Лекция 8 - Роль и задачи химического эксперимента в курсе органической химии

План лекции:

1. 
   Функции химического эксперимента
   
2. 
   Типы химического эксперимента
   
3. 
   Задачи эксперимента в преподавании органической химии
   
4. 
   Методика демонстрационного эксперимента по органической химии
   

1) изучение химических объектов (веществ и химических реакций), рассчитанное на одновременное восприятие всеми обучаемыми;

2) постановка целей и задач эксперимента;

3) экспериментальная деятельность самих обучаемых;

4) освоение техники химического эксперимента.

Химический эксперимент выполняет важнейшие функции: образование, воспитание (нравственное, духовное, трудовое, эстетическое, экономическое и др.) и развитие (в том числе памяти, мышления, эмоций, воли, мотивов и др.). Химический эксперимент выполняет и некоторые частные функции – информативную, эвристическую, критериальную, корректирующую, исследовательскую, обобщающую и мировоззренческую.

1. Информативная функция проявляется в тех случаях, когда химический эксперимент служит первоначальным источником познания предметов и явлений.

2. Эвристическая функция обеспечивает не только установление фактов, но и служит активным средством формирования многих эмпирических понятий, выводов, зависимостей и закономерностей в химии.

3. Критериальная функция проявляется в том случае, когда результаты опытов подтверждают предположения (гипотезы) обучаемых, т.е. служат той «практикой, что является критерием истины».

4. Корректирующая функция позволяет преодолевать трудности в освоении теоретических знаний: уточнять имеющиеся знания в процессе приобретения экспериментальных умений и навыков, исправлять ошибки обучаемых, осуществлять контроль за приобретенными знаниями.

5. Исследовательская функция связана с развитием практических умений и навыков по анализу и синтезу веществ, поиску знаний о свойствах веществ и исследованию их простейших признаков, конструированию приборов и установок, т.е. освоению простейших методов научно-исследовательской работы.

6. Обобщающая функция химического эксперимента создает условия для выработки предпосылок при построении различных типов эмпирических обобщений.

7. Мировоззренческая функция определяется дидактической ролью химического эксперимента в научном химическом познании. Все перечисленные функции химического эксперимента взаимосвязаны и взаимообуславливают друг друга. От возможности выполнения этих функций зависят успех и эффективность проводимого химического эксперимента.

Различают следующие типы химического эксперимента:

• демонстрационный эксперимент;

• лабораторные опыты;

• лабораторные работы;

• практические работы;

• экспериментальный (лабораторный) практикум;

Демонстрационный эксперимент – это химический эксперимент, проводимый преподавателем.

В процессе демонстрационного эксперимента необходимо реализовать следующие требования:

1) обозреваемость (обеспечение хорошей видимости всем студентам);

2) наглядность (обеспечение правильного восприятия студентами);

3) безукоризненная техника выполнения;

4) безопасность для студентов и преподавателя;

5) оптимальность методики эксперимента (сочетание техники эксперимента и слов преподавателя);

6) надежность (без срывов);

7) выразительность (раскрытие сущности объекта при минимальной затрате усилий и средств);

8) эмоциональность;

9) убедительность (однозначность объяснения, достоверность результатов);

10) кратковременность;

11) эстетичность оформления;

12) простота техники выполнения;

13) доступность для понимания;

14) предварительная подготовка эксперимента;

15) репетиция методики эксперимента.

Лабораторные опыты – это эксперимент, который выполняют студенты под непосредственным руководством преподавателя. Лабораторные опыты являются, как правило, единичными и помогают изучить отдельные стороны химического объекта.

Лабораторные работы представляют собой совокупность лабораторных опытов и позволяют изучить многие стороны химических объектов и процессов. Лабораторные работы заключаются в проведении студентами по заданию преподавателя опытов с использованием приборов, инструментов и прочего оборудования. По времени они могут занимать от 5–10 до 40–50 мин (лабораторное занятие).

Практические работы являются одним из видов экспериментальной учебной деятельности студентов. Практические занятия отличаются более высокой степенью самостоятельности обучаемых и способствуют совершенствованию их знаний и умений.

3. Задачи эксперимента в преподавании органической химии

В органической химии изучаются вещества различных классов органических соединений. Выбор этих веществ определяется: а) значением их для усвоения основ науки; б) важностью для человека и народного хозяйства страны.

В связи с этим в вузовском курсе химии представлены такие основные классы соединений, как углеводороды, спирты, альдегиды, кислоты, сложные эфиры, углеводы, нитро- и аминосоединения, белки, полифункциональные соединения - красители, гетероциклические соединения, алкалоиды и ряд других классов веществ.

Первая задача эксперимента состоит в том, чтобы обеспечить наглядное ознакомление с изучаемыми веществами.

Вторая задача эксперимента заключается в том, чтобы показать химические реакции веществ в более наглядной форме.

Третья задача эксперимента — помочь преподавателю раскрыть перед учащимися идею развития в органической химии: генетическую связь веществ, переходы между классами органических соединений, синтезы сложных веществ из простых, обусловленность реакций внешними условиями и т.п.

Четвертая задача эксперимента, особенно характерная для преподавания органической химии, — показать на конкретных, убедительных фактах зависимость химических свойств веществ от их строения и характер взаимного влияния атомов в молекулах.

Пятая задача эксперимента состоит в том, чтобы содействовать успешному политехническому обучению студентов.

Шестая задача химического эксперимента и в том, чтобы вооружить студентов практическими умениями.

Выполнение студентами опытов по органической химии, часто более сложных, чем опыты с неорганическими веществами, способствует выработке умений применять знания на практике и умений обращения с веществами и лабораторной техникой, что также имеет важное значение в практической подготовке.

Рассмотрим в этой последовательности, какие методические выводы отсюда следуют.

1. Эксперимент органической химии дает весьма благодарный материал для умственного развития обучаемых и воспитания творческих способностей к решению выдвигаемых проблем. Эксперимент особенно ценен как средство изучения природы и поскольку он является источником знаний, он развивает наблюдательность студентов и стимулирует их мыслительную деятельность, а также заставляет сопоставлять и анализировать факты, создавать гипотезы и находить пути их проверки, уметь приходить к правильным выводам и обобщениям.

2. Большой методической тщательности требуют опыты по органической химии ввиду длительности их во времени. Свыше 60% опытов являются «длительными», требующими на свою постановку от 10 мин до 1 ч, а в отдельных случаях и больше.

3. Многие опыты органической химии значительно проигрывают в связи с малой наглядностью процессов и получаемых веществ.

4. Для реакций в органической химии решающее значение имеют условия их протекания. Наблюдение химических реакций без четкого уяснения условий их протекания отрицательно сказывается на качестве и прочности знаний.

5. При изучении органической химии нет ни возможности, ни необходимости демонстрировать все явления, о которых идет речь на занятии. Это утверждение уже достаточно обосновано выше. Здесь важно рассмотреть, как подходить к отбору опытов, обязательных для демонстрирования, и как определять, о каких опытах студенты могут составить представление по схемам, рисункам, рассказам преподавателя и т.д.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции: функции химического эксперимента, типы химического эксперимента, задачи эксперимента, методика демонстрационного эксперимента по органической химии

Вопросы для самоконтроля:

1. 
   Какие функции выполняет химический эксперимент?
   
2. 
   В чем отличие лекционного и демонстрационного эксперимента?
   
3. 
   Какие типы экспериментов используются больше всего?
   

1. 
   Космодемьянская С.С., Гильманшина С.И. Методика обучения химии: учебное пособие. – Казань: ТГГПУ, 2011. С. 75-80
   
2. 
   Иванова М.А. Химический демонстрационный эксперимент. –М.:Высшая школа, 2009. – 248с.
   
3. 
   Чернобельская Г.М. Методика обучения химии в средней школе. – М.: Влдадос, 2000. С. 81-90.
   

План лекции:

1. Особенности изучения органической химии в вузах

2. Построение и содержание раздела органической химии

Чтобы курс химических дисциплин имел право называться фундаментальным, он должен обладать рядом особенностей. Прежде всего структурой, логикой и методом изложения. Он должен отличаться от школьного курса химии, воспитывающего лишь эмпирический тип мышления. Вместе с тем, он должен опираться и на полученные в школе знания, а не начинать все с нуля.

Преподавание курса органической химии в университете ведется на технических, естественных и химических факультетах. При этом программы этих курсов не всегда связаны с теми практическими задачами, которые обязан решать будущий специалист.

Курс органической химии высшей школы можно разделить на четыре части: основы органической химии (номенклатура органических соединений, пространственное строение органических соединений, электронные эффекты в органических соединениях, кислотность и основность органических соединений), механизмы органических реакций (радикальные, электрофильные, нуклеофильные), особенности химического поведения высокомолекулярных соединений, профильная часть органической химии (для разных специальностей разная). Эти сведения в систематизированном и структурно-упорядоченном виде излагаются в лекционном курсе органической химии, построенной на основе раскрытия кинетики органических реакций.

Особенности преподавания органической химии вытекают из специфики предмета.

Некоторые черты специфики предмета:

1. Содержание органической химии включает изучение огромного числа соединений.

2. Для усвоения органической химии необходимо знать теорию строения органических веществ А.М. Бутлерова.

3. Усвоение органической химии невозможно без понимания электронного строения органических веществ, их номенклатуры и генетических связей между ними.

4. Построение курса органической химии основано на постепенном усложнении строения изучаемых веществ.

2. Изучение органической химии в вузе основывается в соответствии следующих нормативных документов:

- ГОСО РК 5.04.019-2011 «Высшее образование. Бакалавриат. Основные положения», № 261;

- Типовая учебная программа дисциплины «Органическая химия»,

- СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;

- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и содержание учебно-методических комплексов дисциплин».

Основной задачей курса «Органическая химия» является изучение общих законов и закономерностей, связывающих строение и свойства органических соединений, путей их синтеза и применения в народном хозяйстве. Органическая химия широко пользуется разнообразными современными теоретическими представлениями, квантово-химическими, термодинамическими расчетами и инструментальными методами для объяснения и предсказания реакционной способности органических соединений. Теоретическими основами ОХ являются теория строения органических соединений и теория реакционной способности, дополненные стереохимическими, электронными и квантово-химическими представлениями, знаниями о механизмах органических реакций.

Цель курса ОХ – дать студентам фундаментальные знания в области ОХ: теорию строения органических молекул, электронные и пространственные эффекты, оптические свойства, стереоизомерию органических молекул, химические свойства – общие и специфические для каждой группы соединений, биогенетическую связь между группами и классами органических соединений, основные механизмы реакций, лабораторные и промышленные способы получения основных классов органических соединений.

Студенты в процессе изучения курса ОХ должны знать: строение (химическое, электронное, пространственное) органических молекул, основные закономерности и механизмы протекания различных типов реакций, способы получения основных классов органических соединений и зависимости их свойств от строения, а также иметь целостное представление проблемах экологии, охраны природы и рационального природопользования.

Студенты в процессе изучения данного курса должны уметь: изобразить структурную формулу ОС, назвать его согласно номенклатурным правилам, показать распределение электронной плотности в любой молекуле, предсказать химические свойства, исходя из электронного и пространственного строения молекул, проводить идентификацию ОС на основании современных физико-химических методов исследований, проводить расчеты по химическим формулам и осуществлять многостадийные синтезы

Схема. Примерный план аудиторных занятий и темы занятий по курсу «Органическая химия» для студентов естественного факультета

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции: особенности изучения органической химии в вузах, построение и содержание раздела органической химии

Вопросы для самоконтроля:

1. 
   Место органической химии в курсе химии.
   
2. 
   Значение органической химии.
   
3. 
   Построение и содержание раздела органической химии.
   
4. 
   Требования к знаниям и умениям выпускников в области органической химии.
   

1. В.Ф. Травень. Органическая химия. – М.: Академкнига, 2008. Т.1. 727с.

2. В.Ф. Травень. Органическая химия. – М.: Академкнига, 2008. Т.2. 582с.

3. В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин, Н.А. Тюкавкина. Органическая химия. – М.: Дрофа, 2009. –Кн.2: 592 с.

4. Робертс Дж., Кассерио. Основы органической химии. В 2 т. – М.: Мир, 1978.

5. Терней А. современная органическая химия. В 2 т. –М.: Мир, 1981.