CC BY
131
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
ART 15247
УДК 372.854
Лямин Алексей Николаевич,
кандидат педагогических наук, доцент, почётный работник общего образования РФ, преподаватель химии лицея инновационного образования ФГБОУ ВПО «Вятский государственный университет», г. Киров lyamin. lyaminchem istrv2015@vandex. ru
Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе
Аннотация. Статья посвящена оптимизации результатов обучения химии в современной школе в соответствии с ФГОС посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний. В частности, акцент ставится на обновлении базовых понятий, оптимизации химического содержания, формировании естественнонаучной картины природы как элемента современной картины мира и овладении школьниками универсальными учебными действиями в процессе изучения химии. Ключевые слова: ФГОС, естественнонаучная картина природы, научная картина мира, УУД, интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний при обучении химии в современной школе.
Раздел: (01) педагогика; история педагогики и образования; теория и методика обучения и воспитания (по предметным областям).
Все должно быть изложено так просто, как только возможно, но не проще.
Альберт Эйнштейн
В России проблема качества образования, в т. ч. общего химического образования, возведена в ранг государственной (национальный проект «Образование», Федеральный закон «Об образовании в РФ» № 273-ФЗ от 29.12.2012, концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г., п. III. 4. Развитие образования, Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа», концепция развития образования в Кировской области на период до 2020 г.; Закон «Об образовании в Кировской области» от 14 октября 2013 года № 320-ЗО), определены приоритетные направления и утверждён Федеральный государственный образовательный стандарт всех ступеней общего образования (далее -ФГОС). На сегодняшний день остро обозначилась необходимость гуманитарного обновления обучения химии в современной школе посредством интеграции естественнонаучных и гуманитарных знаний с помощью эффективных методических средств, обеспечивающих: творческий уровень усвоения учебного материала; развитие потребности в самостоятельном получении и расширении предметных знаний; совершенствование универсальных учебных действий, воспитание ценностного отношения к окружающему миру и к себе. В этих условиях особое значение приобретает совместная деятельность педагога и учащихся, направленная на формирование у школьников устойчивых мотивов к изучению химии посредством личностно значимых смыслов химического образования. Важнейшим условием профессиональной успешности учителя химии становится понимание, что изучение в школе химии как науки не самоцель ради самой химической науки, а важность, прежде всего, как составной части целого -культуры [1].
Рассмотрим основные требования обучения химии согласно ФГОС и связанные с ними ключевые аспекты содержания школьного химического образования.
1
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Изучение предметной области «Естественные науки» должно обеспечить: сформированность основ целостной научной картины мира; формирование понимания взаимосвязи и взаимозависимости естественных наук;... [2]
С целью оптимизации современного химического образования школьников в соответствии с ФГОС необходимо привести к единой научной логической основе дефиниции, используемые при обучении химии: научная картина мира - система представлений человека о свойствах и закономерностях действительности, реально существующего мира, построенная в результате качественного обобщения и мировоззренческого синтеза разных научных теорий, понятий и принципов; мир - совокупность всех форм существования материи; вселенная во всём её многообразии; вселенная -фундаментальное понятие в астрономии и философии, строго не определяемо. Несмотря на то что вселенная имеет чётко выраженную структуру, да и к тому же с несколькими уровнями иерархий, понятия классической механики - масса, размер - для неё не имеют смысла. Вселенная ни с чем не взаимодействует, вместо этого её описывают как термодинамическую систему, употребляя понятия «плотность», «давление», «температура», «химический состав», именно они и определяют облик вселенной как единого целого (табл. 1).
Таблица 1
Облик Вселенной
Химический состав Средняя температура Плотность Уравнение состояния
H - 75% He - 23% O - 1% C - 0,5% 2,725 К 10-29 г/см3, из них: тёмная энергия - 74% тёмная материя - 22% барионная материя - 4% -1.1±0.4
Следует различать понятие научной картины мира, в которое в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции и принципы общественных наук, и понятие естественнонаучной картины природы, которая формируется из достижений познания наук о природе. Естественнонаучная картина природы - систематизированное представление о природе с использованием научного языка для обозначения объектов и явлений материи, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В эту картину входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальных теорий. Природа - материальный мир Вселенной, основной объект изучения естественных наук. В быту термин «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания. Ключевыми понятиями естественнонаучной картины природы являются: материя, пространство и время, движение и др. Материя, от латинского materi-alis - вещественный, - философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в его ощущениях, существуя независимо от них. Материализм - философское воззрение, в соответствии с которым материя является онтологически первичным началом, а идеальное - понятия, дух и т. п. - вторичным. Термин «материализм» был введён математиком и философом Готфридом Лейбницем: словом «материалисты» он характеризовал своих идейных противников. Материализм утверждает существование единственной «абсолютной» субстанции бытия - материи; все сущности образованы материей, а идеальные явления, в том числе сознание, являются процессами взаимодействия материальных сущностей. Законы материального мира распространяются на весь мир, в т. ч. и на общество. Материализм конца XX в. и начала XXI в. представлен философским направлением «онтологической философии», лидером которого является американский философ Барри Смит. Диалектический материализм, от
2
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
др.-греч. (SiaAeKrnq) dialektike (techne), - искусство вести спор, рассуждение; от diale-gomai - веду беседу, спор - материалистически интерпретированная диалектика Гегеля; направление в философии, утверждающее первичность материи и постулирующее три основных закона её развития во времени: закон единства и борьбы противоположностей; закон перехода количественных изменений в качественные; закон отрицания отрицания. Согласно диалектическому материализму, материя - единственная основа мира; мышление - неотъемлемое свойство материи; движение и развитие мира - результат преодоления его внутренних противоречий; материя вечна!
Структурную иерархию материальных объектов можно представить в зависимости от их размеров (табл. 2). Мега, от греческого megas - большой. Макро, от греческого macros - длинный. Микро, от греческого micros - малый.
Таблица 2
Структура основных материальных объектов
Область простран- ства Протяжён- ность области, м Объекты, структурные единицы материи Размеры объекта, м Состав объекта Движение внутри объекта его структурных частей
Мегамир 1020-1025 Галактики 1020 Звёзды Звёзд
Макромир 10-8-1020 Звёздные системы 1013 Планеты Планет
Окружающие нас тела СО О 7 со О Молекулы, атомы и ионы Молекул, атомов и ионов
Микромир со о т со О Молекулы и атомы со О 7 о О Ядра и электроны Электронов и ядер
Ядра атомов 10-15 Нуклоны Нуклонов
Элементарные частицы ю О 7 О - Взаимопревращение частиц
Основные формы материи
Время - форма существования материи, выражающая порядок изменения объектов и явлений действительности. В практической деятельности, используя единицы измерения даже меньшие, чем секунда, или большие, чем год, мы всего лишь измеряем нечто, что не поддаётся определению, поскольку такие термины, как «интервал», «момент», «период» или «час», являются, по существу, синонимами слова «время» и не проясняют его значения. Интересное высказывание о смысле понятия времени принадлежит одному из основателей католической церкви святому Августину: «Что есть время? Если меня не спрашивают об этом, я знаю, но когда меня просят дать объяснение, мне нечего ответить». Известный англо-американский математик и философ Альфред Уайтхед говорил по этому поводу следующее: «Невозможно размышлять о времени и о тайне эволюции природы, не испытывая при этом глубочайшего ощущения ограниченности человеческого разума». Время необратимо, т. е. любой материальный процесс развивается в одном направлении - от прошлого к будущему. Пространство - форма существования материи, выражающая порядок расположения одновременно сосуществующих объектов. Пространство и время имеют объективный характер, неразрывно связаны друг с другом и бесконечны. Универсальные свойства времени - длительность, необратимость, неповторяемость; всеобщие свойства пространства - протяжённость, единство прерывности и непрерывности. Время и пространство существуют не сами по себе, а находятся в такой универсальной взаимосвязи, в которой они теряют самостоятельность и выступают как стороны единого и многообразного целого (А. Эйнштейн, специальная теория относительности 1905 г.).
3
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Виды материи
Поле - материальное образование, частицы которого не обладают массой покоя, а характеризуются массой движения и кинетической энергией. Согласно концепции, поля, участвующие во взаимодействии частицы, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояние - поле сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какую-либо точку этого пространства. Каждому виду взаимодействия в природе отвечает определённое поле (табл. 3).
Таблица 3
Виды взаимодействий
Взаимодействие Радиус действия, м Частицы Интенсивность (относит.)
Гравитационное «; 1/r2 Гравитоны 1
Электромагнитное «; 1/r2 Фотоны (кванты) 1036
Слабое 10"18- 1/emw, z r W+ w- z0 бозоны 1025
Ядерное (сильное) 10-15 Глюоны 1038
Вещество, заимствовано из старославянского языка вещь - материальное образование, частицы которого обладают массой покоя и характеризуются внутренней энергией. Атом, от греческого atomos - неделимый, - электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная ядром и электронами. Молекула, от новолатинского molecula - уменьшительное от moles - масса, - электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная двумя и более ядрами и электронами. Ион, от греческого i6n - идущий, - электроположительно или электроотрицательно заряженная система взаимодействующих элементарных частиц, образованная одним или несколькими ядрами и избытком или недостатком электронов. Элемент химический - вид одноядерных частиц, которые могут существовать в виде свободных атомов или ионов, а также входить в состав простых и сложных веществ (табл. 4).
Таблица 4
Химический элемент
в виде свободных атомов в виде свободных ионов в составе простых веществ в составе сложных веществ
He (г), N (г), Au (г) Na+ (г), F- (г), Ag+ (г) O3 (г), Hg (ж), K (тв) С№ (г), H2O (ж), BN (тв)
Символ Символ Формула Формула
Энергия ионизации Заряд иона Молярная масса Молярная масса
Сродство к электрону Радиус Аллотропия Изомерия
Радиус Электроотрицатель- ность Электроотрицатель- ность Электроотрицатель- ность
Электроотрицатель- ность Поляризация Физические свойства Физические свойства
Молярная масса Молярная масса Химические свойства Химические свойства
Соединение химическое, индивидуальное вещество - физически неделимое вещество, образованное частицами, связанными между собой химическими связями. Материал, от латинского materia - вещество, первичная порода, начало, - вещество или смесь веществ, из которых изготавливается что-либо или которые способствуют каким-либо действиям. Тело, от древнерусского - ткло, - форма организации вещества, характеризующаяся размерами, массой, объёмом и энергией.
«Химия» (базовый уровень) - требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...умения давать количественные оценки и проводить расчёты по химическим формулам и уравнениям;... [3]
4
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Моль, от латинского moles - масса (n, моль), - единица количества вещества, т. е. величины, оцениваемой количеством содержащихся в физической системе тождественных структурных элементов, атомов, молекул, ионов и других частиц или их специфических групп. Моль равен количеству вещества, содержащего столько же структурных элементов, сколько атомов содержит 12C массой 0,012 кг, т. е. Авогадро число 6,0221023. Величина «количество вещества» однозначно связана с массой, числом структурных единиц и с объёмом вещества (табл. 5).
Таблица 5
Уравнения преобразования физических величин
т V n p M Мэ *>( Э)
т кг кг = 103г m = Vp m = nM m = pV m = nM т = п3М3 т(Э) т ~ э)
V т V = — Р mRT у м3; м3 = 103л л = 103мл nM V = P V = nVM m V - — P nM V = — P Vm = 22,4 — МОЛЬ M Vm = 7 щМэ V = Р V - т<3) 6>(Э)Р
Мр мл = см3 pV = nRT
П т п~м т щ = м1 V П = Г„ Vp n RT моль; пэ - nz; *0 pV 11 M pVz щ= M m п~м т П ~ гМэ ш(Э)М(В) п = М(Э)
т т nM КГ , г -^7= 103 — M3 МЛ nM P=1T Мэпг т(Э)
Р Р V Р V P~ V r , Г -= 103 — Л МЛ M p ~ v~ v M Р~ V u>0)V(B)
м т М = — п Vp М — — п m M = — n M = pVM КГ , Г = 103 моль моль М = M3z „ "СЭ)М(З) м = —— НЭ)
мэ т Мэ = — 1IZ Vp м3 — — пг m мэ = — nz pV m3 = — nz м м, = - КГ . Г = 103 моль моль п(Э)М(Э) 3 w(3)z
*»(Э) и(э) ш(э) - *(Э)М(Э) _ „(ЭЖЭ) п(Э)М(Э) безразмерная;
■ J Vp M(B) Ш[Э) Vp Ш{Э) М(В) ^ ’ M3(B)z %
Все вычисления по уравнениям химических реакций выполняются адекватно закону сохранения количества вещества - количества реагентов и количества продуктов прямо пропорциональны коэффициентам перед соответствующими веществами в уравнении конкретной химической реакции. Можно предложить учащимся простую памятку для выполнения расчётов по уравнению химической реакции: 1) выделите, что требуется найти, и проанализируйте, что для этого дано; 2) оформите условие задачи (найти, дано, решение); 3) составьте уравнение химической(их) реакции(ий), обозначенных в условии задачи; 4) по уравнению реакции определите соотношения количеств участвующих в процессе веществ (стехиометрические коэффициенты); 5) все известные (данные) величины (масса, объём и др.) переведите в количества; 6) если в условии задачи приведены данные для двух и более веществ, участвующих в реакции, по соотношению количеств определите, какое вещество дано в избытке, а какое в недостатке; 7) по соотношению и найденному количеству вещества, данного в недостатке, определите количество вещества, которое требуется найти; 8) найденное количество вещества выразите в требуемых единицах.
5
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
«Химия» (базовый уровень) - требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...пользование химической терминологией и символикой;... [4]
Химические элементы в формуле вещества располагаются в порядке увеличения значения электроотрицательности слева направо, исключение составляют группы (OH-) и (NH4+, NH3, N2H4) и формулы органических соединений; элемент с наибольшим значением электроотрицательности проявляет отрицательную степень окисления равную 8 за вычетом номера группы, исключение (O2-); элементы I, II, III главных групп проявляют положительную степень окисления, равную номеру группы;
Na+1 С1~г\ P+3f/J1; Л^ЛГ3; 0+2F^1; [Н^1 N~3]^[S+60^2]2-
2
Sb^Cl^O-2) [Ag+1(H^1N-3)0z] + [O-2H+1]-; Li+ [А1+3Я*1]-;
Mg+20~2; Na+1Cl~1-, ЛГа+(0“2Я+1)_; Ca2+(C+*0^2f~; Ca^F^1 идр.
степени окисления других элементов вычисляют согласно закону сохранения заряда.
Na^ 1Cr%Oj2;
(2 • +1) + (2 • х) + (7 • -2) = 0; х = +6
Названия неорганических веществ составляются по химическим формулам. Они складываются из названий электроотрицательных составляющих с латинским корнем в именительном падеже и электроположительных составляющих с русским названием в родительном падеже справа налево (см. табл. 6).
- Для обозначения стехиометрического состава используются числовые приставки, N2S5 - пентасульфид диазота [dinitrogen pentasulfide].
- Степень окисления указывается римской цифрой в скобках за символом элемента - способ Штока, MnO2 - оксид марганца(М) [manganese(IV) oxide].
Названия органических соединений строятся согласно схеме (рис. 1).
ПРЕФИКСЫ РОДОНАЧАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СУФФИКС
КОРЕНЬ СУФФИКС t
> 1 < ' >
Все заместители в алфавитном порядке с локан-тами и числительными > 1 Старшая характеристическая группа с числительными и локантами
Главная цепь, основная циклическая или гетероциклическая структура Степень насыщенности с числительными и локантами: -ан, -ен, -ин
3 2
нс=сн
ен
фенил
</°
— С аль
\
проп |_|
3-фенилпропеналь; коричный альдегид, компонент парфюмерии и пищевых эссенций, фунгицид
Рис. 1
6
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Согласно ведущей идее школьного химического образования и ФГОС, в качестве объектов рассмотрения теорий и фундаментальных законов химии оптимально использовать вещества и процессы, широко используемые в жизни общества и быту.
Таблица 6
Перечень веществ, рекомендуемых к изучению в школе на базовом уровне
Номенклатурное название Тривиальное название Формула
диводород водород H2
дикислород кислород O2
оксид водорода вода H2O
пероксид водорода перекись водорода H2O2
цикло-трикислород озон Оз
диазот азот N2
оксид азота(И) оксид азота NO
оксид азота(^) бурый газ NO2
триоксонитрат(V) водорода азотная кислота HNO3
нитрид водорода аммиак H3N
гидрат нитрида водорода нашатырный спирт, 10% H3NH2O
углерод, алмаз алмаз C
углерод, графит графит C
(C60-Ih)[5,6]фуллерен фуллерен-60 Сбо
оксид углерода(^) углекислый газ CO2
гидрат оксида углерода(^) углекислота CO2H2O
оксид углерода(И) угарный газ CO
метан метан CH4
пропан пропан C3H8
бутан бутан C4H10
этен этилен C2H4
хлорэтен винилхлорид C2H3CI
пропен пропилен C3H6
бутадиен-1,3 бутадиен C4H6
этин ацетилен C2H2
бензол бензол C6H6
метилбензол, толуол толуол C7H8
винилбензол, стирол стирол C8H8
метанол древесный спирт CH3OH
метановая кислота муравьиная кислота HCOOH
этанол алкоголь C2H5OH
этаналь уксусный альдегид CH3COH
этановая кислота уксус CH3COOH
пропанон ацетон H3CCOCH3
пропантриол-1,2,3 глицерин CH2OHCHOHCH2OH
бензойная кислота бензойная кислота C6H5COOH
винилэтаноат винилацетат CH3COOC2H3
2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь глюкоза C6H12O6
a-D-глюкопиранозил-в-й-фруктофуранозид; сахароза сахар C12H22O11
крахмал крахмал (C6HloO5)n
целлюлоза клетчатка (C6H1oO5)n
цикло-октасера серный цвет S8
7
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Номенклатурное название Тривиальное название Формула
катена-полисера сера пластическая Sn
оксид серы(!У) сернистый газ SO2
оксид серы(У0 серный ангидрид SO3
тетраоксосульфат(V!) водорода серная кислота H2SO4
олеум олеум H2SO4SO3
сульфид водорода сероводород H2S
дихлор хлор CI2
хлорид водорода хлороводород HCI
хлороводородная кислота соляная кислота HCI р-р в воде до 39%
хлорамин хлорка NH2CI
дииод иод I2
иодид водорода иодоводород HI
цикло-тетрафосфор фосфор белый P4
полифосфор фосфор красный Pn
оксид фосфора(V) фосфорный ангидрид P4O10
тетраоксофосфат(V) водорода ортофосфорная кислота H3PO4
тетраоксофосфат(V) диводорода аммония аммофос H4NH2PO4 и частично (H4N)2HPO4
кремний кремний Si
оксид кремния(!V) кварц, кремнезём SiO2
стекло стекло сплав SiO2^ CaO, Na2O, B2O3, PbO
гидрат оксида кремния(!V) силикагель SiO2-nH2O
натрий натрий Na
оксид натрия оксид натрия Na2O
гидроксид натрия едкий натр, каустик NaOH
хлорид натрия поваренная соль NaCl
триоксокарбонат(!V) водорода натрия питьевая сода NaHCO3
триоксонитрат(V) натрия чилийская селитра NaNO3
калий калий K
оксид калия оксид калия K2O
гидроксид калия едкое кали KOH
триоксонитрат(V) калия калийная селитра KNO3
тетраоксоманганат(V!!) калия марганцовка KMnO4
кальций кальций Ca
оксид кальция жжёная известь CaO
гидроксид кальция гашёная известь Ca(OH)2
гидроксид оксохлорид(!) хлорид кальция хлорная известь CaCl2-Ca(ClO)2-Ca(OH)2
тетраоксофосфат(V) диводорода кальция двойной суперфосфат Ca(H2PO4)2
алюминий алюминий Al
дюралюмин дюраль сплав на основе Al с Cu, Mg, Mn
оксид алюминия глинозём, корунд Al2O3
гидроксид алюминия гидроксид алюминия Al(OH)3
8
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Номенклатурное название Тривиальное название Формула
цинк цинк Zn
оксид цинка цинковые белила ZnO
гидроксид цинка гидроксид цинка Zn(OH)2
железо железо Fe
чугун чугун сплав Fe с C более 2,14%
сталь сталь сплав Fe с C менее 2,14%
гидрат оксидов железа(11, III) ржавчина FeO-Fe2O3-nH2O
тетраоксид трижелеза железная окалина Fe3O4
магний магний Mg
медь медь Cu
бронза бронза сплав на основе Cu с Sn, Al, Be, Pb, Cr, Si
латунь латунь сплав на основе Cu c Zn, Al, Fe, Mn, Ni, Pb
пентагидрат тетраоксосуль-фата^1) меди(11) медный купорос CuSO4-5H2O
серебро серебро Ag
триоксонитрат(V) серебра ляпис AgNO3
золото золото Au
ртуть ртуть Hg
Все вещества группируются по определённым признакам (табл. 7).
Таблица 7
Группы веществ
ВЕЩЕСТВ сталь, гранит, воздух, вода, медь, хрусталь, молоко, Д А НК, поваренная соль...
ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ СМЕСИ МАТЕРИАЛЫ
простые сложные гомогенные: растворы, воздух, стекло, молоко, слюна, кровь. гетерогенные: смог, пена, дым, земля, гранит, суспензии. природные: вата, кожа. искусственные: вискоза, бумага. синтетические: линолеум, лак, резина, капрон.
металлы: Au, Fe, Pb, Cr неметаллы: P4, O2, Se, C, Si, I2, B, N2 ... неорганические: H2O, NaCl, H3N... органические: (C2F4)n, H4C2O2, H22C12O11, H2CO...
ТВЁРД ЫЕ ЖИДКИЕ ГАЗООБРАЗНЫЕ
лёд, сода, соль, иод, сахар, песок, пенопласт, стекло... бензин, спирт, уксус, вода, ртуть, шампунь, ацетон, льняное масло... BZ, озон, C11H26PSNO2, пар, аммиак, метан, пропан, бутан
МОНОМЕРЫ (НМС) ПОЛИМЕРЫ (ВМС)
дигидроксисилан, фосфазен, этен, винилацетат, хлорэтен, стирол, пропен, кремнезём, глюкоза... крахмал, белок, полилактид, кевлар, тефлон, целлофан, силикагель, поликарбонат, дакрон
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ АМОРФНЫЕ
молекулярные: сера, лёд, парафин. атомно-ковалентные: алмаз, кварц... атомно-металлические: металлы и интерметаллиды... ионные: сода, медный купорос. пластмассы: плексиглас, ПВХ, поликарбонат. волокна: хлопок, шёлк, ПАН, лавсан, хлорин, ПЛА, лён. эластомеры: резина, каучук, эластоллан, спандекс.
Явление - проявление развития, изменения чего-нибудь, движение. Движение -важнейший атрибут, способ существования материи, её самое основное, коренное
9
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
свойство. В самом общем виде движение - это изменение вообще, любое взаимодействие материальных объектов и смена их состояний. Движение включает в себя все процессы, происходящие в природе и обществе. В мире нет движения без материи, как и не может быть материи без движения. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителен и представляет собой один из моментов движения. Движение осуществляется в пространстве и во времени. Движение материи многообразно по своим проявлениям и существует в различных формах. В науке существует принцип соответствия вида материи и формы её движения. Определённому виду материи отвечает своя особая форма движения и, наоборот, определённой форме движения соответствует свой особый вид материи - материальный носитель. Материальный носитель - совокупность структурных элементов, взаимодействие которых определяет форму движения материи. Форма движения материи - способ существования материального носителя (рис. 2).
Рис. 2. Основные формы движения материи (по Б. М. Кедрову)
Например, носителем химической формы движения материи является вещество - система атомов, ионов или молекул, а в основе движения лежит разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между частицами, при этом вновь образующиеся частицы приобретают качественно новые свойства. Радиус действия химических сил составляет 10-10-10-6 м, величина энергетических эффектов в пределах 10-103 кДжмоль-1, а температурный интервал равен 10-4000 К. Особенностью химической формы движения является статистич-ность. Статистический закон - это закон, управляющий поведением больших совокупностей и в отношении объекта, позволяющий делать лишь вероятностные выводы о его поведении. Если считать, что относительные значения меньше 10-9 невозможно обнаружить экспериментально, то нижний предел для числа частиц в термодинамической системе составляет 1018. Таким образом, химический процесс есть акт взаимодействия большого, от 1018 и более, количества частиц, образующих вещество, свойства которого определяются только во взаимодействии.
10
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Процесс, от латинского processus - продвижение, ход развития, - последовательная смена явлений, состояний в развитии чего-нибудь или совокупность последовательных действий для достижения результата. Самопроизвольный процесс -процесс, проходящий при данных условиях без участия внешних сил. Реакция, от латинского re - приставка, указывающая на повторное, возобновляемое действие или на противодействие, и actio - действие, - действие, состояние, процесс, возникающие в ответ на какое-либо воздействие. Эта дефиниция формирует у школьников представление о химическом процессе как о взаимодействии противоположных по свойствам веществ, один из которых атакует (реагент), а другой противодействует (субстрат). Реагент, от латинского re - против и agentis - действующий, -вещество, вступающее в химическую реакцию; в органической химии реагент - атакующие частицы, наиболее активное вещество. Субстрат, от латинского substratum -основа, подстилка, - вещество, подвергающееся атаке реагента; в органической химии субстрат - частицы, в которых у углерода происходит разрыв существующей ковалентной связи и образование новой ковалентной связи. Продукт - вещество, образующееся в ходе химической реакции. Реакция химическая (процесс, явление) - процесс движения веществ, сопровождающийся изменением состава, структуры и энергии; процесс взаимодействия частиц вещества с образованием нового вещества, сопровождающийся изменением энергии; разрушение и образование ковалентных связей или перераспределение электронной плотности между взаимодействующими частицами, в результате чего образуются частицы с качественно новыми свойствами. Эти определения формируют у учащихся понимание химического процесса в контексте общих законов движения материи.
Закон сохранения количества вещества: расстановка коэффициентов в уравнении химической реакции; количество химического элемента до химической реакции должно быть равно количеству химического элемента после химической реакции.
РС15(тв) + 4Н20 =~ Н3Р04(р.р) + 5НС1(г)
Закон сохранения заряда: составление формулы вещества и расстановка коэффициентов в ионных уравнениях.
К+120-2 + Н+120-2 =~ 2К+(р_р) + 2(ОН)-(р_р)
Закон сохранения энергии и, как следствие, принцип минимума энергии: в химическую реакцию вступают вещества с противоположными свойствами: окислитель-восстановитель, кислота-основание; чем больше различаются электроотрицательности элементов, образующих реагенты, тем более возможно химическое взаимодействие между ними; наиболее возможны химические процессы, идущие с образованием осадков в растворах, с образованием комплексных ионов и образованием летучих продуктов (табл. 8).
Таблица 8
Чем ниже электроотрицательность Чем выше электроотрицательность
элемента элемента
тем ярче выражены тем ярче выражены
металлические неметаллические
основные кислотные
восстановительные окислительные
свойства вещества свойства вещества
K; KH; K2O; KOH H2S; S; SO3; H2SO4
11
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
«Химия» (углубленный уровень) - требования к предметным результатам освоения углубленного курса химии должны включать требования к результатам освоения базового курса и дополнительно отражать: ...объяснять закономерности ... химических реакций, прогнозировать возможность их осуществления;... [5]
Окислительно-восстановительное взаимодействие - реакция с изменением степени окисления элементов, образующих реагенты; с понижением степени окисления у окислителя и с повышением степени окисления у восстановителя. Кислотно-основное взаимодействие - реакция обмена между кислотой и основанием, в продуктах которой образуются вещества, содержащие анион кислоты и катион основания. Эти дефиниции позволяют сформировать у школьников понимания двух сущностей химического процесса и тем самым помогают выстроить логическую цепочку возможности взаимодействия конкретных регентов и прогнозировать вероятность образования конкретных продуктов реакции (табл. 9).
Таблица 9
Перечень химических процессов, рекомендуемых к изучению
на базовом уровне
Химические процессы с участием неорганических веществ
Синтез аммиака
450°С, 250 ат, Fe-K20-Al203
N2(r) + ЗН2(Г) —* 2H3N(r)
Производство азотной кислоты
Pt Rh || -г
4NH3(r) + 502(воздух) ==*■ 4NO +6Н20 ; 4NO(r) +302(воздух)+2Н20 =
Производство чугуна и стали
4FeS2(TB) +11 °2(воздух)1—— * 2Fe2°3(TB) +8S02; Fe203(TB) +3C(TB)----
Коррозия железа
2Fe(TB) + 1.502(ВОЗДух} + ЗН20(воздух)-2Fe0(0H)H20(TB)
Производство каустика и хлора
ЭЛ. ТОК I ♦
2NaCI(TB) + 2Н20(ж)^=~ Н2 + Cl2 + 2NaOH(p_p)
Производство минеральных удобрений
3NH3(r) + 2Н3Р04(р_р)---------- NH4H2P04(tb) + (NH4)2HP04(tb)
аммофос
2NH3(r) + HN03(p.p) + H3P04(p_p)
nh4h2po4(tb) + nh4no3(tb)
нитроаммофос
-4HN°3(p-p) 2Fe(TB) +3CO*
Ca3(P04)2(TBj + 2H2S04 + H20 Ca3(P04)2(TB) + 4H3P04 + 3H20
Производство питьевой соды NH3(r) + С02(Г) + NaCI(TB) + Н20(ж)
Образование патины на воздухе
Са(Н2Р04)2Н20(тв) + 2CaS04(TB) суперфосфат
ЗСа(Н2Р04)Н20(тв)
двойнойсуперфосфат
NaHC03(TB) + NH4CI(p.p)
2Cu(TB) + Н20(воздух) + С02(воздух) + 02(воздух) * (Си0Н)2С03(тв)
зеленый-бирюзовый
12
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Обеззараживание воды
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
4КМп04(тв) + 2Н20(ж):
4Мп02(тв) + 30^ + 4КОН(р.р)
Получение кислорода в лаборатории КМп04(тв) + 0,5Н2О2(ж) =* МпО Получение хлороводорода в лаборатории Naci,„, + H2S04(kohu) =* NaHSO,
2(тв) + 02 + КОН(р_р)
4(тв)
+ HCI
t
Получение хлора в лаборатории
2КМп04(тв) + 16НС1(р.р)-
2МпС12(р.р) + 5С12 + 2КС1(р.р) + 8Н20(ж)
Получение аммиака в лаборатории NH4CI(TB) + NaOH(KOH4j^=— NaCI
Гашение питьевой соды при выпечке
СП) + NH3+ н2о
NaHC03(TB) + СН3СООН(р.р)=
CH3COONa(p.p) + С02 + Н20
Химические процессы с участием органических веществ
Производство ацетилена т
6СН4(Г) + 402(г):
С2Н^ + 8Н2 + ЗСО*+ со2 + зн2о*
Производство метанола и синтез на его основе
250°С, 100 ат, Cu-Zn
СО(г) + 2Н 2(г):
н3сон(ж)
СО(г)+ 2Н2(г) :
600 ат, СоО
Н3СОН(ж) + 0,502(воздух)-
300°С, Fe-Mo
н3сон(ж)
- Н5С2ОН(ж) + Н2°(ж)
нсон'+ н2о(ж)
н3сон(ж) + со(г)
200°С, 40 ат, Rh
Н3ССООН
(ж)
Брожение спиртовое
H22Ci2On(TB) + н2о(ж)
Брожение молочнокислое
H22Ci20ii(TB) + н2о(ж)
Брожение уксуснокислое Н3С—СН2—он(ж) + о
дрожжи
бактерии
'2(воздух)
Реакция этерификации и реакция омыления
сн3—с;
н
4Н5С2ОН(р_р) + 4С02 4Н3С — СН — СООН(р.р)
он
н3с соон(р.р) + н2о
бактерии
о—СН,
'ОН
ОН-
сн3—с" + н2о
о—сн3
Согласно вышеизложенному, науку химию можно определить так: химия, предположительно от греч. Chemia - древнее название Египта, - естественная наука, изучающая строение веществ и их движение, сопровождающееся изменением состава, структуры и энергии, а также способы управления этими изменениями. Основная задача химии - экологически чистое производство веществ (материалов) с заданными свойствами и поиск новых источников энергии без нарушения экосистем. Учебный предмет химия - педагогически адаптированное содержание основ химии. Предмет изучения химии - вещества и их движение.
13
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
«Химия» (базовый уровень) - требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведённых опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач; ...владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ; [6]
Умения - освоенные человеком способы выполнения какого-либо действия, обеспечиваемые совокупностью приобретённых знаний и навыков; элементы деятельности, позволяющие что-либо делать с высоким качеством [7]; умение создаёт возможность выполнения действия не только в привычных, но и в изменившихся условиях. Умения метапредметные (универсальные, интегрированные) - общелогические умения анализировать, систематизировать, абстрагировать, устанавливать причинно-следственные связи, кодировать и декодировать информацию, практически использовать знания из разных областей, переносить знания в нестандартные условия, комплексно, системно и вариативно решать учебные проблемы; умения решать жизненно важные проблемы, не подвергая риску физическое и психическое здоровье окружающих, обеспечиваемые системными знаниями и жизненным опытом [8]. Действие - произвольная преднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение осознаваемой цели; процесс взаимодействия с каким-либо предметом, в котором достигается заранее определённая цель; структурная единица деятельности; относительно завершённый акт человеческой деятельности, для которого характерны направленность на достижение определённой осознаваемой цели [9]. Учебные действия - преднамеренная опосредованная активность, направленная на достижение учебных целей; форма проявления системных знаний [10]; структурно-функциональный компонент и результат образовательной деятельности учащихся [11]. Универсальные учебные действия, УУД - совокупность действий школьника, обеспечивающих его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса [12]. В дальнейшем мы будем придерживаться определения универсальных учебных действий, данного профессором М. С. Пак: универсальные учебные действия - разносторонние и многофункциональные учебные действия интегративного характера, пригодные для достижения образовательных, а также социально значимых и жизненно важных целей [13]. Важнейшим средством совершенствования УУД при изучении химии является интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний. Справедливо утверждение Е. Е. Вяземского, что универсальные учебные действия не формируются вне предметного содержания. Знание и учёт УУД сопряжены с формированием образовательных компетенций (см. рис. 3).
В обучении химии современных школьников резонно совершенствовать: практические действия работы со стеклом, действия приливания и насыпания, действия нагревания, обращение с открытым пламенем, действия по отстаиванию и фильтрованию, действия по декантации и дистилляции; приготовление растворов...; универсальные действия анализа чувственных восприятий, синтеза умозаключений и формулирования выводов, планирования и отчёта.; действия безопасности работы с веществами и первой помощи при удушении, отравлениях и ожогах, обмороке, возгораниях и разливах едких и летучих веществ.
«Химия» (базовый уровень) - требования к предметным результатам освоения базового курса химии должны отражать: ...сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека... [14]
14
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ
(социальные результаты обучения):
- информационная;
- регулятивная;
~ коммуникативная;
- социально-правовая;
- мотивационная
(универсальные умения, позволяющие решать жизненно-важные проблемы различного уровня и характера)
а
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ
БАЗОВЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ (метапредметные результаты обучения):
УЧЕБНЫЕ
ДЕЙСТВИЯ
- системные знания;
- метапредметные умения
(способность к решению общеучебных проблем различного уровня и характера)
СПЕЦИАЛЬНЫЕ (ПРЕДМЕТНЫЕ) КОМПЕТЕНЦИИ
(предметные результаты обучения):
- предметные знания;
- специфические предметные умения
(способность к решению учебных проблем предметного (химического) характера)
Межпредметная интеграция естеств еннонаучных знаний
Внутри предметная интеграция химических знаний
Рис. 3. Система образовательных компетенций школьника, формируемых на уроках химии
В качестве примера химического объекта, дающего представления о месте химии в современной научной картине мира и формирующего кругозор современного школьника, можно предложить процесс фотосинтеза и процесс ферментативного окисления углеводов.
h v, хлорофилл
пС02(Г) + 2nH20(r) - т ^pMeHrb, ' (Н2СО)п + п02(г) + пН20
Во-первых, эти процессы на описательном уровне хорошо известны каждому школьнику, и не вызывает сомнения их важность в организации земного мира. Во-вторых, рассмотрение этого объекта с естественнонаучных и гуманитарных позиций позволяет оптимально интегрировать естественнонаучные и гуманитарные знания при обучении химии в современной школе. Естественнонаучный компонент процесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о веществе - углекислый газ, вода, кислород, углевод, глюкоза, крахмал, целлюлоза; о строении вещества и группировках вещества по его составу, макроструктуре и фазовому состоянию при стандартных условиях; о формуле вещества и номенклатурных и внесистемных способах его названия; о группировках вещества по его химическим свойствам - окислитель-восстановитель; о химическом процессе как результате разрыва и образования ковалентных связей; о химическом процессе с позиций закона сохранения энергии - эндо- и экзоэнергетические процессы; о теории окислительно-восстановительных реакций как процессе перераспределения электронной плотности в частице вещества; о самопроизвольности процесса с позиций
15
о
Huem
научно-методический электронный >курнал
ISSN 2304-12QX
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
принципа минимума энергии; о возможности «термодинамически запрещённых» процессов за счёт фотонной энергии; о теории катализа и биокатализаторах - ферментах; о метаболизме и биоэнергетике, о фотоавтотрофном анаболизме, ассимиляции и диссимиляции; о фотосинтезе как единственном самопроизвольном процессе на Земле, проходящем за счёт «даровой» энергии Солнца. Гуманитарный компонент процесса фотосинтеза и обратного ему процесса ферментативного окисления углеводов содержит знания: о процессе фотосинтеза с точки зрения синергетики, от греч. Sinergetikos - совместный, согласованно действующий, - научного направления, исследующего процессы перехода хаоса в порядок, самоорганизации; о синергетической модели, утверждающей фундаментальность вероятностных закономерностей в развитии мира и всех его подсистем, при этом случайность и неопределённость выступают как важнейшие свойства всего мироздания; о жизни как форме существования диссипативных структур. «Электроны, возбуждаясь фотонами, затем переходят в основное состояние, отдавая при этом порциями избыток энергии, которая приводит в движение всю машину жизни; о биосфере как открытой неравновесной системе» -А. Сент-Дьёрдьи об энергетической сущности жизни и др. (см. рис. 4).
«...зерно хлорофилла является той точкой в мировом пространстве, в которой живая сила солнечного луча, превращаясь в химическое напряжение, слагается, накапливается для того, чтобы впоследствии освобождаться в тех разнообразных проявлениях движения, которые нам представляют организмы растительные и животные» (К. А. Тимирязев); «...всеобщая борьба за существование живых существ - это борьба за энергию, которую можно использовать при переходе энергии от Солнца к Земле. Для её использования растения распускают огромную поверхность листвы и заставляют солнечную энергию выполнять химические синтезы неподвластные лаборатории» (Л. Больцман).
Таким образом, обучение химии в современной школе согласно ФГОС и требованиям к уровню подготовки выпускника средней школы разумно строить на объектах, имеющих важнейшее значение в развитии общества и используемых в повседневной жизни человека; активно использовать в процессе обучения практические действия, связанные с процессами растворения, испарения, кристаллизации, плавления, горения, окисления, ионного обмена; совместно с химической сущностью на мировоззренческом уровне рассматривать процессы фотосинтеза, дыхания, полимеризации и поликонденсации, гниения, брожения, гидролиза, коррозии, люминесценции.
Ссылки на источники
1. Лямин А. Н., Пак М. Гуманитарное обновление обучения химии в современной школе // Концепт. -2012. - № 7 (июль). - URL: http://e-koncept.ru/2012/12081.htm.
2. ФГОС. - URL: http://минобрнауки.рф/документы/2365.
3. Там же.
4. Там же.
5. Там же.
6. Там же.
7. Словарь практического психолога. - URL: http://bookap.info/genpsy/golovin slovar_praktich-eskogo_psihologa.
8. Лямин А. Н. Интегральные познавательные задания на уроках химии: универсальные учебные действия школьника: учеб.-метод. пособие. - Киров: ИРО Кировской области, 2014. - 115 с.
9. Новая философская энциклопедия. - URL: http://iph.ras.ru/enc.htm.
10. Лямин А. Н. Указ. соч.
11. Новая философская энциклопедия.
12. Глоссарий ФГОС. - URL: http://mosmetod.ru/metodicheskoe-prostranstvo/srednyaya-i-starshaya-shkola/ekonomika/fgos/glossarij-fgos.html.
13. Пак М., Лямин А. Н. Формирование универсальных учебных действий школьника при обучении химии // Концепт. - 2012. - № 6 (июнь). - URL: http://e-koncept.ru/2012/12079.htm.
14. ФГОС.
16
ISSN 2304-120X
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Полное излучение 1,2x10м Дж/год Излучение, достигающее Земли:
5,484x10“ Дж/год
СОЛНЦЕ
AS>0
АТМОСФЕРА
(р (02) = 21 %; <р (N2) = 78 %; q> (С02) = 0,039 %;
AS >0
Прирост биомассы 1,83x10“ т/год 5,3х1021 Дж/год Запас биомассы 1,857хЮ12 т
Расход
на биопроцессы: 6,17хЮ22 Дж/год отражение в атмосферу:
2,9хЮ24 Дж/год излучение, поглощаемое Землёй:
2,5х1024 Дж/год излучение, усваиваемое растениями:
1,65хЮ24 Дж/год поглощение сушей: 6,25х1023 Дж/год испарение:
2,25хЮ23 Дж/год перенос тепла от экватора к полюсам: З,77х1023 Дж/год мощность ветра: 6,27хЮ22 Дж/год мощность рек: 9,41хЮ1Э Дж/год мощность приливов: 3,14х1019 Дж/год мощность вулканов: 9,41хЮ18 Дж/год
----------> ЧЕЛОВЕК ------------------
Затраты человека: ЗД4хЮ20 Дж/год, 1978 год Удвоение каждые 35 лет
ASH>0
-----------> ЖИВОТНЫМ МИР ----------------------
Дыхание: [СН20]п + пН20 + пОг —► пСОг + 2пНгО 38мольАТФ для п=6, AG310 =-2880 кДж/моль
AG310 = 38x31 = 1178 кДж/моль; КПД = 1178/2880 = 0,409 ИТОГО:
40,9 % - биосинтез, 59Д % - обогрев и рассеивание,
прирост зоомассы - 3,943х109 т/год;
запас зоомассы: суша - 1,005х109т, океан - 0,997x10е т.
РАСТИТЕЛЬНЫМ МИР
Фотосинтез: пСОг + 2пН20 —> [СН20]п + пН20 + п02
3,41X10“ 2,79X10“ 2,325X10“ 2,48x10“
т/год т/год т/год т/год
AG°= 479 кДж/моль; 1x10“ Дж/год КПД = 0,286 ИТОГО: W = 3,171x10“ Вт
прирост суммарной фитомассы -1,791x10й т/год; запас фитомассы: суша - 1,851х1012 т, океан - 3,9x10е т. ежегодное сокращение на 20%-25%
Всё более высокий уровень дифференциации сосредотачивается во всё меньшем объёме; фитомасса океана 0,14 % производит 25,9 % всей первичной продукции Земли; более упорядоченные формы (ASh > 0) вытесняют менее упорядоченные с высоким уровнем энтропии!
N-1x10е
т/год
ь
S-2,0x10® т/год
А
Р- 2,6x10® т/год
А
ЗЕМЛЯ
AS>0
Н20
С02
H3N
СН4
идр.
AS>0
С;
органи
ческие
соедин
ения
Рис. 4
17
ISSN 2Э04-120Х
ниепт
научно-методический электронный журнал
Лямин А. Н. Интеграция естественнонаучных и гуманитарных знаний в оптимизации результатов обучения химии в современной школе // Концепт. - 2015. - № 07 (июль). - ART 15247. - 0,8 п. л. - URL: http://e-kon-cept.ru/2015/15247.htm. - ISSN 2304-120X.
Alexey Lyamin,
Candidate of Pedagogic Sciences, Associate Professor, Honorable worker of general education of the Russian Federation, chemistry teacher, Lyceum of innovative education, Vyatka State University, Kirov [email protected]
Integration of natural-sciences and humanitarian knowledge in optimization of chemistry training results at modern school
Abstract. The paper is devoted to optimization of chemistry training results at modern school according to Federal State Educational Standard by means of integration of natural-science and humanitarian knowledge. In particular the accent is put on updating of base concepts, optimization of chemical maintenance, formation of natural-science picture of nature as an element of a modern picture of the world and mastering unified educational actions by schoolchildren during chemistry course.
Key words: Federal State Educational Standard, natural-science picture of nature, scientific picture of the world, unified educational actions, integration of natural-science and humanitarian knowledge in chemistry training at modern school.
References
1. Ljamin, A. N. & Pak, M. (2012) Gumanitarnoe obnovlenie obuchenija himii v sovremennoj shkole, Kon-cept, № 7 (ijul'). Available at: http://e-koncept.ru/2012/12081.htm (in Russian).
2. FGOS. Available at: http://minobrnauki.rf/dokumenty/2365 (in Russian).
3. Ibid.
4. Ibid.
5. Ibid.
6. Ibid.
7. Slovar' prakticheskogo psihologa. Available at: http://bookap.info/genpsy/golovin slovar_praktich-eskogo_psihologa/ (in Russian).
8. Ljamin, A. N. (2014) Integral'nye poznavatel'nye zadanija na urokah himii: universal'nye uchebnye dejst-vija shkol'nika: ucheb.-metod. posobie, IRO Kirovskoj oblasti, Kirov, 115 p. (in Russian).
9. Novaja filosofskaja jenciklopedija. Available at: http://iph.ras.ru/enc.htm (in Russian).
10. Ljamin, A. N. (2014) Op. cit.
11. Novaja filosofskaja jenciklopedija.
12. Glossarij FGOS. Available at: http://mosmetod.ru/metodicheskoe-prostranstvo/srednyaya-i-starshaya-shkola/ekonomika/fgos/glossarij-fgos.html (in Russian).
13. Pak, M. & Ljamin, A. N. (2012) “Formirovanie universal'nyh uchebnyh dejstvij shkol'nika pri obuchenii himii”, Koncept, № 6 (ijun'). Available at: http://e-koncept.ru/2012/12079.htm (in Russian).
14. FGOS.
Рекомендовано к публикации:
Горевым П. М., кандидатом педагогических наук, главным редактором журнала «Концепт»
Поступила в редакцию 05.07.15 Получена положительная рецензия 06.07.15
Received Received a positive review
Принята к публикации 06.07.15 Опубликована 25.07.15
Accepted for publication Published
© Концепт, научно-методический электронный журнал, 2015 © Лямин А. Н., 2015
www.e-koncept.ru
18
