Реферат: Химия и химическое образование на рубеже веков: смена целей, методов и поколений. Химия и химическое образование XXI века Современная система химических олимпиад
Завьялова Ф.Д., учитель химии МАОУ «СОШ №3» с углубленным изучением отдельных предметов имени Героя России Игоря Ржавитина, ГО Ревда
Роль химии в современном мире? Химия — это область естественных наук, изучающая строение различных веществ, а также их взаимосвязь с окружающей средой. Для нужд человечества химическое образование имеет огромное значение. Во второй половине 20 века государство вкладывало средства в развитие химической науки, в результате появились новые открытия в области фармацевтического и промышленного производства, в связи с этим расширялась химическая промышленность, и это способствовало появлению востребованности в квалифицированных специалистов. На сегодняшний день химическое образование в нашей стране находится в очевидном кризисе.
Сейчас в школе происходит последовательное выдавливание естественных наук из школьного курса. Слишком много сократили время на изучения предметов естественного цикла, основное внимание уделяют патриотическому и нравственному воспитанию, перепутав образование с воспитанием, в результате, выпускники школ сегодня не понимают простейших химических законов. И многие учащиеся думают, что химия – это бесполезный предмет, и в будущем от нее не будет никакого прока.
А основной целью образования является развитие умственных способностей – это тренировка памяти, обучение логике, умению устанавливать причинноследственные связи, построению моделей, развитие абстрактного и пространственного мышления. Определяющую роль в этом играют естественные науки, которые отражают объективные законы развития природы. Химия изучает разные пути направления химических реакций и разнообразие веществ, поэтому занимает в ряду естественных наук особое место как инструмент развития умственных способностей школьников. Может сложиться так, что человек в своей профессиональной деятельности никогда не столкнется с химическими проблемами, но при изучении химии в школе будет развиваться способность мыслить.
Изучение одних только иностранных языков и других гуманитарных дисциплин недостаточно для формирования интеллекта современного человека. Четкое понимание того, как одни явления порождают другие, составление плана действий, моделирование ситуаций и поиск оптимальных решений, умение предвидеть последствия предпринимаемых действий – всему этому можно научиться только на базе естественных наук. Эти знания и умения необходимы абсолютно всем.
Отсутствие этих знаний и умений приводит к хаосу. С одной стороны, мы слышим призывы к инновациям в технологической сфере, углублению переработки сырья, внедрению энергосберегающих технологий, с другой стороны, наблюдаем сокращение естественнонаучных предметов в школе. Почему так происходит? Непонятно?!
Следующая важнейшая цель школьного образования – это подготовка к будущей взрослой жизни. Молодой человек должен войти в нее во всеоружии знаний о мире, что включает не только мир людей, но и мир вещей, и окружающую природу. Знания о материальном мире, о веществах, материалах и технологиях, с которыми они могут столкнуться в повседневной жизни дают естественные науки. Изучение только гуманитарных дисциплин приводит к тому, что подростки перестают понимать материальный мир и начинают бояться его. Отсюда – они уходят от реальности в виртуальное пространство.
Большая часть людей живет все же в материальном мире, постоянно контактирует с различными веществами и материалами и подвергает их, различным химическим и физико-химическим превращениям. Знания, как обращаться с веществами, человек получает в школе на уроках химии. Он может забыть формулу серной кислоту, но обращаться с ней всю жизнь будет с осторожностью. Он не закурит на бензоколонке и вовсе не потому, что видел, как горит бензин. Просто в школе на уроке химии ему объяснили, что бензин имеет свойство испаряться, образовывать взрывоопасные смеси с воздухом и гореть. Поэтому больше времени необходимо уделять освоению химии, и считаю, что напрасно сократили часы на изучение химии в школах.
На уроках естественного цикла готовят учащихся и к будущей профессии. Ведь предсказать, какие профессии будут наиболее востребованы через 20 лет, невозможно. По сведениям Департамента по труду и занятости населения сегодня профессии, связанные с химией, возглавляют список наиболее востребованных на рынке труда. Сейчас практически все товары, которые использует человек, тем или иным образом связаны с технологиями, в которых применяют химические реакции. Например, очистка топлива, использование пищевых красителей, моющие средства, пестициды для удобрения и так далее.
Профессии, связанные с химией – это не только специалисты, работающие в нефтеперерабатывающих и газодобывающих отраслях, а также те профессии, которые могут гарантировать работу практически в любом регионе.
Список наиболее востребованных специальностей:
- Химик-технолог, инженер-технолог, всегда сможет найти место на производстве города. В зависимости от профиля обучения, может работать на пищевых или на промышленных предприятиях. Главной задачей этого специалиста является контроль качества продукции, а также внедрение инноваций в производство.
- Химик-эколог, в каждом городе есть отдел, следящий за экологической ситуацией.
- Химик-косметолог – очень популярное направление, особенно в тех регионах, где есть большие косметические предприятия.
- Фармацевт. Высшее образование дает возможность работать в крупных компаниях, производящих лекарства, всегда можно найти себе место в городской аптеке.
- Биотехнолог, нанохимик, эксперт по альтернативным видам энергии.
- Криминалистика и судмедэкспертиза. В МВД тоже нужны химики, всегда есть должность штатного химика, их знания могут помочь в поимке преступников.
- Профессия будущего — исследователи альтернативных источников энергии. Ведь вскоре запас нефти иссякнет, то же случиться и с газом, поэтому спрос на таких специалистов растет. И может быть, через 10-20 лет химики этого направления возглавят список самых востребованных специалистов.
Основными требованиями к современным специалистам является хорошая память и аналитический склад ума, креативность, новаторские идеи, творческий подход и нестандартный взгляд на привычные вещи. Большую роль в формировании этих умений и способностей играет изучение химии. А человеком, лишенным естественнонаучной базы образования, легче манипулировать.
В отличие от всех остальных живых существ человек не приспосабливается к условиям окружающей среды, а изменяет её под свои потребности. Резкое увеличение численности населения на планете произошло после великого открытия химиков, это изобретения антибиотиков и начала выпуска их в промышленных масштабах.
Учитывая все выше сказанное, думаю, что необходимо увеличить количество часов на изучение химии, и начинать знакомиться уже в младшем звене.
Если в начале прошлого века под образованием понималось обучение счёту, чтению и письму, то спустя столетие в это понятие мы вкладываем обеспечение реализации потребности человека в развитии. Образование для нас стало устойчивым развитием, и оно должно быть качественным.
Литература:
- Российская Академия наук – о Менделеевском съезде в Екатеринбурге
- Какая химия должна изучаться в современной школе? — Генрих Владимирович Эрлих - доктор химических наук, ведущий научный сотрудник МГУ им. М. В. Ломоносова.
Хими ческое и хи мико-технологи ческое образова ние, система овладения в учебных заведениях знаниями по химии и химической технологии , способами применения их к решению инженерно-технологических и исследовательских задач. Подразделяется на общее химическое образование , обеспечивающее овладение знаниями основ химической науки, и специальное химическое и , вооружающее знаниями химии и химической технологии , необходимыми специалистам высшей и средней квалификации для производственной деятельности, научно-исследовательской и преподавательской работы как в области химии , так и в связанных с ней отраслях науки и техники. Общее химическое образование даётся в средней общеобразовательной школе, средних профессионально-технических и средних специальных учебных заведениях. Специальное химическое и химико-технологическое образование приобретается в различных высших и средних специальных учебных заведениях (университетах, институтах, техникумах, училищах). Его задачи, объём и содержание зависят от профиля подготовки в них специалистов (химическая, горная, пищевая, фармацевтическая, металлургическая промышленность, сельское хозяйство, медицина, теплоэнергетика и т.д.). Содержание химического и изменяется в зависимости от развития химии и требований производства.
Совершенствование структуры и содержания химического и химико-технологического образования связано с научной и педагогической деятельностью многих советских учёных - А.. Е. Арбузова, Б. А. Арбузова, А. Н. Баха, С. И. Вольфковича, Н. Д. Зелинского, И. А. Каблукова, В. А. Каргина, И. Л. Кнунянца, Д. П. Коновалова, С. В. Лебедева, С. С. Наметкина, Б. В. Некрасова, А. Н. Несмеянова, А. Е. Порай-Кошица, А. Н. Реформатского, С. Н. Реформатского, Н. Н. Семенова, Я. К. Сыркина, В. Е. Тищенко, А. Е. Фаворского и др. Новые достижения химически наук освещаются в специальных химических журналах , помогающих в совершенствовании научного уровня курсов химии и химической технологии в высшей школе. Для учителей издаётся журнал «Химия в школе».
В других социалистических странах подготовка специалистов с химическим и химико-технологическим образованием осуществляется в университетах и специализированных вузах. Крупными центрами такого образования являются: в НРБ - Софийский университет, Софийский ; в ВНР - Будапештский университет, Веспремский ; в ГДР - Берлинский, Дрезденский технический, Ростокский университеты, Магдебургская высшая техническая школа; в ПНР - Варшавский, Лодзинский, Люблинский университеты, Варшавский политехнический институт; в СРР - Бухарестский, Клужский университеты, Бухарестский, Ясский политехнический институты; в ЧССР - Пражский университет, Пражский , Пардубицкая высшая химико-технологическая школа; в СФРЮ - Загребский, Сараевский, Сплитский университеты и др.
В капиталистических странах крупными центрами химического и химико-технологического образования являются: в Великобритании - Кембриджский, Оксфордский, Батский, Бирмингемский университеты, Манчестерский политехнический институт; в Италии - Болонский, Миланский университеты; в США - Калифорнийский, Колумбийский, Мичиганский технологические университеты, Толедский университет, Калифорнийский, Массачусетсский технологические институты; во Франции - Гренобльский 1-й, Марсельский 1-й, Клермон-Ферранский, Компьенский технологический, Лионский 1-й, Монпельеский 2-й, Парижские 6-й и 7-й университеты, Лоранский, Тулузский политехнические институты; в ФРГ - Дортмундский, Ганноверский, Штутгартский университеты, Высшие технические школы в Дармштадте и Карлсруэ; в Японии - Киотский, Окаямский, Осакский, Токийский университеты и др.
Лит.: Фигуровский Н. А., Быков Г. В., Комарова Т. А., Химия в Московском университете за 200 лет, М., 1955; История химических наук, М., 1958; Ременников Б. М., Ушаков Г. И., Университетское образование в СССР, М., 1960; Зиновьев С. И., Ременников Б. М., Высшие учебные заведения СССР, [М.], 1962; Парменов К. Я., Химия как учебный предмет в дореволюционной и советской школе, М., 1963; Преподавание химии по новой программе в средней школе. [Сб. ст.], М., 1974; Джуа М., История химии , пер. с итал., М., 1975.
C 28 по 30 апреля 2014 года в СОГУ проходит Всероссийская научная конференция с международным участием на тему: «Химия и химическое образование. XXI век», посвященная памяти доктора наук, профессора, чл.-корр. РАЕН Николая Калоева.
Свои научные труды, посвященные великой науке - химии, представят ученые из Московского государственного университета, Самарского государственного областного университета, Кабардино-Балкарского, Чеченского, Ингушского государственных университетов и, конечно же, нашего вуза.
Сегодня состоялось торжественное открытие конференции, за которым последовало первое пленарное заседание трехдневного мероприятия. С приветствием к участникам мероприятия обратилась проректор СОГУ Галазова С.С., затем выступила декан химико-технологического факультета Фатима Агаева. Будучи одним из организаторов столь значимого форума, она рассказала о неоценимом вкладе Николая Калоева в развитие химии в РСО-Алания.
«Сегодня мы открыли первую конференцию, которую проводит химико-технологический факультет. Посвящена она памяти нашего первого декана, заведующего кафедрой неорганической и аналитической химии Николая Иосифовича Калоева - нашего учителя, человека, который нас вдохновил заниматься наукой, привил нам любовь к педагогическому труду. Без преувеличения можно сказать, что практически все нынешние сотрудники нашего факультета - это его ученики» - отметила Фатима Александровна.
Заведующий лабораторией физико-химического анализа им. Д.И. Менделеева, профессор Самарского университета Александр Трунин рассказал о развитии физико-химического анализа многокомпонентных систем с использованием инновационных технологий в Самаре. Вспомнил о таких значимых для науки исторических фигурах как Петр 1, Михаил Ломоносов...
Профессор кафедры органической химии СОГУ Владимир Абаев представил на конференции свой доклад, посвященный новому синтезу индолов на основе производных фурана, а Лера Алакаева - профессор кафедры неорганической и физической химии КБГУ, рассуждала об инновационных технологиях подготовки кадров химиков-аналитиков широкого профиля в КБГУ.
Среди приглашенных гостей на пленарном заседании присутствовали дочери Николая Калоева - Залина и Альбина Калоевы.
«Очень приятно, что конференция проводится в честь памяти нашего отца. В свое время он тоже очень много времени и сил отдавал науке, с большой любовью относился к аспирантам, видимо, это дало свои плоды. Мы благодарны организаторам конференции, участникам, студентам за то, что они достойно оценили деятельность нашего отца. Спасибо огромное!» - отметила Залина Калоева.
После пленарного заседания участники продолжили свою работу, только уже на химико-технологическом факультете. После того, как все доклады были зачитаны, участники разделились на группы для того, чтобы поработать в секциях. Закончился для участников первый день конференции экскурсией по Владикавказу. Следующие два дня конференции «Химия и химическое образование. XXI век» обещают будут не менее интересными.
Выступление на втором
Московском педагогическом марафоне
учебных предметов, 9 апреля 2003 г.
Естественные науки во всем мире переживают
нелегкие времена. Финансовые потоки уходят из
науки и образования в военно-политическую сферу,
престиж научных работников и преподавателей
падает, а необразованность большей части
общества стремительно растет. Миром правит
невежество. Дело доходит до того, что в Америке
правые христиане требуют юридической отмены
второго закона термодинамики, который, по их
мнению, противоречит религиозным доктринам.
Больше других естественных наук страдает химия.
У большинства людей эта наука ассоциируется с
химическим оружием, загрязнением окружающей
среды, техногенными катастрофами, производством
наркотиков и т. д. Преодоление «хемофобии» и
массовой химической безграмотности, создание
привлекательного общественного образа химии –
одна из задач химического образования,
современное состояние которого в России мы хотим
обсудить.
Программа модернизации (реформы)
образования в России и ее недостатки
В Советском Союзе существовала отлаженная
система химического образования, основанная на
линейном подходе, когда изучение химии
начиналось в средних классах и заканчивалось в
старших. Была разработана согласованная схема
обеспечения учебного процесса, в том числе:
программы и учебники, подготовка и повышение
квалификации учителей, система химических
олимпиад всех уровней, комплекты учебных пособий
(«Библиотека школы», «Библиотека учителя» и
т. д.), общедоступные методические журналы («Химия
в школе» и т. д.), демонстрационные и лабораторные
приборы.
Образование – консервативная и инертная
система, поэтому даже после распада СССР
химическое образование, которое понесло тяжелые
финансовые потери, продолжало выполнять свои
задачи. Однако несколько лет назад в России
началась реформа системы образования, главная
цель которой – поддержка вхождения новых
поколений в глобализованный мир, в открытое
информационное сообщество. Для этого, по мнению
авторов реформы, центральное место в содержании
образования должны занимать коммуникативность,
информатика, иностранные языки, межкультурное
обучение. Как видим, для естественных наук места
в этой реформе не предусмотрено.
Объявлено, что новая реформа должна обеспечить
переход на сопоставимую с мировой систему
показателей качества и стандартов образования.
Разработан и план конкретных мероприятий, среди
которых главные – переход на 12-летнее школьное
обучение, введение единого государственного
экзамена (ЕГЭ) в форме всеобщего тестирования,
разработка новых стандартов образования на
основе концентрической схемы, согласно которой к
моменту окончания девятилетки ученики должны
иметь целостное представление о предмете.
Как повлияет эта реформа на химическое
образование в России? На наш взгляд, резко
отрицательно. Дело в том, что среди разработчиков
Концепции модернизации российского образования
не было ни одного представителя естествознания,
поэтому интересы естественных наук в этой
концепции совершенно не учтены. ЕГЭ в той форме, в
какой его задумали авторы реформы, испортит
систему перехода от средней школы к высшей,
которую вузы с таким трудом сформировали в
первые годы независимости России, и разрушит
преемственность российского образования.
Один из аргументов в пользу ЕГЭ состоит в том, что
он, по мнению идеологов реформы, обеспечит равный
доступ к высшему образованию для различных
социальных слоев и территориальных групп
населения.
Наш многолетний опыт дистанционного
обучения, связанный с проведением Соросовской
олимпиады по химии и заочно-очной формой приема
на химический факультет МГУ, показывает, что
дистанционное тестирование, во-первых, не дает
объективной оценки знаний, а во-вторых, не
обеспечивает школьникам равных возможностей. За
5 лет Соросовских олимпиад через наш факультет
прошло больше 100 тыс. письменных работ по химии, и
мы убедились в том, что общий уровень решений
очень сильно зависит от региона; кроме того, чем
ниже был образовательный уровень региона, тем
больше оттуда присылали списанных работ. Еще
одно существенное возражение против ЕГЭ состоит
в том, что тестирование как форма проверки знаний
имеет существенные ограничения. Даже корректно
составленный тест не позволяет объективно
оценить умение школьника рассуждать и делать
выводы. Наши студенты изучили материалы ЕГЭ по
химии и обнаружили большое число некорректных
или неоднозначных вопросов, которые нельзя
применять для тестирования школьников. Мы пришли
к выводу, что ЕГЭ можно использовать только как
одну из форм контроля работы средних школ, но ни в
коем случае не как единственный, монопольный
механизм доступа к высшему образованию.
Другой отрицательный аспект реформы связан с
разработкой новых стандартов образования,
которые должны приблизить российскую систему
образования к европейской. В проекте стандартов,
предложенном в 2002 г. Министерством образования,
был нарушен один из главных принципов
естественно-научного образования – предметность
.
Руководители рабочей группы, которые составляли
проект, предлагали подумать о том, чтобы
отказаться от отдельных школьных курсов химии,
физики и биологии и заменить их единым
интегрированным курсом «Естествознание». Такое
решение, пусть даже принятое на долгосрочную
перспективу, просто похоронило бы химическое
образование в нашей стране.
Что же в этих неблагоприятных
внутриполитических условиях можно сделать для
сохранения традиций и развития химического
образования в России? Теперь мы переходим к нашей
позитивной программе, многое из которой уже
удалось реализовать. Эта программа имеет два
основных аспекта – содержательный и
организационный: мы стараемся определять
содержание химического образования в нашей
стране и развивать новые формы взаимодействия
центров химического образования.
Новый государственный стандарт
химического образования
Химическое образование начинается со школы.
Содержание школьного образования определяется
главным нормативным документом –
государственным стандартом школьного
образования. В рамках принятой у нас
концентрической схемы существуют три стандарта
по химии: основное общее образование
(8–9-е
классы), базовое среднее
и профильное
среднее образование
(10–11-е классы). Один из нас
(Н.Е.Кузьменко) возглавил рабочую группу
Министерства образования по подготовке
стандартов, и к настоящему времени эти стандарты
полностью сформулированы и готовы к
законодательному утверждению.
Принимаясь за разработку стандарта химического
образования, авторы исходили из тенденций
развития современной химии и учитывали ее роль в
естествознании и в обществе. Современная химия
– это фундаментальная система знаний об
окружающем мире, основанная на богатом
экспериментальном материале и надежных
теоретических положениях
. Научное содержание
стандарта базируется на двух основных понятиях:
«вещество» и «химическая реакция».
«Вещество» – главное понятие химии. Вещества
окружают нас везде: в воздухе, пище, почве,
бытовой технике, растениях и, наконец, в нас
самих. Часть из этих веществ нам дана природой в
готовом виде (кислород, вода, белки, углеводы,
нефть, золото), другую часть человек получил
путем небольшой модификации природных
соединений (асфальт или искусственные волокна),
но самое большое число веществ, которые раньше в
природе не существовали, человек синтезировал
самостоятельно. Это – современные материалы,
лекарства, катализаторы. На сегодняшний день
известно около 20 млн органических и около 500 тыс.
неорганических веществ, и каждое из них обладает
внутренней структурой. Органический и
неорганический синтез достиг такой высокой
степени развития, что позволяет синтезировать
соединения с любой заранее заданной структурой.
В связи с этим на первый план в современной химии
выходит
прикладной аспект
, в котором упор делается на
связи структуры вещества с его свойствами
, а
основная задача состоит в поиске и синтезе
полезных веществ и материалов, обладающих
заданными свойствами.
Самое интересное в окружающем мире состоит в том,
что он постоянно изменяется. Второе главное
понятие химии – это «химическая реакция». Каждую
секунду в мире происходит неисчислимое
множество реакций, в результате которых одни
вещества превращаются в другие. Некоторые
реакции мы можем наблюдать непосредственно,
например ржавление железных предметов,
свертывание крови, сгорание автомобильного
топлива. В то же время подавляющее большинство
реакций остаются невидимыми, но именно они
определяют свойства окружающего нас мира. Для
того чтобы осознать свое место в мире и научиться
им управлять, человек должен глубоко понять
природу этих реакций и те законы, которым они
подчиняются.
Задача современной химии состоит в изучении
функций веществ в сложных химических и
биологических системах, анализе связи структуры
вещества с его функциями и синтезе веществ с
заданными функциями.
Исходя из того, что стандарт должен служить
инструментом развития образования, было
предложено разгрузить содержание основного
общего образования и оставить в нем только те
элементы содержания, образовательная ценность
которых подтверждена отечественной и мировой
практикой преподавания химии в школе. Это
минимальная по объему, но функционально полная
система знаний.
Стандарт основного общего образования
включает шесть содержательных блоков:
- Методы познания веществ и химических явлений.
- Вещество.
- Химическая реакция.
- Элементарные основы неорганической химии.
- Первоначальные представления об органических веществах.
- Химия и жизнь.
Стандарт базового среднего образования разбит на пять содержательных блоков:
- Методы познания химии.
- Теоретические основы химии.
- Неорганическая химия.
- Органическая химия.
- Химия и жизнь.
Основу обоих стандартов составляют
периодический закон Д.И.Менделеева, теория
строения атомов и химической связи, теория
электролитической диссоциации и структурная
теория органических соединений.
Стандарт базового среднего уровня призван
обеспечить выпускнику средней школы прежде
всего возможность ориентироваться в
общественных и личных проблемах, связанных с
химией.
В стандарте профильного уровня
система
знаний значительно расширена в первую очередь за
счет представлений о строении атомов и молекул, а
также о закономерностях протекания химических
реакций, рассматриваемых с точки зрения теорий
химической кинетики и химической термодинамики.
Тем самым обеспечивается подготовка выпускников
средней школы к продолжению химического
образования в высшей школе.
Новая программа и новые
учебники по химии
Новый, научно обоснованный стандарт
химического образования подготовил
благоприятную почву для разработки новой
школьной программы и создания комплекта
школьных учебников на ее основе. В этом докладе
мы представляем школьную программу по химии для
8–9-го классов и концепцию серии учебников для
8–11-го классов, созданных авторским коллективом
химического факультета МГУ.
Программа курса химии основной
общеобразовательной школы рассчитана на
учащихся 8–9-го классов. От типовых программ,
действующих в настоящее время в средних школах
России, ее отличают более выверенные
междисциплинарные связи и точный отбор
материала, необходимого для создания целостного
естественно-научного восприятия мира,
комфортного и безопасного взаимодействия с
окружающей средой в условиях производства и в
быту. Программа построена таким образом, что в
ней главное внимание уделяется тем разделам
химии, терминам и понятиям, которые так или иначе
связаны с повседневной жизнью, а не являются
«кабинетным знанием» узко ограниченного круга
лиц, чья деятельность связана с химической
наукой.
В течение первого года обучения химии (8-й класс)
основное внимание уделяется формированию у
учащихся элементарных химических навыков,
«химического языка» и химического мышления. Для
этого выбраны объекты, знакомые из повседневной
жизни (кислород, воздух, вода). В 8-м классе мы
сознательно избегаем сложного для восприятия
школьников понятия «моль», практически не
используем расчетные задачи. Основная идея этой
части курса – привить ученикам навыки описания
свойств различных веществ, сгруппированных по
классам, а также показать связь между строением
веществ и их свойствами.
На втором году обучения (9-й класс) введение
дополнительных химических понятий
сопровождается рассмотрением строения и свойств
неорганических веществ. В специальном разделе
кратко рассматриваются элементы органической
химии и биохимии в объеме, предусмотренном
государственным стандартом образования.
Для развития химического взгляда на мир в
курсе проводятся широкие корреляции между
полученными ребятами в классе элементарными
химическими знаниями и свойствами тех объектов,
которые известны школьникам в повседневной
жизни, но до этого ими воспринимались лишь на
бытовом уровне. На основе химических
представлений учащимся предлагается взглянуть
на драгоценные и отделочные камни, стекло, фаянс,
фарфор, краски, продукты питания, современные
материалы. В программе расширен круг объектов,
которые описываются и обсуждаются лишь на
качественном уровне, не прибегая к громоздким
химическим уравнениям и сложным формулам. Мы
обращали большое внимание на стиль изложения,
который позволяет вводить и обсуждать
химические понятия и термины в живой и наглядной
форме. В этой связи постоянно подчеркиваются
междисциплинарные связи химии с другими науками,
не только естественными, но и гуманитарными.
Новая программа реализована в комплекте
школьных учебников для 8–9-х классов, один из
которых уже сдан в печать, а другой находится в
стадии написания. При создании учебников мы
учитывали изменение социальной роли химии и
общественного интереса к ней, которое вызвано
двумя основными взаимосвязанными факторами.
Первое – это «хемофобия»
, т. е. отрицательное
отношение общества к химии и ее проявлениям. В
этой связи важно на всех уровнях объяснять, что
плохое – не в химии, а в людях, которые не
понимают законов природы или имеют нравственные
проблемы.
Химия – очень мощный инструмент в руках
человека, в ее законах нет понятий добра и зла.
Пользуясь одними и теми же законами, можно
придумать новую технологию синтеза наркотиков
или ядов, а можно – новое лекарство или новый
строительный материал.
Другой социальный фактор – это прогрессирующая химическая
безграмотность
общества на всех его уровнях –
от политиков и журналистов до домохозяек.
Большинство людей совершенно не представляет, из
чего состоит окружающий мир, не знает
элементарных свойств даже простейших веществ и
не может отличить азот от аммиака, а этиловый
спирт от метилового. Именно в этой области
грамотный учебник по химии, написанный простым и
понятным языком, может сыграть большую
просветительскую роль.
При создании учебников мы исходили из следующих
постулатов.
Основные задачи школьного курса химии
1. Формирование научной картины окружающего
мира и развитие естественно-научного
мировоззрения. Представление химии как
центральной науки, направленной на решение
насущных проблем человечества.
2. Развитие химического мышления, умения
анализировать явления окружающего мира в
химических терминах, способности говорить (и
думать) на химическом языке.
3. Популяризация химических знаний и внедрение
представлений о роли химии в повседневной жизни
и ее прикладном значении в жизни общества.
Развитие экологического мышления и знакомство с
современными химическими технологиями.
4. Формирование практических навыков безопасного
обращения с веществами в повседневной жизни.
5. Пробуждение живого интереса у школьников к
изучению химии как в рамках школьной программы,
так и дополнительно.
Основные идеи школьного курса химии
1. Химия – центральная наука о природе, тесно
взаимодействующая с другими естественными
науками. Основное значение для жизни общества
имеют прикладные возможности химии.
2. Окружающий мир состоит из веществ, которые
характеризуются определенной структурой и
способны к взаимным превращениям. Существует
связь между структурой и свойствами веществ.
Задача химии состоит в создании веществ с
полезными свойствами.
3. Окружающий мир постоянно изменяется. Его
свойства определяются химическими реакциями,
которые в нем протекают. Для того чтобы управлять
этими реакциями, необходимо глубоко понимать
законы химии.
4. Химия – мощный инструмент для преобразования
природы и общества. Безопасное применение химии
возможно только в высокоразвитом обществе с
устойчивыми нравственными категориями.
Методические принципы и стиль учебников
1. Последовательность изложения материала
ориентирована на изучение химических свойств
окружающего мира с постепенным и деликатным (т. е.
ненавязчивым) знакомством с теоретическими
основами современной химии. Описательные
разделы чередуются с теоретическими. Материал
равномерно распределен по всему периоду
обучения.
2. Внутренняя замкнутость, самодостаточность и
логическая обоснованность изложения. Любой
материал преподносится в контексте общих
проблем развития науки и общества.
3. Постоянная демонстрация связи химии с жизнью,
частое напоминание о прикладном значении химии,
научно-популярный анализ веществ и материалов, с
которыми учащиеся сталкиваются в повседневной
жизни.
4. Высокий научный уровень и строгость изложения.
Химические свойства веществ и химические
реакции описываются так, как они идут на самом
деле. Химия в учебниках – реальная, а не
«бумажная».
5. Дружелюбный, легкий и беспристрастный стиль
изложения. Простой, доступный и грамотный
русский язык. Использование «сюжетов» –
коротких, занимательных рассказов, связывающих
химические знания с повседневной жизнью, – для
облегчения восприятия. Широкое использование
иллюстраций, которые составляют около 15% объема
учебников.
6. Двухуровневая структура представления
материала. «Крупный шрифт» – это базовый
уровень, «мелкий шрифт» предназначен для более
глубокого изучения.
7. Широкое использование простых и наглядных
демонстрационных опытов, лабораторных и
практических работ для изучения
экспериментальных аспектов химии и развития
практических навыков учащихся.
8. Использование вопросов и задач двух уровней
сложности для более глубокого усвоения и
закрепления материала.
В комплект учебных пособий мы предполагаем включить:
- учебники по химии для 8–11-го классов;
- методические указания для учителей, тематическое планирование уроков;
- дидактические материалы;
- книгу для чтения учащимися;
- справочные таблицы по химии;
- компьютерную поддержку в виде компакт-дисков, содержащих: а) электронный вариант учебника; б) справочные материалы; в) демонстрационные опыты; г) иллюстративный материал; д) анимационные модели; е) программы для решения расчетных задач; ж) дидактические материалы.
Мы надеемся, что новые учебники позволят многим
школьникам по-новому взглянуть на наш предмет и
покажут им, что химия – увлекательная и очень
полезная наука.
В развитии интереса школьников к химии кроме
учебников большую роль играют химические
олимпиады.
Современная система химических олимпиад
Система химических олимпиад – одна из немногих
образовательных структур, которые выдержали
распад страны. Всесоюзная олимпиада по химии
трансформировалась во Всероссийскую, сохранив
ее основные черты. В настоящее время эта
олимпиада проходит в пять этапов: школьный,
районный, областной, федеральный окружной и
финальный. Победители финального этапа
представляют Россию на Международной химической
олимпиаде. Самыми важными с точки зрения
образования являются наиболее массовые этапы –
школьный и районный, за который отвечают
школьные учителя и методические объединения
городов и районов России. За всю олимпиаду в
целом отвечает Министерство образования.
Интересно, что бывшая Всесоюзная олимпиада по
химии тоже сохранилась, но в новом качестве.
Ежегодно химический факультет МГУ организует
международную Менделеевскую олимпиаду
, в
которой участвуют победители и призеры
химических олимпиад стран СНГ и Балтии. В прошлом
году эта олимпиада с большим успехом прошла в
Алма-Ате, в этом году – в г. Пущино Московской
области. Менделеевская олимпиада позволяет
талантливым детям из бывших республик
Советского Союза поступить в МГУ и другие
престижные вузы без экзаменов. Необычайно ценно
также общение преподавателей химии во время
олимпиады, которое способствует сохранению
единого химического пространства на территории
бывшего Союза.
В последние пять лет число предметных олимпиад
резко возросло за счет того, что многие вузы в
поисках новых форм привлечения абитуриентов
стали проводить собственные олимпиады и
засчитывать результаты этих олимпиад в качестве
вступительных экзаменов. Одним из пионеров этого
движения был химический факультет МГУ, который
ежегодно проводит заочно-очную олимпиаду
по
химии, физике и математике. Этой олимпиаде,
которую мы назвали «Абитуриент МГУ», в этом году
исполняется уже 10 лет. Она обеспечивает равный
доступ всем группам школьников к обучению в МГУ.
Олимпиада проходит в два этапа: заочный и очный. первый
– заочный
– этап имеет ознакомительный
характер. Мы публикуем задания во всех
профильных газетах и журналах и рассылаем
задания по школам. На решение отводится почти
полгода. Тех, кто выполнил хотя бы половину
заданий, мы приглашаем на второй
этап – очный
тур, который проходит в 20-х числах мая.
Письменные задания по математике и химии
позволяют определить победителей олимпиады,
которые получают преимущества при поступлении
на наш факультет.
География этой олимпиады необычайно широка.
Каждый год в ней участвуют представители всех
регионов России – от Калининграда до
Владивостока, а также несколько десятков
«иностранцев» из стран СНГ. Развитие этой
олимпиады привело к тому, что почти все
талантливые дети из провинции едут учиться к нам:
более 60% студентов химического факультета МГУ –
иногородние.
В то же время вузовские олимпиады постоянно
испытывают давление со стороны Министерства
образования, которое проводит идеологию ЕГЭ и
стремится лишить вузы самостоятельности в
определении форм приема абитуриентов. И здесь на
помощь министерству приходит, как это ни странно,
Всероссийская олимпиада. Идея министерства
состоит в том, что преимущества при поступлении в
вузы должны иметь только участники тех олимпиад,
которые организационно вливаются в структуру
Всероссийской олимпиады. Любой вуз может
самостоятельно проводить какую угодно олимпиаду
безо всякой связи с Всероссийской, но результаты
такой олимпиады не будут засчитываться при
поступлении в этот вуз.
Если такая идея будет законодательно оформлена,
это нанесет довольно сильный удар по системе
приема в вузы и, самое главное, по школьникам
выпускных классов, которые лишатся многих
стимулов к поступлению в выбранный ими вуз.
Однако в этом году прием в вузы будет проходить
по прежним правилам, и в связи с этим мы хотим
рассказать о вступительном экзамене по химии в
МГУ.
Вступительный экзамен по химии в МГУ
Вступительный экзамен по химии в МГУ сдают на
шести факультетах: химическом, биологическом,
медицинском, почвенном, факультете наук о
материалах и новом факультете биоинженерии и
биоинформатики. Экзамен – письменный, рассчитан
на 4 часа. За это время школьники должны решить 10
задач разного уровня сложности: от тривиальных,
т. е. «утешительных», до довольно сложных, которые
позволяют дифференцировать оценки.
Ни одна из задач не требует специальных знаний,
выходящих за рамки того, что изучают в профильных
химических школах. Тем не менее большинство
задач строится так, что для их решения требуются
размышления, основанные не на запоминании, а на
владении теорией. В качестве примера мы хотим
привести несколько таких задач из разных
разделов химии.
Теоретическая химия
Задача 1 (биологический факультет). Константа скорости реакции изомеризации A B равна 20 с –1 , а константа скорости обратной реакции B A равна 12 с –1 . Рассчитайте состав равновесной смеси (в граммах), полученной из 10 г вещества A.
Решение
Пусть в B превратилось x
г вещества A, тогда в
равновесной смеси содержится (10 – x
) г A и x
г B. При равновесии скорость прямой реакции равна
скорости обратной реакции:
20 (10 – x ) = 12x ,
откуда x
= 6,25.
Состав равновесной смеси: 3,75 г A, 6,25 г B.
Ответ
. 3,75 г A, 6,25 г B.
Неорганическая химия
Задача 2 (биологический факультет). Какой объем углекислого газа (н. у.) надо пропустить через 200 г 0,74%-го раствора гидроксида кальция, чтобы масса выпавшего осадка составила 1,5 г, а раствор над осадком не давал окраски с фенолфталеином?
Решение
При пропускании углекислого газа через раствор
гидроксида кальция сначала образуется осадок
карбоната кальция:
который затем может растворяться в избытке CO 2:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 .
Зависимость массы осадка от количества вещества CO 2 имеет следующий вид:
При недостатке CO 2 раствор над осадком
будет содержать Ca(OH) 2 и давать фиолетовое
окрашивание с фенолфталеином. По условию этого
окрашивания нет, следовательно, CO 2
находится в избытке
по сравнению с Ca(OH) 2 , т. е. сначала весь Ca(OH) 2
превращается в CaCO 3 , а затем CaCO 3
частично растворяется в CO 2 .
(Ca(OH) 2) = 200 0,0074/74 = 0,02 моль, (CaCO 3) = 1,5/100 = 0,015 моль.
Для того чтобы весь Ca(OH) 2 перешел в CaCO 3 , через исходный раствор надо пропустить 0,02 моль CO 2 , а затем пропустить еще 0,005 моль CO 2 , чтобы 0,005 моль CaCO 3 растворилось и осталось 0,015 моль.
V(CO 2) = (0,02 + 0,005) 22,4 = 0,56 л.
Ответ . 0,56 л CO 2 .
Органическая химия
Задача 3 (химический факультет). Ароматический углеводород с одним бензольным кольцом содержит 90,91% углерода по массе. При окислении 2,64 г этого углеводорода подкисленным раствором перманганата калия выделяется 962 мл газа (при 20 °С и нормальном давлении), а при нитровании образуется смесь, содержащая два мононитропроизводных. Установите возможную структуру исходного углеводорода и напишите схемы упомянутых реакций. Сколько мононитропроизводных образуется при нитровании продукта окисления углеводорода?
Решение
1) Определим молекулярную формулу искомого углеводорода:
(С):(Н) = (90,91/12):(9,09/1) = 10:12.
Следовательно, углеводород – С 10 Н 12 (М
= 132 г/моль) с одной двойной связью в боковой цепи.
2) Найдем состав боковых цепей:
(С 10 Н 12) = 2,64/132 = 0,02 моль,
(СО 2) = 101,3 0,962/(8,31 293) = 0,04 моль.
Значит, из молекулы С 10 Н 12 при
окислении перманганатом калия уходят два атома
углерода, следовательно, было два заместителя: СН 3
и С(СН 3)=СН 2 или СН=СН 2 и С 2 Н 5 .
3) Определим относительную ориентацию боковых
цепей: два мононитропроизводных при нитровании
дает только параизомер:
При нитровании продукта полного окисления – терефталевой кислоты – образуется только одно мононитропроизводное.
Биохимия
Задача 4 (биологический факультет). При полном гидролизе 49,50 г олигосахарида образовался только один продукт – глюкоза, при спиртовом брожении которой получено 22,08 г этанола. Установите число остатков глюкозы в молекуле олигосахарида и рассчитайте массу воды, необходимой для гидролиза, если выход реакции брожения – 80%.
N /(n – 1) = 0,30/0,25.
Откуда n
= 6.
Ответ
. n
= 6; m
(H 2
O) = 4,50 г.
Задача 5 (медицинский факультет). При полном гидролизе пентапептида Met-энкефалина были получены следующие аминокислоты: глицин (Gly) – H 2 NCH 2 COOH, фенилаланин (Phe) – H 2 NCH(CH 2 C 6 H 5)COOH, тирозин (Tyr) – H 2 NCH(CH 2 C 6 H 4 OH)COOH, метионин (Met) – H 2 NCH(CH 2 CH 2 SCH 3)COOH. Из продуктов частичного гидролиза этого же пептида были выделены вещества с молекулярными массами 295, 279 и 296. Установите две возможные последовательности аминокислот в данном пептиде (в сокращенных обозначениях) и рассчитайте его молярную массу.
Решение
По молярным массам пептидов можно установить их
состав, пользуясь уравнениями гидролиза:
дипептид + H 2 O = аминокислота I +
аминокислота II,
трипептид + 2H 2 O = аминокислота I +
аминокислота II + аминокислота III.
Молекулярные массы аминокислот:
Gly – 75, Phe – 165, Tyr – 181, Met – 149.
295 + 2 18 = 75 + 75 + 181,
трипептид – Gly–Gly–Tyr;
279 + 2 18 = 75 + 75 + 165,
трипептид – Gly–Gly–Phe;
296 + 18 = 165 + 149,
дипептид – Phe–Met.
Эти пептиды можно объединить в пентапептид таким образом:
M = 296 + 295 – 18 = 573 г/моль.
Возможна также прямо противоположная последовательность аминокислот:
Tyr–Gly–Gly–Phe–Met.
Ответ
.
Met–Phe–Gly–Gly–Tyr,
Tyr–Gly–Gly–Phe–Met; M
= 573 г/моль.
Конкурс на химический факультет МГУ и в другие химические вузы в последние годы остается стабильным, а уровень подготовки абитуриентов растет. Поэтому, подводя итоги, мы утверждаем, что, несмотря на сложные внешние и внутренние обстоятельства, химическое образование в России имеет хорошие перспективы. Главное, что нас в этом убеждает, – неиссякающий поток юных талантов, увлеченных нашей любимой наукой, стремящихся получить хорошее образование и принести пользу своей стране.
В.В.ЕРЕМИН
,
доцент химического факультета МГУ,
Н.Е.КУЗЬМЕНКО,
профессор химического факультета МГУ
(Москва)
Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом. Как же образуются простые и сложные химические элементы?
Химический элемент
Все многообразие окружающей нас природы состоит из сочетаний сравнительно небольшого числа химических элементов.
В различные исторические эпохи в понятие «элемент» вкладывался различный смысл. Древнегреческие философы в качестве «элементов» рассматривали четыре «стихии» – тепло, холод, сухость и влажность. Сочетаясь попарно, они образовывали четыре «начала» всех вещей – огонь, воздух, воду и землю. В середине века к этим началам добавились соль, сера и ртуть. В XVIII веке Р. Бойль указал на то, что все элементы носят материальный характер и их число может быть достаточно велико.
В 1787 году французский химик А. Лавуазье создал «Таблицу простых тел». В нее вошли все известные к тому времени элементы. Под последними понимались простые тела, которые не удавалось разложить химическими методами на еще более простые. Впоследствии выяснилось, что в таблицу вошли и некоторые сложные вещества.
Рис. 1. А. Лавуазье.
В настоящее время понятие «химический элемент» установлено точно. Химический элемент – это вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Последний равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
В настоящее время известно 118 элементов. Примерно 90 из них существуют в природе. Остальные получены искусственно с помощью ядерных реакций.
104-107 элементы были синтезированы учеными-физиками. В настоящее время продолжаются исследования по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми номерами.
Все элементы делятся на металлы и неметаллы. К неметаллам относятся такие элементы, как: гелий, неон, аргон, криптон, фтор, хлор, бром, йод, астат, кислород, сера, селен, азот, телур, фосфор, мышьяк, кремний, бор, водород. Однако деление на металлы и неметаллы условное. При определенных условиях некоторые металлы могут приобретать неметаллические свойства, а некоторые неметаллы – металлические.
Образование химических элементов и веществ
Химические элементы могут существовать в виде одиночных атомов, в виде одиночных свободных ионов, но обычно входят в состав простых и сложных веществ.
Рис. 2. Схемы образования химических элементов.
Простые вещества состоят из атомов одного вида и образуются в результате соединения атомов в молекулы и кристаллы. Большинство химических элементов относятся к металлическим, потому что образованные ими простые вещества является металлами. Металлы имеют общие физические свойства: все они твердые (кроме ртути), непрозрачные, имеют металлический блеск, тепло- и электропроводность, ковкость. Металлы образуют такие химические элементы, как, например, магний, кальций, железо, медь.
Неметаллические элементы образуют простые вещества, относящиеся к неметаллам. Они не имеют характерных металлических свойств, бывают газами (кислород, азот), жидкостями (бром), и твердыми веществами (сера, йод).
Один и тот же элемент может образовывать несколько разных простых веществ, обладающих разными физическими и химическими свойствами. Они называются аллотропными формами, а явление их существования называется аллотропией. Примерами могут быть алмаз, графит и карбин – простые вещества, являющиеся аллотропными формами элемента углерода.
Рис. 3. Алмаз, графит, карбин.
Сложные вещества состоят из атомов элементов разного вида. Например, сульфид железа состоит из атомов химического элемента железа и химического элемента серы. При этом сложное вещество ни в коей мере не сохраняет свойств простых веществ железа и серы: их там нет, а есть атомы соответствующих элементов.
Что мы узнали?
В настоящее время известно 118 химических элементов, которые подразделяются на металлы и неметаллы. Все элементы можно разделить на простые и сложные вещества. первые состоят из атомов одного вида, а вторые – из атомов разных видов.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 296.
