Экспериментальный курс естествознания VI-VII классов "размышления о видимом и невидимом". Введение в химию

АВТОРЫ: ВЫСОЦКАЯ Елена Викторовна, канд. психол. н., ст.н.с. ПИ РАО; РЕХТМАН Ия Владимировна, учитель химии Пятьдесят Седьмой Школы, асп. каф.психол. МПГУ; ВАСИЛЬЕВА Татьяна Владимировна, учитель естествознания и химии экспериментальной школы N 91 РАО.

ОБЬЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

В основу экспериментального курса "Размышления о видимом и невидимом (молекулярно-кинетическая интерпретация явлений)" для школьников VI-VII классов положена гипотеза о специфическом строении предметно - содержательной дискуссии и особом содержании учебно-исследовательской деятельности младших школьников при введении начальных физических и химических понятий о строении и превращениях веществ.

Курс планируется и реализуется как "деятельностная пропедевтика" содержания понятий, где развитие понятия представлено системой задач на опосредствование содержания предметно-практических действий самих детей и может быть освоено детьми в ходе коллективной исследовательской деятельности.

Особенностью начальных представлений и понятий, необходимых для успешного "вхождения" детей в данную область знаний (понятие о частицах, составляющих вещества, представление об их различном взаимном притяжении для разных веществ, представление о различном характере и скорости (энергии) движения частиц и т.п., из которых принято исходить при построении обьяснения состояния и превращений веществ с точки зрения молекулярно - кинетической теории), является принципиальная невозможность их непосредственного соотнесения с практическим манипулированием веществами и представлениями, ориентирующими такую практику.

Система практически-предметных ситуаций, в которых работают дети, строится с учетом последовательного освоения различных компонентов данной понятийной системы (от молекулярно - кинетического моделирования агрегатных состояний к моделированию механизмов химических превращений) и представляет собой базовую среду развертывания учебно-исследовательской деятельности в отношении содержания понятий.

Практическое развертывание этих ситуаций создает учебную среду поддержки практико-познавательных действий, осуществление которых дает детям возможность опробовать возникающие понятийные ориентиры и освоить обобщенные способы ориентировки в содержании химической задачи.

Логико-содержательное развертывание понятий в этой среде в основном представлено единой схемой:

• проблематизация нового содержания, появляющегося в развитии предметно-практической ситуации (функционально определяемое как "недостающее средство");

• одновременное (параллельное) определение этого "недостающего звена" "по известному содержанию" и в отношении "требуемого преобразования" и целенаправленный поиск его "атрибутов";

• связывание найденных "атрибутов" созданием нового "модельного обьекта", преобразования которого позволяют прогнозировать состояние и развитие предметной ситуации.

• апробация нового средства, поиск новых способов и ограничений употребления;

• моделирование развития ситуации с учетом новых компонентов и построение прогнозов;

• определение "проблемной области" дальнейших исследований.

В содержании курса эта последовательность прорисовывается как в процессе освоения отдельного понятия, так и в отношении реализации самой этой схемы - от более абстрактного функционального "сопровождения" в начале до развернутого анализа компонентов и способов употребления в конце.

Развитие практически-предметной ситуации в целом отвечает этой схеме, с учетом представления в курсе компонентов обьективной ситуации взаимосвязи и развития естественных явлений, что косвенно задает общую логическую последовательность фрагментов курсов.

Первый концентр курса химии составляет введение в понятие "химический элемент", строящийся на осуществлении и моделировании взаимных превращений веществ, входящих в "генетический круг". Здесь же "строится" химическая формула, как обобщенная модель вещества, позволяющая вначале фиксировать, а затем и прогнозировать возможность осуществления с веществом заданных превращений. Описание превращений веществ с помощью "элементных" формул и "молекулярных схем" позволяет обьединить "описательные" и "обьяснительные" интерпретации наблюдаемых явлений, конкретизируя и разворачивая общие "понятийные" ориентировочные схемы для отдельных классов веществ и типов реакций.

Второй концентр - сфокусированный собственно на механизмах превращений - создают учебно-практические ситуации моделирования химических реакций и понимания возможностей их целенаправленного осуществления. Здесь изучаются реакции замещения и обмена с участием представителей основных классов химических соединений: простых веществ металлов и неметаллов, кислот, оснований, солей. Моделирование процессов превращений и формирование обобщенных теоретических представлений приводит к постановке проблемы анализа "внутренних" свойств составляющих вещества элементов, как свойств "атомов", составляющих "молекулы". Исследование химических превращений под действием электрического тока позволяет перейти к использованию представлений об "электрическом заряде" как элементе обьяснительной интерпретации направления химических реакций.

Дальнейшее изучение детьми предмета строится как переход от "деятельностной пропедевтики" (в которой осваивается в обобщенном виде проблематика целей и средств деятельностей, опосредующих "понимание" детьми общих принципов "обьяснения" физико-химического подхода к "веществу"), к "систематическому" курсу общей химии в VIII классе, начинающемуся со строения атома, в котором вводятся, анализируются и осваиваются современные "ответы" на сфокусированные пропедевтическим курсом проблемы.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО МАТЕРИАЛА

ПЕРВЫЙ КОНЦЕНТР

"ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ"

VI класс (2 п/г), или VII класс (1 п/г), 2 ч/нед., 34 час.

ВВОДНАЯ ТЕМА (для учащихся, не изучавших специального курса "Молекулярно-кинетическая интерпретация физических явлений: введение в химию и молекулярную физику, 5-6 кл.).

МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА. ДВИЖЕНИЕ МОЛЕКУЛ. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ. ЯВЛЕНИЙ ДИФФУЗИИ, РАСТВОРЕНИЯ, КРИСТАЛЛИЗАЦИИ. ПОНЯТИЕ О ПРИТЯЖЕНИИ (СЦЕПЛЕНИИ) МОЛЕКУЛ. РАЗЛИЧИЕ НЕКОТОРЫХ СУЩЕСТВЕННЫХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ, ЗАВИСИМОСТЬ ИХ ОТ СЦЕПЛЕНИЯ МОЛЕКУЛ (АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ОБЫЧНЫХ УСЛОВИЯХ, ЛЕТУЧЕСТЬ ВЕЩЕСТВ, РАСТВОРИМОСТЬ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ, ВЗАИМНАЯ РАСТВОРИМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ. ДВИЖЕНИЕ И СЦЕПЛЕНИЕ МОЛЕКУЛ КАК "ПРОТИВОДЕЙСТВУЮЩИЕ" ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ "АГРЕГАТНОЕ" ПОВЕДЕНИЕ ВЕЩЕСТВА.

СВЯЗЬ ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ С ТЕМПЕРАТУРОЙ. ПРОБЛЕМА АБСОЛЮТНОГО НУЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУР. ИССЛЕДОВАНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ. СВЯЗЬ СОСТАВА ВЕЩЕСТВА (СМЕСИ) И АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ.

ТЕМА 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ПРЕВРАЩЕНИЙ ВЕЩЕСТВ. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И РЕАКТИВЫ. ПРОБЛЕМА ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ И СЕКРЕТ" ХИМИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ. КРУГ И ЗВЕНО ЦЕПИ ПРЕВРАЩЕНИЙ (ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ) ПРЕВРАЩЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ). "РАСТВОРИТЕЛЬ" И "ОСАДИТЕЛЬ": НОВЫЕ "ХИМИЧЕСКИЕ" СРЕДСТВА "ВОЗДЕЙСТВИЯ" НА ВЕЩЕСТВО.

Превращение веществ как цель и средство деятельности человека, приводящей к образованию химических знаний. Способы "заставить" вещество превратиться в другое. Формула - ключ к химическим знаниям. Трудный путь установления формулы. Соотношение названия и формулы. Умеем ли мы оставить и прочесть следы? Алхимический язык.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ:

ЗАНЯТИЕ 1. Круг и звено цепи превращений (генетические превращения соединений) [изучаются соединения меди (II): оксид, гидроксид, сульфат, хлорид, основной карбонат*; реактивы - соляная и серная разбавленные кислоты, гидроксид и карбонат*натрия].

* - более сложный вариант

Знакомство со "звеном цепи превращений" (осуществление ближайшего превращения заданного вещества в другое и ближайшего превращения, в котором заданное вещество само получается). Обьединение звеньев цепи (представленных в работе пары учеников) в круг посредством соединения разрозненных звеньев. Проблема установления одинаковости и различия похожих веществ и ее экспериментальное решение (следующий шаг "по кругу"). Введение терминов: реакция, исходные вещества, продукты. Средства превращений: нагревание, действие других веществ.

ЗАНЯТИЕ 2. "Рецепт". "Растворитель" и "осадитель".

Экспериментальная задача: установить функциональные различия одинаковых с виду жидкостей, используя их для проведения "противоположных" (и взаимообратных) превращений (растворение) нерастворимого в воде вещества и осаждение из раствора) Составление группами учеников инструкции ("рецепта") заданного превращения для другой группы. Название как указание на свойство вызывать определенное превращение. Экспериментальная проверка адекватности "рецепта". Использование вещества согласно закрепленному названию.

ЗАНЯТИЕ 3. Исследование воды как реактива. Решение экспериментальной задачи: вода - растворитель, осадитель, или ...? Растворимые и нерастворимые в воде вещества круга. Разбавление раствора. Работа с кругом превращений (внесение новых названий "бесцветных жидкостей", проверка предположений о природе других "бесцветных жидкостей", используя известные "растворяющиеся" и "осаждающиеся" вещества как индикаторы наличия данного свойства). Опытное обнаружение "особой " природы воды, как вещества, которое не проявляет ни свойств "растворителя", ни свойств "осадителя" в отношении "индикаторных" веществ. Установление одинаковой природы двух веществ из круга, кажущихся различными ("зеленая жидкость" и "голубая жидкость"). Превращение их друг в друга при добавлении и испарении воды. Внесение изменений и дополнений в круг превращений: обьединение зеленого и голубого раствора, фиксация использования "осадителей и растворителей". Экспериментальная задача: различить выданные "осадитель", "растворитель" и воду, не отличимые по внешнему виду.