Презентация Формирование системы знаний о веществе. Лекция 14-15 онлайн

Содержание слайда: Формирование системы знаний о веществе Береснева Е. В. к.п.н., профессор кафедры фундаментальной химии и методики обучения химии ВятГУ

Содержание слайда: План лекции 1. Общая характеристика системы знаний о веществе 2. Структура и содержание системы знаний о веществе 3. Последовательность формирования системы знаний о веществе

Содержание слайда: 1. Общая характеристика системы знаний о веществе Понятие «вещество» - естественнонаучное понятие В оформленном виде понятие о веществе - это многоуровневая и иерархически организованная теоретическая система обобщённых знаний об одном из видов материи Научной основой ее образования в химии выступает современная теория строения веществ Ведущей идеей формирования системы знаний о веществе служит зависимость свойств веществ от их состава и строения Химическое соединение – это качественно определённое вещество, состоящее из химически связанных атомов одного или нескольких элементов

Содержание слайда: 2. Структура и содержание системы знаний о веществе Исходным генетическим отношением, лежащим в основе образования любого химического соединения, является химическая связь, которая характеризуется механизмом образования, типом связи и параметрами Всеобщими характеристиками химических соединений и всеобщими признаками понятия «вещество» являются состав, строение и свойства. Их отношение известно в науке как «треугольник химии» (Б. М. Кедров). Взаимосвязи между составом, строением и свойствами выражают структуру теоретического ядра системы знаний о веществе

Содержание слайда: Подсистема понятий о составе веществ В нее входят понятия: элемент, атом, молекула, валентность, степень окисления элементов, элементный состав химических соединений, химические формулы, форма соединений, соединения переменного и постоянного состава, относительная молекулярная масса, относительная электроотрицательность, а также стехиометрические и периодические закономерности На факультативные занятия или профильные курсы химии вынесены понятия потенциал ионизации и сродство к электрону

Содержание слайда: Подсистема понятий о составе веществ Основой раскрытия состава химических соединений являются: атомно-молекулярная и электронная теории, учение о периодичности По мнению Д. И. Менделеева и других ученых-химиков, состав – центральная проблема изучения химических соединений. С этим блоком знаний связано выделение исходной химической категории и наименьшей вещественной субстанции – атома. Атом – мельчайшая частица элемента. Он, по выражению Б. М. Кедрова, «исходная химическая клеточка», «химическая единица»

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ В ней понятия раскрываются на трех уровнях химической организации веществ: атомном, молекулярном, макромолекулярном Атомный уровень представлен следующими понятиями: группировка электронов и ядер в атомные частицы, форма электронных облаков и их расположение в пространстве, энергетические уровни атомов и их заполняемость электронами, электронная конфигурация атомов и их периодическая изменяемость, спаренные и неспаренные электроны, валентное состояние атомов

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ Химическое связывание атомных частиц осуществляется в процессе их взаимодействия. Результатом его является образование новых частиц (молекул, ионных пар, атомных и ионных комплексов и др.). Молекулы – это относительно замкнутые электронно-ядерные системы, а атомные и ионные комплексы – химические соединения с ненасыщенными на поверхности связями

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ На молекулярном уровне используются следующие понятия: центральное понятие – химическая связь (типы, виды), опорные понятия – электронное строение атомов, валентные электроны, видовые понятия – электронная пара, природа связи, механизм, тип связи, ее характер или свойства, понятия-параметры – энергия связи, длина связи, кратность связи, направленность в пространстве Объем понятия «химическая связь» составляют типы химических связей (ионная и др.) и виды связей, обусловленные характером перекрывания орбиталей (σ-, π-связи), кратностью связи (двойные, одинарные) и т. д.

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ Макроуровень включает в себя следующие знания: агрегатное состояние и агрегатные изменения веществ, вещества молекулярного и немолекулярного строения, кристаллическое строение твердых веществ, кристаллические решетки и их типы

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ В химии выделены три основных формы химической организации веществ на макроскопическом уровне: дальтонидная форма, бертоллидная форма, переходное состояние Центральные понятия блока знаний о структуре на макроуровне – кристалл, кристаллическая решетка. Они изучаются с опорой на понятие форма соединения, теорию строения атома и теорию твердого тела (физика)

Содержание слайда: Подсистема понятий о строении веществ Их характеризуют более частные понятия-характеристики: форма кристалла, энергия кристаллической решетки, внутреннее строение кристалла Объем этих основных понятий расширяют типы кристаллических решеток (ионные и др.) и их классификация по форме упаковки (кубическая и др.) Содержание этих понятий раскрывается с опорой на межпредметные понятия: форма, симметрия, твердое тело, энергия плавления и др.

Содержание слайда: Подсистема понятий о свойствах веществ Включает в себя понятия, отражающие изменения веществ: химические и физические свойства, химическая активность, реакционная способность Свойства – это внешние проявления качеств вещества, позволяющие установить его сходства и различия с другими веществами, выделить его из множества других веществ

Содержание слайда: Подсистема понятий о свойствах веществ Физические свойства – это свойства, обусловленные масс-энергетическими изменениями, не затрагивающими внутренней природы веществ Химические свойства – это свойства, обусловленные изменением внутренней природы веществ и связанные с превращением исходных веществ в новые, с новыми качествами

Содержание слайда: Подсистема понятий о свойствах веществ Химическая активность характеризует отдельные химические свойства веществ с качественной стороны Реакционная способность – это вся совокупность химических свойств вещества. Это более высокий гомолог первых двух понятий. Она предполагает и учитывает наличие всех видов взаимодействия данного вещества (его микрочастиц и их связей), а также характер протекания реакции во времени

Содержание слайда:

Содержание слайда: Самостоятельная работа Сфера этой системы знаний представлена классификациями веществ (по строению, составу и свойствам, функциональным группам и др.) Периферию понятия о веществе составляют знания о единичном – о типичных представителях изучаемых групп элементов, классов соединений

Содержание слайда: Система знаний о веществе

Содержание слайда: 3. Последовательность формирования системы знаний о веществе Уровни формирования понятия о веществе: Уровень атомно-молекулярных представлений Уровень электронных представлений Уровень теории электролитов Уровень теории строения органических соединений

Содержание слайда: Уровень атомно-молекулярных представлений Формирование первоначальных понятий о веществе проходит три весьма кратких стадии: эмпирическую образование исходной системы первоначальных понятий и абстракций развитие понятий и абстракций на основе атомно-молекулярного учения Важнейшее назначение первоначального этапа – накопление минимума необходимого эмпирического материала о веществах, усвоение исходных для дальнейшего изучения химии понятий и абстракций, элементов химического языка и опыта познания химии

Содержание слайда: Уровень атомно-молекулярных представлений На этом уровне учащиеся знакомятся с методами эмпирического познания веществ: наблюдением, описанием, сравнительным методом Наблюдение демонстрируемых веществ, работа с раздаточным материалом обеспечивает непосредственно их восприятие Описание осуществляется на основе визуально воспринимаемых свойств веществ. Обучение этому методу начинается с мотивации его, с составления плана описания Сравнение – метод познания веществ, включающий приемы сопоставления и противопоставления. Он связан с описанием. Следует обучить учащихся сравнительному описанию веществ

Содержание слайда: Уровень электронных представлений Особенность методики изучения вопросов строения веществ на атомном и молекулярном уровнях химической организации вещества обусловлена невозможностью наблюдать природу атомов, молекул, ионов, механизмы образования их связей и взаимодействий. Методику определяют высокая абстрактность, теоретичность учебного материала, раскрывающего внутреннее строение веществ. Поэтому ведущим средством обучения здесь являются модели, а основным методом – модельное описание и теоретическое объяснение

Содержание слайда: На этом этапе знания учащихся возводятся на новый теоретический уровень: На этом этапе знания учащихся возводятся на новый теоретический уровень: Создаются условия для прогнозирования свойств соединений Формируется база для дальнейшего обучения посредством дедуктивного подхода Через понятие «вещество» устанавливается связь между атомно-молекулярным учением и учением о периодичности

Содержание слайда: Уровень теории электролитов При изучении ТЭД вещества выступают в новом качестве – как электролиты и неэлектролиты, рассматриваются с позиции ионных представлений. Отмечается влияние типа химического строения на поведение веществ в растворе. На примере хлоридов водорода и натрия изучают механизмы растворения и диссоциации в воде ковалентно-полярных и ионных соединений. С позиции ТЭД учащиеся изучают свойства электролитов в растворах, химические свойства кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей, совершенствуя понятия об этих классах веществ. Их свойства рассматриваются в процессе выполнения лабораторных опытов и при решении экспериментальных задач. Изучается также поведение веществ в ОВР

Содержание слайда: Уровень теории строения органических соединений При изучении органической химии осуществляется большой качественный скачок в развитии понятия о веществе. Здесь особенно четко можно показать диалектическую закономерность зависимости качественного изменения свойств от количественного состава веществ. Важно показать практическую значимость этой зависимости при переходе от низкомолекулярных к высокомолекулярным соединениям – от мономеров к полимерам

Содержание слайда: Уровень теории строения органических соединений В органической химии система понятий о строении вещества обогащается большим числом качественно новых знаний, таких как понятия химического строения, понятия электронного строения, понятия пространственного строения На всех этапах изучения понятия о веществе широко используется химический эксперимент. Однако чем сложнее и абстрактнее становится содержание понятия, тем больше уделяется внимания моделированию – объемному, плоскостному, знаковому

Содержание слайда: Вывод Основой химии служат вещества и происходящие с ними превращения, поэтому изучение вещества является важнейшей задачей химической науки и предмета химии Обоснованность указанной последовательности изучения веществ такова, что каждая последующая ступень познания есть естественное продолжение предыдущей. Только при таком порядке весь материал о веществе учащиеся будут усваивать осмысленно

Содержание слайда: Благодарю за внимание!