Значение периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева при подготовке к олимпиаде по химии в ГОАОУ "Центр поддержки одаренных детей "Стратегия" г. Липецка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значение периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева при подготовке к олимпиаде по химии в ГОАОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия» г. Липецка

Н.А. Копаева, ФГБОУВО «ЛГПУ имени П.П. Семенова-Тян-Шанского», ГОАОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия»

Аннотация

В статье рассматриваются этапы изучения, значение периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева при подготовке детей к олимпиадам разного ранга в учреждении дополнительного образования ГОАОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия» г. Липецка по направлению «Олимпиадная подготовка по химии - 8(9) класс».

Ключевые слова: периодический закон, периодичность, периодическая система химических элементов, олимпиада, обучающийся.

Annotation

Significance of the periodic law and periodic table of D.I. Mendeleyev in preparation for the olympiad in chemistry in "The center of support of talented children "Strategy", Lipetsk

N.A. Kopayeva, "Lipetsk State Pedagogical University named after P.P. Semenov-Tyan-Shansky", "Center of support of talented children "Strategy"

The article considers the stages of studying, the significance of the periodic law and Periodic Table of D.I. Mendeleyev in preparation of children for the Olympiad of different ranks in the centre of additional education "The center of support of talented children "Strategy", Lipetsk. The course - the "Olympiad Preparation in Chemistry - forms 8(9) ".

Key words: periodic law, periodicity, Periodic Table, Olympiad, student.

Согласно закону РФ "О дополнительном образовании" важнейшей формой образования становится дополнительное образование школьников, развивающее интеллектуальные способности, творческие или физические навыки, помогающее реализовать себя в определенной области науки, а также способствующее профессиональному самоопределению и формированию общей культуры учащихся.

Все виды дополнительного образования являются еще одним источником информации по предметам общеобразовательных программ. В организациях дополнительного образования в последнее время активно развивается вид деятельности, связанный с подготовкой школьников к предметным олимпиадам - «Олимпиадная подготовка». Развитие олимпиадного движения способствует поддержанию образования в России на высоком научном уровне. Участие в олимпиадах благоприятствует персоналитическому и высокоинтеллектуальному развитию не только учащихся, но и учителей, педагогов дополнительного образования, преподавателей высших учебных заведений, а также родителей обучающихся. Кроме этого участие школьников в олимпиаде разного ранга способствует формированию таких индивидуальных качеств, как

- развитие навыков аналитического мышления;

- развитие навыков стратегического мышления, через постановку и решение тактических задач, необходимых для достижения поставленной цели;

- развитие коммуникативных способностей и навыков личности участника.

В ГОАОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия» г. Липецка реализуются образовательные программы олимпиадной подготовки по 18 предметам в течение первого и второго семестров в очной форме обучения и дистанционной школе с выездными профильными сменами. Определяющая цель учебных занятий - совершенствование интеллектуальных и практических способностей учащихся по предмету, подготовка школьников к участию в олимпиадах, научно-практических конференциях и конкурсах различной интеллектуальной направленности.

В ГОАОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия» обучение начинается с нового календарного года. Полный курс обучения школьников по программе «Олимпиадная подготовка по химии» составляет три года и в нем задействованы три преподавателя.

Цель и задачи первого полугодия (январь-май) первого года обучения - это формирование фундаментальных знаний по предмету. Второе полугодие (сентябрь-декабрь) посвящено расширению и углублению приобретенных знаний, навыков и умений, путем решения задач повышенного уровня сложности, в том числе и олимпиадных.

В первом полугодии второго года обучения дети изучают химию элементов (неорганическая химия), а во втором - органическую химию.

На третьем этапе обучения основное внимание направлено на изучение материала по физической химии, а также обобщению и закреплению полученных знаний путем решения олимпиадных задач по всему курсу.

Теоретические знания каждого года обучения подкрепляются выполнением лабораторного практикума, который включает качественный и количественный анализ неорганических и органических соединений [1].

Направление «Олимпиадная подготовка по химии - 8(9) класс» является базовым при обучении школьников и их дальнейшем участии в олимпиадах по химии разного уровня. При подготовке детей к олимпиаде по химии необходимо опираться на теоретические знания фундаментальных теорий, к которым относятся «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева», «Строение вещества. Определение формул химических соединений», «Химические свойства веществ (в большей степени газов)», «Смеси. Растворы. Свойства растворов». Несмотря на то, что на долю теории «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» приходиться около 10-15% от всех тем, чаще всего встречающихся в олимпиадных заданиях, в химии и методике преподавания химии ему отводиться ведущая роль, так как он является теоретической основой изучения химии.

В общеобразовательной школе учение «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» изучается на протяжении всего курса химии, т.е. с восьмого (седьмого) по одиннадцатый класс, в зависимости от содержания общеобразовательной программы, которую выбрал учитель химии.

При освоении периодического закона в школьном курсе химии можно выделить следующие этапы его изучения:

- первый, в начале 8(7)-го класса общеобразовательной программы по химии, в ходе которого закладываются первые представления у учащихся о строении атома. Школьники знакомятся с первоначальными понятиями - «Атом», «Молекула», «Химический элемент», «Порядковый номер», «Простые и сложные вещества», «Относительная атомная масса», «Относительная молекулярная масса», «Валентность», «Период», «Группа»;

- второй, в конце 8-го класса, представляет непосредственное изучение строения атома, периодического закона и периодической системы химических элементов, изучение периодичности изменения свойств химических элементов и их соединений;

- на третьем этапе, при изучении химии элементов в 9-ом классе, происходит конкретизация сведений о периодичности;

- четвертый, заключительный этап, это период обобщения и углубление данной теории в 11-ом классе общеобразовательной школы.

Ученики, зачисленные на обучение, по программе «Олимпиадная подготовка по химии - 8(9) класс», представляют собой разновозрастную группу. Как показывает опыт работы это учащиеся 7- и 8-х классов, с разным уровнем знаний по предмету, так как дети обучаются по разнообразным образовательным программам. Поэтому перед педагогом дополнительного образования по химии стоит задача раскрыть все аспекты темы за несколько занятий, на углубленном уровне независимо от степени знаний обучающихся.

При ознакомлении с темой «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» ставятся следующие цели:

- образовательная цель заключается в формирование у обучающихся сущности явления периодичности, в отработке умения характеризовать химические элементы, объяснять, сравнивать и предсказывать свойства химических элементов и их соединений по положению в периодической системе;

- развивающая цель темы выражается в совершенствовании различных видов и приемов мышления у учащихся при воплощении проблемного подхода к изучению данной доктрины;

- воспитательная цель заключается в формировании целостной естественнонаучной картины мира, так как периодический закон это не только методологическая основа химии, но и важнейший закон природы, который раскрывает роль практики в процессе научного познания, показывает обобщающую и прогнозирующую роль научной теории.

Все содержание темы «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» состоит как бы из двух тесно переплетающихся крупных блоков информации, связанных между собой четко выраженными причинно-следственными связями: сведений о периодическом изменении свойств химических элементов и веществ в зависимости от возрастания атомных масс элементов и сведений о строении атомов элементов. Вскрытие причинно-следственных связей между этими блоками, зависимости первого блока от второго - в этом и заключается главная образовательная задача изучения темы [2].

При рассмотрении учения о периодичности изменения свойств химических элементов на занятиях в центре дополнительного образования применяется проблемный подход, реализуемый в ходе лекции-беседы. Одним из важнейших методов проблемного подхода является создание условий для поисковой деятельности учащихся.

Если охватить мысленно 150 лет развития учения о периодичности, то можно выделить три этапа его развития: химический - ядерный - электронный [3].

Поэтому весь теоретический материал по данной теме при работе с одаренными детьми разбивается на соответствующие блоки:

- первый, выявление зависимости химических свойств элементов от их положения в периодической таблице;

- второй, представляет непосредственное изучение строения атома, периодического закона и периодической системы химических элементов;

- третий, объяснение и изучение периодичности изменения свойств химических элементов и их соединений с позиции квантовой химии и дальнейшего развития доктрины о периодичности изменения свойств химических элементов.

В связи с этими блоками по мере подачи лекционного материала слушателям предлагается ответить на ряд проблемных вопросов.

Вопросы первого блока направлены на выявление зависимости химических свойств элементов от их положения в периодической таблице. Почему возникла необходимость классификации химических элементов? На этом этапе выявляется и рассматривается проблема существования переходных элементов, с амфотерными свойствами их оксидов и гидроксидов. Каковы предпосылки и накопленный фактический материал к моменту открытия периодического закона? Далее в ходе лекции-беседы в хронологическом порядке приводятся наиболее известные попытки ученых классифицировать химические элементы. Перед учащимися ставится новая задача: Какие признаки, лежат в основе каждой попытки классифицировать химические элементы? Почему попытки ученых классифицировать химические элементы оказались все несовершенными? Каковы недостатки приведенных классификаций? При поиске ответов на данные вопросы учитель плавно подводит учащихся к непосредственному изучению периодического закона.

Далее перед слушателями создается новая проблемная ситуация: Каковы признаки, положенные в основу систематизации химических элементов Д.И. Менделеевым? Заостряется внимание на разнокачественных характеристиках химических элементов, которые взял за основу ученый: физическая величина - атомный вес и химическая составляющая - химическое сходство. Дальнейший диалог с аудиторией по структуре периодической системы выявляет сходные признаки элементов по горизонтали, вертикали и приводит школьников к самостоятельному определению понятий «Период», «Группа», «Подгруппа» химических элементов. Также здесь целесообразно показать прогнозирующую роль периодического закона на примере предсказания ученым четырех, еще не открытых на тот момент времени, химических элементов с порядковыми номерами 45, 68, 70, 180.

После приводится важнейший вывод Д.И. Менделеева: «Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств».

При переходе к следующей стадии изучения периодического закона перед учащимися ставится ряд новых проблемных ситуаций: Кем и в результате, каких экспериментальных исследований было открыто ядро атома? Каково строение атома? Каков физический смысл порядкового номера химического элемента? В чем смысл явления периодичности?

В ходе лекции-дискуссии обсуждаются и анализируются основные положения теорий строения атома Э. Резерфорда, Н. Бора и их положительные и отрицательные аспекты, а также выявляется количественная физическая характеристика химического элемента - порядковый номер, равный заряду ядра. Раскрывается понятие «Изотопы» в процессе самостоятельной поисковой деятельности в виде выполнения задания: Природный барий состоит их смеси семи стабильных атомов химических элементов с массовыми числами 130, 132, 134, 135, 136, 137, 138. Определите число протонов и нейтронов в ядре и число электронов в электронной оболочке атома. Определите сходства и различия в строении атома химического элемента.

Вопросом «Какова причина нарушения последовательности возрастания атомных масс у пар химических элементов: аргон - калий, теллур - йод?» акцентируется внимание школьников на том, что формулировка периодического закона, данная на этом этапе, не объясняет периодическое изменение свойств химических элементов от постоянно возрастающего заряда ядра химических элементов.

При рассмотрении изучаемой теории с позиции современных представлений ставится новая проблема: Почему при прямолинейном возрастании заряда ядра наблюдается периодичность в изменении свойств химических элементов? При ответе на данный вопрос раскрываются на упрощенном уровне основные положения квантово-корпускулярной теории Резерфорда-Бора и квантово-волновой теории Шредингера-Гейзенберга. Дается определение понятиям «Орбита», «Орбиталь», а также выясняются энергетические параметры, описывающие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится. Приводятся сведения об открытии учеными новых химических элементов, электронная конфигурация которых была рассчитана с помощью спектроскопических данных задолго до их открытия. На этом основании делается вывод: периодичность свойств химических элементов зависит от периодического изменения электронных конфигураций атомов химических элементов.

Для установления причинно-следственных связей периодического учения с дальнейшим развитием таких областей науки как физика, химия, математика и т. д. задается вопрос: Как открытие периодического закона повлияло на развитие науки, как в России, так и заграницей. Одним из вариантов решения данной проблемы может быть индивидуальная или групповая научно-исследовательская работа учащихся.

После изучения теоретического материала на этапе закрепления полученных знаний школьникам предлагается самостоятельно выполнить перечень заданий базового, продвинутого и высокого уровня, с последующим переходом к решению олимпиадных заданий. Олимпиадные задания по теме «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» представляют собой в большей степени кроссворды или головоломки, тестовые задания в олимпиадах практически не встречаются. Поэтому проблемный подход изучения темы заменяется игровой деятельностью, которую можно организовать как индивидуально, так и по командам. Процесс игры приводит к формированию у учащихся способности находить и принимать решения, умения адаптироваться в ситуации заданной игрой, деятельность учащихся носит практический и творческий характер. Каждый участник игры ставит перед собой цель, находит разные пути ее достижения и несет ответственность не только за индивидуальные результаты своей деятельности, но и за успех всей команды.

Контроль знаний осуществляется в традиционной форме в виде написания контрольной работы состоящей из заданий разного уровня сложности.

Именно такой подход к изучению периодического закона способствует целостному восприятию данного теоретического материала, развивает практические навыки и умения, необходимые для дальнейшего успешного участия в олимпиаде по химии любого ранга.

периодический закон олимпиада дети

Литература

1. Копаева Н.А., Красникова Е.М. Особенности работы с одаренными детьми в ГОБОУ «Центр поддержки одаренных детей «Стратегия» (Липецкая область) // Инновационные процессы в химическом образовании в контексте современной образовательной политики: материалы V Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием / под ред. Г.В. Лисичкина. Челябинск: Южно-Уральский гос. гуманит.-пед. ун-т, 2017. С. 9698.

2. Чернобельская Г.М. Методика обучения химии в средней школе: учеб. для студентов высш. учеб. заведений. М.: ВЛАДОС. 2000. С. 336.

3. Фадеев Г.Н., Лебедев Ю.А. Периодический закон: история и современность // Химия в школе. 2019. № 1. С. 71-79.

Размещено на Allbest.ru