Организация учебной деятельности обучения химии на 1 курсе нехимических специальностей в технических ВУЗах. Работа №52937

ФГБОУ ВПО «КГТУ»

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

 

Астраух О.О.– доцент, кандидат технических наук кафедры Химии, ФГБОУ ВПО «КГТУ» в г. Калининграде.

Литвинова Л.А. – преподаватель кафедры боевых средств флота, филиал ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» в г. Калининграде.

Аннотация. Подготовку современного специалиста невозможно представить без соответствующей базы, которую закладывают фундаментальные естественнонаучные дисциплины. Обучение курсантов ориентируется на формирование понимания роли и значения химии в решении профессиональных задач в военном деле.

В данной статье рассмотрено теоретическое и экспериментальное обоснование дидактических условий обучения химии курсантов морских специальностей.

Ключевые слова: дидактическое обоснование, дидактическая цель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Организация учебной деятельности обучения химии на

1 курсе нехимических специальностей в технических ВУЗах»

 

Химия одна из тех фундаментальных наук, представление о которой должен иметь каждый образованный человек, независимо от того, в какой сфере он работает. Не каждому необходимо иметь глубокие знания по химии, но каждый должен иметь правильное мировоззрение, чтобы суметь понят̊ь закономерности развития природы.
Предмет химии специфичен. Успешность его изучения связана с овладением химическим языком, соблюдением техники безопасности при выполнении химического эксперимента, осознанием его многочисленных связей со многими специальностями. В соответствии с этим, перед преподавателем стоит задача организовать учебный процесс так, чтобы он стал познавательным, творческим и полученные знания востребованными.

В ходе процесса обучения обучающийся должен научиться приобретать и применять знания, искать и находить нужные для них средства обучения, источники информации, уметь работать с этой информацией для принятия правильных обоснованных решений в любых профессиональных обстоятельствах.

Одним из возможных вариантов решения данных задач необходима реализация дидактических условий формирования знаний по предмету.

Процесс обучения включает четыре уровня усвоения знаний: восприятие излагаемого материала; запоминание и воспроизведение, проговаривание изучаемого материала; применение знаний в аналогичной ситуации (выполнение упражнений, решение расчетных и экспериментальных задач, проведение аналогичного эксперимента и т.д.); применение знаний в измененных ситуациях, обеспечивающих развитие собственного нестандартного мышления (творческий уровень).

Только тогда можно говорить о высокой эффективности занятия и назвать его современным, когда обучающийся уходит из аудитории, усвоив основной изложенный материал, а это достигается прохождением им всех четырех упомянутых уровней усвоения знаний.

Одним из основных элементов процесса обучения являются лекции.

Главное назначение лекции – обеспечить теоретическую основу обучения, развить интерес к учебной деятельности и конкретной учебной дисциплине, сформировать у обучающего ориентиры для самостоятельной работы с литературой.

В плане содержания лекции большое значение имеет:

– качество подбора учебно-образовательной информации;

– качество построения учебно-образовательной информации;

– познавательный интерес обучающихся к учебно-образовательной информации;

– соответствие научного уровня лекции требованиям образовательного стандарта;

– качество средств представления учебно-образовательной информации;

– качество изложения материала;

– уровень управления вниманием обучающихся.

Психологи свидетельствуют, что умственная деятельность активизируется, когда человек сталкивается с каким-либо затруднением, поскольку для его преодоления нужны определенные усилия. По наблюдениям психологов, после информационно построенной лекции у обучающихся в памяти через шесть дней остается менее 30% того, что они слушали. Через месяц – лишь около 20%. Но если лекция строилась так, что в ходе изложения активизировалась мыслительная деятельность обучающихся, то через шесть дней в памяти сохраняется 70%, а через месяц 40% из того, о чем говорилось в лекции. Отсюда следует, что методика

чтения лекции зависит от уровня общей подготовки обучающихся, форма ее проведения – от характера темы и содержания материала.

 

При проведении практических занятий реализуются следующие дидактические цели:

формирование практических умений решения задач, работа со справочным материалом;

обобщение, систематизация, углубление теоретических знаний;

умение убедительно формулировать собственную точку зрения;

приобретение навыков профессиональной деятельности.

При подготовке к практическому занятию необходимо руководствоваться заданием на самостоятельную работу, которое выдается на каждое практическое занятие. Согласно этому заданию обучающийся обязан:

– проработать и изучить соответствующую теорию раздела курса по учебнику;

–проработать и изучить конспект лекции по теме практического занятия;

–ответить на контрольные вопросы.

При решении задач на практическом занятии необходимо обращать внимание на алгоритм решения, химическую сущность используемых величин, проводить анализ полученного решения, сопоставлять полученный результат с реальными ситуациями, тем самым вырабатывать профессиональный подход и инженерную интуицию.

Данные дидактические цели успешно реализуются при рассмотрении задач профессионального характера, которые требуют иметь прочный запас базовых знаний. Творчество невозможно без интереса, поэтому преподаватель должен предложить такой материал, который был бы интересен для большинства обучающихся. Если интересно, то будет результат. Например:

1. Обсудите правильность следующего утверждения: «Поскольку катализатор не записывается как реагент в суммарном химическом уравнении реакции, концентрация катализатора не может входить в кинетическое уравнение».

2. Ингибиторы иногда рассматривают как отрицательные катализаторы. Можно ли утверждать, что механизм их действия противоположен механизму действия катализаторов?

3. Жидкое топливо, верхний слой которого содержит больше 2-3% воды, не горит. Приходится этот слой сливать, но обводненные остатки не возможно ни сжечь, ни уничтожить. Как быть?

4. Объясните, почему в свинцовом аккумуляторе не происходит реакция:

Pb (крист). + H2SO4(р) = PbSO4 (к) + H2 (г).

Возможно ли непосредственное взаимодействие PbO2 и H2SO4(р) с образованием кристаллического PbSO4 (к).

5. С целью сохранения корпуса корабля необходимо периодически возобновлять средства защиты его от коррозионного разрушения. Назовите участки корпуса, подверженные коррозионному разрушению, характер воздействия агрессивной среды и способы борьбы с коррозией.

 

Химический эксперимент является средством обучения, средством доказательства теорий, гипотез и законов. Он имеет и профессиональное назначение: способствует выработке умений и навыков работы с веществами.

Выполнение химического эксперимента с точки зрения процесса учения представляет собой своеобразное самостоятельное научное исследование с постановкой задачи, ее теоретическим обоснованием и экспериментальной проверкой высказанной гипотезы.

По готовой инструкции большинство обучающихся механически выполняют лабораторные опыты, не задумываясь ни над содержанием, ни над последовательностью операций. В результате, проделав лабораторные работы, большинство обучающихся зачастую оказываются не в состоянии выполнить простейшее задание исследовательского характера. Внедрение в процесс обучения химии в химический практикум элементов учебно-исследовательской работы (УИР) способствует реализации следующих дидактических целей:

– формирование практических умений и навыков работы с оборудованием, приборами;

– привитие навыков исследовательского подхода к выполнению лабораторных работ;

– выработка таких качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, инициатива.

Факторами качества успешного выполнения лабораторных работ, прогнозирования результатов и объяснения являются:

– качество материально-технического обеспечения занятия;

– методический уровень постановки и проведения эксперимента;

– знания методики и техники проведения экспериментов;

–знание отдельных приемов и последовательность их выполнения;

– качество отчетности обучающихся по занятию;

– работоспособность и усидчивость обучающихся.

Выполнение лабораторных работ и защита отчетов по ним должно находиться под постоянным контролем преподавателя.

Основная задача учебно-исследовательской работы состоит в привитии навыков самостоятельной теоретической и экспериментальной работы, ознакомлении с техникой эксперимента, техникой безопасности обращения с химическими реактивами, оборудованием.

В процессе выполнения учебно-исследовательской работы обучающиеся учатся применять теоретические знания на практике, работать с литературой, составлять отчёты по результатам эксперимента, пользоваться лабораторным оборудованием.

Учебно-исследовательская работа проводится в часы, отводимые учебным планом на выполнение лабораторных работ согласно рабочей учебной программе.

Обучающиеся составляют комплект инструкций, включающих номер, тему и цель химического эксперимента, содержание самоподготовки (что изучить, что повторить, проверить свою готовность к выполнению УИР, т.е. подробно в письменном виде изложить каждый этап выполнения УИР, инструкция должна содержать информацию о мерах безопасности при выполнении химического эксперимента), перечень оборудования для сбора экспериментальной установки, последовательность действий, требования к отчету, вопросы для самопроверки.

Подготовленная учебно-исследовательская работа группой обучающихся демонстрируется на лабораторной работе согласно темы прохождения материала. Объявляется тема лабораторного химического эксперимента, цель и задача, какое оборудование использовано для сбора схемы прибор. Демонстрируется опыт.

По результатам выполнения учебно-исследовательской работы обучающиеся представляют отчет. Отчет состоит из трех частей:

1) В первой части отчета указываются: наименование, цель выполнения работы, краткие теоретические положения, на основе которых проводилось данное занятие.

2)Во второй части отчета составляется таблица, в которую вносятся результаты эксперимента, на основе которых строится график, позволяющий провести анализ опытных данных.

3) В третьей части отчета приводятся выводы по работе.

Выполнение лабораторных работ и защита отчетов по ним должна находиться под постоянным контролем преподавателя.

 

 

Учебно-исследовательская работа №1

 

КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ

 

Прибор для определения каталитической активности ( рис.1)

 

Для количественного определения активности различных катализаторов необходимо собрать прибор по рисунку 1.

 

Колбу 5 и сифон 6 заполнить водой. Проверить прибор на герметичность. Для этого плотно вставить пробки в пробирку и колбу и открыть зажим 7, а конец сифона держать над водой в стакане. Если прибор герметичен, то вода из сифона не вытекает в стакан 8.

 

В пробирку 1 налить 1 мл. 30 %-ной перекиси водорода и перекрыть каучуковую трубку зажимом 2. В колбу Вюрца 4 внести катализатор и вставить трубку 3, соединённую с пробиркой 1. Привести давление внутри прибора к атмосферному. Для этого надо открыть зажим 7 сифона, поднять стакан 8 с водой так, чтобы вода в нём и в колбе находилась на одном уровне, и затем снова закрыть зажим.

 

Вылить воду из стакана 8 и налить в него точно 50 мл. воды, опустить кончик сифона 6 в стакан с водой. Открыть оба зажима 2 и 7 на приборе, быстро вылить из пробирки 1 перекись водорода с катализатором. По истечении 5 минут привести давление внутри прибора к атмосферному, закрыть зажим сифона 7 замерить объём воды, вытесненной кислородом, образовавшимся при разложении перекиси водорода. Из измеренного объёма воды вычесть 50 мл, т. е. объём воды, ранее добавленный в стакане.

Данным способом измерить каталитическое действие следующих катализаторов:

Положительных

3 %-

го

раствора хлорида железа (

III

)-1 мл.

3 %-

го

раствора дихромата калия-1 мл.

Оксида марганца (

IV)

-0,1 г.

 

Отрицательных

Смеси: 0,1 г. диоксида марганца + 0,1 г. нитрата натрия;

Смеси: 0,1 г. угля + 0,1 г. нитрата натрия;

Смеси: 0,1 г. угля + 0,1 г. хлорида цинка.

 

Перед употреблением смеси хорошо перемешать стеклянной палочкой. Результаты опытов внесите в таблицу

 

Катализаторы

Объём воды в стакане 8 мл.

Кол-во выделевшегося кислорода (VH2O(стакан)-50мл.)

Положительные

 

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

 

Отрицательные

 

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

 

В отчёте:

 

По количеству выделившегося кислорода расположить испытанные катализаторы в порядке возрастания их каталитической активности.

 

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА №2

 

Зависимость скорости реакции от величины поверхности раздела реагирующих фаз.

 

Прибор для изучения скорости гетерогенных химических реакций

Задание:

 

1. Собрать прибор, как указано на рисунке. Для этого в штативе укрепить бюретку, наполненную водой и опрокинутую в эксикатор с водой. Подвести под бюретку газоотводную трубку. Второй конец газоотводной трубки должен иметь хорошо подогнанную пробку для соединения её с колбой.

2. Выполнение эксперимента. В колбу ёмкостью 50 мл. внести пластинку железа ( Fe), прилить 20 мл. 2н раствора серной кислоты ( H2SO4). Быстро закрыть колбу трубкой, конец которой подведён под бюретку. Отмерить время, за которое выделилось 5 мл. водорода (H2). Опыт проводить при постоянной температуре, тщательно взбалтывая смесь реагирующих веществ.

Проделать тот же опыт, используя пластинку железа ( Fe) в 2 раза больше по площади.

3.Сравнить время опытов, необходимое для выделения одинакового объёма водорода (H2).

Как зависит скорость реакции в гетерогенных системах от площади соприкосновения реагирующих фаз?

Рассчитать скорость реакции V для обоих опытов, приходящуюся на единицу поверхности металла. Считать поверхность пластинки металла равной удвоенной площади. Расчёт производить по формуле :

 

V=5/2ST;

 

где: S- площадь пластинки в см2;

t- время выделения 5 мл. водорода ( H2) в минутах.

 

Изменилась ли скорость в расчёте на единицу поверхности?

4. По результатам опыта оформить отчёт по следующей форме и сделать выводы.

 

Опыт

S пластинки в см2

VH2 в мл.

t выделения водорода (H2) в мин.

V реакции

№1

 

5

 

 

№2

 

5

 

 

 

 

Факторами качества успешного выполнения УИР, прогнозирования результатов и объяснения являются:

– качество материально-технического обеспечения занятия;

– методический уровень постановки и проведения эксперимента;

– знания методики и техники проведения экспериментов;

–знание отдельных приемов и последовательность их выполнения;

– качество отчетности обучающихся.

 

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА №3

 

Хроматографический анализ

 

Хроматографическое

разделение ионов

Схема получения хроматограммы

 

Хроматическую колонку заполнить алюминатным оксида алюминия (AL2O3)x NaAlO2. Приготовить в пробирке смесь растворов: 1%-ный раствор нитрата кобальта, 0,2%-ный раствор нитрата меди, 0,2%-ный раствор нитрата железа (II), 0,2%-ный раствор нитрата никеля. Хорошенько перемешав смесь, поместите её в капельницу и влейте 10 капель смеси в хроматическую колонку. В колонке ионы адсорбируются в определённой последовательности, образуя несколько окрашенных зон – получается хроматограмма. Вещества распределяются по зонам сверху вниз в порядке уменьшения адсорбируемости.

Для более чёткого распределения зон промойте хроматограмму, приливая в колонку 1-2 мл. воды по каплям. Когда на адсорбенте появятся отчётливые зоны адсорбированных веществ, определите по окраске порядок адсорбции катионов, т. е. составьте адсорбционный ряд;

- укажите, адсорбционная способность какого из ионов наибольшая.

Результат опыта занесите в таблицу:

 

Хроматографическая колонка

Ионы соли

Цвет зоны

Наблюдение

Вывод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осадочная хроматография

Осадочная хроматография основана на различной растворимости солей, вследствие чего отдельные компоненты смеси осаждаются в порядке, соответствующем их растворимости.

 

Через хроматографическую колонку, заполненную на 2/3 высоты алюминатным оксидом алюминия, пропустите 10-20 мл. раствора иодида калия, а затем из капельницы влейте 8-10 мл. раствора, содержащего смесь солей меди, свинца. На хроматограмме появятся окрашенные зоны, соответствующие окраскам иодидов добавленных ионов.

 

Проведите в полумикропробирках реакции образования осадков иодидов отдельно с каждым ионом, отметьте цвета осадков. Напишите уравнения реакций.

 

В отчёте:

Расшифруйте хроматограмму исследуемых иодидов с расположением окрашенных зон.

 

Контроль результатов обучения.

 

Большое значение в обучении имеет контроль и оценка результатов усвоения учебного материала.

Контроль означает выявление, измерение и оценивание знаний, умений обучающихся. Обучающее значение его выражается в том, что позволяет обучающему корректировать свои знания и умения, Контроль результатов обучения должен определяться важным критерием – уровнем усвоения, который зависит от целей и требований к обучению.

В процессе контроля преподаватель должен твердо знать, каким должен быть уровень усвоения, и соответственно давать задания либо на воспроизведение, либо на применение знаний в сходной ситуации, либо на применение знаний в новой ситуации.

Контроль утрачивает свою ценность, если не сочетается с диагностикой.

Проверка – составной компонент контроля, основной дидактической функцией является обеспечение обратной связи между преподавателем и обучающимся, получение преподавателем объективной информации о качестве усвоения учебного материала, стимулировании учебной деятельности обучающихся, совершенствовании методики проведения всех видов занятий в форме, предусмотренной фондом оценочных средств, своевременное выявление недостатков и пробелов в знаниях.

 

 

Список используемой литературы

1.Военная дидактика Учебник под редакцией Михайловского В.Г. / М.: 2010, 503 с.

2. Попков В.А. Дидактика высшей школы/ М.: Академия, 2001,- 136 с.

3. Гребенюк О.С., Гребенюк Т.Б. Основы педагогики индивидуальности: Учебное пособие. Калининград, 2000.

4.В.А. Денисенко Основы образовательной логистики: Монография / Калининград.: Изд-во КГУ, 2003.–317с.