Примерная программа содержания различных этапов

Примерная программа содержания различных этапов
химических олимпиад.
Программа представлена в книге «Всероссийская олимпиада школьников по химии в 2006 году»
(авторы: В.В.Лунин, О.В.Архангельская, И.А.Тюльков; М.: АПК и ППРО, 2006).
Принципы, которые были положены в основу построения этой программы, можно сформулировать
следующим образом:
• полнота отражения содержания химии c учетом современного состояния науки;
• распределение материала по содержательным блокам;
• связь с жизнью, с современными научными методами познания мира;
• возрастание сложности материала от этапа к этапу;
• учет внутрипредметных и межпредметных связей.
Этот документ является залогом единого образовательного пространства Всероссийской
олимпиады школьников по химии. Учитывая широкий охват школьников олимпиадным движением,
можно смело сказать о том, что работа над содержательной программой олимпиады вносит
ощутимую лепту в сохранение фундаментального естественно-научного образования в России.
Примерная программа состоит из 7 разделов:
– неорганическая химия;
– физическая химия;
– аналитическая химия;
– органическая химия для 10-х и 11-х классов;
– органическая химия для 9-го класса;
– биохимия;
– содержание экспериментального тура.
При составлении примерной программы авторы учитывали, что ее содержание должно быть
дифференцировано по:
• четырем этапам олимпиады;
• четырем возрастным параллелям обучающихся (для 8–11-х классов).
В качестве примера приведем программу по органической химии для 9-го класса и программу
содержания экспериментального тура.
Программа по органической химии для 9 класса
(Первоначальные представления об органических веществах)
Только для IV этапа.
Первоначальные сведения о строении органических веществ (теория А.М.Бутлерова).
Гомологический ряд предельных углеводородов. Получение. Химические свойства: замещение
водорода, горение, дегидрирование. Изомерия. Метан, этан.
Природные источники углеводородов. Нефть и природный газ, их применение.
Гомологический ряд алкенов. Получение. Химические свойства: присоединение воды, водорода,
галогенов, галогеноводородов, окисление, горение, полимеризация. Изомерия. Этилен.
Гомологический ряд предельных одноатомных спиртов. Получение. Химические свойства:
окисление, горение. Изомерия. Метанол, этанол.
Глицерин как представитель многоатомных спиртов.
Гомологический ряд предельных одноосновных кислот. Получение. Химические свойства.
Уксусная кислота. Стеариновая кислота.
Общие представления о жирах, углеводах и белках.
Программа содержания экспериментального тура
Раздел 1. Синтез неорганических и органических веществ.
Взвешивание (аналитические весы).
Измерение объемов жидкостей с помощью мерного цилиндра.
Приготовление раствора из твердого вещества и растворителя. Смешивание и разбавление,
выпаривание растворов.
Нагревание с помощью горелок и электрических плиток.
Измерение объемов жидкостей с помощью пипетки, бюретки.
Смешивание и перемешивание жидкостей. Использование миксера и магнитной мешалки.
Использование капельной воронки.
Фильтрование через плоский бумажный фильтр. Фильтрование через складчатый бумажный
фильтр.
Промывание осадков на фильтре. Высушивание осадков на фильтре.
Перекристаллизация веществ из водных растворов.
Высушивание веществ в сушильном шкафу. Высушивание веществ в эксикаторе.
Синтез в плоскодонной колбе, общие принципы. Синтез в круглодонной колбе, общие принципы.
Присоединение и использование промывной склянки.
Работа с водоструйным насосом. Фильтрование через воронку Бюхнера.
Аппаратура для нагревания реакционной смеси (с дефлегматором). Аппарат для перегонки
жидкостей при нормальном давлении.
Перекристаллизация веществ из известного органического растворителя. Практический выбор
растворителя для перекристаллизации.
Экстракция. Использование делительной воронки.
Раздел 2. Идентификация неорганических и органических веществ.
Реакции в пробирке.
Обнаружение катионов и анионов в водном растворе.
Методика проведения капельных реакций в кювете и на фильтровальной бумаге.
Групповые реакции на катионы и анионы.
Идентификация элементов по окрашиванию пламени.
Качественное определение основных функциональных групп органических соединений.
Раздел 3. Определение неорганических и органических веществ.
Количественное определение с помощью реакций осаждения.
Прокаливание осадка в тигле.
Количественный волюметрический анализ.
Правила титрования. Приготовление стандартного раствора.
Кислотно-основное титрование. Цветовые переходы индикаторов при кислотно-основном анализе.
Прямое и обратное титрование.
Окислительно-восстановительные, осадительные и комплексонометрические методы титрования.
Колоночная хроматография.
Раздел 4. Специальные измерения и процедуры.
Измерение рН-метром.
Бумажная тонкослойная хроматография.
Термостатирование.
Колориметрия.
Измерение электропроводности.
Фотоколориметрия.
Раздел 5. Оценка результатов.
Оценка погрешности эксперимента (значащие цифры, графики).
Необходимо отметить, что это – примерная программа. Она является ориентиром при подготовке
школьников к участию в олимпиаде, однако в задания олимпиады могут входить элементы
содержания, не включенные в программу. В этом случае в тексте условия дается краткое
пояснение незнакомого школьнику материала.
При разработке примерной программы содержания олимпиады авторы использовали следующие
документы.
• Федеральный компонент государственного стандарта общего образования. Химия (одобрен
решением коллегии Минобразования России и Президиума Российской академии образования от
23 декабря 2003 г. № 21?/?12, утвержден приказом Минобразования России «Об утверждении
федерального компонента государственных стандартов начального общего, основного общего и
среднего (полного) общего образования» от 5 марта 2004 г. № 1089). В книге «Сборник
нормативных документов. Химия». Сост. Э.Д.Днепров, А.Г.Аркадьев. М.: Дрофа, 2004.
• Программа вступительных испытаний по химии. Химия-2006: Вступительные экзамены в МГУ.
Под общей ред. проф. Н.Е.Кузьменко и проф. В.И.Теренина. М.: МГУ, 2006.
• Программы дисциплин образовательной программы по специальности 011000 – Химия.
Для государственных университетов. М.: МГУ, 1999.
Особенностью олимпиадных задач является их «химичность».
Краеугольным камнем является вопрос о содержании задач. Должно ли оно соответствовать
школьной программе по химии или может выходить за ее рамки? Олимпиады школьников
являются внешкольной формой обучения. Интересы ребят, участвующих в олимпиадах, конечно,
выходят за рамки школьной программы, за пределы учебника. Поэтому ответ на этот вопрос
однозначен: содержание задач олимпиад должно вызывать у их участников стремление к
получению новых знаний, т.е. быть шире и глубже школьного курса химии.
Материал для заданий олимпиады опирается на минимум содержания по химии для средней
общеобразовательной школы. Это инвариантное ядро, на основании которого можно строить
работу по подготовке к участию в олимпиаде. Это базовые знания, усвоив которые наверняка
захочется узнать что-то новое. Так что примерную программу содержания различных этапов
химических олимпиад можно рассматривать как ориентировочную план-схему путешествия в мир
химии.
Классификация олимпиадных задач
1. Содержание олимпиадных задач можно разделить по пяти основным блокам.
1) Неорганическая химия: основные классы (оксиды, кислоты, основания, соли); свойства и синтез
неорганических соединений; номенклатура; периодический закон и периодическая система
(основные закономерности в изменении свойств элементов и их соединений); кристаллические
структуры и т.д.
2) Органическая химия: основные классы органических соединений (алканы, циклоалканы, алкены,
алкины, арены и гетероциклы, галогенпроизводные, спирты и фенолы, карбонильные соединения,
карбоновые кислоты и их производные – сложные эфиры, ангидриды, галогенангидриды, амиды,
нитрилы, азотистые основания); номенклатура; изомерия; свойства и синтез органических
соединений.
3) Физическая химия: строение атома; химическая связь; закономерности протекания химических
реакций (основы химической термодинамики и кинетики).
4) Аналитическая химия: качественный и количественный анализ.
5) Биохимия: аминокислоты и пептиды, белки, жирные кислоты и жиры, ферменты, углеводы.
Выделение именно этих пяти блоков оправдано системой химии как науки. Это тот фундамент, на
котором базируется все химическое знание.
Содержание выделенных блоков по-разному распределяется в задачах для различных классов и
для разных этапов олимпиады.
В задачи 9-го класса, как правило, входят неорганическая, аналитическая и физическая химия.
В задачах 10-го класса появляется органическая химия. В задачах 11-го класса представлены все
содержательные блоки.
Отметим, что содержание каждого блока для 9–11-х классов отличается. Возрастают объем и
глубина охвата материала каждого блока. Так, для 9-го класса из физической химии достаточно
уметь применять закон Гесса и следствия из него для термохимических расчетов, для 11-го класса
необходимо уметь использовать термодинамические параметры для расчета констант равновесия
и свободной энергии.
Немаловажную роль при разработке олимпиадных задач играют межпредметные связи. Нельзя
рассматривать химию в отрыве от других естественных наук. В различных областях химии
необходимы знания по физике, биологии, геологии, географии и, конечно же, математике.
Введение в содержание заданий материала из других наук ни в коем случае не умаляет их
«химичности», а, напротив, способствует расширению кругозора участников олимпиады,
осознанию ими места химии в современном естествознании, творческому развитию химических
знаний школьников. Такие «межпредметные» задачи усиливают химическую составляющую и
показывают тесную взаимосвязь естественных наук.
2. За всю историю проведения олимпиад уровень сложности задач постоянно возрастал. Однако
независимо от уровня сложности с самого начала авторы олимпиадных задач старались сделать
их нетривиальными по содержанию, по форме, по подходам к решению (то, что сейчас
называется творческими заданиями). В разное время задачи подавались в разных формах.
– Условие с четко сформулированным вопросом или заданием в конце. При этом вопросов может
быть несколько. Выстраивается определенная логика вопросов.
– Тесты с выбором ответа*.
– Задачи, в которых повествовательный текст прерывается вопросами (так зачастую строятся
задачи на Международной олимпиаде).
3. Задачи по химии классически подразделяют на две группы: качественные и расчетные
(количественные).
Качественные задачи:
• объяснение экспериментальных фактов (например, спектров);
• распознавание веществ;
• получение новых соединений;
• предсказание свойств веществ, возможности протекания химических реакций, описание,
объяснение тех или иных явлений;
• разделение смесей веществ.
Количественные задачи:
• расчеты состава смеси (массовый, объемный и мольный проценты);
• расчеты состава раствора (способы выражения концентрации, приготовление растворов
заданной концентрации);
• расчеты с использованием газовых законов (закон Авогадро, уравнение Клапейрона–
Менделеева);
• выведение химической формулы вещества;
• расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические соотношения);
• расчеты с использованием законов химической термодинамики (закон сохранения энергии, закон
Гесса);
• расчеты с использованием законов химической кинетики (закон действия масс, уравнение
Аррениуса).
Единой типологии олимпиадных задач по химии нет, да и навряд ли возможно ее разработать
(может быть, она и не нужна). Говоря об олимпиадных задачах, необходимо помнить, что все они
являются комбинированными, т.е. сочетающими в себе несколько типов задач.