Одна из задач школьной реформы — обеспечение высокого научного уровня преподавания каждого предмета, в том числе химии, при непрерывном устранении перегрузки учащихся и чрезмерного усложнения учебного материала — может быть решена только путем углубления знаний, с одной стороны, и их обобщения — с другой. При этом учащимся должна предоставляться возможность углубленного изучения по выбору отдельных предметов, в частности химико-биологического цикла, с помощью факультативных занятий.
В настоящее время в центр внимания поставлена задача выявления и развития с ранних лет способностей детей, поиск талантливой молодежи. В этой связи усиленно ведется работа по совершенствованию профориентационной работы в школе, созданию системы профессиональной ориентации и переходу к углубленной подготовке старшеклассников по отдельным циклам паук в соответствии с их способностями и интересами.
Современные психолого-педагогические требования к процессу усвоения химических знаний отводят важную роль формированию практических навыков активного использования получаемых теоретических знаний к решению различного типа задач, включая расчетные и качественные (на превращения различных классов химических соединений). Их решение как на уроках, так и во внеаудиторное время (на факультативах и химических олимпиадах, в кружках и клубах юных химиков, при подготовке к вступительным экзаменам в вузы) развивает творческую самостоятельность учащихся, ориентирует их на более глубокое освоение учебного предмета, оказывает профориентационное воздействие. Именно через решение задач различных типов и уровней сложности может быть эффективно освоен курс химии.
Задача предлагаемой вниманию читателя книги — помочь учащимся, интересующимся химией, научиться свободно решать любые задачи, от легких до самых сложных в рамках школьного курса химии и программы факультатива на основе четкой систематизации задач и их структурирования по общим типам и способам решения. Речь идет фактически о том, чтобы дать в руки школьника и учителя химии средство, позволяющее развить самостоятельность учащегося в овладении навыками решения расчетных и качественных задач по химии, в овладении самим курсом химии, дать учителю конкретное руководство для активизации познавательной деятельности учащихся в аудиторное и внеаудиторное время, для подготовки школьников к различным этапам популярнейших в нашей стране соревнований по химии — химических олимпиад.
Одной из отличительных особенностей методической работы в настоящее время является разработка различных типов расчетных и качественных задач для учащихся всех классов. Другая тенденция, которая стала характерной для комплектов заданий, используемых на различных этапах химических олимпиад в последние несколько лет, — это увеличение доли чисто качественных химических задач, построенных на теоретическом материале курса химии. Речь идет в данном случае не об описании химических свойств химических элементов и их соединений, а о самостоятельных формулировке и обобщении закономерностей, выводов, специфических особенностей отдельных химических процессов и превращений веществ. Это возможно на базе теоретических знаний учащихся, использования средств материализации — моделей строения атомов, химических соединений, схем, графиков и опоре на периодический закон и периодическую систему элементов Д. И. Менделеева.
Важно отметить также, что постепенно возрастает теоретический уровень содержания заданий, что согласуется с общей тенденцией формирования творческого мышления у учащихся, которая находит отражение в задачах практически всех этапов химических олимпиад. «Всякое вещество — от самого про-
стого до самого сложного — имеет три различные, но взаимосвязанные стороны: свойство, состав, строе-
ние»,— указывал академик Б. М. Кедров1 (Три стороны вещества им рассматриваются как три ступени познания.) «Связывая последовательно все три основные стороны вещества, выражаемые тремя рассмотренными категориями, получим некоторый познавательный треугольник. Этот треугольник вместе с тем выражает и три основные проблемы, каждая из которых попарно связывает отдельные стороны вещества между собой в целях объяснения менее глубокой его стороны более глубокой его стороной». Именно изучению характеристик состав — строение— свойство и их взаимосвязям состав — свойство, структура — свойство и состав — структура посвящены комплекты качественных задач.
Все указанные выше тенденции нашли свое отражение в настоящем сборнике задач по химии с решениями. Так, специально выделены задачи на проведение расчетов (сконструированные по типам и способам решения) и качественные, которые объединены в соответствующие разделы: задачи, требующие объяснения экспериментальных фактов и проявления химической эрудиции, задачи на распознавание веществ, на получение и синтез новых соединений.
По каждому типу задач даются обобщенные способы решения с методическим разбором конкретных примеров (от наиболее простых к сложным), приводятся комплекты заданий для самостоятельной работы, даются решения всех предложенных задач. Книга может быть использована, таким образом, как для работы учителя с учащимися, так и для самостоятельной работы учащихся.
Важным моментом в предлагаемой вниманию читателя книге выступает выведение общих алгоритмов решения задач, которые могут стать основой применения программируемых калькуляторов при проведении расчетов, обеспечить использование знаний математики, основ информатики и вычислительной техники для решения конкретных расчетных химических задач. В этой связи в книге приводится программа
Кедров Б. М. Общий ход познания вещества // Вопросы философии. 1965. № 4. С. 92—103.
для решения расчетных задач по химии с помощью компьютера, написанная на языке Бейсик.
В заключительном разделе книги (§ 10) приводятся примеры заданий международных химических олимпиад для ознакомления учащихся с уровнем этих соревнований. При подготовке материалов этого раздела использована книга «Сборник заданий I—XV Международных химических олимпиад» (под общей редакцией В. В. Сорокина), выпущенная Издательством Московского университета на основании договора с ЮНЕСКО.
Приведенные в настоящем сборнике задачи являются оригинальными по форме и содержанию, подавляющее большинство из них авторы разрабатывали и предлагали школьникам на различных этапах Московской городской и областной химических олимпиад, использовали в работе с учителями средних школ СССР на курсах повышения научной квалификации учителей при Московском университете.
Подготовка задач, включенных в настоящий сборник, осуществлялась на базе разрабатываемых на кафедре общей химии химического факультета МГУ научно-методических принципов обучения химии на основе деятельностной теории учения.
Авторы глубоко признательны рецензентам книги кандидатам химических наук С. С. Чуранову и Э. Г Злотникову, сделавшим целый ряд полезных и ценных замечаний, позволивших улучшить книгу. Хочется также выразить большую благодарность всем членам методической комиссии по химии Московской городской и областной химической олимпиады за обсуждение задач и конкретные замечания, высказанные при подготовке к публикации отдельных комплектов заданий профессору Л. С. Гузею, кандидатам химических наук С. В. Петрову, А. Н. Жирову, Н. М. Клименко, В. В. Дикополовой, Г Н. Беспалову, зав. кабинетом химии МГИУУ кандидату педагогических наук Р П. Суровцевой, зав. кабинетом химии МОИУУ Н. Н. Веденяпиной, учителям химии московских школ Н. С. Шелковиной и А. В. Дроздовой, а также кандидатам химических наук О. В. Архангельской и О. К. Лебедевой за помощь при публикации заданий отдельных этапов химических олимпиад.
Авторы будут признательны всем, кто выскажет свои пожелания по дальнейшему улучшению содержания книги.
Председатель секции «Юный химик» Московского правления ВХО им. Д. И. Менделеева
В. В. Сорокин
Современная химия универсальна. Границы ее трудно определить — от химии плазмы до биологического действия алкалоидов и теории запахов.
Химики оперируют понятиями «электрон», «орбиталь», «концентрация», теорией строения атома; умеют синтезировать неорганические и органические вещества и анализировать их с применением новейших физических методов. Для решения своих задач химики все более активно используют компьютеры.
Со всеми перечисленными, а также со многими другими вещами необходимо познакомиться молодому читателю, интересующемуся химией.
Задачи в предлагаемом пособии делятся на те же классы, что и проблемы в реальной химической науке. Расчетные задачи сгруппированы по методам их решения: задачи с составлением одной пропорции, нескольких пропорций, задачи на смеси (в них надо составить уравнение или систему двух уравнений) Такое разбиение, на наш взгляд, более оправданно, чем по предметному признаку — задачи по общей химии, неорганической, органической — и позволяет провести более четкую классификацию.
Никакие специальные знания математики для решения расчетных задач этой книги не нужны — достаточно того объема математики, который изучается в школе, причем раньше, чем химия.
Качественные задачи делятся на синтетические и аналитические. При этом они отражают уровень проблем, которыми занимается современная химия. Само собой разумеется, что эти проблемы не всегда укладываются в рамки школьной программы, поэтому в книге приведены только те из них, с которыми можно справиться па основе школьного или факультативного курса химии, а также умения логически мыслить. Эти задачи — промежуточный этап между школьными задачами по химии и расчетными
задачами, с которыми вы столкнетесь, если химия станет Вашей профессией.
Любые расчетные задачи по химии могут быть решены с помощью ЭВМ. Однако, чтобы поставить компьютеру вопрос правильно, нужно знать по меньшей мере половину ответа. Компьютер — лишь помощник, он не способен заменить интуицию, нетрадиционную лшику, ему, наконец, нужно задать алгоритм расчета. В книге выводятся алгоритмы решения всех типов школьных задач по химии. Для расчета простейших задач с составлением одной пропорции приводится программа на языке Бейсик. При этом не следует считать, что достаточно подставить цифры, и задача решена. Необходимо прежде всего уяснить химическую сущность задачи, написать уравнения упомянутых в условии химических реакций — без этого Вы просто не поймете, какие данные и куда надо вводить.
Предлагаем Вам работать с пособием следующим образом: начав читать раздел, изучите введение к нему, разберитесь, как выводится алгоритм решения, осмыслите все приведенные в примерах расчеты.
Прочитав задачу, напишите уравнения всех упомянутых в ней реакций. Если в задаче требуется определить качественный или количественный состав вещества или смеси веществ, постарайтесь представить общую схему превращений этого неизвестного вещества и сопоставить эту схему с известными Вам из литературы и личного опыта.
Уясните, что требуется определить в задаче, обозначьте неизвестные (основные и промежуточные), наметьте ход решения с минимумом промежуточных определений.
Ответ должен быть представлен с той же точностью, что и данные условия задачи. В большинстве случаев для облегчения расчетов в результирующей формуле цифры хорошо сокращаются.
Задачи внутри каждого раздела расположены по возрастанию сложности — от простых к трудным.
Желаем вам успеха! |
