УДК 378.854 КП № держреєстрації 0107U001608 Інв. № Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет (СумДУ) 40007, м.Суми, вул.Римського-Корсакова, 2; Тел. (0542) 33 41 08, факс (0542) 33 40 49 ЗАТВЕРЖДУЮ Проректор з наукової работи д. ф.-м. н., професор _______________ А.М. Чорноус 2010.02.26 ЗВІТ ПРО НАУКОВО-ДОСЛІДНУ РОБОТУ МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИКЛАДАННЯ ХІМІЧНИХ ДИСЦИПЛІН В УМОВАХ КРЕДИТНО-МОДУЛЬНОЇ СИСТЕМИ (заключний) Начальник НДЧ к.т.н., доцент В.А. Осіпов Керівник НДР к.пед.н, доцент Ю.В. Ліцман
70
Embed
УДК 541 - СумДУ · Web viewКП держреєстрації 0107U001608 Інв. Міністерство освіти і науки України Сумський державний
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
УДК 378.854КП№ держреєстрації 0107U001608Інв. №
Міністерство освіти і науки УкраїниСумський державний університет
Дослідження здійснювалося протягом трьох років у три етапи.
На першому етапі (2006-2007) – констатувального експерименту проводився
теоретичний аналіз літератури із вказаної проблеми. Вивчалась психологічна,
дидактична та методична література з питань КМСОНП та його методичного
забезпечення. Зазначимо, що ознайомлення з напрацюваннями цього напрямку
28
здійснювалося протягом проведення всього педагогічного експерименту. Також
аналізувалися дослідницькі матеріали.
Оскільки досліджувана проблема є багатоаспектною, нами було виділено два
основні напрями її дослідження. Перший напрям стосувався з’ясування сутності
КМСОНП з дидактичної точки зору. Особлива увага була приділена методиці
організації навчальної діяльності студентів в умовах КМСОНП.
Аналіз КМСОНП дозволив відібрати принципи, які доцільно врахувати при
розробці методичного забезпечення.
Другий напрям стосувався наявного стану навчальних досягнень у студентів
з хімії, сформованості в них навичок самостійної роботи тощо. Встановлено, що
більшість студентів-першокурсників на початку вивчення хімічних дисциплін
показують середній (за національною шкалою оцінка «задовільно) 52,5% та низький
рівень навчальних досягнень (за національною шкалою оцінка «незадовільно) 18,3%
з хімії.
Хід констатувального експерименту та його результати, визначили шляхи і
зміст наступних етапів педагогічного експерименту – пошукового і формувального.
Другий етап – пошуковий експеримент (2007 – 2008). На основі висновків,
зроблених за результатами теоретичного аналізу проблеми, стану навчальних
досягнень студентів, результатів їх анкетування було розпочато роботу зі створення
навчально-методичного комплексу і розробки методики його використання у
навчальному процесі.
Таким чином, у ході пошукового експерименту для методичного
забезпечення викладання хімічних дисциплін було розроблено методичний
комплекс, який складається з робочої програми та регламенту до неї, підручника,
посібника, конспекту лекцій, методичних рекомендації до лабораторних занять,
віртуальний лабораторний практикуму, методичних рекомендацій до практичних
занять, методичних рекомендацій до виконання індивідуальних домашніх завдань,
збірок тестових завдань, завдань для поточного, атестаційного та підсумкового
контролю.
Третій етап – формувального експерименту – відбувався протягом 2008 –
29
2009 року.
Мета формувального експерименту полягала у:
- втіленні в навчальний процес розробленого методичного комплексу;
- перевірці його ефективності й доцільності;
Усього експериментальним навчанням було охоплено близько 70 студентів
першокурсників зі спеціальностей «Прикладне матеріалознавство», «Екологія»,
«Лікувальна справа». Проведено узагальнення отриманих результатів і підведені
підсумки педагогічного дослідження.
Протягом усього формувального експерименту систематично здійснювався
контроль за рівнем навчальних досягнень студентів експериментальної групи. При
цьому враховувалися результати показані студентами на вступному контролі, під
час атестаційних та під час підсумкового контролю навчальних досягнень.
Зауважимо, що завдання студенти отримували за варіантами у формі звичайної
контрольної роботи або у тестовій формі. Наводимо приклад завдання, яке
пропонувалося студентам, щ навчаються за спеціальністю «Прикладне
матеріалознавство» для виконання під час атестаційного контролю.
Варіант модульного контролю № 1
1. Обчисліть молярну масу газової суміші, що містить 5,6л аргону та 2,8л азоту
(н.у.). Яким буде об’єм цієї суміші при температурі 770 С та тиску 0,85атм.?
2. На відновлення 4,78г оксиду металу витратили 896мл водню, об’єм якого
виміряний за н.у. Розрахуйте еквівалентні маси металу та його оксиду, визначте
метал.
3. Для елемента Mg складіть: а)електронну формулу; б)графічну схему двох
зовнішніх енергетичних рівнів у нормальному і збудженому стані, за допомогою 4-х
квантових чисел опишіть стан останнього електрона в атомі в нормальному стані; в)
електронну формулу йону Mg2+; г)поясніть валентні можливості елемента, вкажіть
до якої електронної родини він відноситься, наведіть формули елементів-аналогів,
встановіть чи є елемент металом або неметалом, складіть формулу вищого оксиду і
зазначте його хімічний характер.
30
4. Поясніть з позиції МВЗ та ММО утворення зв’язків в молекулі О2 .Чи є молекула
цієї речовини парамагнітною? Відповідь поясніть.
5. Наведіть визначення понять: атом, молекула, хімічний елемент, проста і складна
речовина.
6. Схарактеризуйте йонний зв’язок, поясніть механізм його утворення і основні
характеристики. Наведіть приклади речовин з йонним зв’язком.
Студенти за виконання кожного завдання отримували певну кількість балів.
При оцінюванні робіт відбувався перерахунок набраних студентами балів у оцінку
за національною шкалою в залежності від відсотку, о склали набрані бали від
максимально можливого ( «відмінно» –понад 90% - високий рівень; «добре» – від 75
до 90% - достатній рівень, «задовільно» – від 60 до 75% - середній рівень,
«незадовільно» – нижче 60% - низький рівень).
Наводимо порівняння навчальних досягнень студентів експериментальної
групи з хімії на початку її вивчення і за результатами підсумкового контролю у
вигляді діаграми (рис.2.2).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4
31
Рисунок 2.2 - Діаграма розподілу відповідей студентів експериментальної групи за
рівнями навчальних досягнень:
– результати у % навчальних досягнень студентів під час вхідного контролю; – результати у % навчальних досягнень студентів під час підсумкового контролю;
1 – високий рівень (оцінка «відмінно»);2 – достатній рівень (оцінка «добре»);3 – середній рівень (оцінка «задовільно»);4 – низький рівень (оцінка «незадовільно»).
Діаграма (рис. 2.2) свідчить про такі експериментальні результати:
Протягом педагогічного експерименту зростає кількість студентів з високим,
достатнім та середнім рівнями навчальних досягнень, зменшується кількість
студентів з низьким рівнем навчальних досягнень Зауважимо, що кількість
студентів, які показали низький рівень після підсумкового контролю врахована
після можливих перездач.
Для підтвердження того що результати навчальних досягнень студентів
експериментальної групи статистично відрізняються на початку та в кінці
експерименту ми звернулися до критерію однорідності – критерію, розрахувавши
його за формулою [21, с. 52-53]:
, де
N – кількість робіт під час підсумкового контролю;
М – кількість робіт під час вхідного контролю;
ni – кількість робіт певного рівня під час підсумкового контролю;
mi – кількість робіт певного рівня під час вхідного контролю. Наводимо
приклад розрахунку – критерію за результатами навчальних досягнень студентів
експериментальної групи
В розглянутому прикладі L =4, отже, L-1=4 – 1 = 3. Порівнюємо отримане
значення з табличними для визначеного числа L-1. Отримане значення більше
табличного, таким чином, у навчальних досягненнях студентів експериментальної
32
групи відбулися істотні зміни. Аналогічні розрахунки було проведено, для
порівняння навчальних досягнень студентів контрольної та експериментальної груп
на початку і в кінці експерименту. На їх підставі було зроблено висновки про те, що
на початку експерименту стан рівня навчальних досягнень з хімії студентів
експериментальної та контрольної груп співпадає, а кінцеві за результатами
підсумкового контролю – відрізняються. Таким чином можна зробити висновок, що
цей ефект зумовлений використанням розробленого методичного комплексу для
методичного забезпечення навчального процесу в умовах КМСОНП.
33
ВИСНОВКИ
Аналіз літературних джерел свідчить, що проблема методичного забезпечення
навчального процесу в умовах КМСОНП, зокрема методичного забезпечення
викладання хімічних дисциплін, є актуальною.
Запропонований навчально-методичний комплекс розроблений на підставі
урахування дидактичних умов навчання хімічним дисциплінам студентів-
першокурсників, а саме: кредитно-модульної організації навчального процесу,
специфіки хімічних дисциплін, рівня мотивації, інтелектуальних можливостей та
наявного рівня знань першокурсників нехімічних спеціальностей.
Теоретично обґрунтовано доцільність використання навчально-методичного
комплексу, який складається з програми, регламенту, конспекту лекцій, методичних
рекомендацій до практичних, і лабораторних занять, виконання індивідуальних
завдань, комплектів завдань для контролю навчальних досягнень студентів,
збірників тестових завдань, віртуального лабораторного практикуму для
методичного забезпечення викладання хімічних дисциплін в умовах кредитно-
модульної системи
Проведеним дослідженням доведено ефективність використання
розробленого навчально-методичного комплексу. Цей висновок було зроблено на
підставі значень 2–критерію, отриманих в контрольній та експериментальній
групах за результатами порівняння навчальних досягнень студентів з хімічних
дисциплін.
Розроблений навчально-методичний комплекс впроваджено впроваджено у
процес навчання хімічним дисциплінам студентів за спеціальностями «Прикладне
матеріалознавство», «Екологія», «Лікувальна справа» в СумДУ.
Вважаємо, що проведене дослідження не вичерпує всіх аспектів проблеми
узагальнення й систематизації знань з хімії учнів профільних класів. Потребують
подальшого дослідження доповнення розробленого комплексу електронними
посібниками тощо.
34
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Професійна освіта: Словник / Уклад.: С. У. Гончаренко та ін. – К.: Вища шк.,
2000. -380 с.
2. Тимчасове положення про організацію навчального процесу в кредитно-
модульній системі підготовки фахівців (наказом Міністерства освіти і науки
України від 23 січня 2004 р. № 48).
3. Дікова-Фаворська О. М., Московська Г. П. Організація навчально-виховного
процесу за кредитно-модульною системою // Матеріали науково-практичного
семінару «Кредитно-модульна система організації навчального процесу». –
Київ, 3 грудня 2007 р.-С. 10-15.
4. Модернізація вищої освіти України і Болонський процес: Матеріали до першої
лекції / Уклад. М. Ф. степко, Я. Я. Болюбаш, К. М. Лемківський, Ю. В.
21. Новиков Д.А. Статистические методы в педагогических исследованиях (типове
случаи). М.: МЗ - Пресс, 2004. -67 с.
36
Додаток А
ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ 2
Тема: Будова електронних оболонок атома
Мета – закріпити і поглибити знання про електронну будову атома, сформувати
поняття про квантові числа; поглибити вміння: складати електронну формулу атома
та електронно-графічну схему, визначати за електронною будовою металічний
(неметалічний) характер елементу, належність його до певної електронної родини;
навчитися: прогнозувати валентні можливості хімічного елементу, описувати стан
електрона в атомі за допомогою квантових чисел, встановлювати елементи, що є
електронними аналогами.
Підготовка до заняття
Що необхідно зробити Що необхідно знати і вміти1 2
- вивчити характеристику квантових
чисел (головного, орбітального,
магнітного, спінового)
- визначення, умовне позначення
квантових чисел;
- пояснювати їх фізичний зміст;
- описувати стан електрону в атомі за
допомогою квантових чисел і навпаки
- за відомими значеннями квантових чисел
визначати положення електрону
- повторити (вивчити) принципи:
мінімуму енергії, Паулі; правила
Клечковського, ознайомитися з
енергетичною шкалою послідовності
розміщення електронів на орбіталях;
правило Гунда, вивчити поняття
«провалу» електронів
- знати напам`ять енергетичну шкалу, що
відображає послідовність заповнення
електронами орбіталей до 5s-підрівня,
вміти складати її з використанням правила
Клечковського,складати електронні
формули і електронно-графічні схеми
атомів;
1 2
37
- знати випадки «провалу» електронів на
прикладі атомів хімічних елементів Хрому
та Купруму, пояснювати причини
«провалу» електронів
- вивчити, як визначати за
електронною будовою металічний або
неметалічний характер хімічного
елементу, належність елементу до
певної (s, p ,d, f) електронної родини,
поняття формуючий електрон,
нормальний і збуджений стан атома
- визначати металічний або неметалічний
характер елементу за його електронною
будовою, встановлювати належність
елементу до електронної родини,
прогнозувати валентні можливості
хімічного елементу, встановлювати
елементи –електронні аналоги
- ознайомитися з алгоритмами і
прикладами виконання типових
завдань
- виконувати типові завдання
- обдумати відповіді на запропоновані
до заняття запитання
- виконати домашні завдання (№ 1-5 у
переліку завдань), переглянути умови
завдань (№ 6-15), які будуть
розглядатися під час практичного
заняття;
- виконати домашні завдання у зошиті для
практичних занять
Алгоритми і приклади виконання типових завдань
Приклад 2.1
Складіть електронну формулу і електронно-графічну схему двох зовнішніх
енергетичних рівнів атома хімічного елементу з порядковим номером 28. Вкажіть:
а) до якої електронної родини належить цей хімічний елемент; б) чи є він металом
або неметалом.
Розв’язання. Оскільки елемент має порядковий номер 28, то число протонів в ядрі
його атома дорівнює 28, отже, число електронів навколо ядра теж становить 28.
38
Враховуючи правила послідовності заповнення електронами енергетичних
підрівнів, складаємо електронну формулу атома хімічного елемента: 8262622 3433221 dspspss . Складаємо електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних
рівнів атома хімічного елемента – третього та четвертого:
s3 p3 d3 s4 .а) Оскільки формуючий електрон заповнює d3 - підрівень, то елемент відноситься до
d - електронної родини; б) оскільки на зовнішньому – четвертому енергетичному
рівні міститься 2 електрони, цей елемент є металом.
Приклад 2.2
Складіть електронну формулу і електронно-графічну схему двох зовнішніх
енергетичних рівнів для таких частинок: а) атома Ar ; б) йона 2S ; в) йона K ;
г) йона 2Zn . Які з наведених частинок є ізоелектронними? Відповідь поясніть.
Розв’язання. а) Атом Ar є атомом хімічного елемента з порядковим номером 18,
отже, він містить 18 електронів і має таку електронну формулу: 62622 33221 pspss і
таку електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів:
s2 p2 s3 p3 ;б) йон 2S має на два електрони більше, ніж атом Сульфуру, який містить 16
електронів (порядковий номер хімічного елементу Сульфуру 16), отже число
електронів в йоні 2S дорівнює 18. Отже, йон 2S має таку електронну формулу:62622 33221 pspss і таку електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних
рівнів:
s2 p2 s3 p3 і є частинкою ізоелектронною атома Ar ;
в) йон K має на 1 електрон менше, ніж атом Калію, який містить 19 електронів
(порядковий номер хімічного елемента 19), отже число електронів в йоні K
дорівнює 18. Отже, йон K має таку електронну формулу: 62622 33221 pspss і таку
електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів:
s2 p2 s3 p3 і є частинкою ізоелектронною атому Ar ;
39
г) йон 2Zn має на два електрони менше, ніж атом Цинку, який містить 30
електронів (порядковий номер хімічного елемента Цинку 30), отже, число
електронів в йоні 2Zn дорівнює 28. Таким чином, йон 2Zn має таку електронну
формулу: 10262622 3433221 dspspss і таку електронно-графічну схему двох зовнішніх
енергетичних рівнів:
s3 p3 d3 і не є частинкою ізоелектронною атома Ar .
Приклад 2.3
Поясніть, яку валентність у сполуках можуть виявляти атоми: а) Оксигену;
б) Сульфуру.
Розв’язання. Валентність визначається наявністю неспарених електронів в атомі або
можливістю атома набути стан з неспареними електронами.
а) в атомі О розташування валентних електронів можна відобразити такою
електронно – графічною схемою:
s2 p2 .Отже, в атомі Оксигену є два неспарених електрони. Тому він у сполуках виявляє
валентність ІІ. Атом Оксигену не має змоги перейти у збуджений стан за рахунок
розпарювання електронів і переходу їх на вільні орбіталі, оскільки на другому
енергетичному рівні містяться лише s- та p – підрівні і немає d -підрівня.
б) в атомі S розміщення валентних електронів можна відобразити такою електронно
– графічною схемою:
S s3 p3 d3 .Отже, в атомі Сульфуру є два неспарених електрони. Тому він у сполуках виявляє
валентність ІІ. Проте на відміну від атому Оксигену атом Сульфуру має змогу
перейти у збуджений стан за рахунок розпарювання електронів і переходу їх на
вільні орбіталі 3d-підрівня. Таким чином, у збудженому стані атом Сульфуру може
набути стану з чотирма неспареними електронами, виявляючи при цьому валентність IV:
S s3 p3 d3 ;або стану з шістьма неспареними електронами, виявляючи при цьому валентність IV:
40
S s3 p3 d3 .
Приклад 2.4
Вкажіть місце розміщення електрона в атомі (енергетичний рівень,
підрівень,орбіталі), якщо його стан характеризується таким набором квантових
10 Скільки вільних f-орбіталей міститься в атомах лантаноїдів від Церію до
Самарію включно?
11 Складіть електронно-графічні схеми зовнішнього енергетичного рівня
таких частинок: а) AI ; б) 3AI ; в) Se ; г) 4Se ; д) 2Se .
12 Складіть електронно-графічні схеми двох зовнішніх енергетичних рівнів
таких частинок: а) 2Fe ; б) 3Fe . Яка з наведених частинок є більш стійкою?
13 Які частинки, утворені з атомів Калію та Кальцію, мають однакову
електронну конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня? Наведіть її електронно-
графічну схему.
14 Найдіть помилки, які зроблені у схемах розміщення електронів на
зовнішніх рівнях атомі у незбудженому стані:
а) Бору
… s2 p2 ;б) Нітрогену
… s2 p2 ;в) Оксигену
… s2 p2 .15 Виберіть електронні формули, які належать атомам одного хімічного елементу в
нормальному та збудженому стані та атомам різних хімічних елементів: а) 222 221 pss
та 312 221 pss ; б) 422 221 pss та 522 221 pss .
44
Додаток Б
Приклади тестових завдань
1 Назвіть коефіцієнт перед формулою окисника у рівнянні хімічної реакції, що відбувається за такою схемою: Ca+HNO3(конц)→N2О+...+…а)7; б) 8; в) 9; г) 10.
2 Назвіть суму стехіометричних коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції, що відбувається за такою схемою: Ba+H2O→а)5; б) 4; в) 6; г) 2.
3 Назвіть суму стехіометричних коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції, що відбувається за такою схемою: Mg+H2O(1000C)→а)5; б) 4; в) 6; г) 2.
4 До якого продукту найімовірніше буде відновлюватися концентрована сульфатна кислота при розчиненні у ній кальцію?а) H2; б) SO2; в) S; г) H2S.
5 Утворення яких продуктів найімовірніше внаслідок взаємодії магнію з надлишком розведеної нітратної кислоти?а) MgO, NO, H2O; б) Mg(NO3)2, H2; в) Mg(NO3)2, NH4NO3, H2O; г) Mg(NO3)2, NO2, H2O.
6 Утворення яких продуктів найімовірніше внаслідок взаємодії кальцію з розведеною нітратною кислотою HNO3?а) СаO, NO, H2O; б) Са(NO3)2, NH3, H2O;в) Са(NO3)2, H2; г) Са(NO3)2, NO2, H2O.
7 Назвіть метал, здатний брати участь у перетвореннях за схемою Me → MeH2 → Me(OH)2 → MeCl2.а) Cu; б) Fe; в) Ca; г) Zn.
8 Назвіть метал, здатний брати участь у перетвореннях за схемою Me → Me2O → MeOH → MeNO3.а) Al; б) Li; в) Ag; г) Cu.
9 Назвіть метал, здатний брати участь у перетвореннях за схемою Me → Me2O3→ MeCl3 → Me(OH)3.а) Cu; б) Ca; в) Na; г) Al.
10 А-блискучий метал, стійкий до корозії; при нагріванні реагує з хлором, утворюючи сполуку, яка розчиняється у воді, утворюючи розчин зеленого кольору. Під час обробки розчину натрій пероксидом колір розчину змінюється на жовтий. Виберіть метал А. а) Fe; б) Al; в) Cr; г) V .
12 З`ясуйте відповідність металу його властивості. Метал: Властивість металу:1) Fe; а)активно розчиняється в розчинах лугів;2) Zn; б)пасивується H2SO4(конц);3) Na; в) активно реагує з H2O при кімнатній
температурі;4) Ag. г) за звичайних умов не окиснюється