Исследование возможности наполнения темы "Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева" прикладным и экологическим содержанием посредством проведения интегрированных уроков

Исследование возможности наполнения темы "Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева" прикладным и экологическим содержанием посредством проведения интегрированных уроков

Дипломная работа

Исследование возможности наполнения темы «Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева» прикладным и экологическим содержанием посредством проведения интегрированных уроков

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕ

Глава II. ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ТАБЛИЦЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА.

ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ

2.1 Общая характеристика

2.2 Химия и экология

2.2.1 Общие сведения о ртути

2.2.2 Распространенность ртути в природе

Глава III. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И.Менделеева»

3.1 Урок по теме «Металлы Главной Подгруппы II Группы»

3.2Урок по теме «Бериллий, магний и щелочноземельные Металлы»

3.3 Задачи и тесты по теме: «Щелочноземельные металлы»

3.3.1 Тест по теме: «Щелочноземельные металлы и их соединения»

3.3.2 Задачи

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все более осознается опасность, которая может привести человечество к гибели - это экологическая катастрофа. Сегодня наша планета находится в состоянии экологического кризиса, который, если не принять срочных и действующих мер неминуемо приведет его катастрофе. Но кризис - это состояние обратимое.

В этих условиях особенно необходима психологическая перестройка людей в отношениях с природой. Воспитание бережного, внимательного отношения к природе людей окружающей среде, расширение знаний и навыков, необходимых для ее охраны, должны стать неотъемлемой частью общей системы просвещения, образования, подготовки кадров.

Большая роль в этом деле принадлежит образовательной школе, которая охватывает подрастающее поколение людей. Современному учителю необходимо проникнуть в сущность актуальных проблем взаимодействия природы и общества, увидеть их социальную основу, конкретно представить, какими средствами и способами решать задачи воспитания ответственного отношения школьников к природной среде.

Актуальность выбранной темы очевидна, так как элементы II группы таблицы Менделеева относятся к наиболее часто используемым в различных отраслях науки, техники, промышленности, быту и т.д. Их содержание в литосфере, атмосфере и гидросфере различно, но все они в силу своих химических и физических свойств играют очень большую роль в биохимических процессах, а значит, оказывают большое влияние на состояние биосферы вообще. Поэтому представляет интерес как рассмотрение этой группы элементов с точки зрения химика-эколога, так и с точки зрения формирования экологического мышления и культуры при обучении химии в школе.

Объект курсовой работы - элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева охватывают большое количество элементов с богатым спектром свойств.

Основной целью данной дипломной работы являлось исследование возможности наполнения темы «Элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева» прикладным и экологическим содержанием посредством проведения интегрированных уроков.

В связи с этим в работе решались следующие конкретные задачи:

1) обзор и анализ существующих школьных программ по изучению темы «Элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева»;

2) разработка различных форм организации занятий в рамках темы «Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева»;

3) составление банка контрольных заданий по изучаемой теме.

Предмет исследования - выбор соответствующих форм организации занятий, обеспечивающих введение прикладных и экологических аспектов в процесс изучения темы «Элементы II группы периодической системы Д. И. Менделеева».

Объект исследования - процесс изучения темы: «Элементы II группы периодической системы Д.И. Менделеева» в средней школе.

Гипотеза - Разумное сочетание в процессе обучения теоретических и прикладных знаний обеспечивает понимание школьниками важности теоретических понятий, способствует более глубокому усвоению материала и формированию полноценных представлений об экологических аспектах химии.

глава I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕ

Для осознанного понимания химических процессов огромное значение имеет представление об элементах, их свойствах, способах получения, применения и экологических проблемах.

В школьной программе элементы 2 гр. упоминаются при изучении темы: «Первоначальные химические понятия» в 8 кл. [1] и в 9, 11 кл. следующим образом [2,3]:

9 кл.Тема: Общие свойства металлов.
№ урока п/п	Тема, содержание урока	Сроки прохождения учебного материала	Домашнее задание
60.	Положение металлов в периодической системе и особенности строения атомов. Общие способы получения металлов.		Глава У1, § 40, 41.
61-62.	Электролиз растворов и расплавов солей: законы, составление схем и уравнений.		Глава У1, § 42. з.1-3 с.120.
63.	Общие физические и химические свойства металлов.		Глава У1, § 43, 44, в. 7-11 с.120, з. 4-5.
64.	Сплавы. Лабораторный опыт. «Рассмотрение образцов металлов».		Глава У1, § 45, примеры сплавов, их применение.
65.	Коррозия металлов и её предупреждение.		Глава У1, § 46.
66.	Контрольная работа № 6. «Общие свойства металлов».
9 кл. Тема: Металлы главных подгрупп 1-111 групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
67-68.	Характеристика щелочных металлов.		Глава У11, § 47, в.1-12, с.126, з. 1,2.
69-70.	Характеристика магния и кальция. Соединения кальция.		Глава У11, § 48, 49, в.1-12 с.132-133, з.1-2.
71.	Жёсткость воды и способы её устранения.		Глава У11, § 49, с. 131-132, в.13-15 с.133.
72-73.	Алюминий. Важнейшие соединения алюминия.		Глава У11, § 50, в.1-11 с.138., з.2.
74.	Практическая работа № 6. «Решение экспериментальных задач».
75.	Контрольная работа № 6. «Металлы главных подгрупп».
11 кл. Тема: Металлы
	Общая характеристика металлов.		Глава У, с.94-95, схема 9.

	Общие способы получения металлов.		Глава У, § 1, таблица 10.
	Металлы главных подгрупп.		Глава У, § 2, табл.11-13, вопр. и упр. 5-8 с. 120, зад.1-2.
	Металлы побочных подгрупп: медь, цинк, титан, хром, железо, никель, платина.		Глава У, § 3,4,5,6,7,8. Табл.14, вопр. и упр. 9-17 с.121. зад.1,2 с. 140.
	Сплавы металлов.		Глава У § 9, вопр.18-20 с. 121. табл. 16, 17, 18 с.116,117.
	Оксиды и гидроксиды металлов.		Глава У, § 10, табл.19,20 с.118,119.
	Решение задач и упражнений по теме «Металлы».		Повт. учебный материал гл.У, решить задачи.
	Контрольная работа №4 по теме: «Металлы».
	Анализ контрольной работы, коррекция знаний, умений.

При изучении этой темы пользуются учебником химии под редакцией Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман [1], также учебником за 8 - 9 класс под редакцией Н. С. Ахметова [4]. Дидактическим материалом служит книга по химии для 8 - 9 классов под редакцией А. М. Радецкого, В. П. Горшкова; используются задания для самостоятельной работы по химии за 9 класс под редакцией Р. П. Суровцева, С. В. Софронова; используется сборник задач по химии для средней школы и для поступающих в вузы под редакцией Г. П. Хомченко, И. Г. Хомченко.

Появление большого числа учебников по химии для основной школы, их разнообразие вызвало большие трудности в их оценке. Чтобы избежать субъективности в экспертной оценке учебника были разработаны специальные требования, которым, по мнению педагогической общественности, должны отвечать современные учебники химии: соответствие адресату: типу учебного заведения, профилю класса, ступени обучения;

соответствие возрастным возможностям учащихся;

способствование пониманию научного метода химии и языка химической науки;

раскрытие экологических проблем;

возможности для самостоятельного изучения учащимися отдельных вопросов;

использование современных способов изложения материала;

условия для контроля и самоконтроля;

плотность введения понятий.

Учебник под редакцией Р.Г. Ивановой, А.А. Кавериной «Химия-9» [5] полностью отвечает этим требованиям. Курс начинается с изложения периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, дано определение понятий «закон» и «система». Для ознакомления учащихся с эмпирическим методом познания в учебнике прослеживаются этапы открытия закона от накопления эмпирических фактов к выявлению закономерностей, от менделеевского этапа (химического) до современного (физического). Такая логика подачи материала способствует осознанию роли теории, пониманию значения периодического закона и изменения его функций - от обобщающей до объясняющей и прогнозирующей.

Возможность применения теоретических знаний предоставляется учащимся при характеристике металлов в зависимости от их положения в периодической системе и особенностей строения атомов.

Далее следует раздел, посвященный общим и особенным свойствам металлов, которые также рассматриваются на основе теоретических представлений о строении атомов, химической связи, процессов окисления-восстановления, ионного обмена в реакциях соединения металлов в растворах.

Особенностью этого учебного издания является то, что знания о веществах (неметаллах и металлах) позволяют рассмотреть в учебнике промышленные способы получения важнейших веществ, подвести учащихся к пониманию сущности сырьевой, природосберегающей и экологической проблем, осознанию роли химии в их решении.

Заканчивается учебник разделом, цель которого -- обобщение и систематизация знаний по неорганической химии.

В учебнике есть Приложение 1 «Лабораторные опыты и практические работы и Приложение 2 «Для любознательных».

В приложении для любознательных помещен материал, расширяющий знания о строении металлов, об аллотропии олова, об электрохимических свойствах металлов (ряд напряжений), о токсичности ртути и способах устранения загрязнений окружающей среды, о минералах, комплексных соединениях, истории металлургии, металлах в окружающей среде, проблеме защиты окружающей среды [4].

В некоторых учебниках вместо познавательной задачи ставятся вопросы для актуализации знаний, полученных ранее. Такой прием тоже полезен, потому что способствует осознанию связей между параграфами, восприятию содержания предмета как единого целого, т. е. системности. Такой прием мы находим у Н. С. Ахметова [4], Н. Е. Кузнецовой, И. М. Титовой, Н. Н. Тары, А. Ю. Жегина [6].

В учебнике под редакцией Ахметова Н.С. [4] в каждой главе и параграфе цели конкретизированы в форме познавательных задач, которые могут носить проблемный характер, но, к сожалению, это пособие рассматривает только вопросы получения щелочноземельных металлов, их физические и химические свойства, применение, содержит материал для углубленного изучения, но не затрагивает экологические проблемы. Отличительностью особенностью этого учебника является высокий уровень упражнений и задач для закрепления изученного материала. Задания рассчитаны на самостоятельную работу учащихся и носят поисковый характер.

В настоящее время делаются попытки создать учебники, обеспечивающие дифференцированный подход к учащимся, так называемые двухуровневые и даже трехуровневые учебники. Примером могут служить учебники Л. С. Гузея, Р. П. Суровцевой и В. В. Сорокина [7], а также Е. Е. Минченкова и Л. С. Зазнобиной [8]. В них наряду с текстом, предназначенным для каждого ученика, специально отчеркнуты вертикальной чертой слева абзацы, в которых изложен материал для более глубокого изучения химии. Этот текст будут читать ученики, заинтересовавшиеся химией. Он значительно превышает обязательный минимум содержания. Такая же дифференциация предусмотрена и в системе заданий.

Учебник под редакцией Фельдмана Ф.Г., Рудзитиса Г.Е. представляет собой своего рода справочник, где приводится характеристика, свойства элементов, применение, способы получения. Задания и упражнения носят классический характер. Вопросы производства освещены слабо, экологические проблемы, связанные с элементами и их соединениями приводятся в общих чертах.

Таким образом, рассмотрение основных школьных пособий по химии позволяет сделать вывод, что в условиях экологизации химического образования возрастает роль теоретического и практического материала экологической направленности. Эта проблема должна решаться через экологизацию школьных учебников по химии, где должны рассматриваться сущности экологических проблем и способы их решения, что будет способствовать формированию экологического мировоззрения учащихся.

Глава II. ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ТАБЛИЦЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА. ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ

2.1 Общая характеристика

К щелочноземельным металлам относятся следующие элементы главной подгруппы II группы Периодической системы: кальций, стронций, барий и радий. Магний имеет ряд сходных со щелочными металлами свойств, бериллий по химическим свойствам ближе к алюминию. Щелочноземельные металлы являются электронными аналогами, внешний электронный уровень имеет строение ns2, в соединениях наиболее характерная степень окисления +2. В соединениях с неметаллами основой тип связи - ионный. Соединения щелочноземельных металлов окрашивают бесцветное пламя газовой горелки: кальция - в оранжево-красный, стронция - в темно-красный, бария - в светло-зеленый цвет. В природе щелочноземельные металлы встречаются только в виде соединений, основные минералы кальция - кальцит (известковый шпат, известняк, мрамор, мел) СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, гипс CaSO42H2O, флюорит CaF2, гидроксиапатит (фосфорит) Ca5(PO4)3(OH), апатит Ca5(PO4)3F,Cl. Основные минералы стронция - стронцианит SrCO3 и целестин SrSO4, бария - витерит BaCO3 и барит BaSO4.

Физические свойства. Внешне - серебристо-белые блестящие металлы, твердость значительно выше, чем у щелочных металлов. Твердость по группе уменьшается сверху вниз, барий по твердости близок к свинцу. Температуры плавления щелочноземельных металлов выше, чем у щелочных и составляют: для кальция 851оС, стронция 770оС, бария 710оС. Плотности щелочноземельных металлов в подгруппе сверху вниз увеличиваются и равны для Са, Sr и Ва, соответственно 1,54, 2,63 и 3,76 г/см3.

Химические свойства щелочноземельных металлов

Щелочноземельные металлы химически весьма активны, в реакциях проявляют свойства восстановителей. Взаимодействуют с

1. Кислородом (горят на воздухе)

2Са + О2 = 2СаО

2Sr + O2 = 2SrO

2Ba + O2 = 2BaO

При этом образуются и нитриды состава Me3N2. При контакте щелочноземельных металлов с воздухом при комнатной температуре на поверхности металлов образуетсяжелтоватая пленка, состоящая из оксидов, гидроксидов и нитридов.

Оксид бария при нагреваии до 500оС образуeт пероксид:

2BaO + O2 = 2BaO2

который разлагается при температуре выше 800оС:

2BaO2 = 2BaO + O2

2. С водородом при нагревании образуют гидриды

Ca + H2 = CaH2

Ba + H2 = BaH2

3. С серой реагируют в обычных условиях, образуя сульфиды

Ca + S = CaS

и полисульфиды

CaS + nS = CaSn+1

4. С азотом - при нагревании образуют нитриды