Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе
А.
Н. ЛяминБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Лямин
А.
Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – № 7 (июль). – С.
121–125. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/15247.htm.
Аннотация. Статья посвящена оптимизации результатов обучения химии в современной школе в соответствии с ФГОС посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний. В частности, акцент ставится на обновлении базовых понятий, оптимизации химического содержания, формировании естественнонаучной картины природы как элемента современной картины мира и овладении школьниками универсальными учебными действиями в процессе изучения химии.
Ключевые слова:
интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе, фгос, ууд, естественнонаучная картина природы, научная картина мира
Текст статьи
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 1
ART15247УДК 372.854
Лямин Алексей Николаевич, кандидат педагогических наук, доцент,почётный работник общего образования РФ, преподаватель химии лицея инновационного образованияФГБОУ ВПО ©Вятский государственный университетª,г.Кировlyamin.lyaminchemistry2015@yandex.ru
Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе
Аннотация.Статья посвящена оптимизации результатов обучения химии в современной школе в соответствии с ФГОС посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний. В частности,акцент ставится на обновлении базовых понятий, оптимизации химического содержания, формировании естественнонаучной картины природы как элемента современной картины мира и овладении школьниками универсальными учебными действиями в процессе изучения химии.Ключевые слова:ФГОС, естественнонаучная картина природы, научная картина мира, УУД, интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе.Раздел:(01) педагогика; история педагогики и образования; теория и методика обучения и воспитания (по предметным областям).
Все должно быть изложено так просто,как только возможно, но не проще.Альберт Эйнштейн
В России проблема качества образования, в т.ч. общего химического образования, возведена в ранг государственной (национальный проект ©Образованиеª, Федеральный закон ©Об образовании в РФª № 273ФЗ от 29.12.2012, концепция долгосрочного социальноэкономического развития Российской Федерации на периоддо 2020 г., п.III. 4. Развитие образования, Национальная образовательная инициатива ©Наша новая школаª, концепция развития образования в Кировской области на период до 2020 г.; Закон ©Об образовании в Кировской областиªот 14 октября 2013 года №320ЗО), определены приоритетные направления и утверждён Федеральный государственный образовательный стандарт всех ступеней общего образования (далееФГОС). На сегодняшний день остро обозначилась необходимость гуманитарного обновления обучения химии в современной школе посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний с помощью эффективных методических средств, обеспечивающих: творческий уровень усвоения учебного материала; развитие потребности в самостоятельном получении и расширении предметных знаний; совершенствование универсальных учебных действий, воспитание ценностного отношения к окружающему миру и к себе. В этих условиях особое значение приобретает совместная деятельность педагога и учащихся, направленная на формирование у школьников устойчивых мотивов к изучению химии посредством личностно значимых смыслов химического образования. Важнейшим условием профессиональной успешности учителя химии становится понимание, что изучение в школе химии как науки не самоцель ради самой химической науки, а важность, прежде всего, как составной части целогокультуры[1].Рассмотрим основные требования обучения химии согласно ФГОС и связанные с ними ключевые аспекты содержания школьного химического образования.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 2
Изучение предметной области ©Естественные наукиªдолжно обеспечить: сформированность основ целостной научной картины мира; формирование понимания взаимосвязи и взаимозависимости естественных наук; ...[2]С целью оптимизации современного химического образования школьников в соответствии с ФГОС необходимо привести к единой научной логической основе дефиниции, используемые при обучении химии: научная картина мирасистема представлений человека о свойствах и закономерностях действительности, реально существующего мира, построенная в результате качественного обобщения и мировоззренческого синтеза разных научных теорий, понятий и принципов; мирсовокупность всех форм существования материи; вселенная во всём её многообразии;вселеннаяфундаментальное понятие в астрономии и философии, строго не определяемо.Несмотря на точто вселенная имеет чётко выраженную структуру, да и к тому же с несколькими уровнями иерархий, понятия классической механикимасса, размер для неё не имеют смысла. Вселенная ни с чем не взаимодействует, вместо этого её описывают как термодинамическую систему, употребляя понятия©плотностьª, ©давлениеª, ©температураª, ©химический составª, именно они и определяют облик вселенной как единого целого(табл.1).Таблица 1Облик Вселенной
Химический составСредняятемператураПлотностьУравнение состоянияH75%He23%O1%C0,5%2,725К10−29г/см3,из них:тёмная энергия74%тёмная материя22%барионная материя4%1.1±0.4
Следует различать понятие научной картины мира, в которое в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции и принципы общественных наук, и понятие естественнонаучной картины природы, которая формируется из достижений познания наук о природе. Естественнонаучная картина природысистематизированное представление о природе с использованием научного языка для обозначения объектов и явлений материи, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В эту картину входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальных теорий. Природаматериальный мир Вселенной, основной объект изучения естественных наук.В быту термин ©природаªчасто употребляется в значении естественная среда обитания.Ключевыми понятиями естественнонаучной картины природы являются: материя, пространство и время, движение идр. Материя, от латинского materialisвещественный,философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в его ощущениях, существуя независимо от них.Материализмфилософское воззрение, в соответствии с которым материя является онтологически первичным началом, а идеальноепонятия, дух и т.п.вторичным. Термин ©материализмªбыл введён математиком и философом Готфридом Лейбницем: словом ©материалистыªон характеризовал своихидейных противников. Материализм утверждает существование единственной ©абсолютнойªсубстанции бытияматерии; все сущности образованы материей, а идеальные явления, в том числе сознание,являются процессами взаимодействия материальных сущностей. Законы материального мира распространяются на весь мир, в т.ч. и на общество. Материализм концаXXв. и началаXXIв. представлен философским направлением ©онтологической философииª, лидером которого является американский философ Барри Смит.Диалектический материализм, от Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 3
др.греч. (διαλεκτική) dialektiké (téchnе),‒ искусство вести спор, рассуждение; от dialégomai‒ веду беседу, спорматериалистически интерпретированная диалектика Гегеля; направление в философии, утверждающее первичность материи и постулирующее три основных закона её развития во времени: закон единства и борьбы противоположностей; закон перехода количественных изменений в качественные; закон отрицания отрицания. Согласно диалектическому материализму,материяединственная основа мира; мышлениенеотъемлемое свойство материи; движение и развитие мирарезультат преодоления его внутренних противоречий; материявечна!Структурную иерархию материальных объектов можно представить в зависимости от их размеров(табл. 2). Мега, от греческого mégasбольшой. Макро, от греческого m�crosдлинный. Микро, от греческого m�crosмалый.Таблица 2Структура основных материальных объектовОбласть пространстваПротяжённость области,мОбъекты, структурные единицы материиРазмерыобъекта, мСоставобъектаДвижение внутри объекта его структурных частейМегамир10201025Галактики1020ЗвёздыЗвёздМакромир1081020Звёздные системы1013ПланетыПланетОкружающие нас тела106106Молекулы, атомы и ионыМолекул, атомов и ионовМикромир1018108Молекулы иатомы1010106Ядра и электроныЭлектронов и ядерЯдра атомов1015НуклоныНуклоновЭлементарные частицы01015Взаимопревращение частиц
Основные формы материиВремяформа существования материи, выражающая порядок изменения объектов и явлений действительности. В практической деятельности, используя единицы измерения даже меньшие, чем секунда, или большие, чем год, мы всего лишь измеряем нечто, что не поддаётся определению, поскольку такие термины, как ©интервалª, ©моментª, ©периодªили ©часª, являются,по существу,синонимами слова ©времяªи не проясняют его значения. Интересное высказывание о смысле понятия времени принадлежит одному из основателей католической церквисвятому Августину:©Что есть время? Если меня не спрашивают об этом, я знаю, но когда меня просят дать объяснение, мне нечего ответитьª.Известный англоамериканский математик и философ Альфред Уайтхед говорил по этому поводу следующее: ©Невозможно размышлять о времени и о тайне эволюции природы, не испытывая при этом глубочайшего ощущения ограниченности человеческого разумаª. Время необратимо, т.е.любой материальный процесс развивается в одном направленииот прошлого к будущему. Пространствоформа существования материи, выражающая порядок расположения одновременно сосуществующих объектов. Пространство и время имеют объективный характер, неразрывно связаны друг с другом и бесконечны. Универсальные свойства временидлительность, необратимость, неповторяемость; всеобщие свойства пространствапротяжённость, единство прерывности и непрерывности. Время и пространство существуют не сами по себе, а находятся в такой универсальной взаимосвязи, в которой они теряют самостоятельность и выступают как стороны единого и многообразного целого(А.Эйнштейн, специальная теория относительности1905г.).Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 4
Виды материиПолематериальное образование, частицы которого не обладают массой покоя, а характеризуются массой движения и кинетической энергией.Согласно концепции, поля, участвующие во взаимодействии частицы, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояниеполе сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какуюлибо точку этого пространства.Каждому виду взаимодействия в природе отвечает определённое поле(табл. 3).Таблица 3Виды взаимодействийВзаимодействиеРадиус действия, мЧастицыИнтенсивность(относит.)Гравитационное∞; 1/r2Гравитоны1Электромагнитное∞; 1/r2Фотоны (кванты)1036Слабое1018; 1/emw, z rW+wz0бозоны1025Ядерное (сильное)1015Глюоны1038
Вещество, заимствовано из старославянского языка вєщьматериальное образование, частицы которого обладают массой покоя и характеризуются внутренней энергией. Атом, от греческого άtomosнеделимый,электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная ядром и электронами.Молекула, от новолатинского moleculaуменьшительное от molesмасса,электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная двумя и более ядрами и электронами. Ион, от греческого i�nидущий,электроположительно или электроотрицательно заряженная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная одним или несколькими ядрами и избытком или недостатком электронов. Элемент химическийвид одноядерных частиц, которые могут существовать в виде свободных атомов или ионов, а также входить в состав простых и сложных веществ(табл. 4).Таблица 4Химический элементв виде свободных атомовв виде свободных ионовв составе простых веществв составе сложных веществHe(г), N(г), Au(г)Na+(г), F−(г), Ag+(г)O3(г),Hg(ж), K(тв)СN2(г), H2O(ж), BN(тв)СимволСимволФормулаФормулаЭнергия ионизацииЗаряд ионаМолярная массаМолярная массаСродство к электронуРадиусАллотропияИзомерияРадиусЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьПоляризацияФизическиесвойстваФизические свойстваМолярная массаМолярная массаХимические свойстваХимические свойства
Соединение химическое, индивидуальное веществофизически неделимое вещество, образованное частицами, связанными между собой химическими связями. Материал, от латинского materiaвещество, первичная порода, начало,вещество или смесь веществ, из которых изготавливается чтолибо или которые способствуют какимлибо действиям. Тело, от древнерусскоготѣло,форма организации вещества, характеризующаяся размерами, массой, объёмом и энергией.©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...умения давать количественные оценки и проводить расчёты по химическим формулам и уравнениям; ...[3]Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 5
Моль, от латинского molesмасса(n, моль),единица количества вещества,т.е.величины, оцениваемой количеством содержащихся в физической системе тождественных структурных элементов, атомов, молекул, ионов идругихчастиц или их специфических групп.Моль равен количеству вещества, содержащего столько же структурных элементов, сколько атомов содержит12C массой0,012кг, т.е.Авогадро число6,022·1023. Величина ©количество веществаªоднозначно связана с массой, числом структурных единиц и с объёмом вещества(табл.5).Таблица 5Уравнения преобразования физических величин
Все вычисления по уравнениям химических реакций выполняются адекватно закону сохранения количества веществаколичества реагентов и количества продуктов прямо пропорциональны коэффициентам перед соответствующими веществами в уравнении конкретной химической реакции. Можно предложить учащимся простую памятку для выполнения расчётов по уравнению химической реакции:1)выделите, что требуется найти, и проанализируйте, что для этого дано; 2) оформите условие задачи (найти, дано, решение); 3) составьте уравнение химической(их) реакции(ий), обозначенных в условии задачи; 4) по уравнению реакции определите соотношения количеств участвующих в процессе веществ (стехиометрические коэффициенты); 5)все известные (данные) величины (масса, объём и др.) переведите в количества; 6)если в условии задачи приведены данные для двух и более веществ, участвующих в реакции, по соотношению количеств определите, какое вещество дано в избытке, а какое в недостатке; 7) по соотношению и найденному количеству вещества,данного в недостатке,определите количество вещества, которое требуется найти; 8) найденное количество вещества выразите в требуемых единицах.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 6
©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...пользование химической терминологией и символикой; ...[4]Химические элементы в формуле вещества располагаются в порядке увеличения значения электроотрицательности слева направо, исключение составляют группы (OH−) и (NH4+, NH3, N2H4) и формулы органических соединений; элемент с наибольшим значением электроотрицательности проявляет отрицательную степень окисления равную8 за вычетом номера группы, исключение(O2−); элементы I, II, IIIглавных групп проявляют положительную степень окисления, равную номеру группы;
степени окисления других элементов вычисляют согласно законусохранения заряда.
Названия неорганических веществ составляются по химическим формулам. Они складываются из названий электроотрицательных составляющих с латинским корнем в именительном падеже и электроположительных составляющих с русским названием в родительном падеже справа налево(см. табл. 6).Для обозначения стехиометрического состава используются числовые приставки, N2S5пентасульфид диазота[dinitrogen pentasulfide].Степень окисления указывается римской цифрой в скобках за символом элементаспособ Штока, MnO2оксид марганца(IV)[manganese(IV) oxide].Названия органических соединений строятся согласно схеме(рис.1).
Рис. 1РОДОНАЧАЛЬНАЯ СТРУКТУРАКОРЕНЬСУФФИКСПРЕФИКСЫСУФФИКСВсе заместители в алфавитном порядке с локантами и числительнымиГлавная цепь, основная циклическая или гетероциклическая структураСтепень насыщенности с числительными и локантами:ан, ен, инСтаршая характеристическая группа с числительными и локантамиаль3фенилпропеналь; коричный альдегид,компонентпарфюмерии и пищевых эссенций, фунгицидпропенфенилальЛямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 7
Согласно ведущей идее школьного химического образования и ФГОС,в качестве объектов рассмотрения теорий и фундаментальных законов химии оптимально использовать вещества и процессы, широко используемые в жизни общества и быту.Таблица 6Перечень веществ, рекомендуемых к изучению в школе на базовом уровнеНоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормуладиводородводородH2дикислородкислородO2оксид водородаводаH2Oпероксид водородаперекись водородаH2O2циклотрикислородозонO3диазотазотN2оксид азота(II)оксид азотаNOоксид азота(IV)бурый газNO2триоксонитрат(V)водородаазотная кислотаHNO3нитрид водородааммиакH3Nгидрат нитрида водороданашатырный спирт, 10%H3N·H2Oуглерод, алмазалмазCуглерод, графитграфитC(C60Ih)[5,6]фуллеренфуллерен60C60оксид углерода(IV)углекислый газCO2гидрат оксида углерода(IV)углекислотаCO2·H2Oоксид углерода(II)угарный газCOметанметанCH4пропанпропанC3H8бутанбутанC4H10этенэтиленC2H4хлорэтенвинилхлоридC2H3ClпропенпропиленC3H6бутадиен1,3бутадиенC4H6этинацетиленC2H2бензолбензолC6H6метилбензол, толуолтолуолC7H8винилбензол, стиролстиролC8H8метанолдревесный спиртCH3OHметановая кислотамуравьиная кислотаHCOOHэтанолалкогольC2H5OHэтанальуксусный альдегидCH3COHэтановая кислотауксусCH3COOHпропанонацетонH3CCOCH3пропантриол1,2,3глицеринCH2OHCHOHCH2OHбензойная кислотабензойная кислотаC6H5COOHвинилэтаноатвинилацетатCH3COOC2H32,3,4,5,6пентагидроксигексанальглюкозаC6H12O6αDглюкопиранозилβDфруктофуранозид; сахарозасахарC12H22O11крахмалкрахмал(C6H10O5)nцеллюлозаклетчатка(C6H10O5)nциклооктасерасерный цветS8Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 8
НоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормулакатенаполисерасера пластическаяSnоксид серы(IV)сернистый газSO2оксид серы(VI)серный ангидридSO3тетраоксосульфат(VI)водородасерная кислотаH2SO4олеумолеумH2SO4·SO3сульфид водородасероводородH2SдихлорхлорCl2хлорид водородахлороводородHClхлороводородная кислотасоляная кислотаHClрр в воде до 39%хлораминхлоркаNH2ClдииодиодI2иодид водородаиодоводородHIциклотетрафосфорфосфор белыйP4полифосфорфосфор красныйPnоксид фосфора(V)фосфорный ангидридP4O10тетраоксофосфат(V) водородаортофосфорнаякислотаH3PO4тетраоксофосфат(V) диводорода аммонияаммофосH4NH2PO4и частично (H4N)2HPO4кремнийкремнийSiоксид кремния(IV)кварц, кремнезёмSiO2стеклостеклосплав SiO2·сCaO, Na2O, B2O3, PbOгидрат оксида кремния(IV)силикагельSiO2·nH2OнатрийнатрийNaоксид натрияоксид натрияNa2Oгидроксид натрияедкий натр, каустикNaOHхлорид натрияповаренная сольNaClтриоксокарбонат(IV) водорода натрияпитьевая содаNaHCO3триоксонитрат(V) натриячилийская селитраNaNO3калийкалийKоксид калияоксид калияK2Oгидроксид калияедкое калиKOHтриоксонитрат(V) калиякалийная селитраKNO3тетраоксоманганат(VII) калиямарганцовкаKMnO4кальцийкальцийCaоксид кальцияжжёная известьCaOгидроксид кальциягашёная известьCa(OH)2гидроксид оксохлорид(I) хлорид кальцияхлорная известьCaCl2·Ca(ClO)2·Ca(OH)2тетраоксофосфат(V) диводородакальциядвойнойсуперфосфатCa(H2PO4)2алюминийалюминийAlдюралюминдюральсплав на основеAlс Cu, Mg, Mnоксид алюминияглинозём, корундAl2O3гидроксид алюминиягидроксид алюминияAl(OH)3Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 9
НоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормулацинкцинкZnоксид цинкацинковые белилаZnOгидроксид цинкагидроксид цинкаZn(OH)2железожелезоFeчугунчугунсплав Feс Cболее 2,14%стальстальсплав Feс Cменее 2,14%гидрат оксидов железа(II, III)ржавчинаFeO·Fe2O3·nH2Oтетраоксид трижелезажелезная окалинаFe3O4магниймагнийMgмедьмедьCuбронзабронзасплав на основеCuс Sn, Al, Be, Pb, Cr, Siлатуньлатуньсплав на основеCucZn, Al, Fe, Mn, Ni, Pbпентагидрат тетраоксосульфата(VI) меди(II)медный купоросCuSO4·5H2OсеребросереброAgтриоксонитрат(V) серебраляписAgNO3золотозолотоAuртутьртутьHgВсе вещества группируются по определённым признакам(табл. 7).Таблица 7Группы веществВЕЩЕСТВАсталь, гранит, воздух, вода, медь, хрусталь, молоко, ДНК, поваренная соль…ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯСМЕСИМАТЕРИАЛЫпростыесложныегомогенные:растворы, воздух, стекло, молоко, слюна, кровь…гетерогенные:смог, пена, дым, земля, гранит, суспензии…природные:вата, кожа…искусственные:вискоза, бумага…синтетические:линолеум, лак, резина, капрон…металлы:Au, Fe, Pb, Crнеметаллы:P4, O2, S8, C, Si, I2, B, N2...неорганические:H2O, NaCl, H3N…органические:(C2F4)n, H4C2O2, H22C12O11, H2CO…ТВЁРДЫЕЖИДКИЕГАЗООБРАЗНЫЕлёд, сода, соль, иод, сахар, песок, пенопласт, стекло...бензин, спирт, уксус, вода, ртуть, шампунь, ацетон, льняное масло...BZ, озон, C11H26PSNO2, пар, аммиак, метан, пропан, бутанМОНОМЕРЫ (НМС)ПОЛИМЕРЫ (ВМС)дигидроксисилан, фосфазен, этен, винилацетат, хлорэтен, стирол, пропен, кремнезём, глюкоза…крахмал, белок, полилактид, кевлар, тефлон, целлофан, силикагель, поликарбонат, дакронКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕАМОРФНЫЕмолекулярные: сера, лёд, парафин…атомноковалентные: алмаз, кварц...атомнометаллические: металлы и интерметаллиды...ионные: сода, медный купорос…пластмассы: плексиглас, ПВХ, поликарбонат…волокна: хлопок, шёлк, ПАН, лавсан, хлорин, ПЛА, лён…эластомеры: резина, каучук, эластоллан, спандекс…
Явлениепроявление развития, изменения чегонибудь, движение. Движениеважнейший атрибут, способ существования материи, её самое основное, коренное Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 10
свойство. В самом общем виде движение это изменение вообще, любое взаимодействие материальных объектов и смена их состояний. Движение включает в себя все процессы, происходящиев природе и обществе. В мире нет движения без материи, как и не может быть материи без движения. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителени представляет собой один из моментов движения. Движение осуществляется в пространстве и во времени. Движение материи многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. В науке существует принцип соответствия вида материи и формыеё движения. Определённому виду материи отвечает своя особая форма движения и, наоборот, определённой форме движения соответствует свой особый вид материиматериальный носитель. Материальный носительсовокупность структурных элементов, взаимодействие которых определяет форму движения материи. Форма движения материиспособ существования материального носителя(рис.2).
Рис. 2. Основные формы движения материи (по Б. М. Кедрову)
Например, носителем химической формы движения материи является веществосистема атомов, ионов или молекул, а в основе движения лежит разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между частицами, при этом вновь образующиеся частицы приобретают качественно новые свойства. Радиус действия химических сил составляет1010106м, величина энергетических эффектов в пределах10103кДж∙моль1, а температурный интервал равен104000К. Особенностью химической формы движения является статистичность. Статистический законэто закон, управляющий поведением больших совокупностей и в отношении объекта, позволяющий делать лишь вероятностные выводы о его поведении. Если считать, что относительные значения меньше 109невозможно обнаружить экспериментально, то нижний предел для числа частиц в термодинамической системе составляет1018. Таким образом, химический процесс есть акт взаимодействия большого, от1018и более, количества частиц, образующих вещество, свойства которого определяются только во взаимодействии.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 11
Процесс, от латинского processusпродвижение, ход развития,последовательная смена явлений, состояний в развитии чегонибудь или совокупность последовательных действий для достижения результата. Самопроизвольный процесспроцесс, проходящий при данных условиях без участия внешних сил. Реакция, от латинского re− приставка, указывающая на повторное, возобновляемое действие или на противодействие,и actioдействие,действие, состояние, процесс, возникающие в ответ на какоелибо воздействие. Эта дефиниция формирует у школьников представление о химическом процессе как о взаимодействии противоположных по свойствам веществ, один из которых атакует(реагент), а другой противодействует(субстрат). Реагент, от латинского reпротив и agentisдействующий,вещество, вступающее в химическую реакцию; в органической химии реагентатакующие частицы, наиболее активное вещество. Субстрат, от латинского substratum− основа, подстилка,вещество, подвергающееся атаке реагента; в органической химии субстратчастицы, в которых у углерода происходит разрыв существующей ковалентной связи и образование новой ковалентной связи. Продуктвещество, образующееся в ходе химической реакции. Реакция химическая (процесс, явление)процесс движения веществ, сопровождающийся изменением состава, структуры и энергии; процесс взаимодействия частиц вещества с образованием нового вещества, сопровождающийся изменением энергии; разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между взаимодействующими частицами, в результате чего образуются частицы с качественно новыми свойствами. Эти определения формируют у учащихся понимание химического процесса в контексте общих законов движения материи.Закон сохранения количества вещества: расстановка коэффициентов в уравнении химической реакции; количество химического элемента до химической реакции должно быть равно количеству химического элемента после химической реакции.
Закон сохранения заряда: составление формулы вещества и расстановка коэффициентов в ионных уравнениях.
Закон сохранения энергии и, как следствие, принцип минимума энергии: в химическую реакцию вступают вещества с противоположными свойствами: окислительвосстановитель, кислотаоснование; чем больше различаются электроотрицательности элементов, образующих реагенты, тем более возможно химическое взаимодействие между ними; наиболее возможны химические процессы, идущие с образованием осадков в растворах, с образованием комплексных ионов и образованием летучих продуктов(табл. 8).Таблица 8Чем ниже электроотрицательность элементаЧем выше электроотрицательность элементатем ярче выраженыметаллическиеосновныевосстановительныесвойства веществатем ярче выраженынеметаллическиекислотныеокислительныесвойства веществаK;KH;K2O;KOHH2S;S;SO3;H2SO4
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 12
©Химияª(углубленный уровень)требования к предметным результатам освоения углубленного курса химии должны включать требования к результатам освоения базового курса и дополнительно отражать:...объяснять закономерности ... химических реакций, прогнозировать возможность их осуществления; ...[5]Окислительновосстановительное взаимодействиереакция с изменением степени окисления элементов, образующих реагенты; с понижением степени окисления у окислителя и с повышением степени окисления у восстановителя. Кислотноосновное взаимодействиереакция обмена между кислотой и основанием, в продуктах которой образуются вещества, содержащиеанион кислоты и катион основания. Эти дефиниции позволяют сформировать у школьников понимания двух сущностей химического процесса и тем самым помогают выстроить логическую цепочку возможности взаимодействия конкретных регентов и прогнозировать вероятность образования конкретных продуктов реакции(табл. 9).Таблица 9Перечень химических процессов, рекомендуемых к изучению на базовом уровнеХимические процессыс участием неорганических веществСинтез аммиака
Производство азотной кислоты
Производство чугуна и стали
Коррозия железа
Производство каустика и хлора
Производство минеральных удобрений
Производство питьевой соды
Образование патины на воздухе
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 13
Обеззараживание воды
Получение кислорода в лаборатории
Получение хлороводорода в лаборатории
Получение хлора в лаборатории
Получение аммиака в лаборатории
Гашение питьевой соды при выпечке
Химические процессы с участием органических веществПроизводство ацетилена
Производство метанола и синтез на его основе
Брожение спиртовое
Брожение молочнокислое
Брожение уксуснокислое
Реакция этерификации и реакция омыления
Согласно вышеизложенному, науку химию можно определить так: химия, предположительно от греч. Chēm�aдревнее название Египта,естественная наука, изучающая строение веществ и их движение, сопровождающееся изменением состава, структуры и энергии, а также способы управления этими изменениями.Основная задача химииэкологически чистое производство веществ (материалов) с заданнымисвойствами и поиск новых источников энергии без нарушения экосистем.Учебный предмет химияпедагогически адаптированное содержание основ химии. Предмет изучения химиивещества и их движение.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 14
©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведённыхопытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач; ...владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ;[6]Уменияосвоенные человеком способы выполнения какоголибо действия, обеспечиваемые совокупностью приобретённых знаний и навыков; элементы деятельности, позволяющие чтолибо делать с высоким качеством[7]; умение создаёт возможность выполнения действия не только в привычных, но и в изменившихся условиях. Умения метапредметные(универсальные, интегрированные)общелогические умения анализировать, систематизировать, абстрагировать, устанавливать причинноследственные связи, кодировать и декодировать информацию, практически использовать знания из разных областей, переносить знания в нестандартные условия, комплексно, системно и вариативно решать учебные проблемы; умения решать жизненно важные проблемы, не подвергая риску физическое и психическое здоровье окружающих, обеспечиваемые системными знаниями и жизненным опытом[8].Действиепроизвольная преднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение осознаваемой цели; процесс взаимодействия с какимлибо предметом, в котором достигается заранее определённая цель; структурная единица деятельности; относительно завершённый акт человеческой деятельности, для которого характерны направленность на достижение определённой осознаваемой цели[9]. Учебные действияпреднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение учебных целей; форма проявления системных знаний[10]; структурнофункциональный компонент и результат образовательной деятельности учащихся[11]. Универсальные учебные действия, УУДсовокупность действий школьника, обеспечивающихего способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса[12]. В дальнейшем мы будем придерживаться определения универсальных учебных действий,данного профессором М.С.Пак: универсальные учебные действияразносторонние и многофункциональные учебные действия интегративного характера, пригодные для достижения образовательных, а также социально значимых и жизненно важных целей[13]. Важнейшим средством совершенствованияУУД при изучении химии является интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний. Справедливо утверждение Е.Е.Вяземского, что универсальные учебные действия не формируются вне предметного содержания. Знание и учёт УУД сопряжены с формированием образовательных компетенций(см. рис.3).
В обучении химии современных школьников резонно совершенствовать: практические действия работы со стеклом, действия приливания и насыпания, действия нагревания, обращение с открытым пламенем, действия по отстаиванию и фильтрованию, действия по декантации и дистилляции; приготовление растворов…; универсальные действия анализа чувственных восприятий, синтеза умозаключений и формулирования выводов, планирования и отчёта…; действия безопасности работы с веществами и первой помощи при удушении, отравлениях и ожогах, обмороке, возгораниях и разливах едких и летучих веществ…©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...сформированностьпредставлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека...[14]Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 15
Рис. 3. Система образовательных компетенций школьника, формируемых на уроках химии
В качестве примера химического объекта, дающего представления о месте химии в современной научной картине мира и формирующего кругозор современного школьника, можно предложить процесс фотосинтеза и процесс ферментативного окисления углеводов.
Вопервых, эти процессы на описательном уровне хорошо известны каждому школьнику,и не вызывает сомнения их важностьв организации земного мира. Вовторых, рассмотрение этого объекта с естественнонаучных и гуманитарных позиций позволяет оптимально интегрировать естественнонаучные и гуманитарные знания при обучении химии в современной школе. Естественнонаучный компонент процесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о веществеуглекислый газ, вода, кислород, углевод, глюкоза, крахмал, целлюлоза; о строении вещества и группировках вещества по его составу, макроструктуре и фазовому состоянию при стандартных условиях; о формуле вещества и номенклатурных и внесистемных способахего названия; о группировках вещества по его химическим свойствамокислительвосстановитель; о химическом процессе как результате разрыва и образования ковалентных связей; о химическом процессе с позиций закона сохранения энергииэндои экзоэнергетические процессы; о теории окислительновосстановительных реакций как процессе перераспределения электронной плотности в частице вещества; о самопроизвольности процесса с позиций Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 16
принципа минимума энергии; о возможности ©термодинамически запрещённыхªпроцессов за счёт фотонной энергии; о теории катализа и биокатализаторахферментах; о метаболизме и биоэнергетике, о фотоавтотрофном анаболизме, ассимиляции и диссимиляции; о фотосинтезе как единственном самопроизвольном процессе на Земле, проходящем за счёт ©даровойªэнергии Солнца. Гуманитарный компонентпроцесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о процессе фотосинтеза с точки зрения синергетики, от греч. Sinergetikos‒ совместный, согласованно действующий,научного направления, исследующего процессы перехода хаоса в порядок, самоорганизации; о синергетической модели, утверждающей фундаментальность вероятностных закономерностей в развитии мира и всех его подсистем, при этом случайность и неопределённость выступают как важнейшие свойства всего мироздания; о жизни как форме существования диссипативных структур. ©Электроны, возбуждаясь фотонами, затем переходят в основное состояние, отдавая при этом порциями избыток энергии, которая приводит в движение всю машину жизни; о биосфере как открытой неравновесной системеªА.СентДьёрдьиоб энергетической сущности жизниидр.(см. рис.4).
©...зерно хлорофилла является той точкой в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясьв химическое напряжение, слагается, накапливается для того, чтобы впоследствии освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы растительные и животныеª(К.А.Тимирязев); ©...всеобщая борьба за существование живых существэто борьба за энергию, которую можно использовать при переходе энергии от Солнца к Земле. Для её использования растения распускают огромную поверхность листвы и заставляют солнечную энергию выполнять химические синтезы неподвластные лабораторииª (Л.Больцман).Таким образом, обучение химии в современной школе согласно ФГОС и требованиям к уровню подготовки выпускника средней школы разумно строить на объектах, имеющих важнейшее значение в развитии общества и используемых в повседневной жизни человека; активно использовать в процессе обучения практические действия, связанные с процессами растворения, испарения, кристаллизации, плавления, горения, окисления, ионного обмена; совместно с химической сущностью на мировоззренческом уровне рассматривать процессы фотосинтеза, дыхания, полимеризации и поликонденсации, гниения, брожения, гидролиза, коррозии, люминесценции.
Ссылки на источники1.Лямин А. Н., Пак М. Гуманитарное обновление обучения химии в современной школе // Концепт.2012.№ 7 (июль).URL: http://ekoncept.ru/2012/12081.htm.
2.ФГОС.URL: http://минобрнауки.рф/документы/2365.
3.Там же.4.Там же.5.Там же.6.Там же.7.Словарь практического психолога.‒ URL: http://bookap.info/genpsy/golovinslovar_prakticheskogo_psihologa.
8.ЛяминА.Н. Интегральные познавательные задания на уроках химии: универсальные учебные действия школьника: учеб.метод. пособие.Киров: ИРО Кировской области, 2014.115с.9.Новая философская энциклопедия.‒ URL: http://iph.ras.ru/enc.htm.
10.ЛяминА.Н. Указ. соч.11.Новая философская энциклопедия.
12.Глоссарий ФГОС.‒ URL: http://mosmetod.ru/metodicheskoeprostranstvo/srednyayaistarshayashkola/ekonomika/fgos/glossarijfgos.html.
13.Пак М., Лямин А. Н. Формирование универсальных учебных действий школьника при обучении химии // Концепт.2012.№ 6 (июнь).URL: http://ekoncept.ru/2012/12079.htm.
14.
ФГОС.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 17
Рис. 4Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 18
AlexeyLyamin,Candidate of Pedagogic Sciences,Associate Professor, Honorableworker of general education of the Russian Federation, chemistry teacher, Lyceum of innovative education,Vyatka State University, Kirovlyamin.lyaminchemistry2015@yandex.ruIntegration of naturalsciences and humanitarian knowledge inoptimization of chemistry trainingresults at modern schoolAbstract.The paper isdevoted to optimizationof chemistry training results at modern school according to Federal State Educational Standard by means of integration of naturalscience and humanitarian knowledge. In particularthe accent is put on updating of base concepts, optimizationof chemical maintenance, formation of naturalscience picture of nature as an element of a modern picture of the world and mastering unified educational actions by schoolchildren during chemistry course.Key words:Federal State Educational Standard,naturalscience picture of nature, scientific picture of the world, unified educational actions, integration of naturalscience and humanitarian knowledge inchemistry training at modern school.References1.Ljamin,A. N.&Pak,M. (2012) Gumanitarnoeobnovlenieobuchenijahimiivsovremennojshkole, Koncept, № 7 (ijul'). Availableat: http://ekoncept.ru/2012/12081.htm (in Russian). 2.FGOS. Availableat: http://minobrnauki.rf/dokumenty/2365 (in Russian). 3.Ibid.4.Ibid.5.Ibid.6.Ibid.7.Slovar' prakticheskogopsihologa.Availableat:http://bookap.info/genpsy/golovin slovar_prakticheskogo_psihologa/ (in Russian). 8.Ljamin,A. N.(2014)Integral'nye poznavatel'nye zadanija na urokah himii: universal'nye uchebnye dejstvija shkol'nika:ucheb.metod. posobie,IRO Kirovskoj oblasti, Kirov,115 p.(in Russian).9.Novaja filosofskaja jenciklopedija. Availableat: http://iph.ras.ru/enc.htm (in Russian). 10.Ljamin,A. N.(2014) Op. cit.11.Novaja filosofskaja jenciklopedija. 12.Glossarij FGOS. Availableat: http://mosmetod.ru/metodicheskoeprostranstvo/srednyayaistarshayashkola/ekonomika/fgos/glossarijfgos.html (in Russian). 13.Pak, M. &Ljamin,A. N.(2012)“Formirovanie universal'nyh uchebnyh dejstvij shkol'nika pri obuchenii himii”,Koncept,№ 6 (ijun'). Available at: http://ekoncept.ru/2012/12079.htm (in Russian). 14.FGOS.
Рекомендованокпубликации:
ГоревымП. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала ©Концептª
Поступила в редакциюReceived05.07.15Получена положительная рецензияReceived a positive review06.07.15ПринятакпубликацииAccepted for publication06.07.15ОпубликованаPublished25.07.15
© Концепт, научнометодический электронный журнал, 2015©Лямин А. Н., 2015www.ekoncept.ru
ART15247УДК 372.854
Лямин Алексей Николаевич, кандидат педагогических наук, доцент,почётный работник общего образования РФ, преподаватель химии лицея инновационного образованияФГБОУ ВПО ©Вятский государственный университетª,г.Кировlyamin.lyaminchemistry2015@yandex.ru
Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе
Аннотация.Статья посвящена оптимизации результатов обучения химии в современной школе в соответствии с ФГОС посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний. В частности,акцент ставится на обновлении базовых понятий, оптимизации химического содержания, формировании естественнонаучной картины природы как элемента современной картины мира и овладении школьниками универсальными учебными действиями в процессе изучения химии.Ключевые слова:ФГОС, естественнонаучная картина природы, научная картина мира, УУД, интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе.Раздел:(01) педагогика; история педагогики и образования; теория и методика обучения и воспитания (по предметным областям).
Все должно быть изложено так просто,как только возможно, но не проще.Альберт Эйнштейн
В России проблема качества образования, в т.ч. общего химического образования, возведена в ранг государственной (национальный проект ©Образованиеª, Федеральный закон ©Об образовании в РФª № 273ФЗ от 29.12.2012, концепция долгосрочного социальноэкономического развития Российской Федерации на периоддо 2020 г., п.III. 4. Развитие образования, Национальная образовательная инициатива ©Наша новая школаª, концепция развития образования в Кировской области на период до 2020 г.; Закон ©Об образовании в Кировской областиªот 14 октября 2013 года №320ЗО), определены приоритетные направления и утверждён Федеральный государственный образовательный стандарт всех ступеней общего образования (далееФГОС). На сегодняшний день остро обозначилась необходимость гуманитарного обновления обучения химии в современной школе посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний с помощью эффективных методических средств, обеспечивающих: творческий уровень усвоения учебного материала; развитие потребности в самостоятельном получении и расширении предметных знаний; совершенствование универсальных учебных действий, воспитание ценностного отношения к окружающему миру и к себе. В этих условиях особое значение приобретает совместная деятельность педагога и учащихся, направленная на формирование у школьников устойчивых мотивов к изучению химии посредством личностно значимых смыслов химического образования. Важнейшим условием профессиональной успешности учителя химии становится понимание, что изучение в школе химии как науки не самоцель ради самой химической науки, а важность, прежде всего, как составной части целогокультуры[1].Рассмотрим основные требования обучения химии согласно ФГОС и связанные с ними ключевые аспекты содержания школьного химического образования.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 2
Изучение предметной области ©Естественные наукиªдолжно обеспечить: сформированность основ целостной научной картины мира; формирование понимания взаимосвязи и взаимозависимости естественных наук; ...[2]С целью оптимизации современного химического образования школьников в соответствии с ФГОС необходимо привести к единой научной логической основе дефиниции, используемые при обучении химии: научная картина мирасистема представлений человека о свойствах и закономерностях действительности, реально существующего мира, построенная в результате качественного обобщения и мировоззренческого синтеза разных научных теорий, понятий и принципов; мирсовокупность всех форм существования материи; вселенная во всём её многообразии;вселеннаяфундаментальное понятие в астрономии и философии, строго не определяемо.Несмотря на точто вселенная имеет чётко выраженную структуру, да и к тому же с несколькими уровнями иерархий, понятия классической механикимасса, размер для неё не имеют смысла. Вселенная ни с чем не взаимодействует, вместо этого её описывают как термодинамическую систему, употребляя понятия©плотностьª, ©давлениеª, ©температураª, ©химический составª, именно они и определяют облик вселенной как единого целого(табл.1).Таблица 1Облик Вселенной
Химический составСредняятемператураПлотностьУравнение состоянияH75%He23%O1%C0,5%2,725К10−29г/см3,из них:тёмная энергия74%тёмная материя22%барионная материя4%1.1±0.4
Следует различать понятие научной картины мира, в которое в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции и принципы общественных наук, и понятие естественнонаучной картины природы, которая формируется из достижений познания наук о природе. Естественнонаучная картина природысистематизированное представление о природе с использованием научного языка для обозначения объектов и явлений материи, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В эту картину входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальных теорий. Природаматериальный мир Вселенной, основной объект изучения естественных наук.В быту термин ©природаªчасто употребляется в значении естественная среда обитания.Ключевыми понятиями естественнонаучной картины природы являются: материя, пространство и время, движение идр. Материя, от латинского materialisвещественный,философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в его ощущениях, существуя независимо от них.Материализмфилософское воззрение, в соответствии с которым материя является онтологически первичным началом, а идеальноепонятия, дух и т.п.вторичным. Термин ©материализмªбыл введён математиком и философом Готфридом Лейбницем: словом ©материалистыªон характеризовал своихидейных противников. Материализм утверждает существование единственной ©абсолютнойªсубстанции бытияматерии; все сущности образованы материей, а идеальные явления, в том числе сознание,являются процессами взаимодействия материальных сущностей. Законы материального мира распространяются на весь мир, в т.ч. и на общество. Материализм концаXXв. и началаXXIв. представлен философским направлением ©онтологической философииª, лидером которого является американский философ Барри Смит.Диалектический материализм, от Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 3
др.греч. (διαλεκτική) dialektiké (téchnе),‒ искусство вести спор, рассуждение; от dialégomai‒ веду беседу, спорматериалистически интерпретированная диалектика Гегеля; направление в философии, утверждающее первичность материи и постулирующее три основных закона её развития во времени: закон единства и борьбы противоположностей; закон перехода количественных изменений в качественные; закон отрицания отрицания. Согласно диалектическому материализму,материяединственная основа мира; мышлениенеотъемлемое свойство материи; движение и развитие мирарезультат преодоления его внутренних противоречий; материявечна!Структурную иерархию материальных объектов можно представить в зависимости от их размеров(табл. 2). Мега, от греческого mégasбольшой. Макро, от греческого m�crosдлинный. Микро, от греческого m�crosмалый.Таблица 2Структура основных материальных объектовОбласть пространстваПротяжённость области,мОбъекты, структурные единицы материиРазмерыобъекта, мСоставобъектаДвижение внутри объекта его структурных частейМегамир10201025Галактики1020ЗвёздыЗвёздМакромир1081020Звёздные системы1013ПланетыПланетОкружающие нас тела106106Молекулы, атомы и ионыМолекул, атомов и ионовМикромир1018108Молекулы иатомы1010106Ядра и электроныЭлектронов и ядерЯдра атомов1015НуклоныНуклоновЭлементарные частицы01015Взаимопревращение частиц
Основные формы материиВремяформа существования материи, выражающая порядок изменения объектов и явлений действительности. В практической деятельности, используя единицы измерения даже меньшие, чем секунда, или большие, чем год, мы всего лишь измеряем нечто, что не поддаётся определению, поскольку такие термины, как ©интервалª, ©моментª, ©периодªили ©часª, являются,по существу,синонимами слова ©времяªи не проясняют его значения. Интересное высказывание о смысле понятия времени принадлежит одному из основателей католической церквисвятому Августину:©Что есть время? Если меня не спрашивают об этом, я знаю, но когда меня просят дать объяснение, мне нечего ответитьª.Известный англоамериканский математик и философ Альфред Уайтхед говорил по этому поводу следующее: ©Невозможно размышлять о времени и о тайне эволюции природы, не испытывая при этом глубочайшего ощущения ограниченности человеческого разумаª. Время необратимо, т.е.любой материальный процесс развивается в одном направленииот прошлого к будущему. Пространствоформа существования материи, выражающая порядок расположения одновременно сосуществующих объектов. Пространство и время имеют объективный характер, неразрывно связаны друг с другом и бесконечны. Универсальные свойства временидлительность, необратимость, неповторяемость; всеобщие свойства пространствапротяжённость, единство прерывности и непрерывности. Время и пространство существуют не сами по себе, а находятся в такой универсальной взаимосвязи, в которой они теряют самостоятельность и выступают как стороны единого и многообразного целого(А.Эйнштейн, специальная теория относительности1905г.).Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 4
Виды материиПолематериальное образование, частицы которого не обладают массой покоя, а характеризуются массой движения и кинетической энергией.Согласно концепции, поля, участвующие во взаимодействии частицы, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояниеполе сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какуюлибо точку этого пространства.Каждому виду взаимодействия в природе отвечает определённое поле(табл. 3).Таблица 3Виды взаимодействийВзаимодействиеРадиус действия, мЧастицыИнтенсивность(относит.)Гравитационное∞; 1/r2Гравитоны1Электромагнитное∞; 1/r2Фотоны (кванты)1036Слабое1018; 1/emw, z rW+wz0бозоны1025Ядерное (сильное)1015Глюоны1038
Вещество, заимствовано из старославянского языка вєщьматериальное образование, частицы которого обладают массой покоя и характеризуются внутренней энергией. Атом, от греческого άtomosнеделимый,электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная ядром и электронами.Молекула, от новолатинского moleculaуменьшительное от molesмасса,электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная двумя и более ядрами и электронами. Ион, от греческого i�nидущий,электроположительно или электроотрицательно заряженная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная одним или несколькими ядрами и избытком или недостатком электронов. Элемент химическийвид одноядерных частиц, которые могут существовать в виде свободных атомов или ионов, а также входить в состав простых и сложных веществ(табл. 4).Таблица 4Химический элементв виде свободных атомовв виде свободных ионовв составе простых веществв составе сложных веществHe(г), N(г), Au(г)Na+(г), F−(г), Ag+(г)O3(г),Hg(ж), K(тв)СN2(г), H2O(ж), BN(тв)СимволСимволФормулаФормулаЭнергия ионизацииЗаряд ионаМолярная массаМолярная массаСродство к электронуРадиусАллотропияИзомерияРадиусЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьЭлектроотрицательностьПоляризацияФизическиесвойстваФизические свойстваМолярная массаМолярная массаХимические свойстваХимические свойства
Соединение химическое, индивидуальное веществофизически неделимое вещество, образованное частицами, связанными между собой химическими связями. Материал, от латинского materiaвещество, первичная порода, начало,вещество или смесь веществ, из которых изготавливается чтолибо или которые способствуют какимлибо действиям. Тело, от древнерусскоготѣло,форма организации вещества, характеризующаяся размерами, массой, объёмом и энергией.©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...умения давать количественные оценки и проводить расчёты по химическим формулам и уравнениям; ...[3]Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 5
Моль, от латинского molesмасса(n, моль),единица количества вещества,т.е.величины, оцениваемой количеством содержащихся в физической системе тождественных структурных элементов, атомов, молекул, ионов идругихчастиц или их специфических групп.Моль равен количеству вещества, содержащего столько же структурных элементов, сколько атомов содержит12C массой0,012кг, т.е.Авогадро число6,022·1023. Величина ©количество веществаªоднозначно связана с массой, числом структурных единиц и с объёмом вещества(табл.5).Таблица 5Уравнения преобразования физических величин
Все вычисления по уравнениям химических реакций выполняются адекватно закону сохранения количества веществаколичества реагентов и количества продуктов прямо пропорциональны коэффициентам перед соответствующими веществами в уравнении конкретной химической реакции. Можно предложить учащимся простую памятку для выполнения расчётов по уравнению химической реакции:1)выделите, что требуется найти, и проанализируйте, что для этого дано; 2) оформите условие задачи (найти, дано, решение); 3) составьте уравнение химической(их) реакции(ий), обозначенных в условии задачи; 4) по уравнению реакции определите соотношения количеств участвующих в процессе веществ (стехиометрические коэффициенты); 5)все известные (данные) величины (масса, объём и др.) переведите в количества; 6)если в условии задачи приведены данные для двух и более веществ, участвующих в реакции, по соотношению количеств определите, какое вещество дано в избытке, а какое в недостатке; 7) по соотношению и найденному количеству вещества,данного в недостатке,определите количество вещества, которое требуется найти; 8) найденное количество вещества выразите в требуемых единицах.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 6
©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...пользование химической терминологией и символикой; ...[4]Химические элементы в формуле вещества располагаются в порядке увеличения значения электроотрицательности слева направо, исключение составляют группы (OH−) и (NH4+, NH3, N2H4) и формулы органических соединений; элемент с наибольшим значением электроотрицательности проявляет отрицательную степень окисления равную8 за вычетом номера группы, исключение(O2−); элементы I, II, IIIглавных групп проявляют положительную степень окисления, равную номеру группы;
степени окисления других элементов вычисляют согласно законусохранения заряда.
Названия неорганических веществ составляются по химическим формулам. Они складываются из названий электроотрицательных составляющих с латинским корнем в именительном падеже и электроположительных составляющих с русским названием в родительном падеже справа налево(см. табл. 6).Для обозначения стехиометрического состава используются числовые приставки, N2S5пентасульфид диазота[dinitrogen pentasulfide].Степень окисления указывается римской цифрой в скобках за символом элементаспособ Штока, MnO2оксид марганца(IV)[manganese(IV) oxide].Названия органических соединений строятся согласно схеме(рис.1).
Рис. 1РОДОНАЧАЛЬНАЯ СТРУКТУРАКОРЕНЬСУФФИКСПРЕФИКСЫСУФФИКСВсе заместители в алфавитном порядке с локантами и числительнымиГлавная цепь, основная циклическая или гетероциклическая структураСтепень насыщенности с числительными и локантами:ан, ен, инСтаршая характеристическая группа с числительными и локантамиаль3фенилпропеналь; коричный альдегид,компонентпарфюмерии и пищевых эссенций, фунгицидпропенфенилальЛямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 7
Согласно ведущей идее школьного химического образования и ФГОС,в качестве объектов рассмотрения теорий и фундаментальных законов химии оптимально использовать вещества и процессы, широко используемые в жизни общества и быту.Таблица 6Перечень веществ, рекомендуемых к изучению в школе на базовом уровнеНоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормуладиводородводородH2дикислородкислородO2оксид водородаводаH2Oпероксид водородаперекись водородаH2O2циклотрикислородозонO3диазотазотN2оксид азота(II)оксид азотаNOоксид азота(IV)бурый газNO2триоксонитрат(V)водородаазотная кислотаHNO3нитрид водородааммиакH3Nгидрат нитрида водороданашатырный спирт, 10%H3N·H2Oуглерод, алмазалмазCуглерод, графитграфитC(C60Ih)[5,6]фуллеренфуллерен60C60оксид углерода(IV)углекислый газCO2гидрат оксида углерода(IV)углекислотаCO2·H2Oоксид углерода(II)угарный газCOметанметанCH4пропанпропанC3H8бутанбутанC4H10этенэтиленC2H4хлорэтенвинилхлоридC2H3ClпропенпропиленC3H6бутадиен1,3бутадиенC4H6этинацетиленC2H2бензолбензолC6H6метилбензол, толуолтолуолC7H8винилбензол, стиролстиролC8H8метанолдревесный спиртCH3OHметановая кислотамуравьиная кислотаHCOOHэтанолалкогольC2H5OHэтанальуксусный альдегидCH3COHэтановая кислотауксусCH3COOHпропанонацетонH3CCOCH3пропантриол1,2,3глицеринCH2OHCHOHCH2OHбензойная кислотабензойная кислотаC6H5COOHвинилэтаноатвинилацетатCH3COOC2H32,3,4,5,6пентагидроксигексанальглюкозаC6H12O6αDглюкопиранозилβDфруктофуранозид; сахарозасахарC12H22O11крахмалкрахмал(C6H10O5)nцеллюлозаклетчатка(C6H10O5)nциклооктасерасерный цветS8Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 8
НоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормулакатенаполисерасера пластическаяSnоксид серы(IV)сернистый газSO2оксид серы(VI)серный ангидридSO3тетраоксосульфат(VI)водородасерная кислотаH2SO4олеумолеумH2SO4·SO3сульфид водородасероводородH2SдихлорхлорCl2хлорид водородахлороводородHClхлороводородная кислотасоляная кислотаHClрр в воде до 39%хлораминхлоркаNH2ClдииодиодI2иодид водородаиодоводородHIциклотетрафосфорфосфор белыйP4полифосфорфосфор красныйPnоксид фосфора(V)фосфорный ангидридP4O10тетраоксофосфат(V) водородаортофосфорнаякислотаH3PO4тетраоксофосфат(V) диводорода аммонияаммофосH4NH2PO4и частично (H4N)2HPO4кремнийкремнийSiоксид кремния(IV)кварц, кремнезёмSiO2стеклостеклосплав SiO2·сCaO, Na2O, B2O3, PbOгидрат оксида кремния(IV)силикагельSiO2·nH2OнатрийнатрийNaоксид натрияоксид натрияNa2Oгидроксид натрияедкий натр, каустикNaOHхлорид натрияповаренная сольNaClтриоксокарбонат(IV) водорода натрияпитьевая содаNaHCO3триоксонитрат(V) натриячилийская селитраNaNO3калийкалийKоксид калияоксид калияK2Oгидроксид калияедкое калиKOHтриоксонитрат(V) калиякалийная селитраKNO3тетраоксоманганат(VII) калиямарганцовкаKMnO4кальцийкальцийCaоксид кальцияжжёная известьCaOгидроксид кальциягашёная известьCa(OH)2гидроксид оксохлорид(I) хлорид кальцияхлорная известьCaCl2·Ca(ClO)2·Ca(OH)2тетраоксофосфат(V) диводородакальциядвойнойсуперфосфатCa(H2PO4)2алюминийалюминийAlдюралюминдюральсплав на основеAlс Cu, Mg, Mnоксид алюминияглинозём, корундAl2O3гидроксид алюминиягидроксид алюминияAl(OH)3Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 9
НоменклатурноеназваниеТривиальное названиеФормулацинкцинкZnоксид цинкацинковые белилаZnOгидроксид цинкагидроксид цинкаZn(OH)2железожелезоFeчугунчугунсплав Feс Cболее 2,14%стальстальсплав Feс Cменее 2,14%гидрат оксидов железа(II, III)ржавчинаFeO·Fe2O3·nH2Oтетраоксид трижелезажелезная окалинаFe3O4магниймагнийMgмедьмедьCuбронзабронзасплав на основеCuс Sn, Al, Be, Pb, Cr, Siлатуньлатуньсплав на основеCucZn, Al, Fe, Mn, Ni, Pbпентагидрат тетраоксосульфата(VI) меди(II)медный купоросCuSO4·5H2OсеребросереброAgтриоксонитрат(V) серебраляписAgNO3золотозолотоAuртутьртутьHgВсе вещества группируются по определённым признакам(табл. 7).Таблица 7Группы веществВЕЩЕСТВАсталь, гранит, воздух, вода, медь, хрусталь, молоко, ДНК, поваренная соль…ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯСМЕСИМАТЕРИАЛЫпростыесложныегомогенные:растворы, воздух, стекло, молоко, слюна, кровь…гетерогенные:смог, пена, дым, земля, гранит, суспензии…природные:вата, кожа…искусственные:вискоза, бумага…синтетические:линолеум, лак, резина, капрон…металлы:Au, Fe, Pb, Crнеметаллы:P4, O2, S8, C, Si, I2, B, N2...неорганические:H2O, NaCl, H3N…органические:(C2F4)n, H4C2O2, H22C12O11, H2CO…ТВЁРДЫЕЖИДКИЕГАЗООБРАЗНЫЕлёд, сода, соль, иод, сахар, песок, пенопласт, стекло...бензин, спирт, уксус, вода, ртуть, шампунь, ацетон, льняное масло...BZ, озон, C11H26PSNO2, пар, аммиак, метан, пропан, бутанМОНОМЕРЫ (НМС)ПОЛИМЕРЫ (ВМС)дигидроксисилан, фосфазен, этен, винилацетат, хлорэтен, стирол, пропен, кремнезём, глюкоза…крахмал, белок, полилактид, кевлар, тефлон, целлофан, силикагель, поликарбонат, дакронКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕАМОРФНЫЕмолекулярные: сера, лёд, парафин…атомноковалентные: алмаз, кварц...атомнометаллические: металлы и интерметаллиды...ионные: сода, медный купорос…пластмассы: плексиглас, ПВХ, поликарбонат…волокна: хлопок, шёлк, ПАН, лавсан, хлорин, ПЛА, лён…эластомеры: резина, каучук, эластоллан, спандекс…
Явлениепроявление развития, изменения чегонибудь, движение. Движениеважнейший атрибут, способ существования материи, её самое основное, коренное Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 10
свойство. В самом общем виде движение это изменение вообще, любое взаимодействие материальных объектов и смена их состояний. Движение включает в себя все процессы, происходящиев природе и обществе. В мире нет движения без материи, как и не может быть материи без движения. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителени представляет собой один из моментов движения. Движение осуществляется в пространстве и во времени. Движение материи многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. В науке существует принцип соответствия вида материи и формыеё движения. Определённому виду материи отвечает своя особая форма движения и, наоборот, определённой форме движения соответствует свой особый вид материиматериальный носитель. Материальный носительсовокупность структурных элементов, взаимодействие которых определяет форму движения материи. Форма движения материиспособ существования материального носителя(рис.2).
Рис. 2. Основные формы движения материи (по Б. М. Кедрову)
Например, носителем химической формы движения материи является веществосистема атомов, ионов или молекул, а в основе движения лежит разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между частицами, при этом вновь образующиеся частицы приобретают качественно новые свойства. Радиус действия химических сил составляет1010106м, величина энергетических эффектов в пределах10103кДж∙моль1, а температурный интервал равен104000К. Особенностью химической формы движения является статистичность. Статистический законэто закон, управляющий поведением больших совокупностей и в отношении объекта, позволяющий делать лишь вероятностные выводы о его поведении. Если считать, что относительные значения меньше 109невозможно обнаружить экспериментально, то нижний предел для числа частиц в термодинамической системе составляет1018. Таким образом, химический процесс есть акт взаимодействия большого, от1018и более, количества частиц, образующих вещество, свойства которого определяются только во взаимодействии.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 11
Процесс, от латинского processusпродвижение, ход развития,последовательная смена явлений, состояний в развитии чегонибудь или совокупность последовательных действий для достижения результата. Самопроизвольный процесспроцесс, проходящий при данных условиях без участия внешних сил. Реакция, от латинского re− приставка, указывающая на повторное, возобновляемое действие или на противодействие,и actioдействие,действие, состояние, процесс, возникающие в ответ на какоелибо воздействие. Эта дефиниция формирует у школьников представление о химическом процессе как о взаимодействии противоположных по свойствам веществ, один из которых атакует(реагент), а другой противодействует(субстрат). Реагент, от латинского reпротив и agentisдействующий,вещество, вступающее в химическую реакцию; в органической химии реагентатакующие частицы, наиболее активное вещество. Субстрат, от латинского substratum− основа, подстилка,вещество, подвергающееся атаке реагента; в органической химии субстратчастицы, в которых у углерода происходит разрыв существующей ковалентной связи и образование новой ковалентной связи. Продуктвещество, образующееся в ходе химической реакции. Реакция химическая (процесс, явление)процесс движения веществ, сопровождающийся изменением состава, структуры и энергии; процесс взаимодействия частиц вещества с образованием нового вещества, сопровождающийся изменением энергии; разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между взаимодействующими частицами, в результате чего образуются частицы с качественно новыми свойствами. Эти определения формируют у учащихся понимание химического процесса в контексте общих законов движения материи.Закон сохранения количества вещества: расстановка коэффициентов в уравнении химической реакции; количество химического элемента до химической реакции должно быть равно количеству химического элемента после химической реакции.
Закон сохранения заряда: составление формулы вещества и расстановка коэффициентов в ионных уравнениях.
Закон сохранения энергии и, как следствие, принцип минимума энергии: в химическую реакцию вступают вещества с противоположными свойствами: окислительвосстановитель, кислотаоснование; чем больше различаются электроотрицательности элементов, образующих реагенты, тем более возможно химическое взаимодействие между ними; наиболее возможны химические процессы, идущие с образованием осадков в растворах, с образованием комплексных ионов и образованием летучих продуктов(табл. 8).Таблица 8Чем ниже электроотрицательность элементаЧем выше электроотрицательность элементатем ярче выраженыметаллическиеосновныевосстановительныесвойства веществатем ярче выраженынеметаллическиекислотныеокислительныесвойства веществаK;KH;K2O;KOHH2S;S;SO3;H2SO4
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 12
©Химияª(углубленный уровень)требования к предметным результатам освоения углубленного курса химии должны включать требования к результатам освоения базового курса и дополнительно отражать:...объяснять закономерности ... химических реакций, прогнозировать возможность их осуществления; ...[5]Окислительновосстановительное взаимодействиереакция с изменением степени окисления элементов, образующих реагенты; с понижением степени окисления у окислителя и с повышением степени окисления у восстановителя. Кислотноосновное взаимодействиереакция обмена между кислотой и основанием, в продуктах которой образуются вещества, содержащиеанион кислоты и катион основания. Эти дефиниции позволяют сформировать у школьников понимания двух сущностей химического процесса и тем самым помогают выстроить логическую цепочку возможности взаимодействия конкретных регентов и прогнозировать вероятность образования конкретных продуктов реакции(табл. 9).Таблица 9Перечень химических процессов, рекомендуемых к изучению на базовом уровнеХимические процессыс участием неорганических веществСинтез аммиака
Производство азотной кислоты
Производство чугуна и стали
Коррозия железа
Производство каустика и хлора
Производство минеральных удобрений
Производство питьевой соды
Образование патины на воздухе
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 13
Обеззараживание воды
Получение кислорода в лаборатории
Получение хлороводорода в лаборатории
Получение хлора в лаборатории
Получение аммиака в лаборатории
Гашение питьевой соды при выпечке
Химические процессы с участием органических веществПроизводство ацетилена
Производство метанола и синтез на его основе
Брожение спиртовое
Брожение молочнокислое
Брожение уксуснокислое
Реакция этерификации и реакция омыления
Согласно вышеизложенному, науку химию можно определить так: химия, предположительно от греч. Chēm�aдревнее название Египта,естественная наука, изучающая строение веществ и их движение, сопровождающееся изменением состава, структуры и энергии, а также способы управления этими изменениями.Основная задача химииэкологически чистое производство веществ (материалов) с заданнымисвойствами и поиск новых источников энергии без нарушения экосистем.Учебный предмет химияпедагогически адаптированное содержание основ химии. Предмет изучения химиивещества и их движение.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 14
©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведённыхопытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач; ...владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ;[6]Уменияосвоенные человеком способы выполнения какоголибо действия, обеспечиваемые совокупностью приобретённых знаний и навыков; элементы деятельности, позволяющие чтолибо делать с высоким качеством[7]; умение создаёт возможность выполнения действия не только в привычных, но и в изменившихся условиях. Умения метапредметные(универсальные, интегрированные)общелогические умения анализировать, систематизировать, абстрагировать, устанавливать причинноследственные связи, кодировать и декодировать информацию, практически использовать знания из разных областей, переносить знания в нестандартные условия, комплексно, системно и вариативно решать учебные проблемы; умения решать жизненно важные проблемы, не подвергая риску физическое и психическое здоровье окружающих, обеспечиваемые системными знаниями и жизненным опытом[8].Действиепроизвольная преднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение осознаваемой цели; процесс взаимодействия с какимлибо предметом, в котором достигается заранее определённая цель; структурная единица деятельности; относительно завершённый акт человеческой деятельности, для которого характерны направленность на достижение определённой осознаваемой цели[9]. Учебные действияпреднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение учебных целей; форма проявления системных знаний[10]; структурнофункциональный компонент и результат образовательной деятельности учащихся[11]. Универсальные учебные действия, УУДсовокупность действий школьника, обеспечивающихего способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса[12]. В дальнейшем мы будем придерживаться определения универсальных учебных действий,данного профессором М.С.Пак: универсальные учебные действияразносторонние и многофункциональные учебные действия интегративного характера, пригодные для достижения образовательных, а также социально значимых и жизненно важных целей[13]. Важнейшим средством совершенствованияУУД при изучении химии является интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний. Справедливо утверждение Е.Е.Вяземского, что универсальные учебные действия не формируются вне предметного содержания. Знание и учёт УУД сопряжены с формированием образовательных компетенций(см. рис.3).
В обучении химии современных школьников резонно совершенствовать: практические действия работы со стеклом, действия приливания и насыпания, действия нагревания, обращение с открытым пламенем, действия по отстаиванию и фильтрованию, действия по декантации и дистилляции; приготовление растворов…; универсальные действия анализа чувственных восприятий, синтеза умозаключений и формулирования выводов, планирования и отчёта…; действия безопасности работы с веществами и первой помощи при удушении, отравлениях и ожогах, обмороке, возгораниях и разливах едких и летучих веществ…©Химияª(базовый уровень)требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...сформированностьпредставлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека...[14]Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 15
Рис. 3. Система образовательных компетенций школьника, формируемых на уроках химии
В качестве примера химического объекта, дающего представления о месте химии в современной научной картине мира и формирующего кругозор современного школьника, можно предложить процесс фотосинтеза и процесс ферментативного окисления углеводов.
Вопервых, эти процессы на описательном уровне хорошо известны каждому школьнику,и не вызывает сомнения их важностьв организации земного мира. Вовторых, рассмотрение этого объекта с естественнонаучных и гуманитарных позиций позволяет оптимально интегрировать естественнонаучные и гуманитарные знания при обучении химии в современной школе. Естественнонаучный компонент процесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о веществеуглекислый газ, вода, кислород, углевод, глюкоза, крахмал, целлюлоза; о строении вещества и группировках вещества по его составу, макроструктуре и фазовому состоянию при стандартных условиях; о формуле вещества и номенклатурных и внесистемных способахего названия; о группировках вещества по его химическим свойствамокислительвосстановитель; о химическом процессе как результате разрыва и образования ковалентных связей; о химическом процессе с позиций закона сохранения энергииэндои экзоэнергетические процессы; о теории окислительновосстановительных реакций как процессе перераспределения электронной плотности в частице вещества; о самопроизвольности процесса с позиций Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 16
принципа минимума энергии; о возможности ©термодинамически запрещённыхªпроцессов за счёт фотонной энергии; о теории катализа и биокатализаторахферментах; о метаболизме и биоэнергетике, о фотоавтотрофном анаболизме, ассимиляции и диссимиляции; о фотосинтезе как единственном самопроизвольном процессе на Земле, проходящем за счёт ©даровойªэнергии Солнца. Гуманитарный компонентпроцесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о процессе фотосинтеза с точки зрения синергетики, от греч. Sinergetikos‒ совместный, согласованно действующий,научного направления, исследующего процессы перехода хаоса в порядок, самоорганизации; о синергетической модели, утверждающей фундаментальность вероятностных закономерностей в развитии мира и всех его подсистем, при этом случайность и неопределённость выступают как важнейшие свойства всего мироздания; о жизни как форме существования диссипативных структур. ©Электроны, возбуждаясь фотонами, затем переходят в основное состояние, отдавая при этом порциями избыток энергии, которая приводит в движение всю машину жизни; о биосфере как открытой неравновесной системеªА.СентДьёрдьиоб энергетической сущности жизниидр.(см. рис.4).
©...зерно хлорофилла является той точкой в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясьв химическое напряжение, слагается, накапливается для того, чтобы впоследствии освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы растительные и животныеª(К.А.Тимирязев); ©...всеобщая борьба за существование живых существэто борьба за энергию, которую можно использовать при переходе энергии от Солнца к Земле. Для её использования растения распускают огромную поверхность листвы и заставляют солнечную энергию выполнять химические синтезы неподвластные лабораторииª (Л.Больцман).Таким образом, обучение химии в современной школе согласно ФГОС и требованиям к уровню подготовки выпускника средней школы разумно строить на объектах, имеющих важнейшее значение в развитии общества и используемых в повседневной жизни человека; активно использовать в процессе обучения практические действия, связанные с процессами растворения, испарения, кристаллизации, плавления, горения, окисления, ионного обмена; совместно с химической сущностью на мировоззренческом уровне рассматривать процессы фотосинтеза, дыхания, полимеризации и поликонденсации, гниения, брожения, гидролиза, коррозии, люминесценции.
Ссылки на источники1.Лямин А. Н., Пак М. Гуманитарное обновление обучения химии в современной школе // Концепт.2012.№ 7 (июль).URL: http://ekoncept.ru/2012/12081.htm.
2.ФГОС.URL: http://минобрнауки.рф/документы/2365.
3.Там же.4.Там же.5.Там же.6.Там же.7.Словарь практического психолога.‒ URL: http://bookap.info/genpsy/golovinslovar_prakticheskogo_psihologa.
8.ЛяминА.Н. Интегральные познавательные задания на уроках химии: универсальные учебные действия школьника: учеб.метод. пособие.Киров: ИРО Кировской области, 2014.115с.9.Новая философская энциклопедия.‒ URL: http://iph.ras.ru/enc.htm.
10.ЛяминА.Н. Указ. соч.11.Новая философская энциклопедия.
12.Глоссарий ФГОС.‒ URL: http://mosmetod.ru/metodicheskoeprostranstvo/srednyayaistarshayashkola/ekonomika/fgos/glossarijfgos.html.
13.Пак М., Лямин А. Н. Формирование универсальных учебных действий школьника при обучении химии // Концепт.2012.№ 6 (июнь).URL: http://ekoncept.ru/2012/12079.htm.
14.
ФГОС.Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 17
Рис. 4Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оп0тимизации результатов обучения химии в современной школе// Концепт. –2015. –№ 07(июль).–ART15247. –0,8п.л. –URL: http://ekoncept.ru/2015/15247.htm.–ISSN 2304120X. 18
AlexeyLyamin,Candidate of Pedagogic Sciences,Associate Professor, Honorableworker of general education of the Russian Federation, chemistry teacher, Lyceum of innovative education,Vyatka State University, Kirovlyamin.lyaminchemistry2015@yandex.ruIntegration of naturalsciences and humanitarian knowledge inoptimization of chemistry trainingresults at modern schoolAbstract.The paper isdevoted to optimizationof chemistry training results at modern school according to Federal State Educational Standard by means of integration of naturalscience and humanitarian knowledge. In particularthe accent is put on updating of base concepts, optimizationof chemical maintenance, formation of naturalscience picture of nature as an element of a modern picture of the world and mastering unified educational actions by schoolchildren during chemistry course.Key words:Federal State Educational Standard,naturalscience picture of nature, scientific picture of the world, unified educational actions, integration of naturalscience and humanitarian knowledge inchemistry training at modern school.References1.Ljamin,A. N.&Pak,M. (2012) Gumanitarnoeobnovlenieobuchenijahimiivsovremennojshkole, Koncept, № 7 (ijul'). Availableat: http://ekoncept.ru/2012/12081.htm (in Russian). 2.FGOS. Availableat: http://minobrnauki.rf/dokumenty/2365 (in Russian). 3.Ibid.4.Ibid.5.Ibid.6.Ibid.7.Slovar' prakticheskogopsihologa.Availableat:http://bookap.info/genpsy/golovin slovar_prakticheskogo_psihologa/ (in Russian). 8.Ljamin,A. N.(2014)Integral'nye poznavatel'nye zadanija na urokah himii: universal'nye uchebnye dejstvija shkol'nika:ucheb.metod. posobie,IRO Kirovskoj oblasti, Kirov,115 p.(in Russian).9.Novaja filosofskaja jenciklopedija. Availableat: http://iph.ras.ru/enc.htm (in Russian). 10.Ljamin,A. N.(2014) Op. cit.11.Novaja filosofskaja jenciklopedija. 12.Glossarij FGOS. Availableat: http://mosmetod.ru/metodicheskoeprostranstvo/srednyayaistarshayashkola/ekonomika/fgos/glossarijfgos.html (in Russian). 13.Pak, M. &Ljamin,A. N.(2012)“Formirovanie universal'nyh uchebnyh dejstvij shkol'nika pri obuchenii himii”,Koncept,№ 6 (ijun'). Available at: http://ekoncept.ru/2012/12079.htm (in Russian). 14.FGOS.
Рекомендованокпубликации:
ГоревымП. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала ©Концептª
Поступила в редакциюReceived05.07.15Получена положительная рецензияReceived a positive review06.07.15ПринятакпубликацииAccepted for publication06.07.15ОпубликованаPublished25.07.15
© Концепт, научнометодический электронный журнал, 2015©Лямин А. Н., 2015www.ekoncept.ru
