Міністерство освіти і науки України Хмельницький обласний інститут післядипломної педагогічної освіти Відділ освіти Деражнянської райдержадміністрації Рудик Ірина Михайлівна

«Міжпредметні зв’язки при викладанні шкільного курсу хімії»

П.Шевцов В.Я. Міжпредметні зв'язки при вивченні хімії в школі. - К.: Радянська школа, 1977. - 68 с.

http://gagago.ru/mijpredmetni-zvyazki-pri-vikladanni-shkilenogo-kursu-himiy.html

Зв'язок хімії з іншими предметами

Найбільше міжпредметні зв'язки з хімією проявляються у вивченні фізики, біології, математики,географії, екології, частково філософії.

Вивчення основ фізики розпочинається раніше, ніж основ хімії. З багатьма поняттями, величинами, теоріями і законами, які використовуються в шкільному курсі хімії, учні спочатку ознайомлюються під час вивчення фізики. Тому встановлення зв'язків у викладанні фізики і хімії дає змогу звести до мінімуму дублювання матеріалу, що вивчається в обох шкільних курсах, зекономити навчальний час і запобігти перевантаженню учнів, систематизувати наукові знання, використати найефективніші методи викладання, підвищити ефективність навчання.

Сучасна хімія не може обходитись без математичних обчислень, а розв'язання задач під час вивчення шкільного курсу хімії сприяє конкретизації і зміцненню знань учнів, активізує їхнє мислення, розвиває навички самостійної роботи і підвищує ефективність уроків. Завдяки розв'язуванню задач інтегруються окремі елементи знань з різних предметів.

Зв'язки хімії з екологією потрібно розглядати протягом усього курсу. Адже охорона навколишнього середовища – найбільш актуальна програма сьогодення. Україна успадкувала велике число екологічних проблем: забруднені промисловими відходами, пестицидами і радіонуклідами повітря, грунти, водойми; значною мірою вичерпані природні ресурси.

Зв'язки у викладанні географії і хімії слід здійснювати у таких напрямках:

1) вивчення природних багатств України та світу;

2) охорона навколишнього середовища й відновлення природних ресурсів;

3) ознайомлення з досягненнями народного господарства та перспективами його розвитку;

4) проведення краєзнавчої роботи.

Проблема міжпредметних зв'язків у викладанні біології та хімії охоплює дуже багато питань. Вчителі цих предметів повинні допомагати один одному під час вивчення програмного матеріалу, при проведенні лабораторних і практичних робіт.

В умовах загострення проблем взаємодії людства й природи перед сучасною педагогічною наукою та практикою постає низка невідкладних завдань, пов'язаних з необхідністю виховувати нове покоління не у згубній традиції якомога більше брати від природи, а у шанобливому ставленні до всього сущого, що споконвіку притаманне українському народові.

Хімія та фізика

Дослідниками визнано, що дисциплінарна організація науки на постнекласичному етапі пізнання не дає цілісного знання про об’єкт, а вивчення складного об’єкта відбувається при залученні різних дисциплін. Оскільки зазначені дослідження комплексного характеру потребують методологічних підходів, які позитивно доповнюють дисциплінарні норми та принципи, тому актуальною є розробка даних підходів у царині складних комплексних досліджень. Комплексні дослідження пов'язані з уявленням про об’єкт як складну множину фрагментів дійсності, що має структурно-морфологічну чи функціональну сукупність елементів.

У сучасній науці панує глобально-еволюційний підхід, згідно з яким утворення Всесвіту почалося з Великого вибуху. Час же хімії настав значно пізніше, лише через десятки мільйонів років, тобто після утворення зірок, в надрах яких відбувалося утворення атомів хімічних елементів. Починалося все з метаморфоз фізичних частинок. Слід зазначити, що, намагаючись визначити співвідношення фізичного з усім іншим світом, науковці завжди мали серйозні труднощі. Бракувало то теоретичних, то експериментальних даних. Наприклад, у 1920-1930-х рр. існувала концепція фізикалізму, авторами якої були О. Нейрат і Р. Карнап. Вони вважали непорушним фундаментом всіх наук мову фізики.

Фізика і хімія вивчають багато спільних понять: атом, електрон, молекула, електролітична дисоціація, маса тощо. Потрібно досягти спільного, однакового трактування цих термінів і їх застосування. Вся історія взаємодії хімії та фізики повна прикладів обміну ідеями, об'єктами і методами дослідження. На різних етапах свого розвитку фізика постачала хімію поняттями в теоретичних концепціях, що мали сильний вплив на розвиток хімії. При цьому, чим більше ускладнювалися хімічні дослідження, тим більше апаратура і методи розрахунків фізики проникали в хімію. Необхідність вимірювання теплових ефектів реакції, розвиток спектрального та рентгеноструктурного аналізу, вивчення ізотопів та радіоактивних хімічних елементів, кристалічних граток речовини, молекулярних структур призвели до використання складних фізичних приладів спектроскопів, мас-спектрографів, дифракційних градок, електронних мікроскопів тощо. Розвиток сучасної науки підтвердив глибокий зв'язок між фізикою і хімією. Зв'язок цей носить генетичний характер, тобто утворення атомів хімічних елементів, з'єднання їх в молекули речовини відбулося на певному етапі розвитку неорганічного світу. Також цей зв'язок грунтується на спільності будови конкретних видів матерії, в тому числі і молекул речовин, що складаються з одних і тих же елементарних частинок. Виникнення хімічної форми руху в природі викликало розвиток уявлень про електромагнітні взаємодії, які досліджувала фізика. На основі періодичного закону нині здійснюється прогрес не тільки в хімії, але й у ядерній фізиці, на межі якої виникли такі змішані фізико-хімічні теорії, як хімія ізотопів, радіаційна хімія. Хімія і фізика вивчають практично одні і ті ж об'єкти, але тільки кожна з них бачить в цих об'єктах свій бік, свій предмет вивчення. Так, наприклад, молекула є предметом вивчення не тільки хімії, але і молекулярної фізики. Якщо перша вивчає її з точки зору закономірностей утворення, складу, хімічних властивостей, зв'язків, умов її дисоціації на складові атоми, то остання статистично вивчає поведінку мас молекул, яка обумовлює теплові явища, різні агрегатні стани, переходи з газоподібної в рідку і тверду фази і навпаки, явища, не пов'язані зі зміною складу молекул і їх внутрішнього хімічної будови. Супровід кожної хімічної реакції механічним переміщенням мас молекул реагентів, виділення або поглинання тепла за рахунок розриву або утворення зв'язків у нових молекулах переконливо свідчать про тісний зв'язок хімічних і фізичних явищ. Так, енергетика хімічних процесів тісно пов'язана із законами термодинаміки. Хімічні реакції, що протікають з виділенням енергії зазвичай у вигляді тепла і світла, називаються екзотермічними. Існують також ендотермічні реакції, що протікають з поглинанням енергії. Все сказане не суперечить законам термодинаміки: у разі горіння енергія вивільняється одночасно зі зменшенням внутрішньої енергії системи. У ендотермічних реакціях йде підвищення внутрішньої енергії системи за рахунок поглинання енергії у вигляді тепла. Вимірюючи число енергії, що виділяється при реакції (тепловий ефект хімічної реакції), можна судити про зміну внутрішньої енергії системи. Вона вимірюється в кілоджоулях на моль (кДж/моль).

Окремим випадком першого початку термодинаміки є закон Гесса. Він говорить, що тепловий ефект реакції залежить тільки від початкового й кінцевого стану речовин і не залежить від проміжних стадій процесу. Закон Гесса дозволяє обчислити тепловий ефект реакції в тих випадках, коли його безпосереднє вимірювання чого-небудь нездійсненне.

http://elkniga.info/book_364_glava_16_Vza%D1%94mozv%E2%80%99jazok_kh%D1%96m%D1%96%D1%97_z_.html

З виникненням теорії відносності, квантової механіки і вчення про елементарні частинки розкрилися ще більш глибокі зв'язки між фізикою і хімією. Виявилося, що розгадка пояснення сутності властивостей хімічних сполук, самого механізму перетворення речовин лежить в будові атомів, в квантово-механічних процесах його складових і особливо електронів зовнішніх енергетичних рівнів. Саме введення в експлуатацію квантових теорій дозволило розпочати більш детальне вивчення природи хімічного зв'язку, особливостей хімічної будови молекул органічних і неорганічних сполук тощо.

У побуті та на практичних заняттях з фізики учні часто мають справу з провідниками, ізоляція яких виготовлена з полімерних органічних речовин. Треба пояснювати, чому ці речовини мають діелектричні властивості (всі атоми в молекулах таких речовин сполучені між собою ковалентними зв’язками, тобто усі електрони зовнішнього енергетичного рівня атомів утворюють спільні електронні пари і їх переміщення потребує значних енергетичних затрат. Тому електричне поле в діелектриках не викликає електричного струму.

Встановлення міжпредметних зв'язків дає змогу глибше висвітлювати вплив будови молекул на фізичні властивості органічних речовин. При вивченні ізомерії, фізичних властивостей насичених і ненасичених вуглеводнів відзначають, що з двох ізомерних речовин або речовинз подібною будовою більшу густину мають речовини з розгалуженим ланцюгом молекули або циклічною її будовою, ніж речовини з нерозгалуженим ланцюгом. Збільшення густини речовин зумовлюється появою в молекулах кратних зв'язків. Наприклад, густина при 20°С н-пентану дорівнює 0,626 г/см³, пентану – (0,641..1) г/см³, н-пропілацетилену – 0,691 г/см³. Збільшення густини внаслідок зменшення молекулярної маси пояснюють скороченням віддалей між атомами карбону при виникненні кратних зв'язків.

Міністерство освіти і науки України Хмельницький обласний інститут післядипломної педагогічної освіти Відділ освіти Деражнянської райдержадміністрації Рудик Ірина Михайлівна

«Міжпредметні зв’язки при викладанні шкільного курсу хімії»

У сфері перетину фізики та хімії виник і успішно розвивається розділ «Фізична хімія», яка сформувалася в кінці XIX ст. в результаті успішних спроб кількісного вивчення фізичних властивостей хімічних речовин та їх сумішей, теоретичного пояснення молекулярних структур. Експериментальною і теоретичною базою для цього стали роботи Д.І. Менделєєва (Періодичний з-н), Вант-Гоффа (термодинаміка хімічних процесів), Арреніуса (теорія електролітичної дисоціації). Предметом її вивчення стали загальнотеоретичні питання, що стосуються будови і властивостей молекул хімічних сполук, процесів перетворення речовин у зв'язку із взаємною обумовленістю їх фізичними властивостями, вивчення умов протікання хімічних реакцій та фізичних явищ що відбуваються при цьому.

Зараз фізична хімія – це розгалужена наука, яка тісно зв'язує фізику та хімію. Виділено і сформовано як самостійні розділи, які мають свої особливі методи і об'єкти дослідження – електрохімія, вчення про розчини, фотохімія, кристалохімія тощо. На початку XX ст. виділилася також у самостійну науку, з фізичної хімії – колоїдна хімія. З другої половини XX ст. у зв'язку з інтенсивною розробкою проблем ядерної енергії виникли й розвиваються такі галузі фізичної хімії: хімія високих енергій, радіаційна хімія (вивчає реакції, що відбуваються під дією йонізуючого випромінювання), хімія ізотопів тощо.

Фізична хімія розглядається зараз як найбільш широкий загальнотеоретичний фундамент всієї хімічної науки. Багато її вчень і теорій мають велике значення для розвитку інших галузей хімії. З виникненням фізичної хімії вивчення речовини стало здійснюватися не тільки традиційними хімічними методами дослідження, тобто не лише складу та властивостей, структури, термодинаміки і кінетики хімічного процесу, а також з боку зв'язку і залежності останнього від впливу явищ, властивих іншим формам руху (світлове, радіаційне та теплове випромінювання) атомів у молекулі і тим самим зменшення розмірів самих молекул.

http://polka-knig.com.ua/article.php?article=19404&book=357

Хімія та математика

У процесі вивчення математики, розв'язуючи задачі і виконуючи вправи, учні оволодівають певним обсягом умінь і навичок, математичною термінологією тощо. Безумовно, що математична термінологія, правила і закони, вміння і навички мають з належною повнотою використовуватись і на уроках хімії.

Досить важливим дидактичним питанням є спосіб оформлення розв’язання задач. Методика навчання математики у розв’язанні арифметичних задач (більшість розрахункових хімічних задач розв'язується саме арифметичним способом ) передбачає складання плану розв'язання задачі і розв’язування задачі.Розробляючи план розв'язання задачі, треба розкласти її на ряд простих, що об'єднані загальним вмістом. Для складання плану застосовують два основних методи: синтетичний і аналітичний.

Складаючи план розв'язання задачі синтетичним методом, з усієї сукупності даних у складній задачі обирають тільки два числа і ставлять до них відповідне запитання. Так складають першу, другу, третю і наступні прості задачі. Коли є одне невідоме, то в останній простій задачі ставлять основне запитання даної складної задачі. Результат її розв'язання буде відповіддю на це запитання. Коли невідомих є кілька, то стільки ж має бути простих задач.

Простота синтетичного методу, можливість перекладу з містузадачі на мову математичних дій і виконання самих дій одночасно із складанням плану задачі зробило цей метод аналізу умов задач досить поширеним на уроках хімії. Але він має деякі недоліки, головним з яких є те, що перші кроки при розв'язуванні задачі учні роблять без впевненості, що вони приведуть до бажаної відповіді.

Використовуючи аналітичний метод аналізу умов задачі, обирається протилежний до описаного вище шлях – від шуканого числа до даних в умові чисел.

Методика навчання математики вчить, що задачу слід вважати розв’язаною тоді і тільки тоді, коли знайдено відповідь:

а) безпомилкова,

б) обгрунтована,

в) вичерпна.

Не можна вважати задачу розв'язаною, якщо не виконана хоча б одна з цих вимог.

Часто одна й та сама розрахункова задача розв'язується кількома арифметичними або алгебраїчним способами. Тому доцільно запропонувати учням розв’язати таку задачу по-різному. Однакова відповідь, яку дістають у результаті розв'язання задачі різними способами, свідчить про те, що задача розв'язана правильно.

Міністерство освіти і науки України Хмельницький обласний інститут післядипломної педагогічної освіти Відділ освіти Деражнянської райдержадміністрації Рудик Ірина Михайлівна

«Міжпредметні зв’язки при викладанні шкільного курсу хімії»

Щоб уникнути помилок у складанні формул та хімічних рівнянь, за якими розв'язуються задачі, треба привчати учнів ретельно перевіряти складені ними формули і хімічні рівняння. Аналіз типових помилок, вказівки щодо способів їх відшукання, виправлення допоможуть учням дотримуватися вимоги безпомилковості розв'язання. Слід мати також на увазі, що деякі математичні поняття вводяться на уроках фізики і хімії раніше, ніж на уроках математики. Тому, по-перше, треба забезпечити єдиний підхід до трактування таких понять і, по-друге, спиратися на уроках математики на вже відомі учням знання. Прикладом є поняття стандартного вигляду числа. При цьому на уроках фізики і хімії учнів підводять до поняття стандартного вигляду числа по-різному. Наприклад, в певній задачі йдеться про те, що маса атому гідрогену становить 0,000000000000000000000000001663 кг, або 1.663•10^-27кг, або 1.663•10^-29г.

У курсі фізики 7 класу виникає потреба ввести стандартний вигляд числа. Проте автори підручника дещо обминають це питання і подають його так: найменшу масу має молекула водню; її маса дорівнює 0,0000000000000000000000033г.

Часто учні не знають, що обчислення з додатними і від'ємними числами виконуються і в ході розв'язування задач з хімії.

Лекція» Внутрішньопредметні та міжпредметні зв'язки»

3. Слєпкань З.І. Методика навчання математики. – К.: Зодіак-ЕКО, 2000р. – 512с.

4. Слєпкань З.І. Психолого-педагогические основі обучения математике. Методическое пособие. – Київ: Рад. шк., 1983г. – 192 с.

http://lib.mdpu.org.ua/e-book/ernestbook/kurs/lect4.htm

Яскравим прикладом зв’язку між хімією та математикою є галузь дослідження, що займається застосуванням математики до хімії, а саме використання математичного моделювання до хімічних явищ – математична хімія. Цю галузь ще іноді називають комп'ютерною хімією, але остання є ширшим поняттям, яке включає в себе математичну хімію як один зі своїх розділів. Основою моделі для математичної хімії є молекулярний граф та топологічний індекс.

Однією з основних галузей дослідження в математичній хімії є теорія хімічних графів, яка має справу з такими темами, як математичне вивчення ізомерії та розробку топологічних індексів, що знайшли застосування в QSAR (абревіатура від англ. quantitative structure-property relationship, тобто пошук кількісних співвідношень структура-властивість). Іншими галузями дослідження є хімічні аспекти теорії груп, що знайшли застосуваня в стереохімії та квантовій хімії, а також топологічні аспекти хімії.

Історія математичної хімії сягає 19 століття — вже в 1894 році німецький математик Георг Гельм опублікував трактат під назвою «Принципи математичної хімії: Енергетика хімічних явищ». Серед деяких із сучасних періодичних видань, що спеціалізуються на математичній хімії є MATCH Communications in Mathematical and in Computer Chemistry (вперше опублікований в 1975 році) та Journal of Mathematical Chemistry (вперше опублікований в 1987 році).

http://mychemistry.ucoz.ua/index/matematichna_khimija/0-20

Хімія та географія

Міжпредметні зв'язки географії з хімією простежується протягом всього шкільного курсу географії.

Розгляд процесів, що відбуваються в гідросфері, дозволяє вивчити хімічні основи ґрунтоутворення та родючості ґрунтів, дослідити склад, властивості ґрунтів і процесів які протікають у них.

Використання географічної карти на уроках можна показати наступним прикладом: під час вивчення основних видів палива показуємо на карті основні місця добування кам'яного і бурого вугілля, горючих сланців, нафти і природного газу. Також учні можуть написати формули мінералів, хімічних сполук, елементів відповідно до місць їх «залягання». Фізичні і контурні карти рекомендується використовувати під час вивчення таких тем: «Мінеральні добрива», «Основні види палива, його спалювання», «Метали», «Каучук», «Природні джерела вуглеводнів», «Вуглеводи».

Зв'язок географії з хімією особливо простежується у курсі «Економічної та соціальної географії України та світу». Саме під час вивчення металургійної, коксохімічної, хімічної, нафтопереробної, целюлозно-паперової, харчової, фармацевтичної промисловості вчитель пояснює технологічні процеси того чи іншого виробництва і звертає увагу учнів на їхні знання з хімії. Вивчаючи корисні копалини, учитель розкриває їх хімічний склад, перераховує конкретні речовини, які можна з них отримати. Також звертається увага на антропогенне забруднення навколишнього середовища.

Педагогічний досвід показує, що для ознайомлення учнів з промисловістю свого району можна на будь-якому виробництві знайти цінний краєзнавчий матеріал. Бажано, щоб дібраний матеріал був близьким до питань, вивчення яких передбачається програмами шкільного курсу хімії, допомагав у поглибленні, уточненні й конкретизації знань учнів з хімії. Домогтися поглиблення, уточнення і конкретизації знань учнів з хімії допомагає ретельна підготовка екскурсій на промислові підприємства.

Краєзнавча робота є однією з ефективних форм зв'язку навчання з життям, професійною орієнтацією учнів, і тому її повинен проводити також вчитель хімії.

Міністерство освіти і науки України Хмельницький обласний інститут післядипломної педагогічної освіти Відділ освіти Деражнянської райдержадміністрації Рудик Ірина Михайлівна

«Міжпредметні зв’язки при викладанні шкільного курсу хімії»