Источник информации: Методика преподавания химии. Учебное пособие для студентов педагогических институтов по химическим и биологическим специальностям. Москва. "Просвещение". 1984.

Главы I и II смотрите в разделе: https://avkrasn.ru/article-1091.html

Главы III , IV и V смотрите в разделе: https://avkrasn.ru/article-1090.html

Глава VI

ХИМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК КАК СРЕДСТВО ПОЗНАНИЯ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ

§ 1. ХИМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ ХИМИИ В НАУКЕ И В ОБУЧЕНИИ

Каждая наука излагает результаты познания на языке, удобном для описания знаний, для отражения существенного и специфичного в них. Язык химической науки включает в свой состав, кроме естественного языка слов и предложений, весьма специфическую часть: химическую терминологию, номенклатуру и символику, или «химический язык». Это понятие используется в науке и прочно утвердилось в методике химии.

Химический язык — это совокупность химической терминологии, символики и номенклатуры.

Основу химического языка составляет терминология, введенная в науку А. Лавуазье. Она служит для закрепления и краткого выражения понятий специальным словом.

Наиболее специфической частью языка химии является его символика. Ее основоположник — Я. Берцелиус.

Символика — это система условных знаков науки, которые обобщенно, условно обозначают объекты, явления, закономерности химии, обзорно раскрывают их существенные признаки, связи, отношения, дают им качественную и количественную характеристику.

Терминологию и символику дополняет химическая номенклатура. Она этикирует элементы, вещества, частицы, помогает отличить их друг от друга, систематизирует их в группы, обобщаемые терминами. Она дополняет химические формулы знаниями о характере соединений. Благодаря символике химический язык приобрел ряд достоинств: краткость, однозначность, точность, большие эвристические возможности. Эти особенности позволяют ему обобщенно, экономно и обзорно выражать существенные знания, отражать специфику химического познания. Он стал активным средством познания химии, описания его результатов, выражения наиболее важных и характерных признаков и объективных связей в химии.

Вместо многословного описания веществ и их реакций, вместо расплывчатых формулировок законов химический язык позволяет в сокращенной форме фиксировать разные стороны и отношения своих объектов, выразить их в формульном виде. В языке химии, особенно в символике, одновременно отражаются и результаты познания, и пути, которыми их можно получить. Эти особенности языка науки позволяют целенаправленно осуществлять поиск синтезов новых веществ и материалов, оптимальных процессов, лежащих в их основе.

Язык химии ассимилирует знаки других наук: элементы математической символики и логики, физические величины, термины общенаучных понятий и др., способствующие количественному описанию химических объектов и закономерностей.

Особенности языка химии и его методологическая направленность обусловливают разнообразные функции в химическом познании:

замещать химические объекты и быть носителем информации о них;

кратко и однозначно обозначать их в условных знаках и терминах;

качественно и количественно выражать результаты познания химии; формировать понятия и отражать их сущность;

представлять идеальные объекты, для которых в обычном языке нет словесных выражений (сигма-связи, -функция и др.);

обобщать, систематизировать и унифицировать знания;

прогнозировать и моделировать новые соединения, пути их синтезов и реакции, лежавшие в их основе;

разгружать память;

облегчать умственную деятельность;

организовывать мышление;

стимулировать поиск, открытия;

хранить в свернутом виде и передавать во времени и пространстве химическую информацию;

осуществлять коммуникацию химиков на международном уровне; обогащать их знания из арсенала мировой науки и практики.

Интернациональность и сравнительная стабильность языка химии повышают его коммуникативные возможности. Изменения в нем происходят на основе решений Международного союза чистой и прикладной химии.

Школьный химический язык — это язык химии, дидактически переработанный в соответствии с целями и содержанием обучения, с учетом возрастных особенностей учащихся и психологических основ его переработки. Он направлен на усвоение курса химии средней школы, на развитие и воспитание учащихся. В отличие от языка науки школьный химический язык более прост, доступен для понимания учащихся, освобожден от сложных языковых конструкций и математического аппарата. Упрощены его номенклатура и терминология.

Химический язык применяют на всех этапах обучения химии, и он выполняет в этом процессе разнообразные функции. С его помощью передаются и приобретаются программные знания, формируются химические понятия, осваиваются разные способы деятельности, устанавливаются внутрипредметные и межпредметные связи, развивается мышление учащихся, формируется их мировоззрение.

Химический язык участвует в эмпирическом познании, в обобщении и систематизации его результатов. Особенно велика его роль в теоретическом познании химии. Для теоретического обобще¬ния знаний широко используют символические таблицы, схемы взаимосвязей веществ, круговоротов элементов в природе, записи обобщающего характера, общие формулы соединений, краткие ионные и схематические уравнения. В процессе систематизации знаний незаменимы классификационные схемы. Универсальным средством обобщения следует считать периодическую систему Д. И. Менделеева.

Условные знаки облегчают системное усвоение знаний, их межпредметный перенос. Химический язык оптимизирует процесс усвоения химии, активизирует мышление и творчество учащихся.

Умение оперировать языком химии и применять его в разных ситуациях является критерием не только усвоения основ химии, но и развития мышления ученика. Все действия с языком химии относятся к интеллектуальным. Сравнение, обобщение, абстраги¬рование, перекодирование, толкование, знаков лежат в основе овладения химическим языком. Усвоенный язык позволяет осуществлять продуктивную деятельность по планированию экспериментов, по решению химических задач, по предсказанию свойств веществ и направлений протекания реакций, по моделированию их продуктов. Выполняя самостоятельный поиск на основе химического языка, учащиеся приобщаются к творческой деятельности, к проблемному познанию химии.

Химический язык таит в себе большие возможности в реализации воспитывающей функции обучения. Он может быть использован как действенное средство формирования научного мировоззре¬ния, если в процессе обучения будет обеспечено понимание значения и содержания знаковой системы. При отрыве формальной стороны (написание знаков) от содержательной (объяснение их смысла в связи с реальными объектами) в понимании учащихся происходит раздвоение: с одной стороны — экспериментально изучаемый мир реальных веществ и процессов, с другой — мир оторванных от реальности абстрактных знаков, операции с которыми основаны на формальных правилах.

Такое раздвоение искажает картину природы, наносит непоправимый ущерб мировоззрению учащихся. Правильно сформированный язык химии — эффективное и удобное средство утверждения единства, многообразия и материальности мира, его диалектики. Химический язык помогает ученикам осознать объективный смысл и прогностические возможности теории в познании окружающего мира. Самостоятельное оперирование им воспитывает многие качества личности: формирует навыки учебного труда, интерес к предмету, воспитывает четкость выражения мысли, трудолюбие, усидчивость. Это позволяет сделать вывод о том, что химический язык — важнейшее средство обучения химии, активно участвующее в образовании, воспитании и развитии учащихся.

§ 2. МЕСТО И ФУНКЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА В СИСТЕМЕ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

Химический язык относится к языково-логическим средствам обучения. Часто некоторые его образные элементы (структурные формулы, символические схемы и др.) относят к абстрактной наглядности, важной для формирования представлений и понятий. Критерием их наглядности служит обзорность структур обозначаемых объектов. Однако не все элементы химического языка наглядны. Наглядные же средства не обладают всеми его функциями. Увеличение роли и объема теоретических знаний в обучении расширили функции химического языка в учебном познании. Реализация функций химического языка немыслима без применения логических форм познания. Это послужило основанием для выделения языково-логической группы средств обучения.

Любая практическая классификация условна. Часто одно и то же средство можно отнести к разным группам и подгруппам. Так наглядные формулы, уравнения и другие символико-графические обозначения могут быть отнесены и к плоскостной наглядности, и к моделям, и к языково-логическим средствам. Эта условность объясняется тесной взаимосвязью средств в обучении, изменением взглядов на наглядность в связи с увеличением ее абстрактности.

Взаимосвязь средств обучения предполагает их системное рассмотрение и комплексное использование, что обусловлено сложностью химических объектов и явлений, необходимостью их разно¬стороннего и разноуровнего изучения. Каждое отдельное средство отражает одну или несколько сторон объекта, явления. Только в комплексе они обеспечивают целостные знания.

Сочетание и последовательность предъявления средств обучения зависят от целей и содержания обучения, от методов познания и их функций. Так начальное изучение химического языка основано на показе натуральной наглядности, на эксперименте, в том числе количественном, на расчетных задачах. Они обеспечивают связь знаков с реальным миром веществ, понимание методов установления формул и уравнений, количественных отношений в них.

Усвоенный язык превращается в метод изучения химии. В зависимости от содержания уроков он используется в сочетании с разными средствами и реализует определенные функции. При рассмотрении свойств веществ, признаков и условий протекания реакций он применяется в сочетании с химическим экспериментом. Эксперимент дает внешнее представление о наблюдаемых явлениях, химический язык обобщает их, вскрывает их внутреннюю сущность. При изучении строения веществ и механизмов реакций наиболее эффективно сочетание языка химии с моделями и плоскостными изображениями.

Необходимость модельного и знакового изучения этих вопросов вызвано тем, что объекты и явления микромира недоступны непосредственному познанию, особенно в школьных условиях, где необходима наглядная опора. Правомерность изучения микромира с помощью моделей и знаков обоснована тем, что они изоморфны с замещаемыми объектами.

Под изоморфизмом в данном случае следует понимать тождество их структур. Дидактический принцип доступности вызывает необходимость упрощения школьного языка, описывающего явления микромира и создания учебных моделей.

Применение химического языка в обучении неразрывно связано с чтением и пониманием текстов учебника и пособий. Химическая символика помогает выделить в тексте главное и делает его более наглядным, терминология емко выражает понятия. Вместе они способствуют выделению существенного в тексте, обеспечивают смысловые связи между его частями. Это требует знания семантики знаков, умений осуществлять их анализ. В свою очередь, самостоятельная работа с учебником совершенствует умения оперировать языком науки.

Химический язык обеспечивает разнообразные предметные действия. В комплексе с другими средствами обучения он направлен на получение полноценных знаний и умений применять их на практике.

§ 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА

Построение обоснованной методики изучения и применения химического языка в школе опирается на научные основы этого процесса.

Гносеологическая общность языка химии в научном познании и в обучении определяет единую методологию его формирования. Это марксистско-ленинская диалектика как теория и, логика познания и семиотика как наука о знаках, как логика познания, так как в соответствии с философским определением: «Язык — это форма существования знаний в виде системы знаков» .

К о п н и н П. В, Диалектика, логика, наука. М., 1973, с. 192.

Они помогают выяснить суть, значение и функции языка науки в познании окружающего мира, особенности его отражения в знаках, вооружают способами раскрытия стоящих за ними знаний. Своеобразие химического языка связано с содержанием и логикой науки химии. Каждой ее теории соответствует свой язык: так аппараты описания атомистики, теории электролитов и теории химического строения существенно отличаются друг от друга.

Становление языка химии исторически связано с утверждением ее теорий, для описания которых он создавался. В истории и методологии химии достаточно четко выделены и охарактеризованы исторические этапы становления и тенденции развития химического языка, что помогает обосновывать методические подходы к его изучению, этапы и особенности его формирования.

Становление методики формирования химического языка в школе связано с именами великих русских химиков Г. И. Гесса, Д. И. Менделеева, А. М. Бутлерова. Основы его формирования были заложены методистами-химиками В. Н. Верховским, Л. М. Сморгонским, С. Г. Шаповаленко, Д. М. Кирюшкиным. Современная методика формирования химического языка впитала в себя богатое методическое наследие и последние достижения тео¬рии и практики обучения.

Рассмотрим ряд принципиальных вопросов, лежащих в основе формирования химического языка в школе.

Согласно положению диалектического материализма о первич¬ности материи и вторичности сознания, объективный мир веществ и их превращений является источником химического познания, понятия — обобщенной формой их отражения в сознании ученика, знаки языка, замещающие понятия, — опосредованной формой отражения действительности, часто более предпочтительной в осуществлении познавательной деятельности.

В методическом плане важно осознать генетическую связь и подчиненность химического языка естественному. Функция отра¬жения может быть выполнена им в тесной связи с естественным язьь ком и другими формами логического познания. Эта особенность языка науки вскрыта марксистско-ленинской теорией познания . Из данного положения вытекают важные методические выводы: а) о необходимости увязывать знак с объектами и явлениями окружающего мира; б) о необходимости взаимосвязанного изуче¬ния всех компонентов языка химической науки.

В обучении важно учитывать специфику химических знаний, отражаемых языком науки. В совокупности всех своих компонен¬тов химический язык аккумулирует знания о составе, строении, свойствах веществ, о реакциях, лежащих в основе их превращений. Он кратко выражает о них теоретические знания. Он является формой понятий. В то же время химический язык обеспечивает связь реальных веществ и явлений с теорией, их объясняющей. Знаковый способ выражения знаний направлен на обобщение и сжатие информации, на выделение в многообразии эмпирического материала общей сущности и внутренних закономерностей, на воспроизведение структурных особенностей химических объектов.

Для организации обучения важно выделить методические подходы к изучению и применению химического языка. История, методология и методика преподавания химии утвердили исторический подход к его изучению. Он проявляется в преемственном раскрытии теорий и связанного с ним содержания химического языка по этапам, совпадающим с историческим процессом его развития, в активном привлечении исторического материала. Наиболее наглядно это проявляется в изучении химической символики. После того как язык усвоен, он применяется как важнейшее средство формирования химических понятий, являясь их формой. Взаимосвязь языка и понятий в химии обусловлена принципом единства формы и содержания. Это определяет в обучении понятийный подход.

Организация познавательной деятельности учащихся по оперированию химическим языком требует опоры на психологию переработки знаковой информации. Действия с условными знаками означают переход от эмпирического уровня познания к теоретическому. Усвоенный язык химии становится оператором логических действий, внутренним орудием психологической деятельности учащихся.

Тезис об орудийной функции слова и условных знаков был впервые выдвинут и обоснован физиологом И. М. Сеченовым и психологом Л. В. Выготским. Марксистско-ленинской теорией познания утверждены диалектическая и органическая неразрывность языка и мышления. Влияние языка на мышление стало фактом для обучения. В этом плане химический язык — это форма химического мышления. Педагогической психологией установлено, что сознательное и активное применение условных знаков наук в обучении резко развивает мышление учащихся и, наоборот, плохо усвоенный язык науки тормозит их обучение и развитие.

Химический язык — источник образования многих абстракций. Его условные знаки сами являются абстракциями высокой степени общности. Роль абстракций в более глубоком и полном отражении природы вскрыта В. И. Лениным . Абстрактность знаний и современный стиль мышления старшеклассников проявляются в способности мыслить не только понятиями, но и символами. Все это подчеркивает значение химического языка в развитии учащихся.

Вместе с тем надо учитывать, что переход от словесного описания эмпирических ситуаций к выражению их сущности условными знаками и к оперированию ими представляет сложный психологический барьер для семиклассников. Попытки избежать его за счет увеличения упражнений в написании формул и уравнений не достигают цели. Здесь нужны, по выражению В. Н. Верховского, «методическая постепенность и осторожность».

Надо также помнить, что сильные учащиеся часто пытаются манипулировать химической символикой аналогично языку математики, связанного с более общими понятиями и допускающего отрыв формы от содержания.

В химии это ведет к формализму в знаниях, так как химический язык тесно связан с реальными объектами и явлениями, с содержанием эмпирических понятий, обобщающих их.

Логика химического познания и объективные закономерности обучения химии в школе позволяют выделить принципы его изучения и применения:

1.   Историзм в изучении химического языка.
2.   Взаимосвязь всех его компонентов в отражении действительности.
3.   Поэтапное развитие с учетом разных теоретических уровней и последовательного изменения целей изучения.
4.   Единство общего и индивидуального, качественного и количественного в описании реальности химическим языком.
5.   Взаимосвязь содержательного и формального (понятий и знаковой формы их выражения) в применении языка химии.
6.   Оптимизация развития учащихся в процессе оперирования знаками.

Осознать и правильно использовать научные основы формирования химического языка помогает специальная и методическая литература. Учитель постоянно должен к ней сбращаться в целях практики и самообразования.

§ 4. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ЯЗЫКОВЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ХИМИИ И ИХ СВЯЗЬ С ПОНЯТИЯМИ

В процессе формирования химический язык проходит ряд стадий: сначала он предмет специального изучения, затем — метод познания и приобретения знаний и умений, наконец — средство творческого применения знаний и умений на практике.

Назначение, функции и операционная направленность химического языка в обучении оправдывают стремление учителей максимально использовать его как средство приобретения и применения знаний, предельно сжать стадию его изучения. Быстрее превратить язык химии из предмета изучения в качественно новое состояние — средство обучения — важная задача учителя химии. Решение этой задачи требует тщательного отбора языкового материала, упражнений и продуманного их включения в основное содержание уроков.

Содержание знаний о языке химии должно отражать три его стороны:

1) семантическую, направленную на раскрытие значений и функций языка химии. Главное здесь — установить отношение между знаками и объектами химии, которые они обозначают, раскрыть смысл знаков путем их интерпретации (истолкования). Надо учить учащихся осуществлять эмпирическую интерпретацию, связывающую знаки с реальным миром веществ, и теоретическую, объясняющую сущность и смысл знаков и связывающую их с теориями. Выполнение этой логической операции требует привлечения всей совокупности полученных знаний и известных форм логического мышления;

2) грамматическую, дающую знания правил и способы написания и произношения знаков, формул, уравнений, терминов, названий;

3) практическую, вооружающую способами предъявления усвоенных знаний на языке химии и обеспечивающую коммуникацию на нем с учетом всех видов общения (чтения, письма, слушания и др.)

Все стороны содержания языка важны и раскрываются в единстве.

Химический язык лишь одно из средств познания и описания мира веществ и их превращений. Поэтомуего содержание включено в школьный курс химии в объеме минимальном, но достаточном для сознательного овладения им. В его составе знания о химиче¬ской символике, терминологии и номенклатуре и умения оперировать ими.

В содержании символики

1. Химические знаки

Знания о них: история создания химической символики; названия и обозначения знаков; значение и смысл; качественное и количественное выражение их содержания.

Умения произносить, записывать и истолковывать знаки, осуществлять переходы от знака к названию и наоборот;

2. Химические формулы

Знания: значение формул в химическом познании; виды химических формул (эмпирические, электронные, ионные, структурные, проекционные, комбинированные, общие и др.); их смысл, качественное и количественное выражение; связь с законом постоянства состава; методы установления формул и правила их составления.

Умения: составлять, читать, анализировать и истолковывать формулы; определять по формуле валентность и степень окисления элементов, реакционную способность химических связей и соединений; устанавливать выраженные в них закономерности состава и строения; производить расчеты; использовать общие формулы водородных и кислородных соединений, их классов и гомологических рядов для обобщения и систематизации знаний;

3. Химические уравнения

Знания: значение уравнений в познании химии; виды уравнений (эмпирические, термохимические электронные, ионные, схематические и др.); их смысл и связь с законом сохранения массы веществ; отражение в них качественной стороны реакций и количественных отношений; способы составления различных уравнений и расчетов по ним.

Умения: составлять, анализировать, толковать уравнения, раскрывать смысл коэффи¬циентов; определять по уравнению тип реакции и давать ее описание; производить расчеты по уравнениям реакций; пользоваться краткими и схематическими уравнениями для обобщения знаний о химических реакциях, конкретизировать их более полными записями; осуществлять переходы от одного вида уравнения к другому.

Содержание терминологии

Знания: значение и смысл общенанаучных и химических терминов; связь их с понятиями; этимологический и смысловой анализ терминов.

Умения: произносить и записывать термины; устанавливать их связи с понятиями; извлекать из определения понятий содержание термина; заменять термин другим, близким по смыслу и значению; осуществлять их анализ и взаимопереходы между терминами и символами; работать с терминологическими словарями.

Содержание химической номенклатуры

Знания: понятия о номенклатуре и ее значении в познании; виды номенклатурных систем в обучении; роль номинальных названий в познании химии; соотношение между номенклатурой, терминологией и символикой.

Умения: читать, произносить, истолковывать названия ионов, неорганических и органических веществ; извлекать из названий информацию о классе соединений, о конкретных веществах, об их качественном составе и характере; составлять названия веществ в соответствии е принципами международной номенклатуры; осуществлять переходы от названия вещества к его формуле и наоборот; соотносить международные, русские и тривиальные названия; составлять рациональные и систематические названия изомеров по формулам органических соединений и наоборот; использовать номенклатуру при описании и объяснении веществ.

Эти знания и умения равномерно распределяются по годам обучения. В процессе последовательного овладения предметом химический язык совершенствуется в тесной связи с развитием теорий и понятий.

В обобщенном виде знания о языке науки можно разделить на две группы:

1. Знания, связанные с изучением реальных объектов и теоретических понятий. Они включают сведения о значении языка и его отдельных знаков, их смысле, о связи с обозначаемыми объектами и теориями курса, объясняющими их. Обычно они включаются в основной материал урока и усваиваются совместно с формируемыми понятиями.

2. Знания о способах действий со знаками. Они меньше связаны с теоретическим материалом и служат ориентиром для выработки умений. Обычно они усваиваются в ходе показа действий и выполнения упражнений. Знания о языке науки входят в состав теоретического и методологического содержания школьных основ химии.

Умения делятся на три группы:

1) умения грамматического характера (написание и чтение знаков, использование правил составления и преобразования, операции со знаками). Обычно они вырабатываются на репродуктивном уровне с помощью алгоритмов. Многие из них автоматизируются в навыки;

2) умения, обеспечивающие формирование понятий, что связано с семантикой знаков. Они усваиваются на продуктивном уровне. Алгоритмизируются и автоматизируются частично;

3) сложные умения, включающие элементы творчества (самостоятельная интерпретация знаков, прогнозирование и моделирование на основе символики, составление обобщающих таблиц и схем, опорных схематических конспектов и пр.). Они вырабатываются в ходе эвристической деятельности и направлены на творческое применение знаний и умений.

Теория познания и химическая наука подтверждают тесную связь химического языка и понятий. Термины и символы являются формой выражения последних. В силу особенностей химической символики выделять главное и существенное в объектах и явлениях химии, обобщать и классифицировать их по доминирующим свойствам и отношениям, закреплять знания в терминах науки — химический язык стал важнейшим средством формирования понятий. Только при установлении тесной взаимосвязи между понятиями их можно считать сформированными, а форму (символы, термины) содержательной. Это достигается в том случае, если для истолкования знаков привлекается вся совокупность знаний, теоретическое объяснение и другие интеллектуальные действия.

§ 5. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА

Генетическая связь языка с научными теориями позволяет выделить следующие этапы его развития: атомистики, электронной теории, теории электролитов, теории химического строения. На каждом этапе изучения химического языка возникают общие цели: усвоение символики, номенклатуры и терминологии каждого теоретического уровня; закрепление в знаках и терминах понятий и законов теории; овладение знаковыми способами деятельности; преемственное развитие и совершенствование языковых знаний и умений.

Учитель химический язык вводит почти с первых уроков химии , что хорошо согласуется с идеей приближения теорий к началу курса. Наиболее ответственным является первый этап изучения химического языка. Его символика затем преобразуется в символические системы других теорий. Изучение химического языка на первом этапе направлено на усвоение его алфавита (совокупности знаков химических элементов и их названий), на овладение правилами составления формул и уравнений, на уяснение содержания символов и терминов и их связей с реальными веществами и процессами, на выработку первоначальных умений применять на практике язык химии.

На этом этапе обучения у учащихся еще недостаточно сформированы образы веществ и реакций, слабо воспринимается количественная сторона символики. Поэтому изучение химического языка должно опираться на работу с образцами веществ, на выполнение экспериментов. С самого начала надо использовать простейшие расчеты по формулам и уравнениям, привлекать законы химии для их объяснения. Необходимо сразу сформировать приемы анализа терминов, формул, уравнений, приемы установления их смысла. Средствами, оптимизирующими выработку первоначальных умений и навыков являются алгоритмы, программированные задания, разрезная азбука, дидактические игры. Большая роль в этом принадлежит памяти и воспроизведению.

По мере выполнения программы химический язык обогащается и развивается, усложняются познавательные действия, меняется соотношение алгоритмического и эвристического в обучении языку науки. При изучении периодической системы учащиеся овладевают смыслом общих формул кислородных и водородных соединений элементов как абстракциями более высокого уровня обобщения. Их следует активно использовать для выведения периодических закономерностей.

Химический язык теории строения атома и квантово-механических представлений направлен на усвоение понятий о химическом элементе, о состоянии электронов в атоме, ответственных за химизм превращений. На этом этапе необходимо установить тесную связь изучаемых знаков с содержанием обозначаемых ими понятий, так как часто учащиеся, бойко записывающие электронные формулы и схемы размещения электронов по подуровням, не знают смысла ряда символических обозначений, затрудняются раскрыть смысл записей, широко используемых в практике обучения. Важно научить учащихся правильно индексировать знаки, то есть расставлять около них цифровые обозначения порядкового номера, массового числа, степени окисления, валентности элемента.

Изучая химическую связь, учащиеся впервые встречаются с электронными и структурными формулами соединений. Необходимо раскрыть их содержание, дать им определение и показать приемы преобразования их в комбинированные формулы, наглядно отражающие строение веществ, образованных разными типами химической связи.

При написании электронных и комбинированных формул целесообразно пользоваться цветными мелками и карандашами, позволяющими цветом выделить определенные стороны знаний. Следует предъявить более строгие требования к аккуратному обозначению спаренных и неспаренных электронов и других дополнений к знаку элемента, так как небрежное оформление часто приводит к искажению смысла понятий. Символика этого уровня должна сочетаться с моделями строения, так как это позволяет глубже раскрыть геометрию молекул и внутренний смысл знаков. Важно шире применять электронные уравнения для раскрытия сущности процессов.

Понятие «электроотрицательность» служит основой для ознакомления учащихся с принципами составления названий сложных веществ в соответствии с правилами международной номенклатуры неорганических соединений. Соединения кислорода с хлором и фтором, азота и фосфора с хлором могут служить наглядными примерами, как значение электроотрицательности элемента влияет на формулу и название соединения.

Рассмотрение темы «Химическая связь. Строение веществ» завершается изучением окислительно-восстановительных реакций. Важнейшим средством формирования понятий здесь служит символика. Усвоение этого общего понятия требует овладения сложным умением составлять уравнения и схемы окислительно-восстановительных процессов методом «электронного баланса». Существуют несколько способов его оформления. В школьной практике распространено написание схем и свернутых записей электронного баланса

Схемы электронного баланса более распространены в практике обучения, чем свернутые его записи, в которых указывается только изменение степени окисления. Но они менее целесообразны в методическом плане, так как часто закрепляют представления о несуществующих ионах, механизмах реакций, которые не всегда соответствуют действительности. Усвоить умения составлять уравнения окислительно-восстановительных процессов помогают алгоритмические предписания, поэлементная отработка действий, упражнения.

При изучении теории электролитов учащиеся впервые знакомятся с обозначением и названием ионов. Они должны соответствовать правилам международной номенклатуры. Здесь учащиеся впервые составляют и используют уравнения диссоциации электролитов и ионные упражнения, отражающие свойства их ионов в растворах. Как правило, учащиеся,испытывают затруднения при переходе от кратких ионных уравнений к «молекулярным». Причиной этого является большая абстрактность кратких ионных уравнений, недостаточное внимание к раскрытию их значения и сущности, к взаимообратным действиям. Усвоение кратких ионных уравнений требует упражнений на конкретных примерах, которые соединяют процессы абстрагирования (обобщения в кратком ионном уравнении группы конкретных процессов) и конкретизации (от кратких ионных уравнений к молекулярным, а от них к опыту).

Для написания кратких ионных уравнений необходимоиспользовать не только обменные реакции, но и окислительно-восстановительные, протекающие в растворах электролитов.

В дальнейшем изучение электрохимического ряда напряжений значительно облегчает прогнозирование направлений окислительно-восстановительных процессов, в том числе электролиза, составление их схем и уравнений реакций.

Органическая химия — область широкого, использования структурных, электронных формул и уравнений, дополненных вспомогательными обозначениями. Комплекс символики и моделей обеспечивает понимание тонкого строения веществ и взаимного влияния атомов в молекулах. Большое значение структурные и комбинированные формулы приобретают для составления уравнений, раскрывающих механизмы реакций органических соединений. Значительно активнее здесь используют номенклатуру органических веществ и, взаимопереходы: символика — номенклатура. Для интерпретации сложных символических записей необходимо применять весь теоретический аппарат курса. Символика значительно обогащается различными изображениями пространственных конформаций молекул. Совместно с моделями строения они способствуют развитию пространственных представлений и мышления учащихся.

Разнообразие символики, моделей, динамических аудиовизуальных изображений позволяет дать образные и абстрактные существенные знания об электронном и пространственном строении органических веществ, раскрыть химизм их превращений и генетические связи между соединениями разных классов, обобщить и систематизировать знания. На этом уровне развития химического языка деятельность учащихся направлена на решение эвристических задач, на творческое применение их в практике. Каждый этап вносит определенный вклад в развитие языкового содержания и познавательной деятельности учащихся. Постоянное оперирование химическим языком, связанное с переработкой знаковой информации, формирует химическое мышление и его символический стиль, развивает воображение, творчество и общение учащихся на основе языка науки, усиливает их способности к учению.

§ 6. УСЛОВИЯ СОЗНАТЕЛЬНОГО УСВОЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА

Успешное овладение химическим языком и его последующее превращение в гибкое орудие учебного познания зависит от того, насколько рационально отобрано языковое содержание и согласовано с основным программным материалом, насколько эффективны методика его формирования и организация учебно-познавательной деятельности учащихся. Химический язык является опосредованной формой отражения природы. Поэтому его формирование должно осуществляться в тесной связи с реальными веществами и процессами. Учащиеся должны обозначать знаками виденное и изученное. Это достигается наглядным преподаванием и практической деятельностью учащихся с веществами. При этом необходимо отобрать такие виды символических записей и так объяснить, чтобы учащиеся ясно осознавали главное в них: существенные признаки, связи и отношения изучаемых объектов и явлений химии.

Химический язык—это не только качественный, но и количественный способ описания химии. Для этого символические записи должны дополняться цифровыми обозначениями, графиками, физическими величинами. Для раскрытия их количественной стороны следует широко использовать количественный эксперимент, законы химии, расчетные задачи. Методы изучения химии должны быть направлены на адекватное отображение в знаках химии реальной действительности, на ее понимание. Это достигается нахождением оптимальных отношений на каждом этапе обучения между формой и содержанием понятий, между чувственным и абстрактным.

Целенаправленное формирование разных по характеру языковых умений и навыков требует установления четкой взаимосвязи их с соответствующими знаниями, показа и объяснения способов деятельности, использования разных приемов, облегчающих самостоятельное выполнение упражнений, применения знаний и умений. В выработке умений и навыков большая роль принадлежит памяти и воспроизведению. Запоминанию способствует дидактическая игра (передвижная азбука, лото, домино и др.). Усвоить последовательность операций, входящих в умения составлять формулы, уравнения, названия веществ, помогают алгоритмы. Однако умения, связанные с раскрытием семантики знаков, основаны на сложной аналитико-синтетической эвристической деятельности.

Вследствие высокой степени абстрактности знаков химии и различной сформированное мыслительного аппарата учащихся овладение химическим языком является формой индивидуального познания и отражения. Важным условием его усвоения является индивидуальный подход. Средствами реализации его могут служить дифференциация самостоятельных работ учащихся и программированные задания. Следует широко использовать для выработки умений тесты, перфокарты, графические и цифровые диктанты и другие виды программированных заданий. Но, учитывая необходимость развития логического мышления, число их должно быть ограниченным, а применение должно сочетаться с другими видами заданий, особенно продуктивными, связанными с логическим описанием, теоретическим объяснением и пр.

Важнейшим условием успешного усвоения и применения химического языка являются положительное отношение учащихся к его усвоению и интерес к его познанию и применению.

Необходимо разными средствами (усилением мотивации изучения языка, созданием проблемных и игровых ситуаций, применением дидактических игр и занимательности, привлечением исторических сведений и задач с производственным содержанием и др.) развивать познавательные интересы к языку науки, превращать его в важный стимул учения, побуждать к творческому использованию полученных знаний и умений.

Вопросы для самопроверки

1. Какие положения философии, химии, дидактики и психологии служат основой для разработки методики изучения и применения химического языка в школе?

2. Какие вы знаете основные функции языка науки в научном и учебном познании и каковы задачи его изучения в школе?

3. Что понимается под термином «химический язык»?

4. Какова роль теорий и понятий химии в развитии ее языка и как это отражено в содержании школьного курса химии?

5. Какие основные причины и этапы развития и применения химического языка в обучении можно выделить?

Задания для самостоятельной работы

1. Проанализируйте программу по химии для средних школ и дайте характеристику содержания химического языка по годам обучения.

2. Отберите средства и методы изучения химических формул и уравнений на первом этапе обучения химии в VII классе.

3. Постройте алгоритмические предписания для выработки навыков составления формул и уравнений на атомно-молекулярном и электронном уровнях.

4. Отберите дидактические игры для усвоения взаимосвязи символики и номенклатуры веществ в VII и VIII классах.
5. Разработайте методику поэтапного формирования номенклатуры неорганических веществ.

6. Наметьте направления терминологической работы при изучении химии в VII классе.

7. Отберите систему упражнений для овладения умениями использовать химический язык при изучении одной из тем школьной программы по химии.8. Отберите систему упражнени

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Структурные формулы

Часто используется еще более краткая запись формулы, когда не изображают не только связи с атомом водорода, но и символы атомов углерода и водорода. Например, строение бензола C₆H₆ отражают формулы:

Структурные формулы отличаются от молекулярных (брутто) формул, которые показывают только, какие элементы и в каком соотношении входят в состав вещества (то есть качественный и количественный элементный состав), но не отражают порядка связывания атомов.

Например, н-бутан и изобутан имеют одну молекулярную формулу C₄H₁₀, но разную последовательность связей (разные молекулярные формулы).

Таким образом, различие веществ обусловлено не только разным качественным и количественным элементным составом, но и разным химическим строением, которое можно отразить лишь структурными формулами.

Понятие о изомерии

Источник информации — http://www.chemistry.ssu.samara.ru/flash/link_f01.htm

Еще до создания теории строения были известны вещества одинакового элементного состава, но c разными свойствами. Такие вещества были названы изомерами, а само это явление – изомерией.

В основе изомерии, как показал А.М. Бутлеров, лежит различие в строении молекул, состоящих из одинакового набора атомов. Таким образом,

изомерия – это явление существования соединений, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение и, следовательно, разные свойства.

Например, при содержании в молекуле 4-х атомов углерода и 10-ти атомов водорода возможно существование 2-х изомерных соединений: