Введение к работе
Современные инструментальные методы исследования веществ играют большую роль в химической науке, однако они практически не находят отражения в школьном курсе химии.
Хроматография - экспериментальный метод разделения веществ, основанный на распределении молекул или ионов между подвижной и неподвижной Фазани. В настоящее время разработано много разновидностей этого метода, которые позволяют разделять твердые, жидкие и газообразные вещества, определять микроколичества веществ в смеси, идентифицировать вещества.
С 50-ых годов хроматограФические методы стали активно использовать для разделения и анализа смесей веществ. Этот метод сироко распространен в современных научно-исследовательских и заводских лабораториях.
Наряду с тем, что хроматография занимает важное место в хипической науке и производстве, этот метод имеет специфику» позволяющую поднять вопрос о необходимости и возможности изучения хроматографии в школе. Так, некоторые разновидности этого метода (бумажная, осадочная, тонкослойная хроматографияJ просты в исполнении, не требуют дорогостоящего оборудования, в то же время очень информативны, а сущность процессов, лежащих в их основе, доступна школьникам. ХроматограФические методы позволяют анализировать сиеси веществ, следить за хс зом реакций, исследовать природные объекты и делать содержательные выводы.
Таким образом, хромато.рафия заключает в себе большие возможности не только как объект познания, но и как средство обучения. Причем более глубокий уровень изучения химии в школе открывает дополнительные возможности использования этого метода как средства обучения.
Необходимость ознакомления учащихся с инструментальными методами исследования веществ очевидна уже более 30 лет. С. Г. Шаповаленко в 1963 году определил причины, по которым следует это делать. В 1971 г. В. П. Гаркунов впервые отобрал в соответствии с предложенными им критериями те научные методы исследования веществ, которые возможно и необходимо изучать в школе. Среди них называется и хроматография. Позднее в нашей стране этой проблемой занимались Верзилина Н.К., Нифантьев 3.Е., Котлярова О.С: и др^ Нх работы были посвящены изучению хроматографии на Факультативных и кружковых занятиях.
В 1985-86 гг. была предпринята попытка включения трех опытов по хроматографии в программы по химии базовых и углубленных курсов. В настоящее время появилось много разнообразных школьных программ, и лишь программы двух курсов (углубленных) содержат один хронатограФический опыт по разделению черных чернил, который предлагается проводить при изучении темы "Чистые вещества и смеси". Упоминается о хроматографии и в одном из учебников химии 8-го класса.
Такое положение вещей связано с тем, что еще не разработаны общие подходы к изучению современных инструментальных методов исследования веществ, в частности и хроматографии, в школе.
Таким образом, имеет место противоречие между распространенностью и значением современных методов исследования веществ как в Фундаментальной науке, так и в ее прикладных областях и производстве, и недостаточным отражением этих методов в курсах химии общеобразовательных школ. Выявление путей разрешения этого противоречия является ПРОБЛЕМОЙ настоящего исследования.
В связи с развивающейся дифференциацией школьного образования сложились благоприятные условия, позволяющие говорить о существовании реальной возможности изучения хроматографии в школе.
Таким образом, АКТУАЛЬНОСТЬ данной работы обусловлена возрастающим значением инструментальных методов исследования веществ в химической науке и производстве, их применением в медицине, экологии и других областях деятельности человека и вытекающей из этого необходимости Формирования у школьников представлений о наиболее доступных методах, а также существованием реальной возможности ознакомления учащихся с одним из современных методов анализа веществ - хроматографией и отсутствием научно обоснованного подхода к изучению этого метода в школе.
ОБЪЕКТ исследования - школьное химическое образование.
ПРЕДМЕТ исследования - цели, содержание, методы, организационные Формы и средства обучения для изучения хроматографии в курсе химии средней школы.
ЦЕЛЬ исследования - разработка средств обучения и методики их использования для изучения хроматографии в курсе химии средней школы.
ГИПОТЕЗА исследования. Если в соответствии с целями обучения хинии на разных уровнях отобрать эксперимент по хроматографии, разработать и подобрать соответствующие методы, организационные формы и средства обучения, то можно создать условия для Формирования у учащихся представлений о методе и его возможностях, т.к. учебные задачи и средства их решения будут адекватны друг другу.
ЗАДАЧИ исследования.
-
Провести анализ отечественного и зарубежного опыта использования Хроматографии в химическом образовании и на его основе определить научные подходы к изучению в школе научных инструментальных методов исследования веществ и, в частности, хроматографии.
-
Создать учебно-методический комплекс для изучения хроматографии в школе, включающий системно организованный хронатографический эксперимент, целесообразный для использования в школе, а также разработать и подобрать соответствующие методы, организационные Формы и средства обучения.
В связи с этим необходимо»
создать и обосновать систему школьного эксперимента по хроматографии (подсистема системы "обучение хроматографии", рис.1), которая позволит сформировать у учащихся представления о возможностях метода по исследованию различных веществ и процессов;
определить направления по обеспечению школ необходимым учебным оборудованием по хроматографии;
разработать школьный набор оборудования для проведения ученического эксперимента по хроматографии»
разработать методику '" проведения занятий по ознакомлению учащихся с различными видами хроматографии и проверить ее эффективность.
В ходе решения Поставленных задач использовались следующие МЕТОДЫ исследования: анализ Философской, педагогической и методической литературы по проблеме, учебных програми по химии, специальных и популярных книг по хроиатограФии; изучение и обобщение опыта использования хронатограФических опытов в школьной практике; наблюдения за учащимися; контрольные опросы; количественный и- качественный анализ результатов опросов.
НАИЧНАЯ НОВИЗНА к ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ исследования»
- на примере хроматографии показан возможный подход к
решению проблемы введения в школьный курс хипии современных
инструментальных методов науки;
-определены специфические требования к школьному ученическому эксперименту по хроматографии;
предложена система школьного эксперимента по хроматографии, позволяющая сформировать у учащихся представления о возможностях метода по исследованию различных вешств и процессов;
определен целесообразный состав. школьного набора по хроматографии;
определены методические подходы, позволяющие знакомить учащихся с бумажной, осадочной. газовой и тонкослойной хроматографией.
ЭТАПЫ проведения эксперимента. Педагогический эксперимент проводился в течение трех лет в два этапа. На первом этапе (1891-1892 учебный год) в 8. 9 и 10 классах школ NN 302, 405, 858 г.Москвы были опробованы методики проведения занятий по бумажной, осадочной и тонкослойной хроматографии, проведена их Корректировка с учетом выявленных недостатков.
На втором этапе (1982-1993; 1993-1994 учебные годы) в 8, 8 и 10 классах школ NN 1061, 858, 405 г.Москвы выяснялась эффективность усовершенствованной методики проведения занятий по хроматографии с применением вновь разработанных средств наглядности. В 1992-1993 учебном году в 10 кл. школ NN 1061, 654 г. Москвы изуалась эффективность методических подходов по ознакомлению учащихся с сущностью газовой хроматографии.
Всего в экспериментах.участвовало более 360 учащихся.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в возможности непосредственного использования созданного учебно-методического комплекса в образовательных учреждениях с различным уровнен изучения химии.
АПРОБАЦИЯ. Основные положения и результаты исследования обсуждены и одобрены на заседании лаборатории средств обучения естествознанию ИСО РАО (1994; 1995гг.), на методическом объединении учителей химии Новоэыбковского района Брянской области (1993г.), на педагогическом совете школы N 1061 (1994г.).
ВНЕДРЕНИЕ. По результатам исследования был разработан и
освоен промышленностью школьный набор оборудования по хроматографии УТСХ-І (г.Ереван). К набору прилагается петодическое пособие для учащихся, написанное при участии автора. Рекомендации для учителя по газовой хронатографии, подготовленные при участии автора, были включены в техническую документацию к школьному газовому хроматографу, производимому на московском заводе "Хроматограф". НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
-
Научный подход к изучению в школе современных инструментальных методов исследования веществ, основанный на определении целей изучения того или иного научного метода в школьном образовании, содержания, организационных форм, методов и средств обучения.
-
Учебно-методический комплекс для изучения хроматографии в школе, включающий:
систему школьного эксперимента по хроматографии, позволяющую с учетом уровня изучения химии в образовательных учреждениях расширить представления учащихся о современных инструментальных методах исследования веществ, сформировать у школьников представления о ' сущности хроматографического разделения веществ, о возможностях применения различных хроматографических методов в исследовании свойств веществ и процессов»
соответствующие организационные формы и средства обучения;
методику формирования у учащихся представления о сущности хроматографии и умений проведения хроматографического эксперимента, предполагающую использование специально разработанных средств наглядности.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии (в том числе 5? публикаций на иностранных языках) и трех.приложений.