Об организации элективного курса «История химии» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

ИЗВЕСТИЯ

ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 25 2011

IZVESTIA

PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 25 2011

УДК 372.854

ОБ ОРГАНИЗАЦИИ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ИСТОРИЯ ХИМИИ»

© А.А. ДРОЗДОВ, Н.Е. КУЗЬМЕНКО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет e-mail: drozdov@inorg.chem.msu.ru

Дроздов А.А., Кузьменко Н.Е. - Об организации элективного курса «История химии»// Известия ПГПУ им.

В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 710-713. - В работе проанализированы элективные курсы по химии с гуманитарной компонентой и сформулированы новые подходы к преподаванию элективного курса «История химии», позволяющие достичь межпредметных связей с гуманитарными дисциплинами.

Ключевые слова: элективные курсы, межпредметные связи, история химии.

Drozdov A.A., Kuzmenko N.E. - To the question of organization of the elective course “History of chemistry”// Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V.G. Belinskogo. 2011. № 25. P. 710-713. - The elective courses in chemistry with humanitarian component are analyzed in the article. The new approaches to the teaching of the elective course “History of chemistry” making possible to elaborate the intersubject results are formulated.

Key words: elective courses, intersubject relations, history of chemistry.

В концепции профильного обучения на старшей ступени общего образования одной из целей перехода к профильному обучению обозначено создание условий для существенной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивиду-альныхобразовательныхпрограмм.Помимопрофиль-ных общеобразовательных предметов в старшей школе этому служат и элективные курсы-обязательные курсы по выбору учащихся, входящие в состав профиля обучения на старшей ступени школы

[1-3]. Они выполняют несколько задач, в том числе развивают содержание одного из базисных курсов. Это позволяет интересующимся учащимся удовлетворить свои познавательные потребности и получить дополнительную подготовку для сдачи экзаменов по этому предмету на профильном уровне. С другой стороны, элективные курсы направлены на удовлетворениепознавательныхинтересовотдельных учащихся в областях деятельности выходящих за рамки выбранного профиля [4-7]. Все элективные курсы можно условно разделить на три группы [8]. К первой изних(условноеназвание«предметныекурсы»)отно-сят курсы, направленные на углубление и расширение знаний по предметам, входящих в базисный учебный школы. Это могут быть (1а) элективные курсы повышенного уровня, направленные на углубленное изучение одного учебных предметов, а по времени и тематически согласованные с ним, то есть имеющие прямые корреляции в планировании с основным (базовым)

курсом. Преимущество такого курса состоит в изучении школьниками основного курса не на профильном, а на еще более углубленном уровне. При этом все разделы основного курса в элективном курсе освещаются более или менее равномерно. Особо можно выделить элективные курсы, в которых школьники углубленно изучают лишь отдельные разделы основного курса, входящие в обязательную программу данного предмета (1б) или не входящие в нее (1в). Целью прикладных элективных курсов (1г) является знакомство учащихся с важнейшими путями и методами применения знаний на практике, развитие интереса учащихся к современной технике и производству, а также методов познания природы. Отдельно стоит упомянуть элективные курсы, посвященные изучению методов реше-ниязадач (математических, физических, химических, биологических и т.д.), составлению и решению задач на основе физического, химического, биологического эксперимента (1д). В эту группу традиционно относят и элективные курсы, (1е) посвященные истории предмета (это может быть предмет, как входящий в учебный план школы (история физики, биологии, химии, географии и.т.д.), так и не входящий в него (история астрономии, техники, геологии, нанотехнологии и т.д.).

Ко второй группе относят межпредметные элективные курсы, служащих интеграции знаний учащихся о природе и обществе. Именно в этот раздел, на наш взгляд, и требует помещать курсы по истории наук, так как они по сути своей межпредметны. Третью группу

составляют элективные курсы по предметам, не входящим в базисный учебный план. При его составлении большинство школ придерживаются соотношения объемов базовых, профильных и элективных курсов 50 %, 30 % и 20 % соответственно, предложенного в «Концепции профильного обучения». Учитывая, что установленный СанПиНами максимальный объем аудиторной нагрузки школьников старших классов составляет 36 часов, получается следующее распределение курсов по часам: 18 часов в неделю - базовые, 8 час -профильные, 6 -элективные [9]. Предполагается участие каждого школьникав трех элективныхкурсах, на изучение которых отводится в сумме шесть часов в неделю, то есть по 2 часа на каждый курс. Заметим, что согласно примечанию к проекту базисного учебного плана, число часов, отводимое на изучение предметов на профильном уровне, может быть увеличено за счет времени на элективные курсы, что и делают в большинстве школ, в которых есть профильное обуче-ние.Какпоказываетнашапедагогическаяпрактика,на элективный курс практически нигде реально не отводится более одного часа в неделю. В то же время, часть элективных курсов по химии составлена из расчета двух и даже более часов в неделю.

Целью нашего рассмотрения являются элективные курсы по истории химии. По нашей классификации их следует отнести к группе 1е (курсы по истории предметов). Официально заявлен только один такой курс. Это курс Е.В. Савинкиной, Г.П. Логиновой, С.С. Плоткина «История химии», рассчитанный на 70 часов [10-13]. В то же время сведения по истории химии включены и в межпредметный элективный курс И.М. Титовой «Химия, история, искусство: перекрестки и взаимодействия» (68 часов на 2 года) [14-17]. Оба эти курса снабжены учебными пособиями и подкреплены методически.

Отдельно следует сказать об элективных курсах для основной школы. В ней элективные курсы не предусмотрены в базисном учебном плане, поэтому они могут вводиться как за счет трудового обучения, так и за счет кружковой работы (в предпрофильной подготовке)^ литературеупомянуты такженазванияеще нескольких курсов («История органической химии», «Нобелевские премии по химии») и межпредметного «Алхимия как феномен культуры», однако программ этих курсов или их описаний нам найти не удалось. Среди предпрофильных курсов к теме нашего рассмотрения относится лишь один - это курс Г.В. Шевяко-вой «Алхимия: мифы и реальность» [18].

Обратимся к анализу этих курсов. Учебник Е.В. Савинкиной и др. состоит из семи частей и приложения [12]. Курс построен систематически - в нем последовательно и довольно сухо излагается история химии, начиная с древнейших времен и заканчивая нанотехнологиями. Фактически, егосодержаниедослов-но копирует вузовский курс истории химии, который читается в классических университетах и педагогических вузах. На наш взгляд, такое изложение не учитывает специфику школьного образования: не только возрастные особенности учащихся, но и тот факт, что

школьники, в отличие от студентов-химиков, одновременно проходят обучение и по широкому спектру гуманитарных предметов. Именно в отсутствии параллельных связей между предметами и заключается, по нашемумнению,основноеупущениеавторов.Предло-женная авторская программа подобного элективного курса рассчитана как минимум на 56 часов теоретических занятий, плюс 15 лабораторных (а по своей сути практических) работ, каждая из которых требует как минимум одного урока. Большое число подробно описанных и грамотно составленных лабораторных работ очень полезно для профильного изучения предмета,но к сожалению, они напрямую с курсом истории химии не связаны. Они фактически копируют лабораторные опыты или несложные синтезы вузовского курса общей или неорганической химии. Всех указанных недостатков лишен элективный курс И.М. Титовой, однако он имеет гораздо более широкую направленность.

На наш взгляд, преподавание истории химии в школе должно быть соотнесено с курсами химии, истории, литературы, истории искусства (если такой курс читается).Взаимодействиекурсахимиискурсомисто-рии химии должно осуществляться следующим образом. Во-первых, школьный курс химии традиционно включает сведения по истории науки. Это не только упоминания об алхимии, о семи металлах древности и т.д., но, прежде всего, рассказ о великих химиках с подробным анализом вклада отечественных ученых в науку. Недаром большинство кабинетов химии украшают изображения великих ученых. Во-вторых, курс истории химии должен напрямую отрабатывать важнейшие разделы основного курса. Например, рассказ о древней металлургии меди должен быть подкреплен обсуждением типов руд именно с точки зрения химии. Приведем возможные слова учителя.

Известно, что медь встречается в природе преимущественно в виде сульфидных и полисульфидных руд, которые и служат сырьем для современной цветной металлургии. Оксидные руды, к которым относятся не столько оксиды, сколько основные карбонаты меди (II) (малахит и азурит, который не дает больших образований) распространенывприроде гораздо реже. Сообщив это школьникам и продемонстрировав образцы минералов (например, малахита, ковеллина или халькопирита), учитель может поставить перед ними ряд вопросов. Почему сульфидные руды распространены в природе чаще оксидных? Чем обусловлен выбор древних металлургов? Ответ на первый вопрос следует из большего сродства меди к сере, чем к кислороду. Медь, обладая «мягкой» электронной оболочкой (конфигурация Си+ ^^22р^23р^10 или Си2+ ^^^р^^р1^9) обладает гораздо большим сродством к «мягкой» сере, у которой более рыхлая электронная оболочка ( S2" ^^22р^23р6), чем к более «жесткому» кислороду (О2- ^^22р6). Ответнавторой вопрос многоплановый. Конечно, не последнюю роль в выборе сырья играл внешний вид минералов. Красивый зеленого цветамалахит, к томуже иногдасодержа-щий синий налет азурита наверняка быстрее бросался в глаза, чем «невзрачные» сульфидные руды. Но дело

• 25 2011

даже не в этом. При определенных навыках, передающихся из поколения в поколение, древние люди научились безошибочно находить самые разнообразные рудные минералы. Дело в том, что сульфидные руды термодинамически более устойчивы, чем оксидные. Все по той же причине - ионы меди и сульфид-ионы взаимодействуют в кристаллической решетке более эффективно, чем ионы меди и оксид-ионы. Учитель может продемонстрировать это разными путями, в зависимости от тех знаний, которыми обладают школьники. Здесь можно привлечь сведения об энергиях Гиббса образования минералов, или об их произведениях растворимости (которые демонстрируют всю ту же большую устойчивость сульфидов, то есть их гораздо меньшую растворимость в воде). А школьникам, не знакомым в этими величинами, можно просто сказать, что благодаря такому строению электронных оболочек ионы меди прочнее удерживаются сульфид-ионами, чем оксид-ионами. Тем самым учитель закрепляет и развивает знания, полученные школьниками на уроках химии. Далее учитель может сообщить классу, что для выделения меди из руды ее надо восстановить. Школьники могут самостоятельно перечислить важнейшие восстановители, которые могли использовать люди в древности. Обычно называют водород, уголь, металлы, угарный газ. Сразу не надо отклонять ни одно из предложений, а собрать их и проанализировать. Можно использовать и наводящие вопросы (Могли ли в древности провести алюмотермию? Когда был впервые получен водород?) Ясно, что наиболее доступным восстановителем был уголь. Здесь можно обратиться к курсу географии и вспомнить, что школьники знают об угле. В природе встречаются каменный и бурый уголь, но распространены они не повсеместно. В горных районах, где сконцентрированы запасы рудных минералов, угля, как правило, нет. Поэтому приходится использовать уголь древесный. Ученые подсчитали, что для получения 100 кг древесного угля требуется 15 деревьев высотой примерно 15 м. Самый хороший уголь образуют твердолиственные породы (дуб, береза). Такой уголь сейчас можно приобрести в магазинах (он служит для мангалов). Для получения древесного угля выкапывали яму диаметром 1 -2 метра и глубиной чуть менее метра. В ней сжигали сухую траву, ветки деревьев. На образовавшийся слой золы укладывали куски древесины, из которой и будет получен уголь. Все это сверху покрывали слоем влажной травы и листьев, что обеспечивало медленное окисление (с этим термином школьники знакомы по курсу химии восьмого класса, тема «Кислород»). Для егопротеканиятребовалосьнесколькочасов,угольдо-ставали лишь на следующий день. Он сохранял форму кусков деревьев.

Данный пример показывает, как чисто химиче-скиеобсуждениямысоветуемчередоватьссобственно историческими экскурсами. Приведем еще некоторые сведения из истории.

В древности по берегам рек люди находили ковкие камни, похожие на золото, но в отличие от него темные. Это самородная медь. Первые ее наход-

ки датируют 6 - 5 тысячелетиями до н.э. к востоку от Каспийского моря, на территории Тибета и в Туркмении. В этих горных районах много руд, встречаются среди них и природные металлы. Собирание металлов еще не означало начало металлургии. Заметим, что на этой стадии остановились некоторые племена американских индейцев, с металлургией не знакомые. Для отделения от пустой породы природные камни бросали в огонь. Температура дровяного костра составляет 600-700 оС. Учащиеся должны сопоставить ее с температурой плавления меди (1083 оС) и сделать вывод о невозможности выплавки меди в ту далекую эпоху (каменный век). Как сделать из такого металла изделие? Путем ковки. Но не обычной, а в горячем состоянии - холодный металл слишком хрупкий. Природную медь нагревали в костре и ковали каменным молотом на камне, игравшем роль наковальни. Известно, что племена, жившие в 4 тысячелетием до н.э. в северной Африке и Юго-западной Азии имели запас меди, но не умели ее плавить. Горячей ковкой на костре удавалось лишь соединить несколько кусков меди в один.

Точно неизвестно, кто первым научился выплавлять медь из руд. Предполагают, что восстановление меди было открыто при обжиге керамики, покрытой стекловидной массой (фриттой ), содержащей соединения меди. При обжиге в восстановительном пламени образовывалась пленка металла, которую и заметили древние гончары. Одними из первых с металлургией меди познакомились племена, обитавшие в горах Ближнего Востока в 6 - 5 тысячелетиях до н.э. В Южной Анатолии (на территории современной Турции ) и сейчас издали заметен одинокий холм, возвышающийся над плоской равниной. Там расположен древний город Чатал-Хююк ( как он назывался в то время, неизвестно,название современное, впере-воде стурецкогоозначаетвилообразныйхолм).Жив-шие там племена занимались земледелием, разводили овец. Они выращивали пшеницу, ячмень, бобы, собирали в горах миндаль и фрукты. они еще не знали железа, а орудия труда делали из обсидиана - вулканического стекла. Его так много в горах, что он являлся предметом экспорта. чатал-Хююк - это очень древний город, основанный еще в 8 тысячелетии до н.э. (напомним, что Древнее Царство в Египте, когда была построена пирамида Хеопса - это 3 тыс. до н.э., от времени Хеопса до основания чатал-Хююка прошло времени столько же, сколько от времени Хеопса до нас!). В городе обитало 10 тыс. человек, жили они в домах из сырцового кирпича, которые стояли вплотную друг к другу. Улицы в чатал-Хююке шли по крышам домов, там же располагалась и дверь в дом (она же служила окном и трубой). Медную руду (малахит) добывали в горах, отбивая от породы куски при помощи молотков из диорита весом до 30 кг. Отбитыекускивыскребалискребками,которые делали из костей крупного рогатого скота, а также овец и горных козлов. Руду добывали не только на земле, но и под землей, создавая сеть ходов. Ее поднимали на поверхность земли, промывали, а затем смешивали с

углем и нагревали в печи. Для восстановления меди из малахита углем требуется температура между 700 и 800оС. Обычного дровяного костра не хватало. Поэтому вместо дров и использовали каменный уголь (учащиеся могут объяснить, почему он дает больше жару, чем дрова), а потом пользовались и мехами (их изобрели в Египте в середине 2 тыс. до н.э., тогда же там начали и выплавлять медь - как видим, Египет сильно отставал от Передней Азии в развитии металлургии ). Использование мехов учитель такжедолжен прокомментировать, обращаясь к анализу факторов, влияющих на скорость реакции. Печь, которую использовали древние металлурги, представляла собой простое углубление в земле, выложенное камнями, обмазанными глиной. После проведения плавки остывший металл вынимали из печи и очищали от шлака. Именно текстура, примеси мелких частичек шлака и позволяют археологам отличить медь, выплавленную древними металлургами, от самородной.

Мы считаем, что школьный элективный курс по истории химии должен не только обозначать лишь важнейшие этапы в развитии науки, но и быть наглядным, познавательным и тесно коррелировать как с курсом химии, так и с курсом истории. Безусловно, ондолженсопровождатьсядемонстрационнымэкспе-риментом, но, на наш взгляд, лабораторные и практические работы в нем не нужны - их лучше проводить на уроках химии. Историческую технологию можно продемонстрировать на примере выплавки олова или свинца. Однако, такой эксперимент надо готовить заранее и очень тщательно. Удачной демонстрацией станет обжиг куска мрамора на сильном огне и погружение его в воду, использование спектроскопа (при его наличии), разложение веществ при помощи солнечных лучей посредством увеличительного стекла.

Проведенный в статье анализ позволяет сделать вывод о большом методическом значении элективного курса «История химии» как связующего звена между школьным курсом химии и предметами гуманитарного цикла. Он ни в коем случае не должен слепо копировать вузовские программы по данному предмету. По сути, все элективные курсы истории науки должны рассматриваться как межпредметные, только в этом случае они будут в полной мере служить образовательным целям. Такой элективный курс должен быть специально подготовлен совместно учителем химии и учителем истории и иметь отсылки как на уроках химии, так и на уроках истории при обсуждении тем, касающихся истории науки и техники. Только так, усилиями нескольких педагогов, может быть решена задача воспитания всесторонне образованных граждан, умеющих взглянуть на обыденные проблемы «химическим взглядом» и осознающих вклад наших выдающихся ученых в развитие мировой науки и техники.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Орлов В.А. Учебно-методические комплекты профильного обучения // Учитель. 2004. № 4. С. 25-29.

2. Элективные курсы в профильном обучении. Образовательная область «Естествознание». Министерство образования РФ. Национальный фонд подготовки кадров. М.: Вита-Пресс, 2004. 144 с.

3. Широкий спектр: элективные курсы в профильном обучении // Модернизация: Шаг в будущее. 2004. Вып. № 3 (20). С. 14.

4. Элективные курсы в профильном обучении // Управление школой. 2004. № 9. С. 8-9.

5. Положение об элективных курсах предпрофильного обучения учащихся 9-х классов МОУ лицея № 120 // Вестникобразования.Профильноеобучение.Часть2. 2005. № 1. С. 10-14.

6. Астанина С.Ю. Взгляд школьного учителя на элективные курсы в системе профильного обучения // Профильная школа. 2005. № 2. С. 51-56.

7. Лернер П.С. Роль элективных курсов в профильном обучении // Профильная школа. 2004. № 3. С. 12-17.

8. Орлов В.А. Типология элективных курсов и их роль в организации профильного обучения // http://www. minobr.sakha.ru/iro/kcenter/5dapk/d_6_01.htm.

9. Кузнецов А.А., Профильное обучение: цели, формы, структура учебного плана // Профильное обучение в старшей школе, http://www.profile-edu.ru

10. СавинкинаЕ.В.,ЛогиноваГ.П.,ПлоткинС.С.Историко-методологическийаспектсодержанияшкольногокурса химии в элективном курсе « История химии» // Химия: методика преподавания. 2004. № 7. С. 33-37.

11. Савинкина Е.В., Логинова Г. П., Плоткин С. С. «История химии - программа курса» // Элективные курсы в профильном обучении: Образовательная область «Естествознание». М.: Вита-Пресс, 2004. 96 с.

12. Савинкина Е.В., Логинова Г.П., Плоткин С.С. История химии. Элективный курс: учебное пособие. М.: Бином, 2007.

13. Савинкина Е.В., Логинова Г.П., Плоткин С.С. История химии. Элективный курс: методическое пособие. М.: Бином, 2007.

14. И.М. Титова, «Химия, история, искусство - программа курса»: Элективные курсы в профильном обучении: Образовательная область «Естествознание». М.: Вита-Пресс, 2004. 96 с.

15. Титова И.М. Химия и искусство: организатор-практикум для учащихся 10-11 классов общеобразовательных заведений. М.: Вентана-граф, 2007. 144 с.

16. Титова И.М. Химия и искусство. 10-11 классы, учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. М.: Вентана-граф, 2007. 368 с.

17. Титова И.М. Химия, история, искусство: перекрестки и взаимодействия // Профильная школа. 2005. № 4.

С. 32.

18. Шевякова Г.В. Алхимия: мифы и реальность. Программы элективных курсов. Химия.8-9классы. Пред-профильное обучение. М.: Дрофа, 2006. С. 78.