I.A.Tyulkov, O.V. Arkhangelskaya M.V. Pavlova

A kémiaolimpiára való felkészülés rendszere

Előadások 5–8

Pedagógiai Egyetem "Szeptember elseje"

Igor Alekszandrovics Tulkov, Olga Valentinovna Arhangelszkaja, Maria Vjacseszlavovna Pavlova

A „Kémiai olimpiára való felkészítés rendszere” tantárgy anyagai: előadások 5–8. – M.: Pedagógiai Egyetem „Szeptember elseje”, 2009. – 96 p.

Oktatási és módszertani kézikönyv

Szerkesztő O.G. Blokhina

Számítógépes elrendezés D.V. Kardanovszkaja

Közzététel céljából aláírva 2009. június 17-én.

Formátum 60x90/16. Times New Roman betűtípus.

Ofszetnyomás. Pech. l. 6.0 Példányszám 200 példány. Rendelési szám.

Pedagógiai Egyetem "Szeptember elseje", st. Kijev, 24, Moszkva, 121165 http://edu.1september.ru

I.A. Tulkov, 2008 O.V. Arkhangelskaya, 2008 M.V. Pavlova, 2008

Pedagógiai Egyetem "Szeptember elseje", 2008

1. számú előadás Az olimpia mozgalom fő céljai és célkitűzései összefüggésben modern oktatás Oroszországban. A kémia története

1 aki az olimpiai mozgalom Oroszországban. A vegyi olimpiák és kreatív versenyek rendszere Oroszországban. A kémiai olimpiák szerepe az oktatásban és a tudományban.

2. sz. előadás. Különböző szintű olimpiák előkészítésének és lebonyolításának módszerei. Kémiai olimpiák szervezése: pro-

1 csak bonyolult. Az olimpiák megszervezésének előkészítő, fő és záró szakaszai. Rendszer karakterek Olimpiák, szerepük.(Tyulkov I.A., Arhangelskaya O.V.)

3. sz. előadás Az olimpiai feladatok tartalmi fogalmi alapjai

dacha Hozzávetőleges tartalmi program a kémiai olimpiák különböző szakaszaihoz: szigorú korlátok vagy iránymutatások a felkészüléshez?

1 Osztályozás olimpiai problémák. A kémiaolimpiák céljai: színpadról színpadra, színpadról színpadra.(Tyulkov I.A., Arhangelskaya O.V.)

1. számú teszt

4. sz. előadás „Láncot” magában foglaló problémák megoldásának módszertana

1 átalakítások. A transzformációs sémák problémáinak osztályozása. Taktika és stratégia az olimpiai problémák megoldásához a „lánc-

kami." (Tyulkov I.A., Arkhangelskaya O.V., Pavlova M.V.)

5. sz. előadás Fizikai kémia feladatmegoldási módszerek (1) Feladatok

2 a termokémiában. Problémák az „entrópia” és az „energia” fogalmak használatával

giaGibbs." (Tyulkov I.A., Arkhangelskaya O.V., Pavlova M.V.)

6. sz. előadás Fizikai kémia feladatmegoldási módszerek (2).

Kémiai egyensúlyi problémák Kinetikai problémák (Tyulkov

2 I.A., Arkhangelskaya O.V., Pavlova M.V.)

2. számú teszt

7. sz. előadás. A kísérletek végrehajtásának módszertani megközelítései

2 részletes feladat. A kísérleti kör feladatainak osztályozása. A kísérlet sikeres befejezéséhez szükséges gyakorlati készségek

mentális feladatok.(Tyulkov I.A., Arkhangelskaya O.V., Pavlova M.V.)

8. számú előadás Az iskolások versenyre való felkészítésének módszertani elvei. A korszerű pedagógiai technológiák alkalmazása a különböző szintű versenyek előkészítésében A versenyekre való felkészülés és részvétel taktikája, stratégiája. Szervezeti

2 módszertani munka tanár-mentor. Az olimpiai feladatok összeállításának módszertani megközelítései Olimpia, mint a tanár-mentorok képzettségének javításának eszköze Az internetes kommunikáció és a tömeges információ szerepe a pedagógiai tapasztalatcserében. (Tyulkov I.A., Arkhangelskaya O.V., Pavlova M.V.)

Végső munka

5. sz. előadás

Módszerek a fizikai kémiai feladatok megoldására (1)

Termokémiai problémák

Bármilyen kémiai reakciót az energia elnyelése és felszabadulása (ΔE) kísér, ezt az energiát általában a „reakció termikus hatásának” nevezik. Leegyszerűsítve elképzelhetjük, hogy az energiaváltozás abból adódik, hogy a kémiai reakció, a kiindulási anyagokban lévő kémiai kötések felbomlanak (és energia nyelődik el), és a reakciótermékekben új kémiai kötések jönnek létre (és energia kerül a külső környezetbe). Ha a kémiai kötések megszakítására fordított energia nagyobb, mint az új kémiai kötések kialakulása során felszabaduló energia, akkor a reakció az energia elnyelésével, ellenkező esetben az energia felszabadulásával megy végbe.

A kémiai reakciókat kísérő energia különböző formákat ölthet.A táblázatban (1. táblázat) mutatunk be néhány példát az energiát felszabadító reakciókra.

	Asztal 1
A felszabaduló energia fajtái
Kémiai egyenlet	Az energia típusa
NaOH (oldat) + HCl (oldat) =	Termikus
NaCl (oldat) + H2O (folyékony)
Mg (szilárd) + 1/2O2 (g) = MgO (szilárd)	Hő és fény
	Termikus és mechanikus (előfordul
	csökken a reakció térfogata
NH3 (g) + HCl (g) = NH4Cl (szol)	rendszer: két gázból -
	szilárd anyagok
	anyag), környezet
	működik a rendszeren

	Kémiai egyenlet		Az energia típusa
			Termikus és mechanikus (előfordult
	Zn (szilárd) + 2HCl (oldat) =		növekszik a rendszer térfogata
			mi, mert gáz szabadul fel
	ZnCl2 (oldat) + H2 (g)
			ügy), a rendszer végrehajtja
			környezetvédelemmel foglalkozik
	Zn (szilárd) + Cu (oldat) =		Elektromos és termikus
	Zn (oldat) + Cu (szilárd)

A környezetbe hő kibocsátásával járó reakciót ún hőtermelő reakció. Olyan reakció, amelyet hőfelvétel kísér környezet, hívott endoterm reakció.

A nemzetközi mértékegységrendszerben (SI) a hőmérés alapegysége a joule (J). A régi munkákban a kalória mértékegységként is megtalálható, ami 4,184 J. Jelenleg rendszeren kívüli egységként őrzik meg a modern munka eredményeinek összehasonlítását a több száz év alatt felhalmozott kísérleti és referenciaadatokkal. .

A kémiai reakció egyenletét, amely egy bizonyos mennyiségű anyagra adott reakció energetikai (általában termikus) hatását jelzi (valamint más tényezőket, amelyektől ez a hatás függ), ún. termokémiai reakcióegyenlet.

A kémiai reakciók termikus hatásait vizsgáló tudományt termokémiának nevezik. A kémiai reakció termikus hatása a kémiai reakció során felszabaduló vagy elnyelt energia.

V hő formájában (vagy gépészeti munka, forog is

V végső soron hőenergiává).

Egy reakció állandó nyomáson mért termikus hatását Q p , ( termokémiai jelölés) vagy H r-tion (reakcióentalpia - termodinamikai kijelölés).

Q r = – H r-ció.

	5. sz. előadás
A reakcióhő egyenlő ennek a reakciónak az entalpiájával, amelyet fordítottan vesszük
A következőkben a Q jelölést használjuk helyette
akkor Q r, mert Csak a közben fellépő reakciók
	állandó nyomás
	Hőtermelő
	reakció lép fel
	hő kibocsátása a
	rendszerek a környezetben
	környezet (1. ábra):
	Q > 0, H r-tion< 0.
	Például a bánat
	szénellátás:
Rizs. 1. A rendszer entalpiája csökken,	C + O2 = CO2.
az energia elhagyja a rendszert a külső környezetbe,	Vendotermikus
ΔH r-tion< 0
	reakció lép fel
	hőelnyelés
	rendszer és térhangzás
	jelenlegi környezet (2. ábra):
	K< 0, H р-ции > 0.

Az endoterm reakciók közé tartozik néhány bomlási reakció, például:

Rizs. 2. A rendszer entalpiája nő, a rendszer energiát vesz fel a külső környezetből, ΔH r-tion > 0

CaCO3 = CaO + CO2,

a nitrogén és az oxigén összes reakciója stb.

A problémák megoldásának módszertana által fizikai kémia (1)

A kémiai reakció termikus hatását befolyásoló tényezők:

1) a reagáló anyagok természete;

2) a reagáló anyagok mennyisége;

3) anyagok aggregált állapotai;

4) anyagok allotróp vagy polimorf módosulatai. Az első két tényező véleményünk szerint nyilvánvaló: az aggregátum hatása

A következő példákkal illusztráljuk az állapotokat és az allotróp módosulatokat.

1) Fogadás innen egyszerű anyagok H általános képletű vegyületek 2 O

V különböző aggregáció állapotai(3. ábra).

Rizs. 3. Energiadiagram víz előállításához egyszerű anyagokból:

∆H1 – gáz halmazállapotú víz képződésének reakciójának entalpiája; ∆H2 – folyékony víz képződésének reakciójának entalpiája; ∆H3 – kristályos állapotú víz képződésének reakciójának entalpiája; ∆H4 – víz párolgási (kondenzációs) entalpiája; ∆H5 – olvadási (kristályosodási) entalpiája

tion) víz; ∆Н6 – jégszublimációs entalpia

			5. sz. előadás
Termokémiai egyenletek:
	(g) + 1/202	(g) = H20 (g) + 242 kJ;
	(g) + 1/202	(g.) = H20 (1) + 286 kJ;
	(g) + 1/202	(g.) = H20 (szol.) + 292 kJ.

A megadott adatok jól mutatják az aggregációs állapot hatását a reakció termikus hatására:

Q 1< Q 2 < Q 3.

2) Grafit és gyémánt elégetése, aminek eredményeképpen egy

És ugyanaz az anyag - szén-dioxid(4. ábra).

Rizs. 4. Grafit és gyémánt égésének energiadiagramja:

∆Н1 – a CO 2 képződési entalpiája (g), számszerűen megegyezik a grafit égési entalpiájával; ∆Н2 – a gyémánt égési entalpiája (nem egyenlő a CO 2 képződési entalpiával (g), mivel a standard állapot a szén nem gyémánt, agrafit); ∆Н3 – entalpia

fázisátmeneti grafit–gyémánt

Termokémiai egyenletek:

C (alm.) + O2 (g) = CO2 (g) + 395 kJ;

C (g) + O2 (g) = CO2 (g) + 393 kJ.

Fizikai kémia feladatok megoldási módszerei (1)

Még egyszer emlékezünk arra, hogy –∆ H r-tion = Q.

Egy anyag képződésének standard entalpiája (∆H forma) annak a reakciónak az entalpiája, amely során egyszerű anyagokból 1 mól anyag képződik standard körülmények között (nyomás 101 325 Pa, hőmérséklet 298 K). szabványos körülmények között a legstabilabb állapotban vannak. Például oxigénnél, hidrogénnél, nitrogénnél az ilyen stabil állapot gázhalmazállapotú, szénnél - grafit, kénnél - ortorombikus módosulás, víznél - folyékony halmazállapotú, a legtöbb sónál - szilárd. kristályos állapot stb.

Egy egyszerű anyag standard állapotú képződésének entalpiája normál körülmények között nulla.

Ha egy anyag ∆ H arr értéke kisebb, mint nulla, ez azt jelenti, hogy az anyag képződése során energia szabadult fel. Következésképpen energiát kell fordítani ennek a kapcsolatnak a megsemmisítésére. Általában minél több energia szabadul fel egy anyag képződése során, annál termodinamikailag stabilabb.

Számos anyag képződési entalpiája speciális kézikönyvekben található.

Egy anyag szabványos égési entalpiája - égési reakció entalpiája (∆H égés ) 1 mol anyag gáz halmazállapotú oxigénben at p(O 2 ) = 1 bar. A szénhidrogén égéshője, hacsak másképp nem jelezzük, a szén CO-dá történő oxidációjának felel meg 2 (g.), hidrogénből H 2 Nak,-nek.). Egyéb anyagoknál minden esetben a keletkezett termékeket szokás feltüntetni. Például felírhatjuk a következő termokémiai egyenleteket:

CH3OH (folyékony) + 1,5O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (folyékony) + 726 kJ;

C2 H5 Cl (l) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + HCl (g) +

2H20 (folyékony) + 685 kJ;

FeS (szilárd) + 1,75 O2 (g) = 0,5 Fe203 (szilárd) + SO 2 (g) + 828 kJ;

CH3NH2 (g) + 2,25O2 (g) = CO2 (g) + 2,5 H2O (l.) + + 0,5 N2 (g) + 1768,5 kJ.

	5. sz. előadás

Hangsúlyozzuk még egyszer, hogy a metanol, a klóretán, a vas(II)-szulfid és a metil-amin égési entalpiája –726, –685, –828, –1768,5 kJ.

Általában az iskolásoknak, sőt a diákoknak is nagy nehézségekbe ütközik az anyagok képződésének és égésének entalpiájának definícióinak elsajátítása. Ennek az akadálynak a feloldásához hasznos a definíciókészítés algoritmusához fordulni

leniya. Például amikor meghatározzuk egy anyag képződésének standard entalpiája A következő irányadó kérdésekre kell választ adni.

1) Milyen reakció entalpiája?

(Kémiai reakciók kialakulása.)

2) Mekkora mennyiségű anyag képződik a reakció során?

3) Miből keletkezik ez az anyag?

(Egyszerű anyagokból.)

4) Milyen állapotban kell bevenni a kiindulási anyagokat?

(Szabványos állapotokban.)

5) Milyen körülmények között fordulhat elő a reakció?

(Szabványos körülmények között.)

A feltett kérdésekre adott következetes válaszok definíciót alkotnak. Az anyag képződésének standard entalpiája (∆ H arr.) annak a kémiai reakciónak az entalpiája, amely 1 mól anyag standard állapotú egyszerű anyagokból, standard körülmények között keletkezik. Anyag égési reakcióinak, fázis- vagy allotróp átalakulás, képződés entalpiájának meghatározásai kémiai kötés satöbbi.

Válassza ki azt a reakcióegyenletet, amelynek entalpiája megegyezik a réz(II)-szulfit (CuSO3) képződésének standard entalpiájával:

a) Cu (at.) + S (at.) + 3O (at.) = CuSO3 (szilárd); b) CuO (szilárd) + SO2 (g) = CuSO3 (szilárd);

c) Cu (szilárd) + S (rombos) + 1,5O2 (g) = CuSO3 (szilárd); d) 2Cu (szilárd) + 2S (rombos) + 3O2 (g) = 2CuSO3 (szilárd).

• Lunin Valerij Vasziljevics(elnök) - professzor, a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának dékánja. M.V. Lomonoszov, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa
• Arhangelszkaja Olga Valentinovna ( elnökhelyettes) - a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok kandidátusa
• Eremin Vadim Vladimirovics
• Tulkov Igor Alekszandrovics- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M.V. Lomonoszov, jelölt pedagógiai tudományok
• Terenin Vlagyimir Iljics- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának professzora. M.V. Lomonoszova, a kémiai tudományok doktora
• Zsirov Alekszandr Ivanovics
• Lebedeva Olga Konsztantyinovna- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M. V. Lomonoszova, a kémiai tudományok kandidátusa
• Reshetova Marina Dmitrievna- tudományos főmunkatárs, a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karán. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok kandidátusa
• Truskov Igor Viktorovics- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok kandidátusa
• Bacheva Anna Vladimirovna- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok kandidátusa
• Gladilin Alekszandr Kirillovics- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának professzora. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok doktora
• Emelyanov Vjacseszlav Alekszejevics- tudományos főmunkatárs, a Novoszibirszki Kémiai Kar dékánhelyettese állami Egyetem, PhD kémiából
• Zlotnikov Eduard Grigorjevics- Docens, Kémiai Kar, Orosz Állam pedagógiai egyetemőket. A.I. Herzen, a kémiai tudományok kandidátusa
• Kosminin Vaszilij Vasziljevics- a Belgorodi Állami Egyetem Kémiai Karának docense, a kémiai tudományok kandidátusa
• Leenson Ilja Abramovics- A Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának docense. M.V. Lomonoszov, a kémiai tudományok kandidátusa
• Medvegyev Jurij Nyikolajevics- egyetemi docens, a Moszkvai Állami Pedagógiai Egyetem Kémiai Karának dékánhelyettese, a kémiai tudományok kandidátusa
• Reutov Vlagyimir Alekszejevics- professzor, a Távol-keleti Állami Egyetem Kémiai Karának Kémiai Technológiák Tanszékének vezetője, a kémiai tudományok doktora
• Szamorukova Olga Leonidovna- a névadó Orosz Vegyipari-Technológiai Egyetem docense. DI. Mengyelejev, a kémiai tudományok kandidátusa (a megállapodás szerint)

480 dörzsölje. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Szakdolgozat - 480 RUR, szállítás 10 perc, éjjel-nappal, a hét minden napján és ünnepnapokon

240 dörzsölje. | 75 UAH | 3,75 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Absztrakt - 240 rubel, szállítás 1-3 óra, 10-19 (moszkvai idő szerint), kivéve vasárnap

Tulkov Igor Alekszandrovics. Kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapú általános kémia tantárgy tanulása: Dis. ...folypát. ped. Tudományok: 13.00.02: Moszkva, 2001 177 p. RSL OD, 61:02-13/833-6

Bevezetés

1. fejezet Általános kémia szak a felső- és középiskolák vegyészképzési rendszerében.

1.1 Az egyetemeken tanult általános kémia szakok tartalmi elemzése ill Gimnázium 8

1.2. Kémiai termodinamika az általános kémia során 19

1.3. Az általános kémia oktatásának módszerei az egyetemeken 24

1.4. Szeminárium az általános kémia szakos hallgatók oktatásának rendszerében. A lebonyolítás módszertani megközelítései szemináriumokáltalános kémiából az egyetemen és azok indoklása 29

1.5. A számítógép szerepe a oktatási folyamat egy szemináriumon, miközben általános kémiát tanított 34

1.6. Tanulói tanulási eredmények monitorozása és diagnosztikája szemináriumi órákon...39 2. fejezet Az általános kémia szakos hallgatók szemináriumi órákon történő oktatásának koncepciójának kialakulása a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján 46

2.1. 46

2.2. Általános kémia szemináriumi órák felépítése kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján 49

3. fejezet Formatív kísérlet megszervezése és lebonyolítása általános kémia hallgatók szemináriumi órákon a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján 57

3.1 Szeminárium tartása a kémiai termodinamikáról különböző módszerekkel 57

3.2 A kémiai termodinamikáról szóló szeminárium hatékonyságának értékelésének módszertana

3.3 Három képzési lehetőség eredményeinek összehasonlítása 65

3.5. Az általános kémiai szemináriumok lebonyolításának módszertanának tanulmányozása a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján 69

3.6. Az általános kémiai szemináriumok lebonyolításának hatékonyságát vizsgáló tanulmány eredményei a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján, és az eredmények tárgyalása 73

Irodalom 94

Pályázatok 108

Melléklet 1. Kémiai termodinamika tartalma az általános kémia programokban 2. melléklet Az általános kémia programok elemzése során feltárt interdiszciplináris kapcsolatok 111

3. függelék Kémiai termodinamikai vizsgálat 112

4. melléklet Szeminárium óratervek 144

5. sz. melléklet A megállapító tanulmány feladatainak elvégzésének eredménye 1998/1999.

és 1999/2000-es tanévben 148

6. függelék. Példák kollokviumi feladatokra és kollokviumi feladatok elvégzésének eredményei a Moszkvai Állami Egyetem földrajzi, geológiai és orvostudományi fakultásán 153

7. melléklet. A Moszkvai Állami Egyetem földrajzi, geológiai és fundamentális orvostudományi karának hallgatói által végzett zárómunkák elvégzésének eredményei 170

Bevezetés a műbe

A felsőoktatás célja olyan generalisták képzése, akik képesek az állandó kreatív keresésre és új ismeretek elsajátítására. Az általános kémia oktatásának fő céljai:

Szilárd alap építése elméleti tudás az általános kémiában, amely más sikeres tanulmányozásához szükséges kémiai tudományágak a megfelelő szakirányok tanterve (fizikai, analitikai, kolloid, szerves kémia stb.), valamint egy számot akadémiai diszciplínák kémiával kapcsolatos (hidrológia, meteorológia, krisztallográfia, ökológia, biokémia, biofizika stb.)

Tudományos gondolkodási technikák kialakítása a tanulókban az ismeretek feltöltésére és alkalmazására a tudományos kutatási problémák megoldása során.

A jelenlegi oktatási gyakorlatban az általános kémia szemináriumi kurzusa lineárisan épül fel. Egy hasonló felépítésű tanfolyamon az egyes témák folyamatos témasort alkotnak (kémiai termodinamika, kinetika, egyensúlyok nem-elektrolitok és elektrolitok oldataiban stb.), amelyekre a képzés során egyszer kerül sor. Ezzel a prezentációs struktúrával a hallgatók által a korábbi szemináriumokon nem megfelelően elsajátított ismeretek nem használhatók fel maradéktalanul a következő témák tanulmányozása során, így a képzés hatékonysága csökken. Minden következő téma tanulmányozásakor a hallgatóknak aktívan kell támaszkodniuk a korábban megszerzett tudásra. Ez azonban a fent leírt ok miatt nem történik meg, illetve a hallgatók alacsony motivációja miatt az általános kémia szakon. A szeminárium témáinak koherenciájának hiánya is negatív szerepet játszik. A témakörök sorrendjét gyakran történetileg állapítja meg, vagy önkényesen választja meg az egyetem, a tanárok gyakran nem magyarázzák el a hallgatóknak a természettudományos tanszékeken a kémia tanulmányozásának céljait, és nem mutatják meg a kémia tanulásának kilátásait. Nem azonosítottak interdiszciplináris kapcsolatokat a kémia és a hallgatók karjaikon vagy szakaikon tanult tantárgyai között. Ennek eredményeként a tanulók kémiai ismeretei formális jelleget kapnak. Ez a következőkben nyilvánul meg:

A tudás az anyag memorizálásával jön létre anélkül, hogy megértené annak alkalmazását.
nia.

A megszerzett tudás és a korábbi elképzelések között nincs összefüggés, ill
fogalmak (a tudás ún. izolációja figyelhető meg).

Így a fő probléma A kutatás az általános kémia ismereteinek formalitásában rejlik az egyetemek nem kémiai természettudományi szakainak hallgatói körében. Az általános kémia szemináriumi kurzusának hagyományos felépítése és az oktatásban alkalmazott módszerek nem járulnak hozzá az általános kémiai ismeretek tudatos és szisztematikus képzéséhez az egyetemi kémia továbbtanulásához.

4 Ennek a problémának a megoldása a kémia tanítási szemléletének kidolgozásában rejlik, amely alapján

ami a tanfolyam különböző részei közötti kapcsolatok erősítésében rejlik. Ez az általános kémia tantárgy alapszakának rendszeralkotó tényezőként való felhasználásával lehetséges. Alatt rendszeralkotó tényező Olyan elméletek, törvények és fogalmak rendszerét értjük, amelyek a szakaszokat egyetlen kurzussá kötik össze.

A termodinamika az egyetem általános kémia szakának egyik alapvető része. Gyakran ezzel a szakasszal kezdődik a természettudományos, nem vegyész szakos hallgatók képzése. Az energiaváltozások a kémiai folyamatok belső lényege, lehetővé téve a bekövetkezésük mintázatának mélyebb megértését.

Ennek köszönhetően ide vonatkozó Bemutatjuk az általános kémiai szemináriumok lebonyolításának módszertanának kidolgozását, amely a kémiai termodinamikán, mint rendszeralkotó tényezőn alapul.

A relevanciát a következők okozzák:

az általános kémia tudás formalizmusának megszüntetésének szükségessége az egyetemek természettudományi szakos hallgatói körében;

beérik felsőfokú iskola rendszeralkotó tényező alapján általános kémia tantárgy megalkotásának feltételei;

rendszeralkotó tényező alapján az általános kémia szemináriumok felépítésének feladatának gyenge fejlesztése a kémia tanítási módszertanában.

A mű fő gondolata az általános kémia szemináriumi tantárgy tartalmának újragondolásából és az általános kémia oktatásának új módszertani megközelítésének kidolgozásából áll, amely a kémiai termodinamikára, mint rendszeralkotó tényezőre épül.

Tanulmányi tárgy: az általános kémia oktatásának folyamata egyetemek természettudományi karán.

Tanulmányi tárgy: az általános kémia szemináriumi kurzus felépítése a termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján.

Cél Jelen kutatás célja az egyetemek természettudományi nem kémiai szakos hallgatói számára az általános kémia oktatásának tartalmi és szervezeti felépítése a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján.

Ebben a munkában előterjesztették hipotézis, a kémiai termodinamikai ismeretek szilárd alapjainak kialakítása, a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján az általános kémia szemináriumrendszerének felépítése, a kémiai termodinamika szekció és a többi szekció kapcsolatának azonosítása. Ez a kurzus és más természettudományi tudományágak lehetővé teszik a hallgatók számára, hogy megértsék az általános kémiát, mint integrált rendszert, amelynek célja:

* szisztematikus és megalapozott ismeretek megszerzése az általános kémiából;

a tudományos gondolkodás alapjainak kialakítása.

A cél és a hipotézis a következőkhöz vezetett kutatási célok:

I. Végezzen megerősítő vizsgálatot:

a) elemzi az információtechnológia témájú pedagógiai, módszertani és tudományos irodalmat
következő;

b) elemzi a különböző tanterveket és tanterveket
ny karok;

c) meghatározza a tanulók kezdeti tudásszintjét.

II. Módszertanilag megalapozott koncepció kidolgozása szemináriumi kurzus felépítéséhez
osztályok Által a kémiai termodinamikán alapuló általános kémia, mint rendszeralkotó tény
Tóra.

III. Fejleszteni módszeres megközelítés szemináriumok lebonyolítására a tanfolyamon kb
A káposztaleves kémiája:

a) általános kémiai szemináriumrendszer kidolgozása, amely a kémiai alapokra épül
termodinamika mint rendszeralkotó tényező;

b) dolgozzon ki módszertant a kémiai termodinamikai szeminárium lebonyolítására.

IV. Ellenőrizze a javasolt módszertani megközelítés hatékonyságát.
Megbízhatóság és érvényesség a tudományos rendelkezéseket és következtetéseket:

következtetések alapján pszichológiai tudomány, általános és magándidaktika;

a rábízott feladatoknak megfelelő különféle kutatási módszerek alkalmazásával.

A munka során a következő kutatási módszereket alkalmaztuk: a kutatási probléma pszichológiai és pedagógiai szakirodalmának elemzése, a kutatás és a formatív kísérlet megállapításának módszerei, rendszerszemléletű, módszerek pedagógiai kutatás speciálisan kialakított feladatokkal a formálódó tudás diagnosztizálására, tesztelésére, minőségi ill mennyiségi elemzés hallgatói válaszok, kutatási eredmények matematikai feldolgozása és módszertani értelmezése.

A vizsgálat több szakaszban zajlott (1996-2000):

Megállapító kutatás, amely lehetővé tette a vizsgált probléma állapotának elméleti vizsgálatát, meghatározza a vizsgálat céljait, tárgyát, feladatait és hipotézisét.

A kémiai termodinamikán, mint rendszeralkotó tényezőn alapuló általános kémia szemináriumi kurzus felépítésének elméleti szakasza.

Pedagógiai kísérlet megszervezésének és lebonyolításának kísérleti szakasza egy kémiai termodinamikai szeminárium hatékonyságának tesztelésére. A vizsgálat ezen szakaszának eredményeinek elemzése és értelmezése.

Pedagógiai kísérlet megszervezésének és lebonyolításának kísérleti szakasza a felállított munkahipotézis tesztelése érdekében.

A végső szakasz egy pedagógiai kísérlet eredményeinek elemzéséről és értelmezéséről, a teljes vizsgálat eredményeinek általánosításáról, tudományos következtetések levonásáról.

Tudományos újdonság:

Az általános kémia szemináriumi hallgatóinak oktatására új rendszer jött létre, amely a kémiai termodinamikára, mint rendszeralkotó tényezőre épül.

Készlet létrehozva didaktikai anyagok Mert módszertani támogatás javasolt kurzus (szeminárium tervek, tesztelés számítógépes program kémiai termodinamikában a bevezető, félévi és záró ellenőrzési feladatsor).

A munka elméleti jelentősége egy általános kémia szemináriumi kurzus módszertani alapjainak megteremtése, amely a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján épül fel. A tantárgy ezen megközelítés alapján történő felépítésének szükségessége alátámasztott.

A munka gyakorlati jelentősége: Az általános kémia szemináriumi órarendszerének létrehozására és használatára vonatkozó javasolt módszertani megközelítés lehetővé teszi annak alkalmazását általános kémia egyetemi oktatása során.

Az eredmények megbízhatósága a megfelelő választása határozza meg modern módszerek kutatás, a kidolgozott általános kémia oktatási szemléletének hatékonysági mutatóinak pozitív értékei.

Az eredmények tesztelése és megvalósítása.

A tanulmány eredményeit a következő címen vitatták meg:

VIII. Nemzetközi Konferencia-Kiállítás Információs technológia oktatásban", Moszkva, 1998;

elnevezett összorosz tudományos és módszertani szeminárium a Moszkvai Állami Pedagógiai Egyetemen. V. I. Lenin, 1998

tudományos konferencia „Lomonoszov Readings-99”, „Módszertani problémák” szekció folyamatos oktatás", "Kémia és ökológia" alszakasz, Moszkva, 1999;

Nemzetközi tudományos-gyakorlati konferencia„A kémia oktatásának fejlesztése az iskolában és az egyetemen”, Irkutszk, 1999.

Nemzetközi Kongresszus „Tudomány és oktatás a harmadik évezred küszöbén”. Minszk, 2000

7 XLVIII Herzen Readings (Összoroszországi Tudományos és Gyakorlati Konferencia nemzetközi részvétellel „A modern kémiai pedagógiai és kémiai oktatás jelenlegi problémái”), Szentpétervár, 2001, ISOS RAO Kémiai Laboratóriumának ülése, 2001.

osztály ülése szervetlen kémiaés a kémia oktatásának módszerei a Moszkvai Állami Pedagógiai Egyetemen. V. I. Lenin, 2001

A vizsgálat eredményeit a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának Általános Kémiai Tanszékének gyakorlatában használják fel. M. V. Lomonoszov.

Az értekezés felépítése és terjedelme. A munka bevezetőből, három fejezetből, következtetésekből, irodalomjegyzékből és alkalmazásokból áll. Tartalma 107 oldalon található. A disszertáció teljes szövege 177 oldalból áll. A munka 55 ábrát, 17 táblázatot, 3 diagramot tartalmaz. A felhasznált irodalom listája 229 címet tartalmaz, ebből 23 szerepel idegen nyelvek. A mellékletek a „Kémiai termodinamika” rész tartalmát adják meg különféle általános kémia programokban; az általános kémia programok elemzése során feltárt interdiszciplináris kapcsolatok; teljes szöveg a szerző által kidolgozott kémiai termodinamikai teszt; a tanulók tudásának egy kontrollrészének feladatmegoldásainak eredményeit; a kollokviumi feladatok lehetőségei és végrehajtásuk eredményei; a zárómunka feladatainak elvégzésének eredményei.

A következő rendelkezéseket nyújtják be védekezésre:

A kémiai termodinamika rendszeralkotó tényezőként való alkalmazása megköveteli a szemináriumok tartalmának és sorrendjének átstrukturálását az általános kémia során.

A szemináriumi órák felépítése a kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján hozzájárul a tudományos gondolkodás alapjainak, valamint az általános kémia szisztematikus és megalapozott ismereteinek kialakításához a hallgatókban.

Az egyetemeken és középiskolákban oktatott általános kémia szakok tartalmi elemzése

A legtöbb egyetemi tankönyv az anyaggal kapcsolatos fogalomrendszerre összpontosít. Ezekben a tankönyvekben az „atomszerkezet”, „kémiai kötés”, „ időszakos törvény D. I. Mengyelejev."

Megjegyzendő, hogy az általános kémia e három szakaszának bemutatási sorrendje is eltérő a különböző szerzőknél. Tehát a tankönyvekben a bemutatás sorrendje a következő: az atom szerkezete - a periodikus törvény és periódusos táblázat elemek - kémiai kötés. Számos más kézikönyvben ez a sorrend más: a periodikus törvény és az elemek periodikus rendszere - atomi szerkezet - kémiai kötés.

Az anyagról alkotott fogalomrendszerre fókuszáló kurzusok felépítésének elemzése azt mutatja, hogy jelentős számú kurzusban közös a következő sorrendben történő felépítés: atomi szerkezet - kémiai kötés - tulajdonságok leírása kémiai elemekés azok kapcsolatai. Egy ilyen konstrukciót láthatóan egyesíti egy gondolat, amelyet Ya. A. Ugai világosan megfogalmazott: „Az anyag kémiai szerkezete és tulajdonságai közötti kapcsolat gondolata vörös fonalként fut. a szervetlen kémia teljes tanfolyamán keresztül. Ebben a vonatkozásban különös figyelmet fordítanak A. M. Butlerov kémiai szerkezetelméletére annak modern értelmezése szerint, amely lényegében egy általános kémiai elmélet... Végső soron a kémia legfontosabb feladata... az összefüggés azonosítása volt és maradt. között kémiai szerkezete egyrészt az anyag, másrészt annak tulajdonságai.”

Megjegyzendő, hogy O. M. Poltorak és Yu. A. Pentin meggyőzően mutatják be munkáikban, hogy a molekulák szerkezete és az anyag kémiai tulajdonságai közötti egyértelmű kapcsolat keresése eleve kudarcra van ítélve. A kémiai termodinamika és kinetika alapjainak ismerete nélkül nem lehet következtetéseket levonni egy kémiai folyamat lehetőségéről, bekövetkezésének mélységéről és sebességéről. Ezt az elképzelést G. P. Luchinsky is megerősíti: „A kémia jelenlegi fejlettségi szintje megköveteli a tudomány menetének bemutatását az anyag szerkezetéről és a termodinamikairól szóló doktrína álláspontjából.”

A második típusú tankönyvek a kémiai reakciók fogalomrendszerére koncentrálnak, és jóval kevesebb van belőlük, mint az első típusú tankönyvekből. Ezekben a tankönyvekben az áramlási minták tanulmányozása kerül előtérbe. kémiai reakciók, azaz termodinamikai és kinetikai szempontok.

A kémiai termodinamika és kinetika alapjainak bemutatási sorrendje a különböző tankönyvekben eltérő. A tankönyvekben a szerzők a kémiai termodinamikát helyezik az első helyre, a kinetikát pedig a második helyre. Más kézikönyvek és tankönyvek [11, 49, 183, 184, 222, 229] a következő sorrendet javasolják: kinetika - termodinamika.

Ezen túlmenően, amint fentebb megjegyeztük, e témáknak a kurzusban elfoglalt helye is jelentősen változik. Például a kézikönyvekben az említett témák az atom szerkezetét, a periódusos rendszert és a kémiai kötés fogalmát követve kerülnek bemutatásra. A tankönyvekben a termodinamikát és a kinetikát sokkal később tárgyalják; valójában megelőzik a leírást kémiai tulajdonságok elemek és kapcsolatok.

A témák bemutatásának sorrendje gyakorlatilag egyik szerző sem, az operációs rendszer kivételével. Zajtsev, B. V. Nekrasov, G. I. Novikov és számos más, nincs alátámasztva, és a meglévő tankönyvekben nagyon változatos a bevezetésük sorrendje.

G. I. Novikov egy olyan tankönyv felépítését javasolja, amely „a kémia elméleti alapelvei lépéseinek sorozatán alapul: sztöchiometria, termokémia,

ergokémia ( Kémiai egyensúlyés a kémiai termodinamika alapjai), a kronokémia (a kinetika alapjai), az anyag szerkezetének vizsgálatának kezdetei (az atom szerkezete, molekulák, folyadékok, kristályok és nem vegyértékű kötésekkel rendelkező vegyületek).

B. V. Nekrasov a tankönyv tartalmát D. I. Mengyelejev periodikus törvénye alapján építi fel. A szerző megjegyzi, hogy „... minden lehetséges módon meg kell próbálnunk nem csak „bemutatni” a kurzust, hanem logikusan fejleszteni, ami különösen fontos... az elméleti kérdések mérlegelésekor... Magának a konstrukciónak mindenekelőtt biztosítania kell logikus alkalmazásának lehetőségét.”

Különleges helyet foglal el oktatóanyag"Kémia. Modern rövid tanfolyam"O. S. Zaiceva. A könyv nagyrészt a számára készült az önálló tanulás tantárgyból, „a könyv célja a tanulók kémiai gondolkodásának fejlesztése, hogy a leendő szakember ne csak önállóan oldhassa meg a különféle kémiai problémákat, hanem át is tudja vinni általános módszerek tudományos munka szakterületükön dolgozni." A szerző rámutat, hogy az anyag halmazállapotának és a kémiai reakcióknak a figyelembevétele a modern modern elméletek alapvető elméletei alapján történik. kémiai tudományés kapcsolataikat. Az említett kurzus logikai alapja négy alapvető tanítás ismeretrendszere: a kémiai folyamatok iránya (kémiai termodinamika) és sebességük (kinetika), az anyag szerkezetének elmélete és az elemek tulajdonságaiban bekövetkező változások periodikussága. és vegyületeik

A kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján épülő, általános kémia szemináriumi óráihoz kémiai termodinamikai témájú anyag kiválasztása

A kémiai termodinamika, mint rendszeralkotó tényező alapján épülő, általános kémia szemináriumi óráihoz kémiai termodinamikai témájú anyag kiválasztása

Ahogy fentebb (1.1) is látható volt, az általános kémia tantárgy összeállításakor az anyag legelfogadhatóbb bemutatási sorrendje a következő: kémiai termodinamika (kémiai egyensúly nélkül) -" kémiai kinetika+ kémiai egyensúly - # oldatok, egyensúlyok oldatokban - atomszerkezet - kémiai kötés - D. I. Mengyelejev periodikus törvénye. A kémiai termodinamika az általános kémia tantárgy alapvető része, ezért a kémiai termodinamika szeminárium az elsők között szerepel a különféle általános kémia kurzusok között. A szemináriumon megszerzett ismereteket alapvetőnek kell tekinteni. Az általános kémia tantárgy további tanulmányozása ezekre épül. Ezért sürgető probléma a kémiai termodinamika tartalmi megválasztása, amely rendszeralkotó tényező az általános kémiai szemináriumok kísérleti kurzusában.

A kémiai termodinamika anyagának kiválasztása az általános kémia szemináriumi óráihoz a következő elvek szerint történt:

Az anyag megfelelése a tudomány modern szintjének;

Az anyagot a hallgatók jövőbeni tudományos tevékenységei során felhasználhatják;

A szemináriumi anyag és a hallgatóknak ajánlott tankönyvekben, kézikönyvekben bemutatott anyag kapcsolata;

Más tudományágak tudásának felhasználása a tanulmányozottakon belül Ebben a pillanatban hangerő;

Anyagkorlátozás tantervés az általános kémia tantárgy tanulásának időpontja;

Kapcsolatok elérhetősége a szeminárium anyaga és az általános kémia tantárgy egyéb részei között;

Interdiszciplináris kapcsolatok jelenléte más tudományágakkal.

Az általános kémiai és szakirodalmi programokban (1.1. és 1.2.) a kémiai termodinamikai rész tartalmi elemzése alapján a kémiai termodinamikai részt öt komponensből álló rendszerként ábrázoljuk, amelyek a következő sorrendben vannak elrendezve (lásd az I. ábrát).

Amint azt az 1.2. pontban megjegyeztük, a „Kémiai termodinamika” rész az általános kémia tantárgy szinte minden részével kapcsolódik, mint például:

A kémiai reakció sebessége. A kémiai reakciók mechanizmusai. Katalízis;

Megoldások. Egyensúlyok a megoldásokban;

Redox folyamatok;

Az elektrokémia alapjai;

Kémiai kötés;

Összetett kapcsolatok;

Elszórt rendszerek;

Periodikus törvény és a kémiai elemek periodikus rendszere. Az általános kémia és más természettudományi tudományágak programjainak elemzése során kiderült, hogy a „Kémiai termodinamika” szekciónak számos interdiszciplináris kapcsolata van (a biológiával, geológiával, orvostudománysal, ökológiával és más, a természettudományos hallgatók által tanult tudományterületekkel) (lásd a 2. melléklet táblázatát). 12). Meg kell jegyezni, hogy az általános kémia programokban az interdiszciplináris integrációt nem sikerült teljesen azonosítani.

A szisztémás tudományos tudás Fontos szerepet játszik nemcsak az ésszerűen kiválasztott tananyag, hanem a tanulmányozás sorrendje is, amelyet főként a következő három didaktikai elv határoz meg: szisztematikus, hozzáférhető és tudományos.

Szeminárium vezetése a kémiai termodinamikáról különböző módszerekkel

Ahhoz, hogy a hallgatók hasznosítani tudják a kémiai termodinamikai ismereteket, az első szemináriumokon meg kell szerezni a kémiai termodinamika alapjainak teljes és mélyreható ismereteit. Ezért először egy kémiai termodinamikai műhely lebonyolításának hatékonyságát vizsgálták.

Az 1996/97 tanév, tanulmányt készítettek a kémiai termodinamikáról szóló szeminárium lebonyolításának hatékonyságáról.

Összehasonlítottuk a termodinamikai szeminárium lebonyolításának módszereit. A kísérlet három típusú szemináriumból állt, amelyeket három diákcsoportban (egyenként 13 fő) tartottak: egy standard szeminárium (a szeminárium a streamen valósul meg), egy számítógépes szeminárium (számítógépes képzésben részesülő hallgatók egyéni munkája). program), kombinált szeminárium (összevonva egyéni munka tanulók számítógépes képzési programmal, a legfontosabb kérdések megbeszélésével és a nehéz fogalmak magyarázatával)

A hallgatók kezdeti tudásszintjét az első szemináriumon tesztelték (megállapító tanulmány). A következő feladat elvégzésére kérték őket: Megadták a grafit oxigénben való égési reakciójának egyenletét

1) Milyen reakció ez; exo- vagy endoterm?

2) Számítsa ki 1179,3 kJ hő előállításához szükséges grafit tömegét! A javasolt feladat végrehajtásának kvantitatív adatait az ábra mutatja. 3. Az ordináta tengely a feladatok teljesítésének százalékos arányát mutatja, pl. A helyesen elvégzett feladatok %-a tól teljes szám feladatok, az x tengely mentén annak a feladatnak a száma, amely a tanulók kezdeti tudásszintjét teszteli. ábra adatai alapján. A 4. ábrán elmondható, hogy az összes csoport tanulóinak mindössze 15%-a tudja a reakciót a hőhatás alapján jellemezni, és termokémiai számításokat végezni.

Megállapítható, hogy a hallgatók képzés előtti kémiai termodinamikai tudásszintje közel azonos. Megjegyzendő, hogy mire elkezdik az általános kémiát tanulni, a legtöbb diák nem tudja, hogyan kell alapvető termokémiai számításokat végezni, és energiahatások alapján jellemezni a reakciókat.

Az általános kémia programokban és tantervekben a „Kémiai termodinamika alapjai” szeminárium az elsők között szerepel. Olyan termodinamikai ismereteket rögzít, amelyek alapján a hallgatók ki tudják számítani a kémiai folyamatok AN, AS, AG értékeit, és értékelni tudják az adott körülmények között lezajló kémiai folyamatok alapvető lehetőségét.

A szeminárium fő célja a kémiai termodinamikai ismeretek szilárd alapjainak lerakása, mivel egy általános kémia tanfolyam sikeres tanulmányozása lehetetlen a kémiai termodinamika alapvető kérdéseinek megoldása nélkül:

Milyen hőhatással megy végbe a folyamat?

Lehetséges-e a folyamat spontán lezajlása, és milyen feltételek mellett?

Milyen mélységű a kémiai folyamat?

A szemináriumokhoz ugyanazt az oktatási anyagot választottuk ki, beleértve a kémiai termodinamika alaptörvényeit és fogalmait.

A szeminárium, általánosan elfogadott formájában, a legtöbb egyetemi tanár által a termodinamika alapfogalmait ismertető módszertan szerint zajlott. Ennél a technikánál az idő nagy része a tanár magyarázkodásával telt oktatási anyag valamint a tanulók megoldási készségeinek megtanítása tipikus feladatok. Az óra elején frontális munkát végeznek a hallgatók által a kémiai termodinamika előző előadásán megszerzett ismeretek frissítésére. Ezután a tanár bevezeti a tanulókat a fogalmakba: kémiai rendszerek, reakció termikus hatása, hőkibocsátással és -elnyeléssel járó folyamatok, standard és normál körülmények, különféle folyamatok entalpiája: anyagok képződése, kémiai kötések kialakulása, fázisátalakulás és anyagok égése. Különös figyelmet fordítanak a Hess-törvény problémáinak megoldására és az abból fakadó következményekre. Ezt követően a hallgatók megismerkednek az entrópia fogalmával, a termodinamika második és harmadik törvényével, a szabad energiával és a Gibbs-energiával, valamint a kémiai folyamatok spontán előfordulásának kritériumával. A hallgatók feladatokat oldanak meg, hogy megtalálják az entrópia és a Gibbs-szabad energia értékét, és következtetéseket vonjanak le a kémiai folyamatok spontán előfordulásának alapvető lehetőségeiről.

A számítógépes módszerekről szóló szeminárium lebonyolításához számítógépes képzési programokat használtak, amelyeket a Moszkvai Állami Egyetem Kémiai Karának Általános Kémiai Tanszékének csapata fejlesztett ki. Egy univerzális invariáns eszközt képviselnek, amely egyesíti a párbeszéd, az adatbank, a szöveges információk, a számítások és a tesztvezérlés használatának képességét. A programok váltogatják a lapanyagot a tanuló tudásának lépésről lépésre történő ellenőrzésével. Dialógus módban épülnek fel, amely lehetővé teszi a hatékony visszacsatolást a képzés során és a tanulók készségeinek időben történő javítását. kémiai ismeretek. A tanuló önállóan dolgozik a programokkal, ezért saját maga irányítja tanulásának folyamatát, és meghatározza a számára megfelelő tananyag tanulási ütemét.