Интерпретация педагогического опыта в контексте повышения мотивации осознанной познавательной деятельности обучающихся

Фидалия ХАЛИКОВА,

учитель химии

высшей квалификационной категории

СУНЦ IT-лицей КФУ,

доктор педагогических наук,

профессор кафедры высокомолекулярных

и элементоорганических соединений

Химического института им. А. М. Бутлерова КФУ,

заслуженный учитель РТ

Как учителя-педагога, меня всегда волновал вопрос о самоопределении моих обучающихся в жизни. Как необходимо обучать и воспитывать подрастающее поколение, чтобы выпускники могли использовать накопленный потенциал в школе, приспосабливаться к изменяющимся социальным переменам и активно постигать их ситуации?

Ответы на данные вопросы были получены, когда стала заниматься проблемами организации профильного обучения учащихся. Стало понятно, что именно профильное обучение обеспечивает решение серьёзной задачи по достижению результата «готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, самосовершенствованию каждого обучаемого-ученика на протяжении всей жизни». Ведущей идеей профессиональной педагогической деятельности стал прогноз индивидуального образовательного маршрута каждого ученика, обеспечивающий его профессиональное самоопределение и успешность в будущем.

Основные идеи моего авторского подхода представлены в Концепции практико-ориентированного обучения химии, основанной на выявлении и дальнейшем успешном обучении одарённых учащихся, комплексном изучении их особенностей и профилирующих способностей. Концепты: «Опережение» учитывает потребности и возможности лицеистов; «Углубление» направлен на углублённое изучение учебных тем или различных областей химии с учётом интересов (профиля); «Олимпиадный компонент» определяет интеграцию содержания материала; «Профессиональный компонент» устремлён на практико-ориентированность обучения учащихся. Концепция практико-ориентированного обучения одарённых учащихся внедрена в учебные программы общеобразовательных учреждений РТ и РФ. В помощь учителям выпущены 14 учебных пособий. С 2013 года в лицее подготовлены лично более 400 призёров и победителей олимпиад, конкурсов, конференций и турниров разного уровня, стобалльников и высокобалльников по итогам государственной итоговой аттестации по предмету химия.

Сегодня школа открыта к новым изменениям, направленным на повышение качества образования, в том числе на развитие физико-химического образования в Республике Татарстан на период до 2030 года. Сегодня крайне необходимо создать все условия для стабильного повышения качества образовательных результатов по физике и химии в общеобразовательных организациях Республики Татарстан.

В этой связи испытывается недостаток целостного комплекса современного образовательного контента по химии (на русском и татарском языках), который способствовал бы повышению осознанной познавательной мотивации учащихся, формированию у них химического мышления. Есть необходимость использования интегрированных программ нового содержания для развития у школьников экспериментальных и аналитических навыков. Также видится необходимость обеспечения доступности химических знаний, для всех желающих через офлайн- и онлайн-мероприятий, которые направлены на популяризацию химии. Имеется надобность ещё в том, что учителям не в полной мере доступен методический опыт в применении современных педагогических технологий в преподавании химии лучших химических школ России.

В нашей республике есть сильные учителя химии, которые способны готовить мотивированных обучающихся (для их развития и реализации их потенциала) на высоком уровне. В выполнении этой миссии наш журнал также может стать поддержкой для инициативных учителей-педагогов. Благодаря журналу «Магариф» с 2006 года предоставляется возможность обмениваться уникальным педагогическим опытом со своими коллегами. Можно перечислить самые значимые публикации, которые были опубликованы в течение 20 лет и являются серьёзными образовательными ресурсами, не потеряли актуальности, сохранили свою значимость и соответствуют нынешним условиям, не лишились релевантности.

Статьи, посвящённые изучению органической химии: Халикова Ф.Д. Как мы изучаем органическую химию // Магариф. – Казань. – 2006. – № 2. – С. 59–60. Халикова Ф.Д. Органическая химия и здоровье людей // Магариф. – Казань. 2008. – № 6. – С. 69–70. Халикова Ф.Д. Синтез и анализ на уроках органической химии // Магариф. – 2013. № 7. – С. 53–55. Халикова Ф.Д. «Введение в органическую химию» – на английском языке // Магариф, 2015. № 12. С. 43–44.

Среди публикаций особое место занимают статьи, которые посвящены инновационной образовательной деятельности учителя как результата применения нетрадиционных уроков и мероприятий для повышения познавательной мотивации учащихся по химии: Халикова Ф.Д. Четыре шага к предмету химия при работе с одарёнными детьми. Магариф. – 2014. – № 6. Халикова Ф.Д. Можно ли преподавать химию на татарском языке? Магариф. – 2015. – № 6. Халикова Ф.Д. Чтобы одарённость была успешной. Магариф. – 2016. – № 2. С. 83–84. Халикова Ф.Д. Посвящение в химики. Магариф. – 2017. – № 3. С. 59–61. Халикова Ф.Д., Химический КВН. Магариф. – 2015. – № 2. Халикова Ф.Д. Ф. Растворение. Растворимость веществ в воде. Растворы. Магариф. – 2020. – № 8. С. 73–78.

При работе с учащимися музейная образовательная среда используется как средство обучения и воспитания, был проведён анализ экспериментальной работы по применению музейной педагогики в обучении химии в следующих статьях: Халикова Ф.Д. Дом-музей академиков А.Е. и Б.А. Арбузовых. Магариф. – 2017. – № 12. С. 80–82. Халикова Ф.Д. Колыбель органической химии (Казанская химическая школа). Магариф. – 2017. – № 9. С. 93.

Об использовании внеурочной деятельности по химии для организации учебно-воспитательной работы с обучающимися написаны статьи: Халикова Ф.Д. Организация процесса подготовки учащихся к олимпиадам по химии. Магариф. – 2018. – № 2. С. 76–78. Халикова Ф.Д. Камиллекнең чиге юк. Магариф. – 2019. – № 5. С. 57 – 58. Халикова Ф.Д. Взаимосвязь теории и практики на уроке. Магариф. – 2020. – № 6. С. 68–70. Халикова Ф.Д. Химия в школе. Проблемы и пути их решения. Магариф. – 2021. – 8. С. 31–36 Халикова Ф.Д. Особенности решения заданий высокого уровня. Магариф. – 2021. – № 5. С. 61–67.

Итоги федерального конкурса профессионального мастерства учителей по разработкам современных уроков нашли отражение в следующих публикациях: Халикова Ф.Д. Конкурс профессионального мастерства педагогов: победители известны. Магариф. – 2019. – № 6. С. 65–68. Халикова Ф.Д. Шакирова К.Б. Конкурс по современному уроку удался. Магариф. – 2020. – № 9. С. 75–79. Халикова Ф.Д., Халиков А.В. Итоги V федерального конкурса профессионального мастерства. Магариф. – 2023. – № 1. С. 47–52.

Совместно с молодыми учителями написано большое количество статей, в том числе и статья: Халикова Ф.Д., Смирнова С.П., Васильева М.Н. Справиться можно с любыми трудностями. Электронный педагогический журнал МАГАРИФ.РФ. № 103–2018.

Есть мудрые слова великого химика, автора Периодического закона Дмитрия Ивановича Менделеева – «Гордость учителя в учениках», которые несут истину, поскольку результат работы учителя виден только через успешность учеников. Можно гордиться тем, что сегодня в нашей команде химиков работают выпускники лицея 2016, 2018 годов – Халиков Адель Василевич и Алёшин Роман Павлович, которые ведут кружковые занятия по олимпиадной экологии и химии.

Осознаю, что, как педагог-учёный, всегда буду находить для себя неизведанное, так как каждый день рождает новые события, нестандартные ситуации и вызовы. Всегда буду в поиске, постоянно буду задавать себе вопросы: каким образом создавать условия повышения мотивации осознанной познавательной деятельности; в будущем нужны ли будут учителя? Ведь искусственный интеллект вплотную приближается к науке, к учебно-воспитательному процессу тоже. Не будет замены учителя? Себе же отвечаю, всё-таки узловыми элементами любой педагогической системы будут оставаться учителя-педагоги и обучающиеся, их взаимообусловленная результативная эмпатичная деятельность.

Предлагается разработка одного урока из учебного пособия:

Халикова Ф.Д. Разработка уроков по модулю «Предельные углеводороды»: учебное пособие / Ф.Д. Халикова, А.В. Халиков. – Казань: Издательство Казанского университета, 2022. – 44 с.

Тема: Химические свойства предельных углеводородов

Цель урока:

• Изучить химические свойства предельных углеводородов-алканов.
• Углубить представление о строении и свойствах алканов.
• Совершенствовать умение в составлении уравнений реакций.
• Развивать навыки логического мышления.

Оборудование и реактивы:

1. Опорная таблица «Химические свойства алканов».
2. Соединение Al, Si, O – алюмосиликаты.
3. Презентация с вопросами на химический диктант (5 вопросов).
4. Папка-«календарь химика» Н.Н. Семёнова.
5. Собранный газ в стеклянном цилиндре (CН₄), парафин в фарфоровой чашке.

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: урок-лекция с демонстрацией опытов.

Ход урока

I. Организационный момент

II. 1. Домашние тетради собираются.

2. Контроль и учёт знаний письменный выборочный (5 минут).

Химический диктант (разноуровневый)

1. Назовите предельные углеводороды-алканы, не имеющие изомеров.
2. Имеет ли химический смысл название 1-метилпентан?
3. Напишите формулы строения 2,4,4-триметилгексана и 2,2-диметилпентана.
4. Укажите, сколько соединений обозначено этими формулами.

1) H₃C                       2) CH₃    3) H₃C            CH₃           4) CH₂

   H₃ C    C – CH₃              |                         C                          

   H₃C                           CH₂        H₃C          CH₃        H₅C₂         CH₃

                                                        |                    

                                     CH₂

                                                        |

                                     CH₃

5. Укажите, сколько соединений обозначено приведёнными ниже формулами и какие из этих соединений являются изомерами:

1)                                                    2)                                                        3)

Н₃С                                                   СlН₂С                                            Н₃С – СН – СН₃

                                                                                                                                |

                                                                                                                               Cl

                       СНСl                                                   СН₂

Н₃С                                                       Н₃С                                  

4)                                                                       5)

СН₃ – СН₂ – СНСl₂                                                         Cl – СН₂ – СН₂ – СН₂Сl

I уровень – 1, 2, 3, 4, 5;

II уровень – 1, 2, 3, 4;

III уровень – 1, 2, 3.

Ш. Формирование новых понятий и способов действия (30 минут)

Новые понятия:

• Свободно-радикальный механизм
• Цепные реакции
• Изомеризация
• Термический крекинг
• Мягкое окисление

Способ создания проблемной ситуации

Рассказ учителя

Мы живём в мире органических веществ. Поэтому каждый человек должен обладать определёнными знаниями об особенностях важнейших из них и возможностях практического использования. Для примера укажем на сжигание бензина в двигателях внутреннего сгорания, продление срока эксплуатации полимеров, мытьё рук с мылом. Смысл этих и других, важных для практики и быта явлений определяется химическими свойствами веществ.

В какие же реакции могут вступать предельные углеводороды-алканы?

Этапы изучения нового материала:

1. галогенирование;
2. окисление;
3. нитрование;
4. изомеризация;
5. деструкция;
6. крекинг.

1. Учащиеся знакомятся с основными реакциями, в которые вступают предельные углеводороды по схеме «Химические свойства алканов».

Химические свойства алканов

 +Сl_2, hv                                                    С_пН_2п+1 Cl

       AlCl_3, t⁰                                             структурный изомер алкана

       + O₂                                                            СО₂ + Н₂О

                  + HNO_3, t⁰                                              С_п Н_2п+1    NO₂

                  +H₂SO₄                                                    С_п Н_2п+1    SO₃H

                  -H₂                                                               С_п Н_2п  или С_п Н_2п-2

                Крекинг                                   С_п Н_2п+2

Дегидроциклизация -nH₂

1. Основным моментом урока является объяснение реакции хлорирования метана (замещение водорода хлором).

Рассказ учителя (с использованием параграфа 25)

Был проведён такой эксперимент. Колбу в темноте наполнили метаном и хлором. Признаков реакции не наблюдалось. Тогда колбу перенесли на место, умеренно освещённое солнцем. Сразу же пошла реакция, на что указывало постепенное ослабление окраски хлора.

В реакционной смеси были обнаружены хлороводород и жидкие органические вещества, содержащие в своём составе хлор.

Рассматриваемый процесс заключается в замещении водорода хлором и носит название хлорирование (галогенирование, бромирование – схема даётся на доске). (F₂ разрушает связь, I₂ не реагирует).

Последовательную цепь реакций метана с хлором можно выразить следующей краткой схемой:

Cl₂                            Cl₂                        Cl₂                                Cl₂

СН₄    →  СН₃Сl   →  СН₂Cl₂   →  СНCl₃   →  CCl₄

Приведённые выше уравнения показывают, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в результате её; сущности же процесса они не выражают.

В действительности, хлорирование идёт сложно, через образование свободных радикалов.

Известно, что химическая реакция заключается в разрыве одних связей и образовании других, новых. Менее прочные связи будут рваться в первую очередь. В данном случае наименее прочная связь в молекуле Cl-Cl.

Для её разрыва оказывается достаточной поглощаемая молекулами хлора световая энергия.

:Cl: Cl: →: Cl.+.Cl:

Гомолотический разрыв

Радикал сближается с молекулой метана, он вырывает из неё атом водорода с одним электроном, образуя хлороводород.

            H.           ..              H.         ..

        H: C :H  + .Cl:→ H: Cl .+H :Cl:

             H.                          H

Новый радикал-метил-существует в свободном состоянии примерно 8–10 сек. Он быстро вступает во взаимодействие с другой молекулой хлора, разрывая в ней связь атомов и образуя молекулу хлорметана.

             H.           ..             H.           ..

        H: C :H  + .Cl:→ H: C: Cl .+ .Cl:

             H                           H

Так процесс может продолжаться до тех пор, пока не истратятся реагенты или не исчезнут свободные радикалы, что может наступить, например, при их соединении друг с другом.

       H        H                   H   H

H – C - +   C - H → H – C – C - H

       H        H                   H   H

Учащиеся записывают реакции и определения.

Подобные реакции, представляющие собой цепь последовательных превращений, называют цепными реакциями. Протекают они по свободно-радикальному механизму.

Дополнительно

В разработке теории цепных реакций большая роль принадлежит академику Н.Н. Семёнову и английскому учёному С. Хиншелвуду, удостоенным за выдающиеся труды в этой области Нобелевской премии.

Запомните!

Замещение у алканов идёт, в первую очередь, по менее гидрогенизированному атому углерода.

Закрепление:

CH₃ – CH₃+ Cl₂ → CH₃-CH₂-Cl + HCl

                                                 CH₃ – CH Cl₂ + НCl – 1,1 дихлорэтан?

CH₃ – CH₂Cl + Cl₂     

                                                CH₂Cl – CH₂Cl+ HCl – 1,2 дихлорэтан

На дом: закончить уравнения:

1. CH₄ + Br₂        → ?

2. СН₃ – СН – СН₂ – СН₂ – СН₃ + Cl₂   →  ?

|

              CH₃

Углубление:

Чтобы понять возможности использования галогенопроизводных углеводородов в органическом синтезе, обратимся к электронному строению этих соединений, например, к строению хлорметана.

В его молекулах наибольшая электронная плотность связи С-Cl смешена в сторону хлора как более электроотрицательного элемента.

Б + б-

Н₃С-Cl   или   Н₃С → Cl

Полярная ковалентная связь С – Сl отличается от ионной, хлор не отщепляется в виде нона. Не образуют осадка хлорида серебра при действии на хлорметан водного раствора нитрата серебра Тем не менее в определенных условиях связь С – Cl может ионизироваться, благодаря чему создаются условия для обмена хлора на полярные группы, например, на гидроксид.

CH₃Cl + NaОН → СН₃ОН + NaCl

Учащиеся записывают.

2. Окисление

Предельные углеводороды вступают в реакции окисления.

Химики-органики под окислением прежде всего понимают введение в молекулы органических соединений кислорода и отщепление водорода. Известны различные пути окисления предельных углеводородов-алканов.

Полное окисление – горение.

Углеводороды горят на воздухе, выделяя большое количество теплоты, что очень важно в практическом отношении. Горение метана выражается уравнением:

CH₄ + 2О₂ = СО₂ + 2H₂О + 880 КДж

Демонстрируется горение метана.

Подожжём газ, собранный в стеклянном цилиндре. После того как горение прекратится, мы заметим, что стенки внутри цилиндра стали влажными. Затем в цилиндр нальём известковой воды, она помутнеет.

Вывод из наблюдений опыта: при горении метана образуются вода и оксид углерода (IV).

Соблюдаем правила техники безопасности при поджигании.

Смесь метана с кислородом или воздухом в объёмном отношении 1:2 может взорваться.

Дополнительный материал

Поэтому опасны смеси метана с воздухом в каменноугольных шахтах, в заводских котельных, в квартирах. Чтобы обеспечить безопасность работы в шахтах, применяют автоматические приборы – анализаторы, сигнализирующие о появлении газа, и устанавливают мощные вентиляционные устройства.

C₃H₈+5O₂ →3CO₂+4H₂O+Q

На дом: закончить уравнения.

1. C₂H₆ +O₂ →?

2. C₄H₁₀+O₂ →?

Демонстрационный опыт: поместим в фарфоровую чашку кусочек парафина, представляющего собой смесь твёрдых углеводородов, расплавим его и подожжём.

Наблюдения: образуется много копоти.

Вывод: когда горят газообразные вещества, они хорошо смешиваются с воздухом и поэтому обычно сгорают полностью. При горении расплавленного парафина кислорода воздуха не хватает для окисления всего углерода и углерод выделяется в свободном виде.

Углерод может быть выделен из алканов при сильном нагревании. Такой процесс, в частности, происходит при сжигании метана в недостатке кислорода. В этом случае одна часть метана сгорает, а другая часть разлагается под воздействием выделившейся энергии.

CH₄→C + 2H₂-Q

При мягком окислении метана кислородом воздуха могут быть получены

CH₃OH, НСООН.

3. Нитрование (реакция Коновалова)

При действии разбавленной HNO₃, на алканы (при t = 140°С под давлением) протекает радикальная реакция замещения водорода на нитрогруппу:

CH₃-CH₃ + HNO₃→CH₃-СH₂-NO₂ + H₂О.

Примечание:

При радикальных реакциях нитрования в первую очередь замещаются атомы водорода у третичных, затем у вторичных и первичных атомов углерода.

(Учащиеся записывают.)

4. Изомеризация

Нормальные предельные – алканы могут превращаться в алканы с разветвлённой целью.

AlCl₃, 100⁰C

CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃                                                      CH₃ - CH - CH₃

                                                                                               |

                                                                                               CH₃

5. При температурах выше 800°С происходит более глубокая деструкция углеводородов (пиролиз).

2CH₄→ НС ≡ СН + 3Н₂↑

6. Крекинг – это гомолитический разрыв связей С-С, который протекает при нагревании под действием катализаторов-алюмосиликатов. При крекинге высших алканов образуются алкены или низшие алканы, при крекинге метана и этана образуется ацетилен:

C₈H₁₈   → C₄H₁₀  + C₄H₈

На дом: закончить уравнения.

         1.С₂Н₆ →?

         2.СН_{4 →} ?

Можно прочитать цитату из книги Марка Колтуна «Мир химии». Соединения алюминия, кремния и кислорода, называемые алюмосиликаты применяются при крекинге…

Продолжение:

Из нефти→ бензин→керосин:

– (переход к применению) продолжим на следующем уроке.

IV. Формирование умений и навыков: (устно)

Чем отличается реакция горения-окисления от мягкого окисления?

Задачи по уровням:

1. Какой объём воздуха расходуется при полном сгорании 1л метана?

2. Хлорпроизводное предельного углеводорода имеет относительную молекулярную массу 237. Массовый состав этого соединения следующий:

Cl = 89,9 %

С = 10,1 %

Найдите молекулярную формулу.

3. При сжигании 12,9 г углеводорода с плотностью паров по гелию 21,5 образовалось 20,16 л оксида углерода (IV) и 18,9 г воды. Напишите молекулярную формулу сожжённого вещества.

4. Решите задачу, записывая вопросы к каждому действию. При сжигании 10,1 r хлорпроизводного углеводорода было получено 3,6 г Н₂О, равные объёмы углекислого газа и хлороводорода, которые составили 4,48 л каждый. Найти молекулярную формулу вещества, если р = 2,254 г/л?

5. Какой объём воздуха (при н. у.) потребуется для полного сжигания смеси 3 моль метана и 20 л этана?

I – 4,3,5;

II – 2,3,1;

III – 1,3.

Дома дорешать в классных тетрадях.

V. Домашнее задание

Всем:

1. Дописать уравнения химических реакций по химическим свойствам в конспекте.

2. Решить задачу.

3. Параграф 24 – повторить.

4. 25 параграф изучить, вопросы 1, 2 устно, 3–11 письменно.

Подготовить сообщения-рефераты:

1. Н.Н. Семёнов – лауреат Нобелевской премии.

2. Охрана окружающей среды.

Урок разработан по учебнику:

Ерёмин В.В. Химия. 10 класс. Углублённый уровень /В.В. Ерёмин, Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, А.А. Дроздов, В.В. Лунин. – М.: Дрофа, 2022. – 409 с.