Учебное оборудование по химии

DjVu

      ВВЕДЕНИЕ
      XIX съезд Коммунистической партии Советского Союза, в целях дальнейшего повышения социалистического воспитательного значения общеобразовательной школы и обеспечения учащимся, заканчивающим среднюю школу, условий для свободного выбора профессии, дал директиву — приступить к осуществлению политехнического обучения в средней школе и провести мероприятия, необходимые для перехода к всеобщему политехническому обучению.
      От оканчивающих нашу общеобразовательную школу юношей и девушек — будущих активных строителей коммунистического общества — требуется прочное овладение основами наук и умение применять свои знания на практике — в обыденной жизни, на производстве, транспорте, в сельском хозяйстве и т. д. При решении этой первостепенной важности задачи общего образования и политехнического обучения учебное оборудование, будучи материальной базой, на которой строится учебно-воспитательная работа в нашей школе, занимает видное место.
      Коммунистическая партия и Советское правительство проявляют исключительную заботу об учебном оборудовании школ, ассигнуя ежегодно из государственного бюджета значительные суммы, выразившиеся в 1954 г. только по РСФСР в 140 миллионов рублей.
      В постановлении ЦК ВКП(б) от 25 августа 1932 г. «Об учебных программах и режиме в начальной и средней школе» было указано на необходимость «обратить особое внимание на овладение учительством методикой и инструментами педагогического труда (умелое использование для обучения пособий, каРты, наглядных таблиц, кино, радио и т. д.)» и применение в работе различного рода демонстраций опытов и приборов, систематическое приучение детей к самостоятельной работе, в том числе работе в лаборатории, по изготовлению моделей и т. п. й этом же постановлении были даны указания и о расширении производства учебно-наглядных пособий и улучшении снабжения ими школ.
      Свидетельством постоянного внимания к вопросам учебно-0 оборудования школ являются относящиеся к этому вопросу специальные постановления Совета Министров СССР и Совета Министров РСФСР, а также многие приказы Министерства просвещения РСФСР, изданные за последние годы.
      Большое значение для школ имело издание Министерством просвещения РСФСР «Обязательных списков учебно-наглядных пособий и лабораторного оборудования», согласно которым все начальные, семилетние и средние школы должны иметь определенный минимум (по номенклатуре и количеству) учебного оборудования, обеспечивающий нормальную учебно-воспитательную работу в школе. Такие списки служат надежным ориентиром для руководителей и учителей школ, практически реализующих в своей повседневной работе эти решения. Многим школам большую помощь в приобретении наглядных пособий оказывают шефствующие организации (предприятия и учреждения).
      Одним из существенных условий высокого качества преподавания химии и полной успеваемости учащихся по этому предмету является наличие необходимого помещения для занятий с соответствующим оборудованием. Необходимо принять все меры к тому, чтобы в каждой средней школе был организован химический кабинет и были приобретены все нужные для целей преподавания приборы, реактивы и материалы, лабораторные принадлежности и наглядные пособия.
      Учителя химии нередко сами успешно разрабатывают новые учебные пособия, о чем свидетельствуют, в частности, присылаемые ими работы на «Педагогические чтения», ежегодно организуемые Академией педагогических наук РСФСР, статьи для журнала «Химия в школе» и другие материалы.
      Создавая учебные пособия по различным разделам курса химии, некоторые учителя начинают направлять свои усилия и на разработку небольших комплектов учебного оборудования по некоторым темам программы. В вышедшей недавно книге учителя химии 525-й школы Москвы П. А. Глориозова дано описание комплектов оборудования, применяемых им на уроках химии.
      В настоящее время назрела потребность систематизировать и обобщить опыт, накопленный школьной практикой, и наметить пути для создания рациональной системы учебного оборудования по курсу химии, охватывающей все виды учебно-наглядных пособий в их тесной связи друг с другом. Попытка решения этой задачи и составляет предмет настоящей работы. В первой главе данного пособия рассматриваются некоторые общие вопросы, относящиеся к этой проблеме, а во второй — дается комплект учебно-наглядных пособий и лабораторного оборудования, необходимого для преподавания химии по всем темам программы.
      Содержание и последовательность описания учебного оборудования в основном находится в соответствии с принятой программой по химии для средней школы, с учетом, однако, тех изменений, которые намечены новой программой в свете требований политехнического обучения. В отдельных случаях сделано перераспределение учебного материала, чтобы избежать повторений при освещении одних и тех же вопросов в разных классах. Поэтому авторы отказались от поурочного перечня учебного оборудования, полагая, что это стеснило бы инициативу учителя, работающего в конкретных условиях той или иной школы.
      Для каждого раздела программы дано перечисление оборудования, которое используется при изучении нового материала, при его закреплении и повторении в ходе дальнейшего обучения. Поэтому учебные пособия, приведенные для конкретной темы, не должны применяться все сразу, а постепенно, по мере формирования у учащихся определенного круга научных представлений и понятий. Таким образом, применение учебного оборудования определяется общепедагогическими и частно-методическими соображениями, детальное рассмотрение которых не входит в нашу задачу. Мы ограничились лишь краткой характеристикой основных разделов программы с точки зрения роли учебного оборудования при их усвоении учащимися. В тех случаях, когда вопросы техники учебного эксперимента недостаточно полно освещены в методической литературе, нами даются более или менее подробные указания к проведению опытов. Описаны также некоторые образцы учебных пособий, введенные в школьную практику сравнительно недавно или рекомендуемые впервые.
      Поскольку основными приемами использования учебного оборудования на уроках химии является демонстрация, лабораторные и практические работы учащихся, мы в каждом случае указываем на эти приемы с помощью соответствующих условных обозначений Д, Л, и П и подзаголовка: «Демонстрационные и лабораторные опыты». Звездочкой (*) обозначены те опыты и учебное оборудование, которые в той или иной мере выходят за (пределы школьной программы и поэтому опускаются при обучении химии на уроках, но могут быть использованы во внеклассной работе.
      1) Буквой Д обозначены демонстрации учителем образцов веществ и материалов, приборов, моделей, таблиц, схем, диапозитивов, кинофильмов и различных опытов.
      2) Буквой Л обозначены все лабораторные работы, выполняемые учащимися по ходу урока, рассматривание образцов
      веществ, а также изобразительных пособий в учебниках, альбомах и т. п.
      3) Буквой П обозначены все практические работы, проводимые учащимися под наблюдением учителя самостоятельно, как правило, после изучения данного раздела программы, а также работы по конструированию приборов, получению веществ, испытанию их свойств и т. п.
      Эти указания на способ использования учебного пособия, (для демонстрации, лабораторной работы или практических занятий) дают возможность учителю сделать заключение о характере и количестве того или иного пособия; демонстрация, проводится учителем для всего класса и требует одного пособия, тогда как для лабораторных и практических работ, выполняема мых учащимися по звеньям или индивидуально, требуются уже комплекты однородных пособий.
      В школьной практике одним комплектом лабораторного оборудования и раздаточного материала чаще всего пользуются два ученика, а нередко и большее число учащихся. Необходимо подчеркнуть, однако, что реализация принципа политехнического обучения требует привития лабораторных навыков всем учащимся, что может быть осуществлено только путем проведения индивидуальных практических занятий. В связи с этим преподавателям химии необходимо приложить макси мальные усилия к тому, чтобы осуществить переход от звеньевых лабораторных работ к индивидуальным, оставляя звеньевые занятия в тех случаях, когда это вызывается условиями работы.
      Для большего удобства при использовании приведенного ниже учебного оборудования на уроках химии, оно разбито на четыре группы:
      а) реактивы и материалы,
      б) лабораторные принадлежности и посуда,
      в) приборы и установки для опытов,
      г) изобразительные пособия (плоскостные и объемные).
      В этом же порядке (под пунктами а, б, в и г) перечислено
      оборудование по каждому из разделов программы. Если отсутствует та или иная группа пособий, например приборы и установки для опытов, то буква в в этом случае пропускается.
      Опыт многих школ показывает, что весьма полезными являются заранее смонтированные установки для демонстрации более сложных опытов. На описании различных вариантов таких установок мы здесь не останавливаемся, поскольку эти вопросы всесторонне рассматриваются в специальных руководствах.
      Под рубрикой в в книге указано значительно большее число приборов, чем то, которое необходимо иметь в готовом (монтированном) виде. Большая часть такого оборудования соби- рается для данного опыта перед уроком. Не исключена, однако, сборка установок и на самом уроке, поскольку она нередко ведет к вооружению учащихся очень ценными сведениями и навыками.
     
      Все приведенные указания и комментарии преследуют цель мочь учителю лучше ориентироваться в большом числе учебных пособий, чтобы дать ему возможность наиболее целесообразно их выбрать и применить. Наши рекомендации, как правило, относятся к использованию учебного оборудования на самом уроке химии, и только в отдельных случаях, когда это является необходимым, указывается на некоторые возможности применения тех или иных пособий и на внеклассных занятиях.
      Поскольку в настоящее время отсутствуют изобразительные учебные пособия в виде альбомов и ученику часто приходится довольствоваться рисунками, таблицами и схемами, помещенными лишь в учебнике, в ряде случаев этот пробел мы рекомендуем восполнить путем составления такого рода пособий самими учениками под руководством учителя или в крайнем случае простой зарисовкой их на классной доске и в тетрадях.
      Список литературы, данный в конце книги, не является исчерпывающим; в него в первую очередь внесены работы, специально посвященные вопросам учебного оборудования, главным образом в связи с учебным экспериментом. Однако и этот неполный список дает возможность сделать заключение, что по разбираемому нами вопросу накоплен значительный материал, и уже возникла потребность в его систематизации.
      Много ценного материала преподаватель химии, кроме того, найдет в статьях и кратких заметках в разделе «Эксперимент», систематически помещаемых в журнале «Химия в школе». Некоторый иллюстративный материал имеется в журналах: «Знание — сила», «Наука и жизнь», «Техника — молодежи», «Природа» и других, а также в научно-популярных брошюрах, издаваемых Академией наук СССР, Детгизом, Госкультпро-светиздатом, Гостехиздатом и другими издательствами. В список включены некоторые брошюры и этого рода при наличии в них пригодных для школы иллюстраций (схем, таблиц и т. п.).
      Материал для числовых таблиц и диаграмм можно почерпнуть из экономических справочников, журналов, газет. Этим материалом, однако, относительно редко удается воспользоваться в учебных целях в неизмененном виде: в большинстве случаев его приходится подвергать методической обработке.
      В приложении дан сводный список приборов, установок и изобразительных пособий, рекомендуемых для демонстрации на уроках. Что же касается реактивов, материалов и вспомогательного оборудования для проведения учебного эксперимента, то эти предметы с достаточной полнотой приведены в «Обязательных списках учебно-наглядных пособий и лабораторного оборудования» для семилетней и средней школы.
      Рекомендуемые по отдельным темам комплекты учебного оборудования составлены с учетом опыта многих наших школ, но они не претендуют на исчерпывающую полноту и являются первым шагом в разработке этих комплектов. Безусловно, в процессе практической работы, с одной стороны, кое-что окажется лишним, а с другой — снова обнаружатся некоторые пробелы. Поэтому все замечания, относящиеся к данной работе, особенно исходящие из практики, будут авторами приняты с большой благодарностью. Эти замечания просим направлять или в адрес Издательства Академии педагогических наук или авторам в Институт методов обучения АПН РСФСР, Москва, Лобковский пер., 5/16.
     
      ПРИНЦИП НАГЛЯДНОСТИ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ
     
      Наглядность обучения является одним из важнейших принципов советской дидактики. Формирование у учащихся научных понятий при последовательном применении этого принципа в процессе обучения должно, прежде всего, опираться на непосредственное восприятие учащимися конкретных фактов, на наличие представлений, полученных в результате наблюдений предметов и явлений (непосредственная наглядность) или их правильных изображений (опосредствованная наглядность). Следовательно, характерным признаком принципа наглядности является участие в познавательном процессе показаний внешних чувств.
      Поскольку «мысленные изображения возникают не иначе, как из ощущений», без цаличия представлений о конкретных фактах и явлениях, без живого созерцания учащимися изучаемых предметов и процессов, пет возможности достигнуть подлинного знания и понимания законов природы и общества.
      Энгельс утверждает, что в процессе научного исследования, в любой научной области — безразлично, в естествознании или истории, — надо исходить из данных фактов, то есть из «различных форм движения материи, и что, следовательно, также и в теоретическом естествознании нельзя конструировать связей и вносить их в факты, а надо извлекать их из фактов...».
      Это требование диалектического метода, предъявляемое к научным исследованиям, в неменьшей степени относится и к процессу обучения; и при обучении необходимо исходить не из отвлеченных рассуждений, а строить его на конкретных представлениях, которые учащиеся чаще всего здесь же, в школе, в процессе урока должны получить при изучении предметов и из наблюдения явлений.
      В основе принципа наглядности, которым руководствуется наша дидактика, лежит, следовательно, марксистско-ленинская теория познания. Наглядное обучение — это не простой дидактический прием, который может применяться или не применяться по усмотрению учителя, в зависимости от его методических взглядов, а важнейшее средство раскрытия сущности вещей и явлений, имеющее глубокие гносеологические и психологические корни, а потому и обязательное.
      С другой стороны, будет неправильно приписывать наглядности в процессе обучения чрезмерную роль, считать ее каким-то «универсальным» методом, вполне обеспечивающим правильность восприятия и формирования на этой основе научных понятий.
      «Опыт есть хронологически первое в деле знания, но он имеет свои пределы, далее которых он или сбивается с дороги или переходит в умозрение».
      Процесс познания в обучении, как и в науке, начинается с восприятия, но затем переходит к переработке воспринятого в сознании. Процесс восприятия не является каким-то изолированным, очищенным от всего актом: в него включаются и воображение, и память, то есть воспроизведение полученного в прошлом опыта, эмоции, которые самое восприятие делают более ярким, и, наконец, речь и мышление.
      Вызывая яркие представления об единичных предметах и явлениях, наглядное обучение способствует развитию абстрактного мышления, формированию общих научных понятий, усвоение системы которых учащимися и составляет цель обучения. Следовательно, применение всевозможных наглядных пособий поможет учащимся легче осуществить трудный переход от единичного и конкретного к общему и абстрактному.
      Мышление ребенка в процессе его учения, как и мышление взрослого человека, есть процесс непрерывного движения от незнания к знанию, от неполного и неточного знания к знанию, более полному и точному.
      Нельзя, однако, не отметить очень большой разницы в этом процессе у самостоятельно воспринимающего факты и явления взрослого человека, особенно исследователя, и обучающегося в школе ученика. Это различие заключается, прежде всего, в том, что процесс усвоения знаний учеником по большей части проходит под непосредственным руководством учителя. Второе отличие состоит в том, что учащийся воспринимает знания, уже проверенные практикой и обобщенные человечеством в процессе его развития в систему науки. Наконец, третье существенное отличие выражается в методическом препарировании знаний, предназначаемых для усвоения учащимися.
      Принцип наглядности в педагогике утвержден очень давно, еще в начатках педагогики древних народов. Наибольшее обоснование и развитие этот принцип получил у великого чешского педагога Яна Амоса Коменского. «Знание, — писал Комен-ский, — начинается из чувственного восприятия, с помощью воображения переходит в память, а затем, через обобщение единичного, образуется понимание общего и, наконец, для уточнения знания о вещах достаточно понятных, составляется суждение»
      Великие русские патриоты и революционеры-демократы — Белинский, Герцен, Чернышевский и Добролюбов, исходившие при разрешении педагогических проблем из позиций материалистической философии, требовавшие всестороннего образования для юношества и неустанно боровшиеся против рутины, царившей в крепостнической школе, «муштры» и зубрежки, придавали большое значение наглядности в школьном обучении. «Что же составляет материал мысли, — писал Н. А. Добролюбов, — как не познание внешних предметов. Возможна ли мысль без предмета; не будет ли она тогда чем-то непостижимым, лишенным всякой формы и содержания? Ведь защищать возможность такой беспредельной и бесформенной мысли решительно значит утверждать, что можно сделать что-нибудь из ничего». Белинский считал, что наглядное обучение диктуется самой природой человека, у которого даже самые отвлеченные умственные представления являются результатом деятельности мозговых центров, а причиной этой деятельности являются чувства, вызванные воздействием внешних предметов.
      В своих рецензиях на учебники Белинский бичевал формализм и схоластику в обучении, требовал наглядного обучения и развития у учащихся самостоятельного мышления.
      Глубокие мысли о роли наглядности в обучении были высказаны великим русским педагогом К. Д. Ушинским, который пошел в определении наглядности значительно дальше своих предшественников. По Ушинскому, обучение нужно строить на конкретных образах, которые были непосредственно восприняты ребенком, а не на словах или отвлеченных понятиях.
      Ушинский значительно расширил понятие о наглядности. Он признавал обучение наглядным и в том случае, если учитель опирается не только на образы, полученные учащимися при применении наглядных пособий непосредственно во время занятий, но и на те, полученные учеником раньше, готовые образы, которые находятся, по выражению Ушинского, «в душе дитяти». «Этот ход ученья, от конкретного к отвлеченному, — писал Ушинский, — от представления к мысли, так естественен и основывается на таких ясных психических законах, что отвергать его необходимость может только тот, кто вообще отвергает необходимость сообразоваться в обучении с требованием человеческой природы вообще и детской в особенности»
      По Ушинскому, нельзя отождествлять наглядное обучение с простым созерцанием предметов и явлений. Надо различать внешнюю наглядность от внутренней, предметность от наглядности. Применение наглядности в том широком смысле, какое придавал этому понятию Ушинский, предполагает не только непосредственно чувственные восприятия учащимися предметов, и явлений (например, веществ, приборов, химических процесов и т. п.), но и представления, возникающие в их памяти. При помощи одной только непосредственной внешней наглядности, очень ограниченной для данного момента занятий с учащимися,, совершенно невозможно вскрыть сущность явлений.
      Это положение становится особенно ясным для химии, где видимые изменения веществ имеют в своей основе невидимые процессы, сущность которых сводится к атомно-молекулярным перемещениям.
      Очень важным положением К. Д. Ушинского, на которое мы должны опереться в настоящей работе, является то, что наглядное обучение приведет к положительным результатам лишь в том случае, когда оно будет проводиться в определенной системе. «Голова, — писал Ушинский, — наполненная отрывочными, бессвязными знаниями, похожа на кладовую, в которой все в беспорядке и где сам хозяин ничего не отыщет». Этот прекрасный образ раскрывается и дальше: «Голова, где только система без знаний, похожа на лавку, в которой на всех ящиках есть надписи, а в ящиках пусто».
      Отсюда мы должны сделать логический вывод, что и наглядные пособия должны применяться в процессе обучения не случайно, не потому, что они «попались под руку», а в высшей, степени продуманно, в определенной системе.
      Наглядность не является самоцелью в нашей школе; наглядные пособия ценны не сами по себе, а лишь как важное дидактическое средство, помогающее достижению учебно-воспитательных задач.
      При обучении химии учебно-наглядные пособия, применение которых чаще всего связано с демонстрационным экспериментом, проводимым учителем, или лабораторными работами учащихся, выполняют, действительно, очень большую роль.
      Из явлений обыденной жизни учащиеся получают относительно очень небольшой запас представлений, относящихся к химическим процессам, хотя в жизни им и приходится иметь дело с очень большим количеством веществ и явлений химического характера (горение, гниение, скисание молока, превращение веществ при варке пищи, изменение цвета красок и т. п.).
      Однако, в отличие от простых физических процессов, сравнительно легко воспринимаемых и объясняемых, химические процессы нуждаются в очень тщательном истолковании. Каждое из перечисленных выше природных и искусственно вызываемых явлений в существе своем очень сложно и может быть
      понято учащимися лишь тогда, когда ими будут усвоены относительно простые химические процессы, редко в чистом виде наблюдаемые в природе или обыденной жизни.
      Отсюда и вытекает огромная роль наглядности, особенно в первый период изучения химии при образовании первоначальных представлений о свойствах веществ и специфике химических явлений. В первую очередь эти представления возникают путем непосредственного чувственного восприятия, но в значительном числе случаев на помощь может прийти и вторая сигнальная система — слово учителя и ученика, книга.
      Однако процесс обучения химии не останавливается лишь на образовании представлений, а идет дальше, поскольку ставится цель усвоения основ науки, то есть формирования понятий, находящихся в определенной системе. Наглядные представления — это лишь первоначальная стадия обучения, которая требует в дальнейшем значительной работы мысли, абстрагирования, установления общих, существенных признаков предметов и явлений, классификации и систематизации понятий.
      На этой высшей стадии обучения большую роль могут иметь различного рода опосредствованные наглядные пособия (таблицы, схемы, диаграммы, графики и т. п.), отображающие в наглядной форме действительные связи между предметами, явлениями и между самими понятиями. Эти пособия способствуют группировке предметов и явлений по определенным признакам, что в дальнейшем облегчает и задачи их классификации.
      Многие учебно-наглядные пособия дают возможность представить некоторые химические процессы в их последовательном развитии. Этой цели служат, в известной мере, серии таблиц или диапозитивов с изображением различных фаз процесса. В большей степени способствуют достижению этой цели кинофильмы, на которых последовательно раскрываются отдельные стадии химического процесса или, например, последовательные фазы химического производства.
      Применение наглядных пособий — верное средство предупреждения (не борьбы, а именно предупреждения) возникновения формализма в преподавании химии и знаниях учащихся.
      Кроме всего сказанного, наглядное преподавание ведет к образованию устойчивого интереса учащихся к изучаемым явлениям, способствует развитию у них наблюдательности, привычки подмечать в явлениях и то, что не бросается само собой в глаза, а вскрывается лишь при внимательном, сосредоточенном наблюдении.
      Безукоризненно выполненные в техническом отношении и прекрасно оформленные наглядные пособия нередко вызывают у учащихся чувство восхищения и способствуют, таким образом, развитию и эстетического чувства.
     
      ТИПЫ УЧЕБНО-НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ И ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ХИМИИ
      В научной деятельности и преподавании основ наук в школе постоянно приходится прибегать к помощи тех или иных приборов, инструментов, моделей, схем, таблиц, диаграмм, графиков и других самых разнообразных наглядных пособий и предметов лабораторного оборудования. Весь этот материальный фонд научных исследований в значительной степени отражает в себе и общее состояние науки на определенном этапе ее развития. Любой научный прибор (микроскоп, телескоп, весы, барометр, термометр и т. д.), если проследить его эволюцию, будет говорить о путях научного развития. Точно так же и состояние учебного оборудования в школе по какому-либа предмету в значительной степени отражает состояние его преподавания в школе, и, в конечном итоге, при условии систехМа-тического использования этого оборудования, уровень и качество знаний учащихся.
      Необходимо отметить также, что наглядные пособия, предназначенные для преподавания тех или иных предметов школьного курса, имеют свои специфические особенности, отражающие специфику самой науки.
      Учебно-наглядными пособиями, например по физике, в большинстве случаев являются специальные приборы, модели, инструменты и в значительной меньшей степени изобразительные пособия (картины, таблицы, схемы и т. п.).
      Основными наглядными пособиями по географии являются карты, затем картины и еще в меньшей степени схемы, модели, макеты и т. п.
      Учебными пособиями по биологии (ботанике, зоологии, анатомии и физиологии) преимущественно служат природные объекты в натуральном виде или соответственным образом препарированные: растения, животные, различные органы и ткани. Биология, однако, в большей степени использует и опосредствованные виды наглядных пособий — разнообразные картины, таблицы, схемы и т. п.
      Следовательно, каждый учебный предмет имеет свой, ему присущий арсенал учебных пособий, который, повторяем, отражает специфические особенности и состояние соответствующей науки.
      Какая же специфика присуща химии как науке, химии как учебному предмету и учебно-наглядным пособиям, предназначаемым для преподавания этого предмета?
      Особенность химии как науки состоит в том, что в ней рассматриваются более сложные формы движения материи, чем в физике, и более простые, чем в биологии. Желая выразить переход одной науки в другую и, значит, связь, непрерывность, а также различие, разрыв между областями научных знаний, Энгельс называет «физику механикой молекул, химию — физикой атомов и далее биологию — химией белков» К Соединение, разъединение и перемещение невидимых атомов и молекул проявляются в изменениях веществ, которые и воспринимаются нашими органами чувств. В химии, как ни в какой другой научной области и учебном предмете, как уже мы отмечали выше, огромное значение приобретает истолкование явлений, ибо «атом и молекулу и т. д. нельзя наблюдать в микроскоп, а только посредством мышления».
      Следовательно, задача ученого-химика, равно как и педагога, заключается в том, чтобы, во-первых, выделить из огромного числа химических явлений такие, наблюдая которые относительно легко можно было бы проникнуть «умственным взором» в сущность изменений, происходящих в микромире, и, во-вторых, создать такие условия, при которых наиболее рельефно выступали бы особенности наблюдаемых явлений. Для второй цели прежде всего потребуется соответствующее материальное оборудование (приборы, приспособления для соблюдения определенных условий, например, температурного режима, реактивы и т. п.).
      В свете этих положений становится понятным и тот факт, что одной из характерных и в то же время довольно важных особенностей оборудования, применяемого для обучения химии в школе, является то, что основной фонд его составляют предметы, ничем по существу не отличающиеся или в очень малой степени отличающиеся от тех, которые употребляются и при научных исследованиях. Все столь обычные для школы предметы лабораторного оборудования, как пробирки, колбы, приборы для получения, очищения и хранения газов, перегонки жидкостей, нагревания и сжигания веществ, весы и т. п., — все это не только по своему устройству, форме, но даже часто и по габаритам является идентичным предметам, употребляемым в высших учебных заведениях, научных или производственных лабораториях. Мы не имеем здесь, конечно, в виду тех приборов и приспособлений, которые предназначаются для узких, специальных научных исследований и технического контроля, например, с помощью спектроскопического или микрохимического анализа и т. п.
      На учебное оборудование по химии, как и по другим предметам, накладывает свой отпечаток и необходимость считаться с возрастными особенностями учащихся и их общей подготовкой для усвоения изучаемого материала. Характер учебных наглядных пособий должен быть различен на различных ступенях обучения. Если в начальных классах естественно преобладание предметности и образной наглядности, то на более высоких ступенях обучения все большее и большее значение приозретают опосредствованные формы наглядности, выражаемые часто даже через условные изображения предметов и явлений. При изучении, например, в старших классах вопроса о строеьии атомов и видах химической связи нередко пользуются наглядными схемами, моделями кристаллических решеток, стереохшуическими моделями органических веществ, которые создаются лишь в результате весьма большой абстракции.
      В старших классах учитель имеет возможность чаше обращаться и к тем образам, которые уже накоплены учацимися в процессе всего их непосредственного жизненного практического опыта или сформировались благодаря всему предшествующему обучению, чтению книг и т. п. Но и во всех подобных случаях в полной силе остается положение: абстрактное мышление своей первоосновой всегда имеет конкретное чувственное восприятие.
      Химию определяют как науку о веществах и их превращениях. Следовательно, объектом ее изучения являются вецества. Поэтому первейшей заботой ученого-химика и преподавателя химии, как только перед ними возникает задача оборудования лаборатории, является снабжение ее теми веществами, продуктами и материалами, которые составят предмет изучения.
      Химические реактивы, необходимые для изучения химии, как правило, нисколько не отличаются от тех, которые употребляются в научных исследованиях, хотя в очень многих случаях для школ можно ограничиться реактивами с меньшей степенью чистоты, чем для научных лабораторий.
      На уроках химии нередко требуются и натуральные объекты (образцы природных соединений, минералов, горных пород, металлов, сплавов, руд, природных органических образований и т. п.), применяемые в виде отдельных образцов или наборов и коллекций.
      Вторая, важнейшая группа предметов оборудования — это те приборы, дополнительные приспособления и т. д., с помощью которых возможно будет организовать наблюдения над веществами, вызывать изменение в них, привести их во взаимодействие. Это обычные предметы лабораторного оборудования: аппараты для получения и хранения газов, штативы, горелки, химическая посуда и некоторые другие приборы и принадлежности.
      Особых, специальных приборов, предназначенных исключительно для целей преподавания химии, имеется очень немного. В этом, пожалуй, состоит также характерная особенность химического учебного оборудования. В физике, например, большая часть приборов предназначена специально для преподавания физики, а в научной области эти приборы в том виде, как они употребляются в школе, никакого применения не имеют (модели турбин, паровых машин и двигателей внутреннего сгорания, электрические машины, шар Гравезанда, прибор Паскаля, архимедово ведерко, оптическая шайба и т. д. и т. п.).
      Из приборов, предназначенных специально для преподавания химии, можно назвать лишь немногие: прибор для разложения воды электрическим током, эвдиометр, некоторые приборы для иллюстрации закона сохранения веса веществ, озонатор, прибор для наблюдения светового луча в коллоидных растворах, прибор для окисления азота в пламени электрической дуги и т. п.
      Подавляющее же число приборов и установок, применяемых в школе при проведении опытов, собирается из предметов обычного лабораторного оборудования.
      Нужно, однако, признать, что для настоящего периода развития нашей средней общеобразовательной школы и постановки преподавания химии в ней столь ничтожное количество специальных приборов является совершенно недостаточным. Особенно резко ощущается потребность в приборах, моделях, установках для иллюстрации производственно-химических процессов. .Экскурсии учащихся на заводы часто не могут восполнить пробелов в представлениях и знаниях учащихся о химическом производстве, так как в подавляющем большинстве случаев все процессы, совершающиеся в аппаратах, скрыты от глаз наблюдателей.
      Попытки помочь учащимся лучше понять производство, в виде создания действующих моделей химических заводов из стекла (ламповых стекол, склянок, банок и других обычных предметов лабораторного оборудования), нельзя признать вполне удовлетворительными, хотя в свое время они сыграли положительную роль, да и теперь еще не лишены своего значения.
      При помощи этих приборов и установок учитель может хорошо разъяснить учащимся химизм производства, но он не может дать им конкретных представлений об устройстве аппаратов, внешнем их виде, относительных размерах, расположении и т. д. Очевидно, для этой цели нужны другие пособия и не только такие, как схемы, картины, фотографии и т. п.
      Интересную попытку в этом отношении предпринял отдел наглядных пособий Института методов обучения Академии педагогических наук РСФСР совместно с лабораторией методики химии того же Института в лице проф. Д. А. Эпштейна *. Часть разработанных в институте пособий описывается и в настоящем руководстве. Среди них особенно большую познавательную ценность имеют разборные модели основных агрегатов химических производств (сернокислотного, аммиачного, пирогене-тических и др.) Ценной особенностью этих пособий, помимо возможности изучить внутреннее устройство агрегатов, является выдержанность масштаба основных размеров, объемность и более или менее точное воспроизведение внешнего вида аппаратов, что, безусловно, дает учащимся более правильное представление об изучаемых производствах.
      Наличие отдельных моделей основных агрегатов химических производств, важнейших узлов химической промышленности дает возможность с помощью небольших дополнительных средств связывать их уже в модели целых заводских установок. Сделать это тем более легко, что одни и те же агрегаты химических производств (теплообменники, поглотительные колонки, фильтры и т. п.) встречаются на различных химических заводах. Модели таких установок, как синтез аммиака и окисление его до азотной кислоты, дают учащимся более цельное и четкое, чем другие пособия, представление о современном химическом производстве, тем более, что главное внимание в этих моделях уделяется основному, типичному, специфическому, а все второстепенные технологические детали устраняются. В некоторых случаях эти модели возможно сделать и действующими (поглотительные колонки, теплообменники, электрофильтр, печь для синтеза соляной кислоты из элементов).
      После того, как ученик познакомился с этими моделями, ему очень многое станет понятно и во время экскурсии на химический завод.
      Серьезное значение имеют в преподавании химии и различного рода изобразительные, наглядные пособия, облегчающие понимание сложных процессов, взаимосвязей между отдельными веществами или явлениями. Сюда относятся картины, фотографии (сравнительно еще редко употребляемые), числовые таблицы, диаграммы, схемы и т. п.
      Из печатных схем химических производств, издаваемых Учпедгизом, могут быть изготовлены объемные пособия. Л. А. Дубынин описал, как это можно осуществить на примере сернокислотного производства.
      Особую группу пособий занимают диапозитивы, диафильмы и учебные кинофильмы, требующие для своего демонстрирования различных специальных аппаратов (проекционный фонарь, эпидиаскоп, фильмоскоп, кинопроектор). Наибольшую ценность из этой группы пособий представляют учебные фильмы, так как с помощью их можно в динамике показать учащимся, применяя метод мультипликации, характер многих протекающих в аппаратах химических процессов. Кроме выпущенных учебных кинофильмов, с большим успехом для целей преподавания могут быть использованы полностью или частично многие фильмы, предназначенные для широкого экрана (научно-популярные, хроникальные и др.).
      Фильмы этого рода покамест используются небольшим количеством школ и, следовательно, охватывают лишь небольшой круг учащихся, но, несомненно, что в дальнейшем‘они должны завоевать большее место в практике преподавания.
      В учебных целях как средство наглядного обучения в значительной степени могут быть использованы рисунки и чертежи самого учителя мелом на доске, подготовляемые заранее на классной доске или на так называемых съемных досках (рис. 1), а также выполняемые учителем в процессе самого урока. Для этой же цели могут быть использованы и рисунки учащихся.
      Наконец, иллюстрации, которые имеются в учебных руководствах и других книгах, при правильном их использовании в процессе обучения должны также рассматриваться как наглядные пособия.
      Все перечисленные типы учебных пособий, за исключением последних трех категорий (рисунки Рис. 1. Съемная доска
      учителя и ученика, а также иллюстрации в книгах), предусмотрены «Обязательными списками учебно-наглядных пособий и лабораторного оборудования», утвержденными министром просвещения РСФСР в 1950 г. Самые списки составлены в соответствии с принятыми ныне программой и учебниками. Но, естественно, в «Обязательные списки» вошел лишь необходимый минимум; в них не могли быть включены многие пособия, даже получившие заслуженное признание и распространение в школах. Не могли быть сюда внесены и очень многие самодельные учебнонаглядные пособия, а также раздаточный материал, особенно локального характера.
      Исходя из всего сказанного выше, мы считаем возможным предложить следующую классификацию учебно-наглядных пособий и лабораторного оборудования, предназначенных для преподавания химии в средних учебных заведениях:
     
      I. Вещественно-предметные пособия
      1. Реактивы и материалы.
      2. Образцы, наборы и коллекции природных и искусственно получаемых веществ.
      3. Специальные приборы для проведения опытов.
      4. Модели химико-технологического характера (отдельные агрегаты и установки).
     
      II. Вспомогательное оборудование для проведения опытов
      1. Лабораторные принадлежности (штативы, держалки для пробирок, щипцы, горелки, тигли и др.).
      2. Стеклянная и фарфоровая химическая посуда.
      3. Мерная лабораторная посуда (бюретки, пипетки, мензурки, измерительные цилиндры, мерные колбы и др.)
      4. Измерительные приборы {(термометр, ареометр, барометр, весы и разновесы, амперметр, вольтметр и др.)
     
      III. Опосредствованные наглядные пособия
      1. Картины и репродукции с картин.
      2. Фотографии.
      3. Таблицы.
      4. Схемы.
      5. Карты (экономические, геологические и др.)*
      6. Диаграммы и графики.
      7. Учебные кинофильмы.
      8. Диапозитивы и диафильмы.
      9. Рисунки: а) учителя на доске, б) учащихся.
      10. Иллюстрации в книгах.
     
      Руководствуясь методическими и чисто практическими соображениями, мы не считаем целесообразным давать более дробную и детальную классификацию, хотя это сравнительно легко можно было бы сделать.
      Общее число учебно-наглядных пособий и предметов лабораторного оборудования, предназначенных для преподавания химии в средней школе, является довольно значительным. Стоимость этого оборудования обычно выражается в наших средних школах в сумме около 5 000 руб., а по отдельным школам доходит и до 10 000 руб. Только по «Обязательному списку» оборудование по химии оценивается в сумме около 3 300 руб. Уже одно это обстоятельство с необходимостью заставляет ставить вопрос об организации надлежащего учета, хранения этого оборудования.
      Но не только соображения чисто материального характера выдвигают необходимость создания в школе специального химического кабинета. На первый план следует поставить более важные мотивы педагогического характера. Чтобы имеющееся оборудование могло принести пользу, необходимо создать в школе такие условия, при которых учитель и учащиеся могли
      бы рационально использовать его в учебной работе путем постановки демонстрационных опытов и проведения практических занятий. Специфика этих работ требует наличия особого помещения, соответствующим образом оборудованного специальной мебелью, приспособлениями для очистки воздуха, подачи воды, электрического тока, газа. В этом помещении, состоящем обычно из двух основных комнат — класса-лаборатории и лаборантской или препараторской, должны проводиться все занятия по химии и храниться в соответствующих условиях реактивы, приборы и предметы лабораторного оборудования.
      Мероприятия, направленные на улучшение оборудования кабинета и лучшее его оснащение, должны проводиться руководителями школы и учителями систематически и во-время. Роль учебных кабинетов по таким предметам, как физика, химия и биология, в настоящее время, когда перед школой поставлена задача политехнического обучения, особенно возрастает. Без правильно организованного кабинета очень трудно дать учащимся полноценные общеобразовательные знания по такому предмету, как химия.
     
      ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ УЧЕБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА УРОКАХ ХИМИИ
     
      Уроки по химии, на которых совершенно не применяются никакие приборы, предметы лабораторного оборудования, вещества, изобразительные наглядные пособия и т. п., представляют крайне редкое явление. Какого бы типа ни был урок, какими бы методами ни пользовался учитель при работе с учениками, везде и всегда он неизбежно должен прибегать к помощи предметных или изобразительных наглядных пособий; они требуются на каждой стадии урока.
      Обычно проводимое в начале урока повторение пройденного материала с целью учета знаний учащихся нередко требует воспроизведения эксперимента, иллюстрации рассказа ученика е помощью таблицы, схемы и т. п. или просто показа учителем того или иного вещества, представления о свойствах которого у учащегося еще недостаточно четкие.
      Еще большая необходимость в пособиях возникает тогда, когда учитель излагает новый материал, опираясь на демонстрационный эксперимент (рис. 2), или сопровождает изложение показом веществ, коллекций, таблиц, схем, диаграмм, разнообразных иллюстраций.
      При систематизации и обобщении изучаемого материала требуются специфические наглядные пособия, иногда значительно отличающиеся от тех, которые употребляются в процессе изложения нового материала. Их особенность состоит, прежде всего в том, что они отражают все возрастающий уровень знаний и при проведении самостоятельных экспериментов учащихся в виде фронтальных лабораторных работ или в виде химического практикума.
      Конечно, роль учебного оборудования на всех этих стадиях изучения материала и на уроках разного типа будет различна. В одних случаях учащиеся впервые встречаются с приборами, установками, веществами и экспериментами, проводимыми с помощью их, или с наглядными пособиями. На данной стадии наглядные пособия служат средством, помогающим установить новые факты или химические закономерности, а иногда и сами пособия служат предметом изучения. Значит, здесь пособия являются источником чувственных восприятий учащихся, первоисточником их знаний, которые, однако, могут быть сформированы только при активном содействии учителя.
      Сами по себе учебно-наглядные пособия не в состоянии дать полноценных знаний. Среди некоторых буржуазных ученых распространены неправильные взгляды на процесс восприятия. Гербарт, например, утверждает, что восприятие — суть процесс механического отражения предметов, наблюдаемых человеком. По Гербарту, достаточно поставить человека лицом к лицу с объектом наблюдения (предметом или происходящим явлением), как эти объекты полностью отразятся в человеческом сознании. «Созерцание находящегося перед глазами предмета, — пишет Гербарт, — конечно, проходит само собой без всякой научной помощи»
      Если следовать Гербарту, то руководство преподавателя при наблюдении объектов является излишним. Любой преподаватель химии, однако, может привести множество фактов из своей педагогической практики, когда неорганизованное наблюдение, не сопровождаемое своевременными и достаточно точными указаниями учителя, может привести учащихся не только к неточным выводам, но иногда и совершенно ложным.
      Какие выводы может сделать, например, учащийся даже при многократном наблюдении явлений электролиза, если в процесс наблюдения не вмешается учитель? Разве ученик не наблюдал множество раз сгорание свечи, дров и т. п., но какие выводы самостоятельно будут сделаны им при наблюдении этих явлений без помощи учителя? Вся история науки и развития человеческого общества ясно показывает ошибочность названной выше концепции. Человечество в целом миллиарды раз наблюдало процесс горения, однако только в конце XVIII столетия пришло к правильным взглядам на природу этого явления.
      Поэтому и учащихся всегда нужно систематически учить что и как смотреть, а для этого готовить их к процессу наблюдения и помогать в ходе его.
      Использование учебно-наглядных пособий на дальнейших стадиях процесса обучения (при закреплении знаний, повторении, учете знаний учащихся и т. д.) в значительной степени определяется уже тем, как было использовано пособие при усвоении учащимися новых знаний.
      И вещественные, и изобразительные наглядные пособия часто используются при упражнениях и решениях химических задач, например: а) установить при помощи химических реакций, что собою представляют данные вещества (к какому классу они относятся); б) найти определенное вещество среди данных; в) по таблице «Кривые растворимости» определить, какую растворимость имеет такое-то вещество при такой-то температуре и т. п.
      При закреплении приобретенных знаний наглядные пособия вообще имеют существенное значение. На этой стадии процесса обучения полезно применять такие пособия, где была бы дана логическая (с точки зрения науки логики) группировка материала. Примером такого пособия является изображенная на рис. 4а схема «Сера и ее соединения». Здесь с помощью символов отображены важнейшие свойства серы как химического элемента. Нет сомнения, что ученик, разобравший эту схему, закрепит в системе полученные прежде разрозненные знания.
      Аналогичную роль играют довольно распространенные таблицы, на которых изображены способы получения или применения того или иного элементарного вещества и его соединений (рис. 46).
      То обстоятельство, что предметы учебного оборудования по химии применяются на всех стадиях педагогического процесса и что иногда потребность в них возникает и в непредвиденных учителем случаях, например, при неожиданых затруднениях ученика, при обнаружении пробела в его знаниях, вызванного недостаточно конкретными представлениями об изучаемых веществах и явлениях, заставляет сделать один важный организационный вывод. В тех школах, где имеются химические кабинеты (лаборатории), уроки химии всегда надо .проводить именно в этих кабинетах, где сосредоточены все требующиеся по курсу вещества, приборы, лабораторное оборудование, наглядные пособия. Некоторые преподаватели химии довольно легко расстаются с кабинетом и идут в класс, захватив кое-какие пособия. Такому преподавателю в случае возникновения затруднений нередко приходится посылать в кабинет за тем или иным веществом, прибором лаборанта или учеников, а иногда и ходить самому, чтобы принести необходимое пособие и помочь учащимся преодолеть ошибку или затруднение. Другие преподаватели не делают и этого и стараются разъяснить словами то, что неясно ученику. Систематическое накопление таких неясностей ведет, в конце концов, к неясным представлениям и неполноценным знаниям по всему изучаемому курсу.
      ний учащихся. Нередко эти пособия и составляются при активном участии учеников. Специфичность этих пособий и вместе с тем значительная трудность при их составлении заключаются в том, что они должны по своему содержанию включать лишь наиболее существенный материал с устранением второстепенных деталей. Повторение по таким пособиям, часто отражающим связь между старым и новым материалом, иногда даже связи между различными областями знания, имеет огромное преимущество перед так называемым сплошным повторением, когда последовательно повторяется материал одного раздела курса за другим. Своеобразным повторением, связанным с большой важности обобщениями, являются такие, например, вопросы, как о круговороте некоторых важнейших элементов в природе — азота, углерода, фосфора, серы, кальция и др. (рис. 3). Соответствующие этому вопросу таблицы и преследуют цель помочь учащимся повторить и обобщить пройденное, связав его в такую систему знаний, которая качественно будет очень сильно отличаться от разрозненных сведений и знаменовать собою новую, более высокую ступень познания.
      В какой бы форме ни шла работа учителя с учащимися по усвоению нового материала, какие бы методы ни применял учитель в процессе урока (лекция, рассказ, беседа и т. п.), всегда ему потребуются наглядные пособия.
      Вдумчивый преподаватель, понявший огромное значение наглядности, всегда будет проводить занятия в кабинете, где у него имеется все под рукой и где он, не теряя драгоценного времени, всегда может с помощью предметов оборудования прийти на помощь ученику, рассеять его заблуждение, неуверенные знания превратить в прочные и глубокие.
      Нужно учесть также и психологическую сторону: переход учащихся в химический кабинет, с его специфической обстановкой, поможет им скорее и легче переключиться от занятий одним предметом (например, гуманитарного цикла) к занятиям по другому предмету, в данном случае по химии.
     
      УЧЕБНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПО ОТДЕЛЬНЫМ ТЕМАМ ПРОГРАММЫ
     
      1. ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ1
     
      1 В этот раздел включены следующие темы программы химии для VII класса: «Вещества и их изменения», «Атомы, химические элементы. Основные законы химии», а также материал для повторения основных понятий химии в начале учебного года в VIII классе.
     
      1) Вещества (Д, Л и П)
      В разделе программы о веществахгучащиеся должны углу-бить и систематизировать свои знания по этому вопросу, приобретенные ими еще при изучении неживой природы в начальных классах и отдельных тем по биологии и физике в V — VI классах, а также из повседневных наблюдений предметов и явлений обыденной жизни.
      При изучении этих"вопросов учителя используют в своей работе самые разнообразные вещества в качестве средств наглядности. Нельзя, однако, брать для этой дели первые попавшиеся вещества, без разбору.
      Крайне важно, чтобы учащиеся Ознакомились с веществами, отличающимися друг от друга теми или иными важнейшими свойствами (физическое состояние, цвет, удельный вес, горючесть, растворимость в воде, запах, вкус, кристаллический или аморфный вид, твердость, хрупкость, ковкость), и обнаружили для каждого из веществ их характерные, отличительные свойства. Следует подчеркнуть при этом, на каком свойстве данного вещества основано его практическое использование.
      Подчеркивая различие между веществами, необходимо вместе с тем обращать внимание учащихся на сходства между ними, что будет способствовать более разностороннему изучению темы «Вещества и их изменения».
      Прежде всего, важно научить учащихся хорошо различать цвет веществ и точно называть различные цвета. Опыт, однако, показывает, что в этом отношении учащиеся приходят в VII класс с весьма большими пробелами: не только оттенки, но часто и основные цвета ими называются неверно (красный вместо оранжевого, голубой вместо синего, прозрачную воду называют белой и т. п.). Нужно с первых же шагов изучения химии приучить учащихся к точности языка при названии цвета веществ. Чтобы достичь этого, рекомендуется изготовить в качестве вспомогательного пособия таблицу наиболее распространенных цветов и приучить учащихся постоянно пользоваться ею (рис. 5). Кроме обозначения основных цветов и их оттенков, в таблицу могут быть помещены и образцы веществ, имеющих соответствующую окраску.
      Подобную же роль ориентира для характеристики веществ играют модели важнейших кристаллических форм, сделанных из дерева, пластмассы, стекла или других материалов.
      Особого внимания заслуживают такие свойства веществ, которые можно количественно измерить (удельный вес, температура плавления и кипения, электропроводность, теплопроводность, твердость, вязкость и др.). С этой целью необходимо показать учащимся определение удельного веса жидкости ареометром, температур плавления и кипения с помощью термометра. Полезными явятся также таблицы удельных весов, температур плавления и кипения, твердости хорошо известных учащимся веществ.
      На конкретных примерах учащиеся должны получить представление о чистых веществах (индивидуумах) и смесях. В качестве пособий при этом могут служить образцы гранита, кварца, слюды, полевого шпата, чистой воды, растворов и суспензий.
      Приступая к выполнению опытов, хотя бы самых простых, учащиеся должны знать правила работы в химической лаборатории, в которых особо подчеркивается техника безопасности при химических экспериментах (см. стр. 32).
      Эти «Правила», следует вывесить на видном месте перед кабинетом, в коридоре или в самом химическом кабинете.
      Большое познавательное значение имеет вопрос об очистке веществ и разделении смесей. Наряду с демонстрацией учителем приемов фильтрования, перегонки и кристаллизации, учащиеся проводят первую практическую работу по очистке бу-зуна или смеси поваренной соли с песком, перегоняют окрашенную жидкость в простейшем приборе. При выполнении этих работ от учащихся требуются определенные умения и навыки. Поэтому предварительно они должны быть ознакомлены с посудой, лабораторными принадлежностями и сборкой простейших приборов из запасных частей.
      С этой целью учитель показывает соответствующее обору ,дование (рис. 6 и 7) и приемы работы с ним, а учащиеся на специальных практических занятиях приобретают умения производить аналогичные опыты самостоятельно.
      Кроме непосредственного знакомства с самим оборудованием и химическими операциями, рекомендуется применять такие изобразительные пособия (в виде таблиц), как схематические рисунки различных стадий зарисовки деталей приборов, приемов фильтрования и т. п.
     
      ОБЩИЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ РАБОТАХ ПО ХИМИИ
      1. Помните, что поджигать всякие газы и пары можно только после предварительной проверки их на чистоту.
      Смесь всякого горючего газа с воздухом взрывается
      2. Держите дальше от огня огнеопасные вещества: бензин, бензол, эфир и другие.
      3. Следите, чтобы правильно горела газовая горелка.
      4. При нагревании веществ пробирку или колбу держите отверстием в сторону от себя и соседа; не наклоняйтесь над нагреваемым сосудом.
      5. При ожоге кислотами и щелочами быстро смойте их большим количеством воды и сообщите об этом учителю.
      6. Опыты с ядовитыми газами или парами проделывайте только под тягой.
      7. Испытывая запах веществ, соблюдайте осторожность: не дышите полной грудью, не наклоняйтесь близко к испытываемому веществу.
      8. Пробовать вещества на вкус можно только с разрешения учителя.
      9. Так как химическая посуда тонкостенна, то необходимо:
      а) осторожно и правильно укреплять ее в зажимах;
      б) вставлять пробку путем ее вращения, прочно удерживая посуду за верхнюю часть горлышка;
      в) равномерно прогревать при кипячении (пользоваться асбестовой сеткой).
      10. Выполняйте только те работы, которые предложены учителем.
      11. Приступайте к выполнению задания только после указания учителя о начале работы.
      12. При выполнении задания пользуйтесь только теми количествами веществ, которые обозначены в руководствах или указаны учителем.
      13. Во избежание порчи реактивов, излишки их не сливайте и не кладите обратно в посуду.
      14. Вещества, получающиеся после работы, сливайте только в специально предназначенную посуду.
      15. По окончании работы вымойте посуду и приведите все оборудование стола в порядок.
     
      Наглядными средствами необходимо создать у учащихся представление об очистке веществ в промышленности. Достичь этого можно путем демонстрации схем городской водоочистительной станции, перегонного куба, выпарительного чана и т. п. Полезны также модели некоторых аппаратов, применяемых для разделения смесей в технике, например модель центрифуги, отстойника, ныпаривательного чана, фильтра.
      Экскурсия на водоочистительную станцию, промышленное предприятие или в аптеку даст, естественно, наиболее конкретные представления о методах очистки веществ, применяемых на практике. Следует, однако, и на простых лабораторных установках обращать внимание учащихся на те особенности их, которые используются уже в больших масштабах в нашей промышленности. Например, перегонка воды в трубчатом холодильнике может служить не только для иллюстрации устройства перегонного куба, но и для объяснения принципа противотока, так широко применяемого в технике.
      Сводная таблица должна помочь учащимся систематизировать различные способы очистки веществ и разделения смесей, применяемых в лабораторной практике и промышленности. Кроме таких обычных лабораторных методов очистки веществ, как отстаивание, фильтрование, перегонка, выпаривание, перекристаллизация, возгонка, могут быть отмечены и более специальные: извлечение веществ с помощью растворителей (экстрагирование), центрифугирование, магнитное разделение и др. Этими методами могут быть разделены, например, такие смеси, как мутная вода, вода и керосин, вода и спирт, раствор соли в воде, мел и сода, мел и йод; железо и цветные металлы (магнитом). Необходимо обратить внимание учащихся на то, что разделение смесей основано на учете конкретных свойств веществ (удельный вес, величина частичек, растворимость, смачиваемость, температура кипения, магнитные свойства и другие).
      На основании сказанного можно определить комплект учебного оборудования, необходимого для выполнения демонстрационных и лабораторных опытов, а также образцы веществ и изобразительные средства (таблицы, схемы и т. д.).
     
      Демонстрационные и лабораторные опыты
      1. Рассмотрение веществ с различными физическими свойствами.
      2. Выделение веществ из смеси (отстаивание, фильтрование, выпаривание, перегонка).
      3. Определение удельного веса жидкости ареометром; определение температуры кипения и плавления веществ.
     
      Учебное оборудование по теме
      а) Изделия из меди, железа, алюминия, стекла и других материалов (Д).
      Образцы и наборы твердых и жидких веществ с различными свойствами: глина, чистый речной песок, мел, сода, поваренная соль, сахар, стеарин, парафин, нафталин, сера, железо, свинец, медь, алюминий, вода, спирт, бензин, растительное масло„ глицерин (Л и Д).
      Образцы кристаллических веществ: каменная соль, мрамор, медный купорос, селитра (Д).
      Образцы хрупких и ковких веществ: куски сахара, мрамора, чугуна, железа, свинца, меди, олова, алюминия (Д). Подкрашенная вода (для перегонки); суспензия глины или мела в воде.
      Кусочки гранита, полевого шпата, кварца и слюды (Л), бузун или смесь поваренной соли с песком (П). Фильтровальная бумага, вата (П).
      б) Стеклянные баночки или бумажные коробки с делениями для раздаточного твердого материала, склянки или пробирки для жидких веществ, деревянные подносы; деревянный штатив с пробирками, железный штатив с зажимом и кольцами (большими и малыми), асбестированная сетка, горелка; холодильник Либиха (разобранный); воронки, стаканы (2), стеклянные палочки, цилиндры, чашка фарфоровая, ножницы; лупа, гвоздь или другой острый предмет, молоток, наковальня, щипцы.
      в) Установка для определения удельного веса жидкости ареометром (Д); установка для определения температуры кипения жидкости (Д); установка для определения температуры плавления жидкости (Д); установка для перегонки жидкости с холодильником Либиха (Д);
      (холодильник может быть и самодельным, рис. 8); установка для перегонки жидкости (собираемая учащимися из готовых деталей на практических занятиях); лабораторный дистиллятор — действующая установка (Д); делительная воронка. Термометр.
      г) Правила работы в химической лаборатории (таблица); рисунки некоторых приборов и посуды; стадии зарисовки деталей приборов, некоторых химических операций и приемов фильтрования (настенные таблицы, вывешиваемые в кабинете). Удельные веса, температуры плавления и кипения, твердость некоторых веществ (настенные таблицы). Наглядная шкала плотностей (ртуть, кварц, вода, керосин или касторовое масло, спирт, дерево или пробка и т. п. (рис. 9). Набор моделей важнейших кристаллических форм. Основные и дополнительные цвета или круг цветов спектра (цветная таблица). Схема городской водоочистительной станции (в учебнике или самодельная); отмучивание глины в технике (рисунок); промывка водой золотоносного песка (рисунок, фотография); схема (модель) перегонного куба; схема (модель) выпариватель-ного чана; отстойник (рисунок, фотография); способы очистки веществ и разделения смесей (таблица). Примеры некоторых природных и искусственных смесей (таблица). Коллекция кристаллов.
     
      2) Химические реакции (Д и Л)
      Для формирования у учащихся понятий о химической реакции необходимо относительно несложное оборудование. Наблюдая за опытами, демонстрируемыми учителем, и выполняя их самостоятельно, учащиеся учатся отличать химические явления от явлений физических, выявлять признаки и условия течения химических реакций, различать их основные типы. Применяемые для демонстраций и лабораторных опытов материалы весьма разнообразны. Но нет необходимости проделывать все опыты с названными ниже веществами; достаточно ограничиться лишь некоторыми из них, наиболее доступными и выразительными.
      Обычно для демонстрации физических явлений учитель измельчает различные вещества (сахар, мел, мрамор и т. п.), нагревает стеклянную трубку докрасна, плавит воск или парафин, показывает образование пара или тумана, вызывает изменение цвета красной окиси железа нагреванием. Аналогичные эксперименты могут быть проделаны и самими учащимися, но следует иметь в виду, что самостоятельные работы этого рода не имеют каких-либо существенных преимуществ по сравнению с хорошо проведенными демонстрациями.
      Для конкретизации представлений о химической реакции демонстрируют обычно следующие опыты: сильное нагревание блестящих пластинок железа или меди, сгорание ленты магния (или олова), разложение двухромовокислого аммония («извержение вулкана»), почернение светочувствительной бумаги, взаимодействие азотной кислоты с металлами и углем, серы с селитрой, металлического калия с водой, соляной кислоты с содой или мелом. Однако следовало бы ввести в практику и такие весьма простые, доступные и убедительные опыты, как разложение сахара при нагревании и взаимодействие его с концентрированной серной кислотой.
      Среди признаков химических реакций особого внимания требуют тепловые эффекты, для чего используют реакции горения, опыты взаимодействия концентрированной серной кислоты и твердого едкого натра с водой (повышение температуры наблюдают термоскопом или в специальной установке). Для наблюдения выпадения осадков разного цвета, выделения газообразных веществ, изменения окраски растворов могут быть взяты весьма разнообразные реактивы.
      Существенно также всякий раз обращать внимание учащихся на те условия, при которых протекает данная реакция (нагревание, поджигание, сливание растворов, растирание веществ в мелкий порошок и т. д.), что заставляет учащихся взглянуть глубже на процессы, происходящие в производстве и обыденной жизни. (См. табл. на стр. 38).
      Качественную характеристику условий и признаков реакций можно дополнить количественной. С этой целью полезно продемонстрировать опыт, показывающий, что за одинаковый отрезок времени образуется разное количество водорода (или углекислого газа), если исходить из неодинаковой концентрации кислоты и разной степей дисперсности цинка (или мела) при прочих равных условиях.
      Формирование понятий о типах химических реакций основывается на демонстрационных и лабораторных опытах. Реакцию разложения наиболее наглядно иллюстрируют следующими опытами: разложение окиси ртути или основной углекислой меди при нагревании, а также разложение воды или хлорной меди электрическим током. Примерами реакций соединения служат: взаимодействие серы с железом, алюминием, цинком или медью.
      Классический опыт соединения серы с железом обычно демонстрирует учитель и попутно показывает различными способами отличие свойств исходных веществ и продукта реакции. Крупное достоинство этого опыта заключается не только в резком различии свойств исходных веществ и продукта реакции, но и в том, что сама реакция протекает не мгновенно, и это позволяет наблюдать отдельные ее стадии. Обращается внимание учащихся и на то, что для успешного проведения реакции существенное значение имеет тщательное измельчение и перемешивание реагирующих веществ. Соединение серы с медью проводится учащимися самостоятельно, потому что этот опыт сравнительно прост и доступен для начинающих экспериментаторов.
      Для наглядного представления о реакции замещения (вытеснения) обычно служат опыты взаимодействия растворов солей и кислот с металлами, что может быть сознательно усвоено учащимися лишь при довольно большом запасе знаний в области химии.
     
      Однако этот вопрос может быть усвоен учащимися и раньше, если воспользоваться другой реакцией — взаимодействием киновари (HgS) с железом при нагревании. Уравнение этой реакции предельно просто, продукты резко отличаются друг от друга, техника опыта несложна.
      Все это делает названную реакцию весьма пригодной для VII класса в качестве демонстрационного опыта.
      Опыт проводится так.
      Приготовляется смесь 2,5 з киновари с 1 г порошка железа, тщательно растирается в ступке, помещается в пробирку; следует удалить остатки веществ с ее стенок при помощи свернутой полоски бумаги или птичьего пера. Пробирку закрывают неплотно ватой (лучше всего стеклянной) и нагревают сначала осторожно, а затем сильно. На стенках пробирки осаждается ртуть, хорошо видная всем учащимся (рис. 10). Уравнение реакции:
     
      Кроме опытов, при изучении вопроса о химической реакции, весьма полезны изобразительные средства, перечисленные ниже (в пункте «г»).
      Большое учебно-воспитательное значение имеют пособия, иллюстрирующие первостепенную роль химии в народном хозяйстве. Интересная таблица, показывающая связь химической промышленности с другими отраслями промышленности, имеется в Политехническом музее (Москва). На ней отмечено, что химия дает обороне страны, здравоохранению, пищевой промышленности, сельскому хозяйству, металлургической промышленности, транспорту, строительному делу, текстильной промышленности, фотокинопромышленности. С другой стороны, отмечено, что химия получает от металлургической промышленности металлы, а от топливной промышленности — продукты переработки угля, нефти, природных газов и топливо. Подобные таблицы всевозможных вариантов могут быть составлены под руководством учителя самими учащимися.
     
      Демонстрационные и лабораторные опыты
      1. Химические процессы, сопровождаемые выделением тепла, света, газов, образованием осадка, изменением цвета и другими явлениями.
      2. Разложение окиси ртути и основной углекислой меди.
      3. Соединение серы с железом или цинком.
      4. Вытеснение железом ртути из киновари.
     
      Учебное оборудование по теме
      а) Кусочки сахара и парафина, блестящая пластинка меди,1 магний (лента), основная углекислая медь, хлористый аммоний, негашеная известь, кусочки мрамора или мела, раствор соляной кислоты (1 :2), известковая вода, двухромовокислый -аммоний, растворы серной кислоты, хлористого бария, медного купороса и едкого натра; светочувствительная бумага, азотная кислота (уд. вес 1,2), едкий натр (твердый), серная кислота (кон-центриров.), окись ртути, разбавленный раствор серной кислоты (для электролиза воды), раствор хлорной меди (1 : 10) для электролиза; серный цвет, сера в кусочках, железо восстановленное (порошок), узкая лента красной меди, гранулированный цинк, серная кислота (1 :5), раствор медного купороса, чистый железный гвоздь, подвешенный на нитке, сернистая ртуть (киноварь), железные опилки.
      б) Демонстрационный столик, железный штатив с зажимом, горелка, тигельные щипцы, пластинка из жести или стекла, фарфоровая чашка или тарелка, стаканы или демонстрационные бокалы, штатив деревянный с пробирками, роговая или фарфоровая ложечка, кристаллизатор, подковообразный магнит.
      в) Приборы для обнаружения тепловых эффектов химических реакций (рис. 11), установки для иллюстрации превращения энергии химических реакций в тепловую, механическую и электрическую энергию; термоскоп (рис. 12) или термометр (Д); приборы для разложения основной углекислой меди (Д и Л), прибор для разложения сахара (Д и J1), прибор для разложения воды электрическим током (Д), прибор для электролиза хлорной меди (Д), прибор для разложения окиси ртути (Д), прибор для проведения реакции между киноварью и железом (Д); источник постоянного электрического тока (свинцовые и щелочные аккумуляторы и др.); провода и выпрямитель (Д).
      г) Таблицы-коллекции с образцами исходных веществ и образовавшихся продуктов при реакциях разложения, соединения, и замещения и обмена: окись ртути - ртуть и кислород; сера, железо сернистое железо; киноварь, железо - ртуть и сернистое железо; медный купорос, железо железный купорос и медь и т. д. (рис. 13).
      * Схема, иллюстрирующая различные формы энергии.
      Таблица «Условия и признаки некоторых химических реакций» (выделение тепла, образование газов, осадков, изменение цвета и др.).
      Такую таблицу рекомендуется составить вместе с учащимися после изучения темы о химических реакциях. Часть примеров при повторении материала можно взять из таблицы на стр. 38 или заменить аналогичными, выписать их на доске, а учащимся предложить переписать в тетради.
      Химические реакции в производстве (рисунки, диапозитивы, кадры из кинофильмов, иллюстрирующие сжигание топлива, выплавку металлов, производство удобрений и т. п.).
      Таблица-коллекция сырья и получающихся из него продуктов (глина алюминий; дерево искусственный шелк, спирт; спиртсинтетический каучук и т. п.).
      3) Атомно-молекулярная теория (Д)
      Наглядные средства, применяемые при изучении данной темы, должны способствовать формированию представлений и понятий о молекулярном строении вещества, о реальности атомов и молекул, о грамматоме и граммолекуле.
      Существенное значение для уяснения большинства этих понятий имеет демонстрация явлений диффузии в растворах {рис. 14 и 15) и в воздухе.
      Для наблюдения диффузии в растворах и обнаружения различной скорости диффузии рекомендуется поставить следующий простой, но очень наглядный, хотя и длительный, опыт.
      Берут две-три стеклянных трубки длиной до 1 м и диаметром 5 — 8 мм. Трубки с одного конца запаивают и наполняют до половины растворами медного купороса, двухромовокислого калия, марганцевокислого калия; затем осторожно по стенкам приливают в трубки воду, оставляя около 10 см от конца незаполненными водой. Открытые концы трубок запаивают, кончик оттягивают и изгибают крючком. За этот крючок трубки подвешивают к стене так, чтобы разделительные черты жидкостей были на одинаковом уровне (рис. 15). На белой бумаге, прибитой к стене, проводят черту карандашом, отмечающую линию разделения жидкостей. Учащиеся через некоторый промежуток времени (опыт длительный, может продолжаться неделями) отмечают на бумаге чертой уровни, до которых продиффундировали нижние, более тяжелые относительно воды жидкости и делают выводы.
      Не менее наглядно протекает диффузия в желатине, хотя и несколько медленнее, чем в растворе.