Теоретические основы химии - Основные образовательные

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Естественнонаучный факультет
Кафедра химии, безопасности жизнедеятельности и методик преподавания
Колычева З.И., Щербакова В.А
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов
«44.06.01 Образование и педагогические науки
(уровень подготовки кадров высшей квалификации)»
(профиль 13.00.02 - Теория и методика обучения и воспитания (химия))
Квалификация
Исследователь. Преподаватель-исследователь
Форма обучения
Очная/заочная
Тюменский государственный университет,
филиал в г. Тобольске
2
Колычева З.И., Щербакова В.А. Теоретические основы химии. Учебно-методический
комплекс. Рабочая программа для аспирантов направления подготовки 44.06.01 Образование и
педагогические науки (уровень подготовки кадров высшей квалификации), профиль 13.00.02
Теория и методика обучения и воспитания (химия)); Тобольск, 2014, 11 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями (ФГОС ВО) с учетом
рекомендаций и ОПОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ:
Теоретические основы химии [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru,
свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой химии, БЖД и МП. Утверждено проректором по
научной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: И.Н.Манакова, к.п.н., доцент
© Тюменский государственный университет, 2014.
© Колычева З.И., Щербакова В.А., 2014.
3
I. Пояснительная записка
1.1. Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цель дисциплины: более глубокое рассмотрение теоретических основ курса химии,
основных понятий, концептуальных систем, современного состояния и перспектив развития
химической науки.
Задачи курса:
изучение теоретических основ химии, систем и структуры химической науки;
формирование у аспирантов практических умений использовать теоретические знания
курса химии в образовательной деятельности в различных организационных формах
обучения;
формирование практических умений аспирантов, привитие им элементов научного
мировоззрения, а также экологической культуры.
1.2. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Теоретические основы химии» относится к вариативной части учебного
плана подготовки аспирантов, обязательным дисциплинам. Для ее освоения необходимы
знания обеспечивающих дисциплин «Современные проблемы химии», «Теория и методика
обучения химии в школе и вузе», «История и методология химии»
Таблица 1
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3
Наименование
Темы дисциплины необходимые для изучения
обеспечиваемых
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
(последующих)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
дисциплин
История
и
+
+
+
+
+
методология химии
Теория и методика
+
+
+
обучения
химии
в
школе и вузе
Современные
+
+
+
+
+
+
+
+
+
проблемы химии
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
дисциплины
В результате освоения
дисциплины аспирант должен обладать следующими
компетенциями:
способностью интерпретировать результаты педагогического исследования, оценивать
границы их применимости, возможные риски их внедрения в образовательной и
социокультурной среде, перспективы дальнейших исследований (ОПК-3);
способностью к разработке и совершенствованию теоретических и методологических
подходов к проектированию и отбору содержания предметного образования для различных
систем образования и к разработке инновационных технологий обучения (ПК-42);
способностью следовать этическим нормам в профессиональной деятельности (УК-5).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучения дисциплины аспирант должен
знать:
структуру современной химии;
сущность учения о периодичности и его роль в прогнозировании свойств химических
элементов и их соединений;
квантово-механическое строение атомов, молекул и химической связи;
основные классы веществ, практическое применение химических соединений в
различных областях;
уметь:
применять химические теории и законы концепции о строении и реакционной
способности веществ;
решать задачи по химии;
проводить анализ и оценку лабораторных исследований;
владеть:
способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты,
образовательные порталы);
навыками анализа веществ.
2.Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 4. Форма промежуточной аттестации реферат, зачет. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 академических часа, из них 50 часов,
выделенных на самостоятельную работу, 22 на контактную работу с преподавателем.
Таблица 2
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость
зач. ед.
час
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
Всего
часов
22
12
10
50
2
72
зачет
Семестры
4
22
12
10
50
2
72
зачет
3. Тематический план
Таблица 3
4
5
6
7
Модуль 1
5
Итого
часов
по
теме
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Формы контроля
8
9
10
Самостоятельная
работа*
3
Лабораторные занятия*
2
Семинарские
(практические) занятия*
1
Виды учебной
работы и
самостоятельная
работа, в час.
Лекции *
Тема
недели семестра
№
Химия как наука о веществе
Предмет, цели и
задачи
химии,
краткая
история
становления
в
контексте развития
общества
1.2 Основные понятия
и законы химии
1.3 Роль
химии в
развитии общества
1.1
Всего
2
2
собеседование
эссе
4
4
2
4
2
4
4
2
16
4
10
Модуль 2
терминологический
диктант
сообщения
презентации
Основные концептуальные системы химии
2.1 Учение о составе
2
2
8
12
2
вещества
2.2 Учение
о
2
2
8
12
2
строении вещества
2.3 Учение
о
2
2
8
12
2
химическом
процессе
Всего
3.1
3.2
3.3
6
6
24
Модуль 3
36
презентации
доклады
сообщения
презентации
сообщения
презентации
6
Основные теоретические представления в химии
2
2
6
10
2
собеседование
Окислительнотест
восстановительные
процессы
и
системы
6
6
2
собеседование
Химия элементов
Методы анализа
и идентификации
химических
веществ
2
Всего
Итого (часов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
4
12
2
4
4
10
16
50
8
презентации
доклады
контрольная работа
тест
2
24
72
6
16
4. Содержание дисциплины
Лекционный курс
Тема 1. Основные понятия и законы. Периодический закон и периодическая
система элементов Д.И. Менделеева. Строение атома.
Тема 2. Учение о составе вещества
Тема 3. Строение вещества.
Тема 4. Введение в теорию химических процессов
Тема 5. Окислительно-восстановительные системы и процессы
Тема 6. Методы идентификации вещества.
2. Практические занятия
Тема 1. Учение о составе вещества
6
Тема 2. Строение вещества.
Тема 3. Введение в теорию химических процессов
Тема 4. Окислительно-восстановительные системы и процессы
Тема 5. Методы идентификации вещества.
5. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы
аспирантов
Таблица 4
№
1.1
1.2
1.3
Модули и темы
Виды СРС
Неделя
семестра
Объем
часов
1
2
2
2
3
2
4
4
5
2
6
4
7
3
8
3
Модуль 1
Химия как наука о веществе
Предмет, цели и задачи Работа с источниками
химии, краткая история Составление периодизации
становления
в
контексте
развития
общества
Основные понятия и Составление глоссария
Работа с литературой
законы химии
Роль химии в развитии Составление
глоссария
общества
Работа с литературой
Написание эссе
Модуль 2
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
Учение
вещества
Основные концептуальные системы химии
о
составе Разработка презентаций
Разработка логических схем
Составление глоссария
Подготовка доклада
Учение о строении Разработка презентаций
Разработка логических схем
вещества
Составление глоссария
Учение о химическом Разработка презентаций
Разработка логических схем
процессе
Составление глоссария
Подготовка сообщения
Модуль 3
Основные теоретические представления в химии
Работа с информационными
Окислительноисточниками
восстановительные
Разработка презентаций
процессы и системы
Разработка глоссария
Работа с информационными
Химия элементов
источниками
Разработка презентаций
Разработка глоссария
7
3.3
Методы анализа
идентификации
химических веществ
и Работа с информационными
9
3
источниками
Разработка презентаций
Разработка глоссария
Подготовка аналитической
справки
6. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы
Программа дисциплины включает два вида контроля знаний аспирантов: текущий
контроль и контроль промежуточных результатов усвоения.
Содержание текущего контроля сводится к контролю над самостоятельной работой
аспирантов.
Контроль над самостоятельной работой аспирантов предполагает изучение учебного
материала, запланированного на самостоятельную проработку.
Темы и задания для самостоятельного изучения
Тема 1. Введение. Основные понятия и законы. Периодический закон и
периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Строение атома.
Составить
конспект. Заполнить таблицу. Составить конспект. Решить задачи. Номенклатура
комплексных соединений. Пользуясь дополнительной литературой, составить конспект и
таблицу о распространенности химических элементов на Земле и в Космосе.
Тема 3. Введение в теорию химических процессов.
Изучить
тему
«Фазовые
состояния вещества», опираясь на трактовку различных авторов
Тема 5. Растворы. Растворы электролитов. Решение задач.
Тема 8. Химия элементов. Составить конспект по теме «Водород. Вода и ее
свойства». Составить конспект по теме «Скандий – представитель III б группы». Составить
конспект и решить тест по теме «Галлий. Индий. Талий». Подготовить доклад (сообщение) о
радиоактивных элементах IIа – подгруппы».Составить конспект по теме «Химические
свойства благородных газов». Решение задач по теме «Металлы Iб – подгруппы». Составить
конспект по теме «Характеристика химических свойств титана, циркония и гафния».
Составить конспект и решить задачи по теме «Характеристика химических свойств ниобия,
ванадия и тантала».
Составить конспект по теме «Каталитические свойства платиновых
металлов».
Вопросы к зачету:
Предмет, цели и задачи химии, краткая история становления в контексте развития
общества
Основные понятия и законы химии
Роль химии в развитии общества
Учение о составе вещества
Учение о строении вещества
Учение о химическом процессе
Окислительно-восстановительные процессы и системы
Методы анализа и идентификации химических веществ
Химия элементов
Классификация веществ, их свойства (основные, общие и особенные).
Химические свойства элементов VI, VII групп, главных подгрупп.
Окислительно-восстановительные свойства хлора серы.
Получение и свойства амфотерных соединений.
Растворы. Свойства растворов. Концентрация.
Теория электролитической диссоциации. Диссоциация электролитов. Реакции ионного
обмена.
8
Произведение растворимости. Водородный показатель. Гидролиз.
Общая характеристика подгрупп Б I – VIII групп.
Общая характеристика d – элементов.
Общая характеристика f – элементов.
7. Образовательные технологии
В ходе освоения дисциплины при проведении аудиторных занятий используются
следующие образовательные технологии: лекционные, практические занятия, с
использованием активных и интерактивных форм проведения занятий. Из интерактивных
образовательных технологий
на аудиторных занятиях используются дискуссии,
проектирование, мозговой штурм, технология развития критического мышления, работа в
малых группах.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
8.1 Основная литература
Куис, Д.В. Коррозия и защита металлических конструкций и оборудования /
Д.В. Куис, Н.П. Иванова, И.М. Жарский. - Минск: Высшая школа, 2012. - 304 с. : ил., табл.,
схем.
ISBN
978-985-06-2029-3
;
То
же
[Электронный
ресурс].
URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=136366
Органическая химия. Основной курс: Учебник / А.Э. Щербина, Л.Г. Матусевич; Под
ред. А.Э. Щербины. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 808 с.: ил.; 70x100 1/16.
(Высшее
образование:
Бакалавриат).
ISBN
978-5-16-006956-2,
500
экз;
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=415732
Барановский, В. И. Квантовая механика и квантовая химия [Текст]: учеб. пособие для
студ. вузов / В. И. Барановский. - Москва: Академия, 2008.
Журнал структурной химии / под ред. Л.Н. Мазалов - Новосибирск: Издательство СО
РАН, 2012. - Т. 52, № 6. - 215 с. - ISSN 0136-7463; То же [Электронный ресурс]. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=130606
8.2.Дополнительная литература
Барановский, В. И. Квантовая механика и квантовая химия [Текст]: учеб. пособие для
студ. вузов / В. И. Барановский. - Москва: Академия, 2008.
Неорганическая химия (биогенные и абиогенные элементы): учеб. пособие / ред. В. В.
Егоров. - Санкт-Петербург: Лань, 2009.
Неорганическая химия: В 3 т : учеб. для студ. вузов / под ред. Ю. Д. Третьякова. - 2-е
изд., испр. - Москва: Академия, 2008.
Органическая химия. Основной курс: Учебник / А.Э. Щербина, Л.Г. Матусевич; Под
ред. А.Э. Щербины. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 808 с.: ил.; 70x100 1/16.
(Высшее
образование:
Бакалавриат).
ISBN
978-5-16-006956-2,
500
экз;
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=415732
Хамитова, А.И. Основы органической химии. Органические полимерные материалы:
учебное пособие / А.И. Хамитова, Л.В. Антонова, Т.Е. Бусыгина; Федеральное агентство по
образованию, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Казанский государственный технологический университет»; под ред. А.М.
Кузнецова. - Казань: КГТУ, 2010. - 97 с.: ил., табл. - Библиогр. в кн. - ISBN 978-5-7882-12081; [Электронный ресурс]. - URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=258805
8.3 Периодические издания
1) Газета «1 сентября. Химия»
2) Журналы «Химия в школе», «Химия и жизнь»
8.4. Интернет – ресурсы
Виртуальная
лаборатория
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа
http://ru.vlab.wikia.com
Виртуальный кабинет химии [Электронный ресурс]. – Режим доступа
http://kabinet13chimiy.ucoz.ru/index/katalog_sajtov/0-13
9
Каталог веб-сайтов для учителя [Электронный ресурс]. – Режим доступа
http://plaksina2008.narod.ru/katalog.htm
Каталог химических ресурсов [Электронный ресурс]. – Режим доступа
http://www.chemport.ru/?cid=2
Книги
по
химии
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа
http://booksonchemistry.com/index.php?id1=3&category=laborotortech&author=zaharovln&book=1991
Мир
химии
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://mirhim.ucoz.ru/load/videofragmenty_k_uroku_Khimi
Ресурсы для учителя химии [Электронный ресурс]. – Режим доступа
http://orucezkaya.ucoz.ru/dir/10
Сайт о химии в жизни [Электронный ресурс].
– Режим доступа:
http://www.khimia.ru/index.htm
Сайт Российского научного центра «Прикладная химия» [Электронный ресурс]. –
Режим доступа www. rscac.spb.ru
Сайт химического факультета МГУ [Электронный ресурс]. – Режим доступа www.
chem. msu.ru.
Сайты учителей химии [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://vo5ozc.ucoz.ru/dir/9
Техника безопасности при работе в химической лаборатории [Электронный ресурс].
– Режим доступа: http://www.himikatus.ru/himtech.php
ХИМИК, сайт о химии [Электронный ресурс]. – Режим доступа
http://www.ximuk.ru/bse/2996.html
Химическая
обстановка
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа
http://www.vedco.ru/faq/detail.php?ID=1579162
Химическая энциклопедия [Электронный ресурс].
– Режим доступа
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/2921.html#
Химические
сайты
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа
http://chemexpress.fatal.ru/Navigator/ChemSites.htm
Химия 24 [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://chimia24.ucoz.ru/index/0-2
Электронная
библиотека
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
www.nehudlit.ru/books/subcat283.htmn
Электронно-библиотечная система образовательных и просветительских изданий
[Электронный ресурс] режим доступа. – http://www.iqlib.ru/book/preview/
9. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Компьютерные программы: Word (для подготовки текстовых документов), Ехсеl (для
составления таблиц), РоwerPoint (для подготовки презентаций).
10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Видеофильмы
Техника безопасности и правила работы в химической лаборатории.
Номенклатура неорганических веществ.
Установление формул веществ.
Определение эквивалентной и атомной массы металла.
Окислительно-восстановительные реакции.
Энергетика химических реакций.
Скорость химических реакций.
Комплексные соединения.
Ионные реакции и гидролиз солей.
10
Гальванические элементы.
Электролиз.
Химические свойства металлов.
Общие свойства s - элементов.
Синтезы неорганических веществ.
Качественный анализ неорганических веществ.
Галогены.
Сера.
Мышьяк, сурьма и висмут.
Олово и свинец.
Хром.
Марганец.
Железо, кобальт, никель.
Медь и серебро.
Цинк, кадмий и ртуть.
Стенды
а) Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.
б) Таблица растворимости.
в) Электрохимический ряд напряжений металлов.
г) Ряд восстановительной активности анионов.
д) Справочные таблицы:
плотность растворов кислот, щелочей и солей различных концентраций при 15 о С.,
давление насыщенного водяного пара, константы диссоциации некоторых слабых
электролитов, константы
нестойкости некоторых комплексных ионов, стандартные
окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к стандартному водородному
электроду при 25о С., стандартные электродные потенциалы металлов, энергия ионизации
некоторых элементов, сродство к электрону некоторых элементов.
Установки и приборы:
Прибор для перегонки жидкости, прибор для измерения эквивалента металла методом
вытеснения водорода, колориметр, прибор для определения температуры плавления, прибор
для обнаружения электропроводности растворов, прибор для наблюдения сдвига
химического равновесия, прибор для определения плотности раствора, прибор для
определения молекулярной массы растворенного вещества, прибор для получения диоксида
серы, гальванический элемент, прибор для электролиза, прибор для получения азота, прибор
для восстановления CrO3 аммиаком, прибор для восстановления оксида меди, прибор для
получения хлористого водорода, прибор для получения нитрата магния, прибор для
получения аммиака, Аппарат Киппа, прибор для изучения скорости гетерогенных
химических реакций, прибор для получения водорода, прибор для получения хлора, прибор
для синтеза сероводорода, прибор для определения состава воздуха, прибор для получения
оксида азота II, прибор для получения азотной кислоты, установка для получения диоксида
углерода, установка для титрования.
Для обеспечения данной дисциплины используется материально-техническая база,
соответствующая действующим санитарно-техническим нормам и обеспечивающая
проведение всех видов теоретической и практической подготовки, предусмотренных
учебным планом аспиранта:
Сетевой компьютерный класс с выходом в Интернет.
Мультимедийная лекционная аудитория с выходом в Интернет.
Учебный сервер кафедры.
Внутренняя учебная сеть Вуза.
Электронная библиотека кафедры.
11. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля)
11
Изучение дисциплины нацелено на приобретение аспирантами
глубоких,
осознанных знаний теоретических основ химии, освоение практических навыков работы с
веществом.
Работа аспиранта включает аудиторные занятия (лекции и практические) и
внеаудиторную самостоятельную работы. Для самостоятельной работы необходимо
воспользоваться указанными информационными источниками, а также материальнотехническим оснащением кафедры.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201__ / 201__ учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Рабочая
программа
пересмотрена
и
одобрена
на
заседании
______________________________________ «__» _______________201 г.
кафедры
Заведующий кафедрой ___________________/___________________/
Роспись
Ф.И.О.
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ УМК
Рег. номер
_______________________________________________________
Дисциплина:
Теоретические основы химии
Учебный план: «44.06.01 Образование и педагогические науки (уровень подготовки
кадров высшей квалификации)», профиль «13.00.02 Теория и методика обучения и
воспитания (химия)»
Авторы:
Кафедра:
Колычева Зоя Ивановна, Щербакова Валентина Алексеевна
Химии, безопасности жизнедеятельности и методик преподавания
12
Исполнитель (ответственное лицо):
Колычева Зоя Ивановна, профессор кафедры химии, БЖД и МП
Конт. тел. 89224851106
13