Обучение школьников решению химических задач

Трудности при решении задач

Преподавание химии в школе невозможно без решения задач, имеющих большое методическое значение. При решении задач учащиеся должны вспомнить соответствующий теоретический материал, составить алгоритм решения задачи, применить известные теоретические сведения. Таким образом, решая задачи, школьники обучаются применять полученные знания в конкретных ситуациях, указанных в фабулах этих задач.

Всё многообразие задач деляг на три класса: расчетные, качественные и экспериментальные. В свою очередь классы делятся на типы. Так, расчетные задачи подразделяются на расчеты по формулам веществ, по растворам и сплавам, по уравнениям реакции и пр.; расчетные задачи — расчеты количеств веществ, масс веществ, объемов веществ и комбинированные задачи и т. д.

В практике преподавания встречается другой подход к классификации. Например, расчетные задачи подразделяются на обычные, или стандартные, и усложненные. Обычные задачи на расчеты по формулам предполагают расчеты отношений масс атомов элементов в веществе. Или наоборот, по известному отношению масс атомов элементов необходимо рассчитать формулу вещества. Близки к задачам этого типа задачи на расчет отношений масс металлов в сплавах, в которых один из металлов не активен и с кислотами, например, не реагирует. Обычными задачами на расчеты по уравнениям реакций могут быть задачи на расчет количества вещества, участвующего в процессе. В дальнейшем, зная молярные массы и молярные объемы веществ, можно рассчитать их массы и объемы газообразных веществ, участвующих в реакции.

Обычные, или стандартные, задачи при изучении химии постепенно усложняются дополнительными условиями. К ним относятся проведение реакции, когда одно из веществ взято в избытке или в растворах с определенными массовыми

Схема 7.6

Задачи на расчеты по уравнениям химических реакций

долями или концентрациями, содержанием примесей в реагирующих веществах, или необходимостью рассчитать выход реакции и ир. Данную классификацию задач можно представить в виде схемы 7.6. Из схемы видно, что центральной частью решения задач на расчеты по уравнениям реакций являются обычные, или стандартные, задачи. Если усложнения вводятся в исходные вещества, то перед расчетом требуется определить массы или количества этих веществ. Если усложнения касаются продуктов реакции, то нахождение ответа нужно будет проводить после основного расчета.

Рассмотрим некоторые усложнения условий задач (схема 7.6). Важно, чтобы ученик понимал, чего касаются усложнения — реагентов или продуктов реакции. Понимание этого облегает решение задачи.

Решение задач связано с интенсивным мышлением и поэтому достаточно трудно для учащихся. Трудность проявляется в большей мере при решении новых задач с неизвестным алгоритмом решения. Поиск решения или осознание пути решения при объяснении преподавателем — сложная для школьников задача.

Методисты и психологи установили, что в повторяющихся однотипных рассуждениях постепенно выпадают звенья, обосновывающие элементы рассуждения. Это явление называется свертыванием рассуждения. На практике обычно это происходит после того, как учащийся хорошо усвоил последовательность ряда повторяющихся действий. Чтобы школьники не забывали об этих сокращениях, целесообразно периодически возвращать их в рассуждениях или действиях к опущенным при решении задачи обоснованиям, чтобы предупредить забывание логической последовательности действий и формализации умений. Свертывание рассуждений и действий в целом является положительной стороной мышления человека, отличающей его от «мышления» машины. Оно делает мышление более экономным и быстрым. В процессе обучения это явление может оказаться отрицательным, когда оно было осуществлено школьниками бессознательно, вслед за учителем. Например, некоторые школьники без обоснований осуществляют переход от относительной молекулярной или атомной массы к массам веществ, участвующих в реакции. Так, решая задачу, в которой необходимо провести расчет по уравнению химической реакции, например железа с раствором соляной кислоты, они сразу записывают уравнение реакции в таком виде:

Согласно же уравнению реакции, следует рассчитать массы железа и соляной кислоты через соотношение т = п ? М т (Fe) = 1 моль • 56 г/моль = 56 г, т (НО) = 2 моль • 36,5 г/моль = 73 г.

Используя формулу V = п • V , можно определить объем водорода:

V2) = 1 моль • 22,4 л/моль = 22,4 л.

И затем записывают уравнения реакций с полными данными.

В этом случае свертывание действий сильными учениками оценивается положительно. Для слабых школьников свертывание действия непонятно, а поэтому они не выполняют его, а лишь переписывают у сильных учеников, не понимая решение задачи. Понятно, что свертывание действий слабыми учащимися оценивается отрицательно.

Отрицательный случай свертывания действий при решении задач можно продемонстрировать на примере перехода от массы воды к ее объему через понятие плотности. Если сильные школьники быстро переводят массу воды в ее объем, то для слабых учащихся такой перевод — сложная задача. Поэтому если учитель будет объяснять ход решения задачи, используя свертывание рассуждений, то для некоторых учащихся такое объяснение будет непонятным и они, механически запомнив эту часть, затем могут написать: V20) = 250 г или т20) = 250 мл. Учащиеся не увидят в записи ошибки, так как из объяснения с пропуском действий они поняли, что объем и масса водыэто одно и то же.

Так, используя при решении задачи обычную пропорцию, учителя не объясняют и не записывают самой пропорции. Реализуя таким образом свернутое объяснение, учитель лишает многих учащихся возможности понять излагаемое и направляет их на путь механического заучивания решения задачи.

Рассмотренное явление, происходящее при освоении школьниками решения задач, давно замечено и учителями, и методистами. Одни из них называют это явление коротким замыканием ассоциативной цепочки, другие — отсутствием фрагмента знаний в цепочке рассуждений. В основе явления лежит неправильное понимание некоторыми школьниками сути рассуждений. Опуская в рассуждении непонятое, они вынуждены запоминать решение каждой задачи. Тем самым при первом обьяснении учителю нужно давагь полный алгоритм рассуждения (пусть даже и известный школьникам), иначе не все из них смогут правильно понять объяснения.

Стремление облегчить освоение решения расчетных задач привело к использованию алгоритмов при их решении. Алгоритмы помогли учителям сократить время и усилия на объяснение школьникам логики решения задачи через анализ данных и привели к «слепому» повторению последовательности действий, не вдаваясь в сущность задачи. Такой формальный подход невозможно признать удачным с методической точки зрения. Во-первых, учащиеся должны полностью осознать суть каждого действия в указанной последовательности (алгоритме). Во-вторых, запомнить алгоритмы разных видов задач. Таким образом, вместо понимания сути химической задачи школьники должны запоминать алгоритм ее решения. Однако запомнить решение разных видов задач невозможно. Поэтому и действия с алгоритмами решений бесперспективны. Значительно продуктивнее, но методически сложнее научить школьника правильно анализировать условие задачи и находить ее решение.

Решая расчетные задачи, учащиеся реализуют свои знания и умения. Из курса математики школьники используют знания логических рассуждений, которые приводят к разным способам решения задачи. Умения вычислять проценты, проводить тождественные преобразования; умения составлять и решать алгебраические уравнения и др. — все эти действия учащиеся освоили на уроках математики. Однако при этом учитель химии нередко навязывает школьникам свой математический путь решения, что приводит к эффекту наложения знаний.

Эффектом наложения знаний и умений называют такое психическое сос тояние учащихся, когда усвоенные ранее умения тормозят, подавляют развитие, понимание новых. Так, учитель химии, стараясь не отвлечь школьника от химической сущности задачи, применяет в расчетах исключительно способ пропорции. Учитель настаивает на составлении пропорции, а математический уровень подготовки учащихся позволяет им произвести этот расчет более рационально.

Вот и наступает отрицательный эффект наложения знаний и умений: учащиеся психологически не могут принять объяснения учителя; на основе имеющихся у них математических знаний и умений у них возникает внутренний протест против приобретения нерационального умения, формируемого учителем химии.

Отрицательный эффект наложения знаний в обучении решению задач по химии выступает как следствие слабой математической и физической подготовки самих учителей химии, а также серьезных недочетов в работе методистов.

Таким образом, при освоении решения химических задач у учащихся возникают различные трудности, знание которых, понимание причин их появления, а также проявление их у школьников позволят учителю успешно преодолевать эти затруднения.

Для преодоления трудностей в понимании учащимися решения расчетных задач целесообразно использовать два методических приема:

  • 1) возвращение к первоначальному источнику данного понятия, т. е. к курсу алгебры соответствующего класса. Целесообразно вместе с учащимися вспомнить свойства уравнений первой и второй степени, пропорции и записать пропорцию в той форме, которая изучалась в курсе математики. И затем показать, что сущность математических действий ни с уравнениями, ни с пропорцией при химических расчетах не меняется;
  • 2) пригласить на урок химии учителя математики, для помощи учащимся в повторении необходимых для решения математических действий — расчета процентов и массовой доли, расчетов на основе процентов, расчетов по пропорции, расчетов на основе функциональных зависимостей и т. п.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >