вещество

Д.Ю.Добротин, с.н.с. лаборатории химии ИСМО РАО
Особенности содержания пропедевтического этапа формирования понятия
«вещество»
Формирование системы химических понятий во взаимосвязи друг с другом - одна
из целей школьного химического образования. Достижение этой цели будет успешным
при усилении внимания к формированию понятий, имеющих мировоззренческое значение
и межпредметный характер. Одним из них является понятие «вещество».
Основываясь на учении П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной о поэтапном
формировании умственных действий, В.В. Давыдова и И.К. Журавлева о роли содержания
образования как определенного фактора умственного развития, а также принимая во
внимание теоретические уровни изучения понятия «вещество», мы выделили три
соответствующих им уровня формирования системы понятий
о веществе и
превращениях.
Охарактеризуем уровни формирования понятия «вещество».
I уровень – эмпирический, в ходе которого происходит накопление минимума
необходимого эмпирического материала (ощущения и представления) о веществах,
появляющегося в процессе наблюдений, осуществляемых в рамках изучения
естественнонаучных курсов начальной школы «Природоведение» и «Окружающий мир».
При усвоении материала на данном уровне преобладает наглядно-действенное мышление
учащихся.
II уровень - системообразующий. Здесь происходит образование исходной системы
первоначальных естественнонаучных понятий и абстракций (образы, представления,
термины), формирование системы понятий о веществе и превращениях и обнаружение
взаимосвязи, существующей между составом, строением и свойствами. Этот уровень
характеризуется наглядно-образным типом мышления учащихся.
Содержание материала, рассматриваемого именно на этом, втором уровне, положено
в основу предлагаемой методической системы. Его составляющими являются
первоначальные знания: о составе и строении веществ; о многообразии веществ; о
химических превращениях; о методах научного познания; о системной организации
понятия «вещество».
Изучение материала этого блока планируется в основной школе при использовании
одного из существующих подходов: в рамках курса «Естествознание» 5 - 6(7) классов или
сочетания курса природоведения в 5 классе с курсами естественнонаучного цикла:
физики, биологии и географии, (а в некоторых случаях и пропедевтического курса химии)
в 6-м и 7-м классах.
III уровень, - развивающий и углубляющий, он соответствует изучению
систематического курса химии (8 – 11 класс), характеризуется развитием полученных
ранее знаний о строении и свойствах веществ на основе атомно-молекулярного учения и
электронно-ионных представлений. Для этого уровня характерна словесно-логическая
ступень мышления. Методика формирования понятия «вещество» на этом уровне описана
во многих научных исследованиях.
Краткое описание первого и третьего уровней приведено с целью характеристики
предлагаемой методической системы как связующего звена, обеспечивающего
преемственность, непрерывность и целостность процесса формирования понятия
«вещество» при обучении в школе.
Цель изучения понятия «вещество» на этом уровне - обучение учащихся приемам
познавательной деятельности.
Отличительной особенностью системообразующего уровня изучения является
более высокая степень научности и доказательности изучаемого материала по сравнению
с материалом, рассматриваемым в естественнонаучных курсах начальной школы. Об этом
можно судить по четко сформулированным определениям изучаемых понятий и уровню
сложности комплекса практических работ, направленных на закрепление изучаемого
материала.
Более продуктивному формированию понятия «вещество» будет способствовать
деятельность учителя по активизации имеющихся у 11-13 летних учащихся знаний о
природных объектах, таких как: газ, жидкость, твердое вещество, металл, смесь и чистое
вещество, кислота, соль и некоторые другие (в зависимости от уровня развития ребенка).
Сведения о них школьники могли получить в повседневной жизни или в рамках изучения
естественнонаучных курсов начальной школы.
Характеристика этапов формирования понятия «вещество» до изучения
систематического курса химии представлена в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика этапов формирования понятия «вещество».
№
этапа
I
Цели этапа
Сформировать
представления о
веществах как
составной части
окружающих
нас тел
II
Сформировать
первоначальные
знания о
составе и
строении
веществ
III
Сформировать
первоначальные
знания о
многообразии
веществ и
зависимости их
свойств от
состава и
строения
IV
Сформировать
представления о
«химическом
превращении»
Содержание
Деятельность
учителя
Знакомство с
- обучение приемам
понятиями «тело» и
наблюдение и
«вещество»;
описание веществ;
накопление
- формирование у
эмпирического опыта учащихся зрительных
работы с
образов веществ в
веществами,
результате
находящимися в
непосредственного
различных
контакта с ними;
агрегатных
- обучение приему
состояниях;
сравнение;
Знакомство с
- формирование знаний
основными
о составе и строении
химическими
веществ;
понятиями: «атом»,
- обучение умению
«молекула»,
работать с моделями и
«химический
абстрактными
элемент»,
понятиями;
«химическая связь».
- развитие образного
мышления;
- формирование
умений выявлять
существенные стороны
объектов;
Формируемые у
учащихся умения
- наблюдать и
описывать свойства
веществ;
- устанавливать
сходства и отличия в
свойствах веществ;
- умение описывать
свойства вещества
твердых тел, жидких
веществ и газов;
- записывать символы
важнейших химических
элементов;
- определять простые и
сложные вещества,
смеси;
- различать понятия
«атом» и «молекула»;
- определять родовой и
видовой признак
понятия;
- называть существенные
и несущественные
стороны понятий;
Рассмотрение
-формирование знаний - сравнивать свойства
примеров,
о многообразии
веществ;
подтверждающих
веществ и их роли в
- устанавливать
многообразие
природе;
зависимость свойств
веществ, различия в
- углубление знаний о веществ от их состава и
их свойствах и
составе и строении
строения;
возможности деления веществ;
- проводить мысленный
по различным
- обобщение знаний о и реальный
классификационным веществе;
эксперимент;
признакам.
-обучение приему
- формулировать
классификации;
определения понятий;
Формирование
- проведение
- самостоятельно
знаний о сути
демонстрационного
описывать ход и
химических
эксперимента;
результаты проведения
превращений и их
-обучение
эксперимента;
многообразии.
проведению
- формулировать
самостоятельного
эксперимента;
- систематизация
сформированных
знаний о веществе.
выводы;
- устанавливать
взаимосвязь между
понятиями.
Процесс изучения материала на первом этапе предполагает знакомство с образцами
веществ и образование представлений о веществах, образующих все окружающие нас
объекты - тела. С этой целью учащимся предлагаются образцы тел и веществ как сходных
по внешним признакам, так и имеющим различия. В результате работы с ними учащиеся
должны накопить опыт наблюдения веществ и описания их свойств. В ходе процесса
наблюдения под руководством учителя происходит обучение умению находить
существенные стороны изучаемых объектов, устанавливать сходство и различие в их
свойствах, что в дальнейшем станет основой для умения сравнивать и классифицировать.
На втором этапе происходит изучение двух элементов (подсистем) понятия
«вещество»: состав и строение. Для этого учащихся знакомят с понятиями: атом,
молекула, химический элемент, агрегатное состояние, кристаллическая решетка и др.
Основная сложность при их изучении связана с невозможностью непосредственно
увидеть перечисленные выше объекты.
При рассмотрении материала этого этапа учащиеся приобретают умения работать с
моделями и абстрактными понятиями. Важную роль при этом должно сыграть образное
мышление учащихся, уровень развития которого во многом определяется объемом
эмпирического материала о веществах, полученного на более ранних этапах обучения.
На этом этапе учащиеся овладевают приемом формулирования определений
понятий. Научившись на предыдущем этапе выделять существенные и несущественные
стороны объекта, учащиеся постепенно переходят к более высокой степени владения этим
умением: выделению видовых и родовых признаков понятий, что является основной
составляющей рассматриваемого приема.
Еще один прием, формирование которого может быть начато на этом этапе, –
обобщение знаний. Материалом для обобщения служат сведения о многообразии веществ,
их составе и строении.
На третьем этапе один из основных акцентов при изучении материала делается на
установление причин многообразия веществ. Учитель подводит учащихся к мысли о том,
что причиной многообразия веществ и проявляемых ими свойств являются различия в
составе и строении. С этой целью учащихся знакомят с приемом классификации, которая
может быть осуществлена по различным признакам. В ходе освоения этого приема
учащиеся находят основания для деления веществ на: чистые вещества и смеси, простые
(металлы и неметаллы) и сложные (оксиды, кислоты, основания, соли), органические и
неорганические. Более подробно учитель останавливается на классификации веществ по
особенностям их строения. При объяснении этого материала учитель опирается на знания
о составе и строении, которые были получены учащимися на предыдущем этапе,
происходит их отработка и дальнейшее углубление. В целях подтверждения идеи
существования зависимости между составом, строением и свойствами веществ учащиеся
проводят опыты по разложению сложных веществ и изучению их свойств.
На четвертом этапе предполагается изучение материала о превращениях веществ.
При этом происходит дальнейшее развитие первоначальных знаний о строении и
свойствах веществ, знакомство с процессами, протекающими в окружающем мире, при
которых происходит взаимодействие веществ друг с другом и их изменение.
Основным результатом изучения этого раздела должно стать понимание учащимися
сути химических процессов, заключающейся в изменениях, происходящих с частицами
исходных веществ (атомами и молекулами), в результате которых образуются новые
частицы (веществ), обладающие новыми свойствами.
Полученные ранее представления об окружающем мире и веществах позволяют
сформировать у учащихся первоначальные представления о химических процессах не на
житейском уровне, а в виде системы понятий о химических явлениях как составной части
всего многообразия природных процессов. Использование в качестве фактического
материала сведений о процессах, с которыми учащиеся сталкиваются в повседневной
жизни или знакомятся в рамках естественнонаучных курсов, делает его изучение еще
более актуальным для них. Существенным также является и то обстоятельство, что
рассмотрение природных процессов (горение, фотосинтез, дыхание, извержение вулкана и
др.) позволяет еще раз подчеркнуть идею о взаимосвязи всех естественных наук,
основным объектом изучения которых является вещество и происходящие с ним
изменения.
В реальном учебном процессе поставленные перед каждым этапом цели
преследовались на уроках, темы которых позволяли это делать. Так, первый этап включал
уроки на темы: «Как изучают тела и вещества», «Тело. Вещество», «Свойства твердых,
жидких и газообразных веществ» и др. Изучение материала на втором этапе происходило
в рамках уроков «Горные породы и минералы», «Взаимодействие частиц», «Диффузия»,
«Растворы» и др. На третьем этапе - «Свойства металлов и неметаллов», «Свойства
простых и сложных вещества», «Силы упругости и трения», «Признаки живого и
неживого организма», «Почвенное питание растений», «Питательные вещества в
клетках». Содержание четвертого этапа было рассмотрено на уроках: «Разрушение
горных пород», «Электромагнитные явления», «Химические явления», «Фотосинтез и
дыхание растений», «Сезонные явления в жизни растений и животных» и др.
Демонстрационные опыты и практические работы, предложенные учащимся,
позволяли им подкреплять (или опровергать) свои предположения, высказанные на
основании изучения теории. Так, например, при проведении практической работы
«Изучение силы упругости (на примере свойств резины, полиэтилена, капель масла на
поверхности воды)» были подтверждены предположения о существовании между
частицами сил взаимодействия.
Как видно из таблицы 1, на всех этапах происходит раскрытие содержания
компонентов системы и установление логических связей с рассмотренными ранее
понятиями, а также формируются умения осуществлять приемы познавательной
деятельности, соответствующие рассматриваемому содержанию.
Основными результатами формирования понятия «вещество» на пропедевтическом
этапе являются понимание учащимися:
- причины многообразия веществ, которая заключается в различиях их состава и
строения;
- зависимости свойств веществ от их состава и строения;
- системной организации понятия «вещество»;
- возможности познания химические свойства только в результате проведения
химических реакций.
Таким образом, формирование первоначальной системы понятий о веществах и их
превращениях до изучения систематического курса химии проходит несколько этапов,
начиная с общих сведений о процессах, протекающих в живой и неживой природе (на
примере круговорота воды). Продолжая в дальнейшем знакомство со взаимными
переходами веществ, находящимися в различных агрегатных состояниях, особенностями
состава, строения и причинами многообразия веществ, учащиеся приходят к пониманию
сути химических процессов, которая заключается в изменении состава и строения
веществ. На всех этапах происходит развитие этого понятия благодаря увеличению его
объема, более полному раскрытию содержания компонентов системы и установлению
новых связей с другими понятиями. Именно знания о веществе как о системном объекте
способствуют более полной характеристике его свойств и позволяют совершенствовать
умения осуществлять системный анализ любого природного объекта.