Учителя химии наверняка замечают такую закономерность: впервые знакомясь с учебным предметом, семиклассники проявляют большой интерес, ожидая увидеть на уроках яркие моменты с проведением химических реакций и опытов. Ребята идут на учебные занятия с большим желанием, увлеченно учат названия и символы химических элементов, практически все верно вычисляют относительную молекулярную массу, с интересом выполняют задания по разделению смеси веществ, знакомятся с признаками химических реакций. Однако по мере усложнения содержания учебного материала, увеличения теоретической части, а не экспериментальной, появления заданий на самостоятельное составление химических реакций и проведение химических расчетов при решении задач дети теряют мотивацию. Решить эту проблему учителю позволяет системное применение приемов моделирования для формирования у учеников предметных компетенций и повышения познавательной активности.
Предлагаем вашему вниманию практикум «Приемы моделирования на уроках химии», который проводился в рамках Гомельского областного семинара «Совершенствование профессиональных компетенций учителей химии и биологии по формированию личностных, предметных и метапредметных компетенций учащихся», заседаний районного учебно-методического объединения, а также для студентов биологического факультета Гомельского государственного университета им. Ф. Скорины и факультета естествознания БГПУ им. Максима Танка, слушателей курсов повышения квалификации Гомельского областного института развития образования.
Цель практикума: расширение представлений учителей о применении приемов моделирования для формирования у учащихся предметных компетенций на учебных занятиях по химии.
Задачи:
- познакомить участников с понятиями «модель», «моделирование», «предметная компетенция», дать представление о классификации химических моделей;
- продемонстрировать эффективные приемы моделирования, разъяснить особенности их использования на уроках химии;
- создать методический продукт.
Оборудование: мультимедийный комплекс, презентация; для групп: карточки с заданиями, конструктор с разноцветными деталями, пластилин, зубочистки; для каждого участника: дневники наблюдений, наборы рисунков, изображающих педагогические приемы.
Ход практикума
І. Организационно-мотивационный этап
Ведущий приветствует присутствующих, приглашает их в свою химическую лабораторию и сообщает, что все проводимые опыты будут фиксироваться в дневниках наблюдений (дневник наблюдений представлен на сайте журнала).
Ведущий. Цель изучения предмета «Химия» обозначена в программе как «формирование первоначальных системных химических знаний, создающих основу для непрерывного образования и самообразования на последующих этапах обучения; формирование предметных компетенций – знаний, умений, способов и опыта деятельности с учетом специфики химии как фундаментальной естественной науки; формирование социально значимых ценностных ориентаций, включающих общекультурное и личностное развитие учащихся, осознание ценности получаемого химического образования, чувства ответственности и патриотизма, социальную мобильность и способность адаптироваться в разных жизненных ситуациях». Для достижения данной цели актуальным будет использование на уроках приемов моделирования. Модель – это схема какого-нибудь явления или физического объекта.
II. Целеполагание
Ведущий предлагает с помощью дневника наблюдений определить цель дальнейшей работы и составить план действий, расположив последовательно шаги: 1) познакомиться с понятиями «модель», «моделирование», «предметная компетенция»; 2) получить представление о классификации видов химических моделей; 3) освоить приемы моделирования на уроках химии; 4) создать собственный продукт.
III. Операционно-деятельностный этап
Прием «Белые пятна». В дневниках наблюдений педагоги составляют определение понятия «моделирование», используя слова для справок. Итоги работы обсуждаются.
Моделирование – … объектов познания на их моделях, … и … моделей реально существующих объектов, процессов или явлений, с целью получения … этих явлений.
Слова для справок: исследование, объяснения, построение и изучение.
Участники знакомятся с видами химических моделей, описанными в статье «Старт в химию», перейдя по QR-коду, размещенному в дневнике наблюдений.
Участники знакомятся с видами химических моделей, описанными в статье «Старт в химию», перейдя по QR-коду, размещенному в дневнике наблюдений.
Ведущий. Химия – это наука о веществах и их превращениях. Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов. Но как устроен атом? Об этом восьмиклассники узнают при изучении темы «Строение атома», трудность усвоения которой заключается в том, что исследования нельзя произвести на объекте-оригинале, так как он слишком мал. А от знания данной темы зависит, как учащиеся усвоят другие понятия: изотоп, периодичность изменения свойств атомов и их соединений, химическая связь, окислительно-восстановительные реакции и др.
Организуется работа в группах: нужно изучить представленный материал и выполнить задание, а затем презентовать полученные модели и ответить на вопросы.
Досье на атом
Атом состоит из ядра и электронной оболочки. В ядре содержатся протоны и нейтроны. Электроны располагаются вокруг ядра. Число электронов у атома всегда равно числу протонов. Вокруг ядра электроны располагаются на разном расстоянии и образуют электронные слои. На первом слое может быть только 2 электрона, а на остальных максимально помещается 8 электронов. Заполняются электронные слои по порядку: сначала первый, затем второй и т.д.
ПРАВИЛО! Число протонов в атоме элемента совпадает с его порядковым номером в таблице Менделеева.
Задание 1. Постройте модель атома с 6 протонами, 6 нейтронами и 6 электронами (группа 1), 8 протонами, 8 нейтронами и 8 электронами (группа 2), 11 протонами, 12 нейтронами и 11 электронами (группа 3). Используя досье, установите, какой из представленных атомов вы смоделировали.
Вопросы для обсуждения
- На каких этапах урока можно применить представленный прием?
- Помогает ли использование заданий подобного рода развивать у учащихся читательскую грамотность?
- Можно ли с помощью построенной модели ответить на приведенные ниже вопросы из учебника и выполнить задания? Почему вы так считаете?
Вопросы и задания из учебника
- Чему равно число электронов в атоме фосфора? Сколько электронных слоев они образуют?
- Сколько электронных слоев в атомах кислорода и серы?
- Чем объясняется сходство химических свойств атомов хлора и брома?
- Чем различается строение внешнего электронного слоя у атомов углерода и азота?
- Составьте электронные схемы следующих атомов: магния, бора, фтора, кремния, хлора, углерода.
- Укажите недостающее число электронов на внешнем электронном слое до его завершения у следующих атомов: а) серы и кислорода; б) бора и алюминия; в) хлора и фтора.
- У каких электронов – второго или третьего слоя – связь с ядром прочнее? Почему?
Ведущий предлагает поработать с дневником наблюдений: участники записывают название представленного приема – «Строитель», находят карточку, где изображен символ этого приема (карточки представлены на сайте журнала), и вклеивают ее в соответствующую ячейку таблицы, стрелками указывают формируемые предметные компетенции. Ведущий фиксирует ответы на доске.
Ведущий. Секрет строения атома мы вспомнили. Но у атомов есть удивительное свойство соединяться друг с другом и образовывать множество веществ, жизнь без которых на планете была бы невозможна. (Участникам предлагается привести примеры веществ, встречающихся в повседневной жизни.) Это называется валентностью. Данное понятие учащиеся воспринимают как абстрактное, так как знакомство с ним происходит в 7 классе, а его суть глубоко раскрывается только в 11 классе. Это приводит к тому, что ребята делают ошибки при составлении формул химических веществ, определении валентности у атомов химических элементов. И здесь на помощь приходит прием моделирования, который помогает невидимые связи сделать видимыми.
Задание 2. Смоделируйте из пластилина и зубочисток предложенные молекулы. Установите валентность атомов, ориентируясь на количество соприкасающихся с шариками зубочисток.
Группа 1: молекула воды, в которой атомы водорода (Н) соединяются с кислородом (О) и образуют угол 1040 (цвет пластилина: кислород – красный, водород – желтый).
Группа 2: молекула перекиси водорода по схеме.
Группа 3: молекула аммиака по схеме.
Вопросы для обсуждения
- Легко ли было с помощью модели определять валентность атомов?
- Активно или пассивно в данном случае изучается материал? Происходит ли коммуникация между участниками?
- Можно ли дифференцировать работу участников? Как?
Ведущий подчеркивает, что в процессе моделирования можно использовать шаро-стержневые наборы. Участники записывают в дневник наблюдений название представленного приема – «Невидимые связи», работают дальше над заполнением таблицы. Ведущий фиксирует ответы на доске.
Ведущий. Мы часто «химичим» дома: отмываем чайник от накипи лимонной кислотой, гасим соду уксусом при выпечке пирога, засыпаем средство от засора в трубы, порошок в стиральную машину, избавляемся от черного налета на серебряных изделиях, зажигаем газ, свечи. Эти процессы обусловлены различными химическими реакциями. Учащиеся начинают знакомиться с классификацией химических реакций в 7 классе при изучении темы «Уравнения химических реакций». Ребятам бывает трудно запомнить их названия, они часто путают реакцию замещения с реакцией обмена. Решить эту проблему может помочь использование предметного динамического моделирования.
Динамическая игра «Узнай реакцию». Ведущий приглашает двух участников и предлагает представить, что они простые вещества, которые вступают в реакцию соединения. Участники берутся за руки. Затем приглашается еще один участник – все вместе соединяются в сложное вещество. Следующему человеку нужно заменить одного из участников, продемонстрировав таким образом, как можно заменить один элемент в сложном веществе. Делается вывод, что это реакция замещения. Далее ведущий просит разделиться на пары, а потом предлагает участникам, которые стоят справа, обменяться своими товарищами – так наглядно демонстрируется реакция обмена. Таким же образом нужно показать реакцию соединения и реакцию разложения.
Ведущий отмечает, что с помощью данной игры можно объяснить новую тему и наглядно показать разницу между реакциями замещения и обмена. Участники записывают в дневник наблюдений название игры и работают над заполнением таблицы, обращая внимание на то, какие предметные компетенции можно формировать у учащихся в этом случае. Ответы фиксируются на доске.
Ведущий. Чтобы продемонстрировать учащимся, что происходит в процессе химических реакций и каким законам они подчиняются, целесообразно применять специальные карточки для моделирования и конструктор.
Задание 3. На карточке для моделирования при помощи деталей конструктора составьте модель приведенной химической реакции. Маркером нанесите на детали вес каждого атома и выполните расчеты для заполнения соответствующих ячеек. Представьте результат.
Ведущий. В ходе такой работы ученики обычно отмечают следующую закономерность: число атомов и масса исходных веществ и продуктов реакции одинакова. Таким образом они самостоятельно открывают один из основополагающих законов в химии – закон сохранения массы, понимание которого помогает правильно расставлять коэффициенты в уравнениях химических реакций и проводить расчеты в химических задачах.
Участники записывают в дневник наблюдений название представленного приема – «Построй и посчитай», работают дальше над заполнением таблицы. Ведущий отмечает, что в ходе практикума деятельность была ориентирована на предметное моделирование, но в то же время была построена и информационная модель – «Дневник наблюдений». Педагоги фиксируют название приема в таблице, определяют, какие компетенции можно сформировать у учеников с его помощью.
IV. Подведение итогов. Рефлексия
Участники анализируют полученную в дневниках наблюдений и на доске информационную модель и делают выводы, что она наглядно доказывает результативность использования приемов моделирования при обучении химии.
Прием «Сделай выбор». Педагоги оценивают значимость полученной в ходе практикума информации, прикрепляя бумажные метки к доске напротив названия того приема, который показался наиболее ценным и интересным.
Литература
1. Ваулина, Н. М. Формирование предметной компетенции на уроках химии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-predmetnoy-kompetentsii-shkolnikov-na-urokah-himii/viewer. – Дата доступа: 25.08.2023.
2. Мычко, Д. И. Моделирование в химии / Д. И. Мычко // Хімія: праблемы выкладання. – 2004. – № 6. – С. 49–59.
3. Отвалко, Е. А. Наглядное моделирование как средство обучения общей химии / Е. А. Отвалко, Е. Я. Аршанский // Химия в школе. – 2021. – № 3. – С. 11–20.
4. Ситникова, М. И. К вопросу о формировании предметных компетенций обучающихся в системе основного общего образования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-o-formirovanii-predmetnyh-kompetentsiy-obuchayuschihsya-v-sisteme-osnovnogo-obschego-obrazovaniya/viewer. – Дата доступа: 10.06.2023.
