102 ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2011. Вып. 2 ФИЗИКА. ХИМИЯ

УДК 620.173.3

Л.Л. Макарова

ПРАКТИКА ПРЕЕМСТВЕННОСТИ СРЕДНЕГО И ВЫСШЕГО

ХИМИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ КУРСА ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Разработано и частично апробировано пособие «Избранные главы курса физической химии для старшеклассников» [1], призванное обеспечить преемственность школьного и вузовского химического образования.

Ключевые слова: непрерывное образование, преемственность. апробация, физическая химия, термодинамика, химическая кинетика, профильное образование, элективный курс, учебно-исследовательская работа, учебнометодическое пособие.

Известно, что в цепи подготовки квалифицированного специалиста-химика: школьник – абитуриент – студент – аспирант – научный работник (руководитель производства) – первое звено является наиболее слабым, а недостатки на более высоких ступенях образования частично порождены изъянами в школьном образовании.

Причин этого много. С одной стороны, в школьном курсе химии учение о строении вещества и учение о периодическом изменении свойств элементов занимают намного больше объема изучаемого материала, чем вопросы физической химии (химическая кинетика и термодинамика), с другой стороны, игнорируется роль исследовательской работы учащихся [2; 3].

Поэтому в разработке системы преемственности между средней школой и вузом заложены потенциальные возможности повышения качества учебного процесса в школе, в вузе и далее. При разработке данной системы необходимо в первую очередь уделить внимание преподаванию вопросов физической химии в школе и введению в практику школы учебно-исследовательских работ.

В соответствии с Концепцией модернизации российского образования до 2010 г. преемственность школьного и вузовского образования призвана обеспечить переход к профильному образованию на старшей ступени общеобразовательной школы (10-11 классы).

Учебный план профильного обучения включает элективные курсы, которые как элемент предпрофессионального образования решают задачи специализированной подготовки выпускника в сфере выбранной будущей профессии.

Закономерно встает вопрос о методическом обеспечении профильного образования. Разработанное нами учебно-методическое пособие по избранным главам курса физической химии для старшеклассников и учителей может быть использовано для методического обеспечения профильного образования.

Учебно-методическое пособие может выполнять следующие функции:

а) обеспечить преемственность школьного и вузовского химического образования;

б) служить «надстройкой» профильного учебного предмета (например, химии), тогда такой дополнительный профильный учебный предмет становится в полной мере углубленным;

в) развивать содержание одного из базовых учебных предметов, что позволяет поддерживать изучение смежных учебных предметов (например, физики) или получить дополнительную подготовку для поступления в учреждения профессионального образования (для сдачи ЕГЭ);

г) способствовать удовлетворению познавательных интересов обучающихся в различных сферах деятельности человека;

д) служить специализированной подготовке выпускника в сфере выбранной будущей профессии.

Учебно-методическое пособие состоит из отдельных модулей:

- модуль 1. Термодинамика;

- модуль 2. Химическое равновесие;

- модуль 3. Химическая кинетика;

- модуль 4. Электрохимия;

- модуль 5. Коррозия и защита металлов.

Учитель сам может сконструировать свою программу. Модули, помимо информационного блока, содержат задания для самостоятельной работы учащихся, практические задания, задания для проектно-исследовательской деятельности. Дальнейшая работа состояла в том, чтобы из отдельных моПрактика преемственности среднего и высшего химического образования… ФИЗИКА. ХИМИЯ 2011. Вып. дулей курса «Физическая химия» разработать элективные курсы с учебно-методическим обеспечением для школьников и апробировать их на базе средних учебных заведений. Объединив первые три модуля, мы разработали учебно-методическое пособие для школьного элективного курса «Почему и как идет химическая реакция».

Апробирование учебно-методического пособия было проведено на базе химического кружка Дворца детского (юношеского) творчества с учащимися 10-11 классов. Для изучения курса учащимся был предложен метод учебно-исследовательской работы. Данный метод способствует формированию ученого уже на школьном этапе обучения.

Школьниками была выполнена учебно-исследовательская работа по теме «Термодинамический расчет химико-технологического процесса окисления серы (IV) (SO2) в оксид серы (VI) (SO3)», в какойто степени моделирующая работу химика-технолога на предприятии по производству серной кислоты.

Цель учебно-исследовательской работы:

- применить методы и законы физической химии для более глубокой и всесторонней оценки процесса каталитического окисления оксида серы (IV) (SO2) в оксид серы (VI) (SO3);

- дать теоретическое обоснование технологического режима данного процесса.

Для выполнения учебно-исследовательской работы школьники выбрали ролевые функции для работы в группах специалистами по химической термодинамике, химической кинетике, химическому равновесию. Задача группы специалистов по химической термодинамике состояла в определении термодинамической вероятности протекания процесса превращения SO2 в SO3 при различных условиях.

Группами специалистов по термодинамике и химическому равновесию был составлен план термодинамического анализа процесса и проведены соответствующие расчеты, на основании которых сделан вывод, что рассматриваемая реакция является экзотермической; при неблагоприятном энтропийном факторе она разрешена при температуре ниже 768оС, когда по абсолютному значению |Н| > |ТS|; при более высокой температуре такая реакция прекратится, так как |Н| < |ТS| – энтропийный фактор «перетянет» энергетический, и G реакции станет больше нуля.

Задача группы специалистов по химическому равновесию заключалась в качественной и количественной оценке химического равновесия процесса превращения SO2 в SO3; в определении равновесной степени превращения SO2 в SO3.

Качественная и количественная оценка смещения химического равновесия реакции, проведенная группой специалистов по химическому равновесию подтвердила расчеты, проведенные группой специалистов по химической термодинамике, сделавшей следующий вывод: для получения максимального выхода продукта температуру сильно повышать нельзя, так как при повышении температуры равновесие смещается влево, константа равновесия уменьшается. Полученные расчеты равновесной степени превращения (хр) SO2 в SO3 в зависимости от температуры приведены в табл. 1.

Таблица Зависимость равновесной степени превращения (хр) от температуры при давлении 1 атм.

и постоянном содержании SO2 в обжиговом газе (7%) Т,оС 1000 700 Хр 0,05 0,436 0, Исходя из полученных данных, группами специалистов по термодинамике и химическому равновесию сделан общий вывод: реакцию (Еакт = 280 кДж/моль) SO2 + 0,5O2 SO3 + целесообразно проводить с использованием катализатора для преодоления активационного барьера в интервале температур от 420 до 660оС при атмосферном давлении с целью экономии, так как высокий равновесный выход SO3 получается и без увеличения давления (повышение давления может быть использовано в дальнейшем).

При выполнении учебно-исследовательской работы проводили обсуждение результатов в виде бесед, дискуссий, в ходе которых выяснили трудности, встречающиеся в работе, и пути их решения.

Для подведения итогов изучения курса проводили зачетное занятие – защиту реферата, в виде которого представлялась работа.

104 Л.Л. Макарова 2011. Вып. 2 ФИЗИКА. ХИМИЯ В результате выполнения учебно-исследовательской работы учащимися были усовершенствованы такие виды деятельности, как работа в группе, работа с информацией, решение проблем исследовательского характера, умение анализировать и делать выводы.

Апробированный курс «Почему и как идет химическая реакция?» подготовлен к изданию в виде учебно-методического пособия для курсов химии учреждений среднего образования.

Ранее такой раздел физической химии, как кинетика химических реакций, разработан, апробирован на базе гимназии №56 г. Ижевска в виде элективного школьного курса и издан как учебнометодическое пособие «Элементы химической кинетики» [4].

Учебно-тематическое планирование этих элективных курсов опубликовано нами ранее [5; 6].

Отбор содержания учебно-методического пособия проводился путем рассмотрения вопросов химической кинетики в государственном стандарте среднего (полного) общего образования по химии (базовый и профильный уровни) [7], программе вступительных экзаменов по химии для поступающих в вузы (в частности, Удмуртский государственный университет) [8], авторских программах, рекомендованных Министерством образования РФ для использования по выбору учителя в общеобразовательных учреждениях всех видов [9] и реализованных в соответствующих учебниках, отобранных путем сравнения отзывов учителей, а также отзывов, опубликованных в газете «Первое сентября.

Химия» и журнале «Химия в школе».

Каждый модуль пособия содержит:

- информационный блок, в котором рассмотрены основы науки (важнейшие понятия, теории, законы, методы химической кинетики);

- экспериментальный блок, содержащий лабораторные опыты;

- практический блок, который содержит контрольные вопросы и задания для закрепления усвоения теоретического материала.

Пособие основано на использовании проблемного методического подхода и объяснительноиллюстративного метода. Проблемное и исследовательское обучение в наибольшей степени отвечает деятельностному подходу, то есть оно основано на деятельности обучаемых и рассчитано на формирование умственных действий и понятий через их собственную познавательную активность.

Данное пособие может быть использовано как учителями, так и учащимися для самостоятельных занятий.

Как показывает практический опыт, курс «Физическая химия» школьниками лучше усваивается небольшими частями – модулями. Поэтому дальнейшая наша работа состоит в разработке школьного элективного курса «Электрохимия».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ижевск, 1997. 128 с.

2. Половняк В.К., Яблочкина Т.К., Хабибулина А.Б., Павлова И.В. Химико-технологическая подготовка учащихся в школе-лицее // Вестн. Удм. ун-та. 2006. №8. С. 231-235.

3. Зайцев О.С. Методика обучения химии. М.: ВЛАДОС, 1999. 384 с.

4. Макарова Л.Л., Киршина Т.В. Элементы химической кинетики / УдГУ. Ижевск, 2010. 34с.

5. Макарова Л.Л., Перевощикова В.П., Жданова О.Л. Теория преемственности среднего и высшего химического образования на примере курса физической химии // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Физика. Химия. 2008. Вып. 2.

С. 129-137.

6. Макарова Л.Л., Киршина Т.В. Разработка и апробация школьного элективного курса «Кинетика химических реакций» // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Физика. Химия. 2010. Вып. 2. С. 98-100.

7. Новые государственные стандарты школьного образования. М.: Астрель, 2004. 446с.

8. Программа вступительных экзаменов по химии для поступающих в Удмуртский государственный университет. Ижевск: Изд. дом «Удмуртский университет», 2007. 23 с.

9. Программа для общеобразовательных учреждений: Химия. 8-11 кл. / сост. Н.И. Габрусева, С.В. Суматохин.

М.: Дрофа, 2001. 228 с.

L.L. Makarova Continuity in high and higher chemical education by the example of the course of physical chemistry The workbook «Selected chapters of the course of physical chemistry for high school students» [1] was worked out and approved. The book is to provide the continuity in high and higher chemical education.

Keywords: continuity in education, succession, approval, physical chemistry, thermodynamics, chemical kinetics, core education, elective, educational experimental work, educatonal methodological workbook.

кандидат химических наук, профессор candidate of chemistry, professor ФГБОУ ВПО «Удмуртский государственный университет» Udmurt State University 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1) 426034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya st., 1/