учителя.
При работе над переизданием была использована современная литература.
Поэтому, наряду со списком, предлагаемым автором, в пособии приводится и список литературы, рекомендуемый редактором.
Е. И.ОРЖЕКОВСКАЯ

ЧАСТЬ 1
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ШКОЛЬНОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ
ШКОЛЬНОГО КУРСА ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Эксперимент в преподавании органической химии, как и всякой другой естественнонаучной дисциплины, имеет целью способствовать решению основных учебно-воспитательных задач, стоящих перед предметом.
Поэтому, прежде чем определить содержание школьного эксперимента, а также формы и методы его проведении, следует хотя бы кратко рассмотреть задачи изучения органической химии в средней школе и роль эксперимента в этом изучении.
Органическая химия как часть школьного курса химии решает прежде всего общие задачи, стоящие перед учебным предметом в целом. Она содействует, таким образом, общему образованию и политехнической подготовке учащихся.
Вместе с тем органическая химия позволяет учителю успешно решать отдельные образовательные задачи и глубже ставить некоторые вопросы воспитания учащихся.
Органическая химия, являясь самостоятельной ветвью химической науки, изучает углеродосодержащие вещества и те превращения, которые с ними происходят. Она оперирует колоссальным многообразием веществ, причем в большинстве своем они отличаются от веществ неорганических более сложными: составом, строением и химическими свойствами.
Рассматривая вещества и явления, органическая химия помогает понимать процессы, происходящие в окружающем нас растительном и животном мире, познавать сущность и закономерность жизни.
Этим, прежде всего, определяется образовательное и воспитательное значение курса органической химии.
Характерной чертой органических соединений является ярко выраженная зависимость их химических свойств не только от качественного и количественного состава, но и от внутреннего строения молекул. Поэтому учение о химическом строении, включаю-
щее концепцию электронных смещений и стереохимические аспекты, имеет в органической химии фундаментальное значение. Можно сказать, что научное мышление химика-органика основывается на современных представлениях о строении органических веществ.
Ознакомление учащихся с важнейшими органическими производствами вносит существенный вклад в их политехническую подготовку. Рассмотрение процессов переработки газа, нефти и каменного угля дает понятие об основах топливной промышленности. На примере синтеза этилового спирта или уксусной кислоты учащиеся знакомятся с промышленностью тяжелого органического синтеза. Ознакомление с переработкой жиров, крахмала и других сельскохозяйственных продуктов позволяет сформировать представление о применении химии в пищевой промышленности. Изучение промышленных способов получения каучука, смол, пластмасс и волокон дает понятие о важнейшей в настоящее время отрасли народного хозяйства — промышленности синтетических материалов.
В процессе изучения всех этих производственных вопросов учащиеся встречаются с осуществлением на практике таких типичных процессов органической химии, как восстановление и окисление, гидрирование и дегидрирование, гидратация и гидролиз, полимеризация и поликонденсация и другие. Они знакомятся с работой наиболее типичных химических аппаратов, как применяемых преимущественно в промышленности органической химии, так и общих для химической промышленности в целом. Здесь на новых примерах обогащаются и закрепляются знания учащихся о важнейших принципах химического производства — непрерывности процессов, противотоке веществ, развитии их поверхности, применении катализаторов, выборе оптимальных условий для проведения реакций и т.п.
Содержание курса органической химии, при соответствующем освещении его, способствует формированию у учащихся научного мировоззрения.
Предсказание свойств веществ по установленной структуре и возможность синтеза веществ на основе указаний теории строения убеждают учащихся в реальности существования атомов, молекул и в истинности самих научных теорий. Здесь с большой убедительностью раскрывается материальное единство мира, (многочисленные вещества состоят из ограниченного числа элементов), всеобщая связь веществ и явлений в природе (общность свойств веществ в пределах класса, генетическая связь между различными классами соединений), причинная обусловленность явлений и т.д. Органическая химия помогает познать движение и развитие в природе (превращения веществ, круговорот элементов, образование сложных веществ из простых). Она подводит учащих-
ся к пониманию законов диалектического развития природы, и прежде всего закона перехода количественных изменений в качественные, который здесь проявляется особенно наглядно. Основные положения теории химического строения органических веществ помогают глубже понять этот закон, так как показывают, как количественные изменения в составе и структуре молекул вследствие взаимного влияния атомов ведут к появлению новых веществ. Так в общих чертах может быть охарактеризовано образовательное и воспитательное значение курса органической химии в средней школе.
НАУЧНЫЙ И УЧЕБНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
В завоевании того богатства знаний, которым обладает человечество в области органической химии, исключительную роль сыграл эксперимент. Изучение химических процессов путем наблюдения в естественных природных условиях не может дать достаточного результата.
Вещества находятся обычно не в чистом виде, а в сложных сочетаниях друг с другом, сущность процессов глубоко скрыта под видимыми внешними явлениями. Химик должен изолировать вещество, чтобы приступить к его изучению; он должен в искусственно созданных условиях проследить все его многообразные отношения к другим веществам, чтобы иметь возможность проникнуть в его сущность, т.е. понять его структуру.
Другими словами, химик должен прибегнуть к эксперименту, который существенно отличается от простого наблюдения. Эксперимент — это изучение явления в особых, специально созданных условиях, которые могут варьироваться экспериментатором, чтобы полнее выявить обусловленность явления, вскрыть существующие связи и отношения веществ.
Изучив вещество, химик-органик часто приступает к искусственному получению его или же ставит себе цель, руководствуясь теорией строения органических соединений, синтезировать новое вещество, неизвестное природе с заранее заданными свойствами. Здесь также создаются специальные условия для того или иного явления, и эксперимент выступает как критерий правильности гипотезы ученого.
Очевидно, что в содержание учебного предмета должны входить не только факты, закономерности и объясняющие их теории, но и методы, какими научные факты добываются.
Еще Д.И.Менделеев в свое время учил: «Знание выводов, без сведения о способах их достижения, легко может вести к заблуж-
дению в философской и даже в практической стороне наук»
1
и что «необходимо усвоить прежде всего химическую практику, т.е. мастерство предмета, искусство спрашивать природу и слышать ее ответы в лабораториях и книгах»
2
Химия — наука экспериментальная, поэтому стоит только отойти от этого правила и начать изучать «слова», пусть даже совершенно правильные, вместо конкретных явлений, как резко снижается качество знаний, порой несмотря на внешнее их благополучие. Ведь химический эксперимент выступает и как объект изучения и как средство обучения.
Естественно, что в едином учебном процессе не существует двух отдельных видов эксперимента, эксперимент един, и сказанное отражает лишь его разные стороны. Школьный эксперимент одновременно дает представление о методах самой науки и является одним из средств (иногда говорят — методов) обучения ее основам. Поэтому при всей общности научного и учебного эксперимента в своей основе последний имеет некоторые особенности, чего нельзя не учитывать при постановке эксперимента в школе.
В учебном эксперименте, как и в научном, вскрываются объективно существующие отношения, связи между веществами и явлениями. Но в то время как в научном эксперименте эти отношения выясняются чаще всего впервые и результат опыта лишь предполагается, он неизвестен, в учебном эксперименте результат опыта предопределен. Он известен, прежде всего, учителю. Учащимся в одних случаях результат опыта так же может быть известен, как, например, в лабораторной работе, иллюстрирующей сообщенные учителем сведения, или на практических занятиях, проводимых в заключение изученной темы. В других случаях результат может лишь предполагаться, например, при распознавании веществ, тогда для учащихся эксперимент играет роль как бы научного эксперимента.
Научный эксперимент не имеет строгих ограничений во времени. Учебный эксперимент, как правило, должен длиться несколько минут, и во всяком случае он должен быть ограничен рамками урока. Лишь в отдельных, особых случаях часть опыта может быть перенесена на следующее занятие. Это требование объясняется тем, что эксперимент играет подчиненную роль по отношению к содержанию урока и не должен нарушать строгой логики развертывания этого содержания.
Учебный эксперимент более схематичен, технически более
1
Д.И.Менделеев. Основы химии. Изд. 4-е. 1881. С. V. (Предисловие)
2
Там же. С. XII.
прост, чем эксперимент научный. Он должен быть освобожден от деталей, способных отвлечь внимание от основной идеи опыта — показа того или иного явления.
В учебном эксперименте, особенно демонстрационном, немалое значение имеет и внешняя его выразительность. Эксперимент необходимо аккуратно и красиво оформить, все части прибора расположить в удобном для восприятия учащимися виде. Существенные, но плохо видимые детали приборов приходится изображать на доске.
В учебном эксперименте стремятся обеспечить наглядность самого процесса, и это нередко составляет основную методическую трудность. Учитель демонстрирует, например, получение диэтилового эфира из спирта. Учащиеся наблюдают, что жидкость из одного сосуда перегоняется в другой. У них может создаться впечатление, что здесь происходит перегонка спирта, так как нет резких видимых признаков химической реакции (эфир также бесцветен, как и спирт).
Малая наглядность реакции не смущает ученого, так как он будет подробно исследовать полученное вещество. Учителю же приходится прибегать к специальным приемам, чтобы достичь необходимой убедительности опыта.
Наконец, следует сказать, что при изучении химии иногда приходится прибегать, как иногда говорят, к «мыслительному эксперименту» — представлять в уме, без наблюдения на опыте, те или иные процессы, характеризующие свойства веществ, их получение и т.д., и в уме определять те результаты, к которым тот или иной опыт может привести. Такой «мыслительный эксперимент» необходим, во- первых, потому что невозможно показать воочию все явления, иллюстрирующие многообразные свойства изучаемых веществ в то ограниченное время, которое отводится на прохождение предмета; во-вторых, потому, что для школьной лаборатории недоступны некоторые процессы, изучение которых, однако, необходимо. Наконец, он имеет значение и для развития у учащихся воображения как репродуцирующего, т.е. умения создавать образ объекта в соответствии с описанием его, так и творческого, когда человек самостоятельно создает новые образы.
Воспитание этих качеств совершенно необходимо, так как нельзя охватить всего богатства науки через непосредственные ощущения; в дальнейшем учащимся придется многое изучать со слов лектора и по книгам. Поэтому нужно уметь ярко представлять себе сказанное и написанное, чтобы правильно понимать и прочно запечатлевать в памяти.
При этом мы, конечно, должны иметь в виду, что все представления могут создаваться только на основе образов, полученных в
предшествующих восприятиях. Поэтому у ученика должен быть определенный круг непосредственных наблюдений, опираясь на которые можно было бы создавать и эти представления.
Таким образом, при сочетании обычного и «мыслительного» эксперимента первый из них, связанный с непосредственным наблюдением, лежит в основе всего обучения.
ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
В ПРЕПОДАВАНИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Выше было охарактеризовано учебно-воспитательное значение школьного курса органической химии. Каковы же в связи с этим конкретные задачи химического эксперимента, если учесть те особенности, которые присущи ему в учебном процессе?
Чтобы ответить на поставленный вопрос, рассмотрим кратко, что составляет конкретное содержание данного раздела школьного курса химии.
В органической химии изучаются вещества различных классов органических соединений. Выбор этих веществ определяется: а) значением их для усвоения основ науки; б) важностью для человека и народного хозяйства страны; в) доступностью для понимания школьника.
В связи с этим в школьном курсе химии представлены такие основные классы соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кислоты, сложные эфиры, углеводы, нитро- и аминосоединения, белки. Не включаются в курс многие полифункциональные соединения, красители, гетероциклические соединения, алкалоиды и ряд других классов веществ, недоступных школьнику для усвоения в отведенное время.
Первая задача эксперимента состоит в том, чтобы обеспечить наглядное ознакомление с изучаемыми веществами. С этой целью демонстрируются коллекции, выдается для ознакомления раздаточный материал, ставятся опыты, характеризующие физические свойства веществ.
Вторая задача эксперимента заключается в том, чтобы показать химические реакции веществ в более наглядной форме. Вне зависимости от того, проводится ли эксперимент в виде иллюстрации к сказанному учителем или, основываясь на результатах опыта, учащиеся делают выводы о свойствах вещества, эксперимент должен обеспечить «живое созерцание» действительности.
Непосредственные наблюдения и слово учителя должны здесь в полной мере соответствовать друг другу и в тесном взаимо-
действии обеспечивать правильное формирование научных понятий.
Третья задача эксперимента — помочь учителю раскрыть перед учащимися идею развития в органической химии: генетическую связь веществ, переходы между классами органических соединений, синтезы сложных веществ из простых, обусловленность реакций внешними условиями и т.п. Соответствующие процессы, имеющие большое значение для формирования мировоззрения, должны предстать перед учащимися как реальные явления, а не как уравнения на доске и бумаге.
При этом необходимо иметь в виду, что, хотя проблема взаимной связи и развития выступает в органической химии ярче, чем в неорганической, она все же не имеет здесь той выразительности и непосредственной доступности, как, например, в явлениях природы, изучаемых биологией. Поэтому учителю нужно проявить здесь достаточное внимание, чтобы эта важная сторона науки была правильно раскрыта перед учащимися, чтобы органическая химия, таким образом, помогала им воспринимать естествознание в целом.
Следующая задача эксперимента, особенно характерная для преподавания органической химии, — показать на конкретных, убедительных фактах зависимость химических свойств веществ от их строения и характер взаимного влияния атомов в молекулах.
Поскольку эти вопросы при изучении неорганической химии обычно не рассматриваются и у учащихся нет соответствующих предварительных представлений, роль эксперимента здесь становится особенно ответственной. К
«мыслительному эксперименту» здесь прибегать нельзя по крайней мере до тех пор, пока учащиеся на выводе формул нескольких веществ наглядно не убедятся, как в науке определяется химическое строение веществ, как зависят свойства от этого строения и как присутствие тех или иных атомов влияет на поведение других атомов и вещества в целом.
Опыт показывает, что чисто описательное изучение органической химии, когда от учащихся требуют лишь перечислить сведения об отдельных веществах и написать уравнения химических реакций, представляется им нагромождением бесконечного количества случайных фактов. Структурные формулы, введенные догматически, становятся для них лишь схемами, которые надо заучивать и уметь чертить. Без знания реальных основ определения структуры молекул учащиеся усваивают теорию химического строения поверхностно. Сопоставление свойств со строением при этом гели и делается, то оно чаще бывает чисто формальным, ассоциа-
тивным, а не внутренним, осмысленным. Химическое строение вещества и его характерные свойства здесь сосуществуют, а не находятся в причинно- следственной связи.
С переходом в мир органической химии перед учащимися открылись широкие перспективы познания одной из основных химических проблем — связи свойств веществ с их строением. К сожалению, в школьных условиях, мы не всегда имеем возможность привести достаточно строгое экспериментальное доказательство химического строения веществ. Это объясняется тем, что учащимся неизвестно строение многих других веществ, по превращению в которые можно судить о структуре исходного вещества, малодоступны на уроке и количественные опыты, которые часто необходимы для этой цели, и т.д. Поэтому в некоторых случаях при доказательстве строения приходится идти на известные упрощения, однако они не должны выходить за пределы допустимых упрощений при переходе от научного эксперимента к учебному.
Ученики одной из школ, где в преподавании органической химии проводилось экспериментальное доказательство формул строения, впоследствии заявили: «Самое интересное и важное в органической химии, что в ней вещества изучаются более углубленно и доказывается, почему вещество имеет такую формулу, а не какую-нибудь другую».
Далее задача эксперимента состоит в том, чтобы содействовать успешному политехническому обучению школьников.
С его помощью учитель может показать многогранную связь органической химии с жизнью, показать применение химических знаний в производстве, раскрыть научные основы важнейших химических производств.
Методически правильное ознакомление учащихся с научными основами того или иного производства может быть поставлено лишь на базе конкретных наблюдений. Эксперимент должен дать наглядный показ главного химического процесса, лежащего в основе того или иного химического производства.
Совершенно очевидно, что при этом должна идти речь об ознакомлении учащихся с современным производством, т.е. с теми процессами, которые находят сейчас преимущественное распространение и имеют перспективу дальнейшего развития.
В соответствии с программой и возможностями школьного курса мы можем ознакомить учащихся экспериментальным путем с химическим использованием природного газа (хлорирование), с перегонкой нефти, с использованием газов нефтепереработки (получение спирта из этилена), с получением некоторых смол, пласт-
масс (например, фенолформальдегидной смолы, полиметилметакрилата), с переработкой жиров и крахмала и т.д.
К сожалению, много интересного и существенно важного с точки зрения характеристики путей развития промышленной химии мы показать учащимся пока не в состоянии, так как соответствующий учебный эксперимент не разработан или недоступен по своим условиям. Мы не можем пока продемонстрировать, например, получение хлорвинила из ацетилена, бутадиена из бутана, синтез какого-либо каучука или полиэтилена, показать гидрирование твердого топлива, получение спиртов окислением парафинов и т.д.
Наконец, задача химического эксперимента и в том, чтобы вооружить учащихся практическими умениями.
Выполнение учащимися опытов по органической химии, часто более сложных, чем опыты с неорганическими веществами, способствует выработке умений применять знания на практике и умений обращения с веществами и лабораторной техникой, что, как известно, также имеет важное значение в практической подготовке. В содержании этих опытов должна отражаться многогранная связь органической химии с жизнью, которую можно осуществить, ставя в числе других такие практические работы, как исследование свойств технических материалов; распознавание органических веществ в сельском хозяйстве и т.д.
Во второй части предлагаемого пособия мы стремились так подобрать и построить опыты по органической химии для средней школы, чтобы они в какой-то мере отвечали очерченным выше задачам.
Здесь мы не останавливаемся специально на том, что, помимо изложенных выше задач, эксперимент по органической химии способствует развитию у учащихся внимания, аккуратности, наблюдательности, настойчивости в преодолении трудностей и ряда других качеств, так как в этом мы не усматриваем существенных отличий его от эксперимента по неорганической химии.
РАЗНОВИДНОСТИ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
По организационным формам и месту, занимаемому в педагогическом процессе, учебный эксперимент подразделяется на: а) демонстрационный, б) лабораторный, в) практические занятия учащихся.
Очевидно, что эксперимент необходим в обучении как источник знания, как средство применения знаний и как критерий их истинности. Поэтому наиболее важными формами эксперимента
в данном курсе являются демонстрационные опыты учителя и практические занятия учащихся.
Иногда говорят, что демонстрационный эксперимент обеспечивает «живое созерцание» и стоит поэтому в начальной стадии процесса познания, а практические занятия завершают изучение применением знаний и выработкой практических навыков.
Однако такое мнение нельзя считать абсолютно правильным. Ведь демонстрации учителя не только составляют начальный этап изучения, они используются в ходе последующих рассуждений, к ним обращаются при обобщениях, в них проверяются гипотезы, в них непременно находят и практическое применение знания учащихся. Точно так же практические занятия, кроме практического применения знаний, содержат в себе элементы новых восприятий, иногда требуют от учащихся обобщений, проверки гипотез и т.д.
Демонстрационный эксперимент до некоторой степени решает почти все основные задачи, стоящие перед химическим экспериментом. Он обеспечивает наглядное восприятие изучаемых веществ и явлений, дает основу для теоретических выводов и обобщений; иллюстрирует практические применения науки, вскрывая связь ее с жизнью и производством; является животворным источником развития мышления учащихся; помогает закреплению знаний, дает возможность постановки упражнений в применении знаний и закладывает основы для формирования экспериментальных умений учащихся.
Находясь в руках учителя, демонстрационный эксперимент дает возможность разрешать эти задачи наиболее экономно во времени и наиболее правильно в техническом и методическом отношениях.
Лабораторные опыты, проводимые в процессе изложения материала учителем, на уроках органической химии могут найти несколько более ограниченное применение, чем при изучении неорганической химии.
Многие опыты по органической химии, в случае проведения их учащимися, поглощают настолько много времени, что невольно превращаются в самоцель и уводят от разрешения основной, ведущей задачи урока; теоретический уровень преподавания при этом снижается.
На первых порах обучения химии (8-9 кл.) лабораторные работы, безусловно, должны занимать значительное место. При изучении же органической химии нам представляется целесообразным в виде лабораторных ставить прежде всего те опыты, которые не могут быть надлежащим образом восприняты учащимися при демонстрировании учителем. Подобные опыты, безусловно, следует
ставить по ходу урока. Такую постановку опытов часто называют демонстрацией, приближенной к учащимся.
Практические занятия — это такая форма учебной работы, когда выполнение учащимися химических опытов является основным содержанием урока.
Практические занятия ставятся обычно в заключение прохождения одной или нескольких тем курса. Они способствуют:

закреплению знаний по химии, в том числе и основного экспериментального материала, путем самостоятельного выполнения учащимися наиболее важных опытов. При этом практические занятия, проводимые в заключение ряда тем, дают возможность заочно обобщать экспериментальный и теоретический материал, что не всегда возможно на уроке;

развитию экспериментальных умений и овладению техникой химического эксперимента. При этом особое внимание должно быть уделено технике безопасности, тем более что большинство органических соединений огнеопасны, ядовиты, летучи;

творческому применению знаний в процессе экспериментального решения задач и практических вопросов. Такие работы имеют большое знамение для воспитания умения пользоваться знаниями в активной форме, для воспитания творческой мысли и инициативы и расширяют представления учащихся о роли химии в жизни. Здесь они в самой непосредственной форме убеждаются в истинности научных знаний и в практическом их значении.
Демонстрационные, лабораторные опыты, практические занятия относятся к классным формам эксперимента. В школе имеют место и внеклассные формы работы по химии, преимущественно в виде кружков, где эксперименту отводится значительное место.
Экспериментальная работа в кружке помогает углубить знания по химии, обогатить учащихся наблюдениями многообразных химических явлений, приучить их к самостоятельной работе в лаборатории и правильному выполнению многообразных лабораторных операций.
Временами работа кружка тесно переплетается с учебными занятиями: учащиеся в кружке продолжают отдельные опыты, начатые на уроке и требующие длительного времени, результаты своей работы они выносят на следующие занятия в классе: они готовят для уроков по химии необходимые вещества, иллюстрации, модели; подробно изучают местные производства, оформляют материалы этого изучения для использования в классе и т.д.
В условиях внеклассной работы возможно ознакомление и с некоторыми химическими процессами, не изучаемыми по программе, когда нужно получить, например, необходимые препараты

(сульфирование, диазотирование и т.п.), а также с лабораторными операциями, не встречающимися на практических занятиях (перекристаллизация, перегонка с водяным паром и т.п.).
МЕТОДИКА ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Характерными чертами демонстрационного эксперимента в органической химии являются следующие:

Эксперимент в преподавании органической химии в большой степени является средством «спрашивать природу», т.е. средством опытного исследования изучаемых вопросов, а не только иллюстрацией сведений о веществах, сообщаемых учителем. Это определяется как особенностями самого учебного предмета, так и тем обстоятельством, что органическая химия изучается уже на базе значительной химической подготовки учащихся.

Наиболее существенные демонстрационные опыты в большинстве случаев оказываются более продолжительными во времени, чем опыты по неорганической химии. Иногда они занимают почти целый урок, а в отдельных случаях и не вмещаются в рамки 45-минутного урока.

Демонстрационные опыты в ряде случаев менее наглядны и выразительны, чем в курсе неорганической химии, так как в наблюдаемых процессах мало внешних изменений, а получаемые вещества часто не имеют резких отличий в свойствах от исходных веществ.

В опытах по органической химии большое значение имеют условия протекания реакций: даже незначительное изменение этих условий может привести к изменению направления реакции и получению совершенно других веществ.

При постановке опытов по органической химии есть значительная опасность недостаточного осмысления их учащимися. Это объясняется тем, что опыты протекают часто длительное время, а иногда ставится параллельно несколько демонстраций, что заставляет учащихся распределять свое внимание одновременно на несколько объектов. К тому же путь от явления к сущности здесь часто сложнее, чем при изучении неорганической химии.

В связи с тем что в школьных условиях значительное число важных химических процессов не может быть продемонстрировано, неизбежно ознакомление учащихся с целым рядом фактов без демонстрации опытов, по рассказу учителя, по схемам, рисункам и т.п.
Рассмотрим в этой последовательности, какие методические выводы отсюда следуют.

1. Эксперимент органической химии дает весьма благодарный материал для умственного развития учащихся и воспитания творческих способностей к решению выдвигаемых проблем.
Если эти возможности мы хотим использовать, демонстрируемые опыты не могут сводиться лишь к наглядной иллюстрации слов учителя. Такое преподавание едва ли способно пробудить самостоятельную мысль учащихся.
Эксперимент особенно ценен как средство изучения природы и поскольку он является источником знаний, он развивает наблюдательность учащихся и стимулирует их мыслительную деятельность, а также заставляет сопоставлять и анализировать факты, создавать гипотезы и находить пути их проверки, уметь приходить к правильным выводам и обобщениям.
С этой точки зрения приобретают большое значение опыты, показывающие генетическую связь классов органических веществ; опыты, проверяющие предположения о свойствах веществ и способах их получения на основании теории строения; опыты, ведущие к заключению о том или ином строении молекулы вещества.
Чтобы демонстрационные опыты дали надлежащие результаты, необходимо стремиться выполнять следующие условия: а) четко поставить проблему, требующую экспериментального решения, и разработать с учащимися основную идею опыта; цель и идею опыта учащиеся должны усвоить до эксперимента и во время эксперимента руководствоваться ими; б) учащиеся должны быть подготовлены к эксперименту, т.е. должны обладать необходимым запасом знаний и представлений для правильного наблюдения и дальнейшего обсуждения опыта; в) учащиеся должны знать назначение отдельных частей прибора, свойства используемых веществ, что наблюдать во время опыта, по каким признакам можно судить о процессе и о появлении новых веществ; г) правильно должна быть построена цепь рассуждений на материале опыта, и к необходимым выводам на основе опытов учащиеся должны подойти сами под руководством учителя.
Особенно важно обеспечить сознательное и активное участие учащихся в проведении опыта и обсуждении его результатов. Это может достигаться системой вопросов, которые ставит учитель в связи с экспериментом, например: «Что мы хотим узнать при помощи этого опыта?», «Какие вещества мы должны взять для опыта?», «Почему мы применяем в приборе ту или иную деталь?», «Что наблюдали в этом опыте?», «По каким признакам мы можем судить, что шла химическая реакция?», «Какие условия необходимы для реакции»?, «Почему вы думаете, что получилось такое-то вещество?», «Как на основании этого опыта можно сделать тот или иной вывод?», «Можно ли сделать такой-то вывод?» и т.д.

Такая методика химического эксперимента приучает учащихся правильно наблюдать, воспитывает устойчивое внимание, строгость суждений, способствует прочному закреплению правильных представлений, развивает интерес к предмету.
2. Большой методической тщательности требуют опыты по органической химии ввиду длительности их во времени. Из числа опытов, рекомендуемых программой и учебниками, свыше 60% являются «длительными», требующими на свою постановку от 10 мин до 1 ч, а в отдельных случаях и больше. Среди таких опытов можно назвать следующие: фракционная перегонка нефти, получение бромбензола, брожение глюкозы, получение бромэтана, нитрование клетчатки, синтез нитробензола и анилина, получение ацетальдегида из ацетилена, полимеризация метилметакрилата или другого мономера, количественные опыты в связи с доказательством структурных формул и др.
Одни учителя стараются избегать длительных опытов, боясь задержать темп прохождения курса, другие в постановке таких опытов допускают существенные методические неточности, третьи, наоборот, высоко ценят эти опыты, характерные для органической химии и не отходят от начатого эксперимента. При этом утомительно тянется урок в ожидании результата опыта, т.е. происходит расточительная трата времени, и педагогическая ценность урока снова оказывается невысокой.
Как же строить урок с использованием длительного эксперимента?
Там, где возможно, следует стремиться прежде всего к сокращению времени на проведение опыта. Это может быть достигнуто различными путями.
Иногда можно ограничиться получением небольшого количества вещества, достаточного лишь для его распознавания, или не извлекать продукт в чистом виде, если он с убежденностью может быть опознан в результате реакции. Можно рекомендовать предварительное нагревание реакционной смеси или разумно уменьшать количество исходных веществ.
Значительное сокращение времени дают также следующие приемы.
Поставив тот или иной опыт, можно не дожидаться его окончания на данном уроке, а, отметив начало реакции, показать готовые продукты, с тем чтобы на следующем уроке представить и вещества, полученные в начатом опыте, или, начав опыт на уроке, воспользоваться аналогичным опытом, заготовленным заранее, где реакция уже в значительной степени прошла, и здесь на уроке поставить извлечение полученных веществ.

Подобная организация опытов не будет означать уход от наглядности в догматизм, так как основные стадии процесса здесь сохраняются и находят необходимое объяснение. Учащиеся видят медлительность протекания процесса и с полным доверием относятся к демонстрации конечной стадии опыта.
С особой тщательностью ставятся опыты, которые указанными выше способами не могут быть сколько-нибудь значительно сокращены во времени.
Вот один из возможных вариантов методического оформления подобных опытов.
В классе обсуждается строение этилового спирта. Перед учащимися ставится вопрос:
«Какой реакцией можно подтвердить наличие гидроксильной группы в молекуле спирта?»
Путем наводящих вопросов о том, какие гидроксилсодержащие вещества изучались в неорганической химии и с какими веществами они реагировали, учитель вызывает со стороны учащихся предложение провести реакцию с соляной или бромистоводородной кислотой. В случае наличия гидроксильной группы можно ждать образования воды и известного учащимся хлористого (бромистого) этила. Называются исходные вещества, объясняется устройство прибора и ставится соответствующий опыт. Составляется предположительное уравнение реакции.
Во время опыта ставится вопрос: «В какие реакции еще может вступать спирт установленного нами строения?» Учащиеся вспоминают получение этилена.
Учитель спрашивает, как ставился в классе этот опыт, и предлагает составить уравнение реакции. Далее учитель требует суммировать химические свойства спирта. Вызванный ученик указывает реакцию спирта с натрием, реакцию получения этилена, приводит соответствующие уравнения, пишет уравнение реакции с бромистым водородом, называет образующийся при этом продукт.
В этот момент учитель привлекает внимание класса к опыту. В приемнике собралось уже значительное количество бромистого этила. Учитель отделяет его от воды (без промывки) и обносит по классу. Одновременно он спрашивает: «Как называется это вещество и как оно получено?»
В подобных случаях учащиеся должны очень хорошо знать цель опыта, исходные вещества, направление опыта, чтобы при возвращении к нему после некоторого отвлечения им не пришлось с напряжением вспоминать, какие вещества реагируют в данном случае и что следует ожидать. Опыт должен настолько прочно войти в сознание, чтобы учащиеся в любое время могли обращаться к
нему, уделяя, однако, основное свое внимание тому вопросу, который обсуждается в классе.
При правильной постановке длительные опыты воспитывают у учащихся умение держать в поле своего зрения одновременно несколько объектов, что бесспорно важно в дальнейшем обучении и в жизни. В высшем учебном заведении уже на первых лекциях требуется умение распределять внимание между слушанием лекции и ее записью, между усвоением содержания лекции, ее записью и наблюдением демонстрируемых опытов.
3. Многие опыты органической химии значительно проигрывают в связи с малой наглядностью процессов и получаемых веществ. В самом деле, при бронировании бензола учащимся издали не видно ни проявления реакции, ни образующегося бромбензола; при гидролизе сахарозы, крахмала, клетчатки не видно ни реакции, ни новых веществ (наличие которых удается определить лишь позднее косвенным путем); при получении эфира из бесцветной смеси веществ отгоняется такая же бесцветная жидкость; при демонстрации получения сложных эфиров в реагирующей смеси не происходит никаких видимых для учащихся изменений и т.д.
При неправильной постановке подобных опытов у учащихся могут не только не создаться нужные представления, но легко могут образоваться превратные представления.
Поэтому при наблюдении расслоения жидкостей можно подкрашивать одну из них так, чтобы линия раздела ясно обозначалась. Точно так же можно окрашивать воду при собирании газов над водой и в опытах, идущих с изменением объемов газов. Окрашивание жидкостей допустимо, однако, лишь в том случае, если учитель обеспечит четкое понимание учащимися искусственности этого приема.
При перегонке жидкостей падение капель в приемник можно сделать более заметным с помощью подсвета, белого или черного экрана и т.п.; следует резко подчеркивать, какими свойствами различаются внешне подобные исходные и получающиеся вещества, и сразу же демонстрировать это различие.
Там, где о ходе реакции можно судить по образованию побочных продуктов, следует сделать последние ясно видимыми учащимся (поглощение бромистого водорода щелочным раствором фенолфталеина при получении бромбензола и т.п.).
4. Особо следует отметить, что для реакций в органической химии решающее значение имеют условия их протекания. В неорганической химии эти условия играет меньшую роль, так как мно
гие процессы идут уже при обычных условиях и протекают практически однозначно.
Наблюдение химических реакций без четкого уяснения условий их протекания отрицательно сказывается на качестве и прочности знаний.
Когда недостаточно выясняются условия реакции, у учащихся может создаться неверное представление, будто направление реакций ничем не обусловлено, совершенно произвольно и не подчиняется никаким закономерностям.
Так, например, вскоре после ознакомления с получением этилена из спирта учащиеся встречаются с получением этилового эфира из той же по существу смеси веществ (спирта и концентрированной серной кислоты). Им совершенно непонятно, почему здесь получается эфир, а не этилен. Чтобы разъяснить это и, таким образом, не допустить недоверия к науке, приходится возвращаться к опыту с этиленом и теперь сообщать условия его получения. Если бы эти условия были подчеркнуты своевременно, с ними можно было бы сопоставить условия образования эфира и в этом сопоставлении прочней закрепить знание.
Поэтому, при демонстрации опытов следует обращать внимание на условия протекания реакции и затем требовать в опытах учащихся непременного указания этих условий.
Такой подход организует наблюдение учащихся в процессе экспериментирования, дает правильное направление изучению материала по книге и способствует закреплению в памяти конкретных представлений о явлениях. Это помогает, и проверить качество усвоения материала учащимися.
Постоянное подчеркивание условий опыта, показ на некоторых примерах отрицательных результатов несоблюдения условий опыта, признание неполноценным ответа, когда приводится уравнение реакций без описания самого явления, — все эти приемы помогают правильному изучению химии. Даже в выполнении упражнений и решении задач всякий раз, где это возможно и целесообразно, следует указывать те условия, при которых соответствующий процесс происходит.
5. Современная теория строения органических соединений позволяет глубже, чем это имело место при изучении неорганической химии, вскрывать сущность химических явлений. От наблюдений явлений ученик должен переходить к представлению о порядке соединения атомов в молекуле, о расположении их в пространстве, о взаимном влиянии атомов или групп атомов на свойства вещества в целом и о перегруппировке этих атомов при
реакции. При неправильном использовании эксперимента может оказаться, что, несмотря на полное, казалось бы, соблюдение принципа наглядности, учебный материал будет излагаться в значительной степени догматично, оторванно от эксперимента, и знания учащихся могут оказаться формальными. Такое положение может быть, например, в тех случаях, когда учитель стремится начинать изучение каждого вещества всегда строго по определенной схеме.
Изучается тема «Этилен». Учитель намерен описать физические свойства этилена, затем показать его реакции. В самом начале он заявляет учащимся: «Для того чтобы можно было наблюдать этилен и ознакомиться с его реакциями, получим его в лаборатории». Ставится опыт получения этилена из этилового спирта с помощью серной кислоты. Казалось бы, что в таком случае нужно было объяснить устройство прибора, указать, какие вещества взяты для реакции и т.д.
Но по плану учителя получение этилена должно изучаться после изучения свойств, и он от этого плана здесь не отступает.
Учащиеся томительно ожидают, пока идет нагревание смеси. Что должно получиться в опыте, за чем следить, что наблюдать — учащиеся не знают. Лишь, после того как в пробирке над водой начал собираться газ, учитель сообщает учащимся, что собой представляет этилен по физическим свойствам. Таким образом, без пользы потеряна часть времени — учащиеся смотрели на непонятный прибор и ничего по существу не видели.
При таком плане изучения, конечно, целесообразней было бы заготовить этилен заранее в цилиндрах, чтобы на уроке сразу приступить к его демонстрации.
6. При изучении органической химии нет ни возможности, ни необходимости демонстрировать все явления, о которых идет речь на уроке. Это утверждение уже достаточно обосновано выше. Здесь важно рассмотреть, как подходить к отбору опытов, обязательных для демонстрирования, и как определять, о каких опытах учащиеся могут составить представление по схемам, рисункам, рассказам учителя и т.д.
Прежде всего следует считать, что учащиеся, безусловно, должны в натуре наблюдать все вещества, указанные в программе, их важнейшие химические реакции.
При этом нет необходимости воспроизводить многократно изучаемые реакции.
Ознакомив учащихся с реакцией серебряного зеркала на одном представителе альдегидов, можно далее использовать эту реакцию для практического распознавания веществ (на-
пример, для определения альдегидной группы в глюкозе), и после этого уже нет нужды демонстрировать эту реакцию всякий раз, когда о ней заходит речь на уроке.
В каждом новом случае упоминание о ней вызывает у учащихся достаточно яркий образ явления.
Продемонстрировав взрыв метана и этилена с кислородом, нет особой нужды демонстрировать взрыв ацетилена. Достаточно будет сослаться на предыдущие опыты, указав при этом, что взрыв ацетилена происходит с еще большей силой.
Точно так же, показав окисление этилового и метилового спирта, нет необходимости подвергать окислению другие спирты, чтобы создать у учащихся нужное понятие.
Если показаны реакции уксусной кислоты, можно не повторять все реакции при изучении других кислот и т.д.
Однако в тех случаях, когда вещество является прямым объектом изучения
(бутан и изобутан рассматривались ради понятия изомерии), нельзя ограничиться ссылкой на его физические свойства, не знакомя с самим веществом. Например, нельзя не показать бензол на том основании, что учащиеся представляют себе бесцветную жидкость, замерзающую при +5°С, легко кипящую и т.д.
Для образования достаточно полного понятия о бензоле надо ознакомиться еще с его запахом, консистенцией, с его отношением к другим веществам и т.д.
Было бы абсурдом не показать учащимся реакцию серебряного зеркала на том основании, что они имеют представление о зеркале вообще.
Нельзя, например, не показать получение и собирание метана или этилена над водой на том основании, что прежде учащиеся наблюдали получение кислорода, собирали оксиды азота и т.п. Объектом изучения здесь является не собирание газа, а способ получения вещества, его свойства, под этим углом зрения и демонстрируется соответствующий опыт.
В отдельных случаях приходится ограничиваться словесным описанием опыта без демонстрации его, хотя учащиеся не имеют еще необходимой базы для правильного представления процесса.
Это бывает необходимо в тех случаях, когда новое изучаемое явление не может быть воспроизведено в школе (например, когда процесс требует применения высокого давления или когда изменение условий для целей школьного преподавания исказило бы картину изучаемого производственного процесса).
Из сказанного следует, что методика демонстрации опытов требует тщательного продумывания к каждому уроку. Любой опыт должен быть так вплетен в канву логической структуры урока, чтобы
каждый учащийся мог в максимальной степени понять смысл и уяснить значение опыта. В таком случае в более полной мере будут использованы все возможности эксперимента для постановки правильного изучения веществ, явлений, теорий и законов данной пауки.
В заключение здесь следует еще раз напомнить, что, поскольку основы демонстрационного эксперимента по органической химии являются общими с экспериментом неорганической химии и даже с экспериментом других родственных наук, на него в полной мере распространяются те общие требования, которые предъявляются ко всякому учебному эксперименту.
Укажем в виде перечисления хотя бы некоторые из этих требований.
Эксперимент должен быть «безотказен», т.е. получаться наверняка и давать при этом ожидаемый, а не неожиданный результат. Для этого каждый опыт проверяется до урока с теми реактивами, которые будут применяться в классе.
Надежность реактивов здесь часто имеет большее значение, чем в химии неорганической.
Эксперимент должен быть выразительным, ярко представляющим то, что от него хотят получить. Для этого опыт должен быть поставлен в соответствующем масштабе, без загромождения прибора лишними деталями и без побочных явлений, отвлекающих внимание учащихся: опыт должен быть, как говорят,
«обнаженным». Разумеется, что освобождение от излишних деталей должно быть целесообразным. Если надо, например, показать почти бесцветное пламя метана, то нельзя не пропустить газ хотя бы через одну промывалку со щелочью, прежде чем зажечь его у отводной трубки.
Эксперимент должен быть безопасным при постановке в классе. При наличии той или иной опасности (синтез ацетилена, получение нитроклетчатки) он должен выполняться только учителем и с соблюдением надлежащих мер предосторожности.

ЧАСТЬ II
ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ШКОЛЬНЫХ
ОПЫТОВ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

перейти в каталог файлов
связь с админом