Химияны оқытуда сандық есептердің маңызы

• 
  оқушыларды өз батімен белсенді жұмыс істеуге үйрету;
  
• 
  оқушылардың білімдері мен дағдыларын берік етіп қалыптастыру;
  
• 
  оқытуды өмірмен тығыз байланыстыру;
  
• 
  химияны оқыту барысында кәсіптік бағдарлау мәселесін шешу.
  

Оқытудың бұл әдісін пайдалану кезінде химия ғылымының негізгі түсініктері мен заңдары көп дүркін қайталанып, лоарды түсіну және есте сақтау әлдеқайда жеңілдейді. Есеп шығарумен үнемі шұғылдану – оқушыларды еңбек сүйгіштікке, жауапкершілікке, табандылыққа және жігерлілікке үйретеді. Алға қойған мақсатқа жету үшін қайсарлылықты қалыптастырады, ақыл-ойы мен таным белсенділігі артады.

Табиғаттың біртұтастығына оқушы есеп шығару кезінде көзін жеткізеді, оның әр түрлі ғылым салаларынан алған білімін өзара ұштастыра, толығымен қолдануына мүмкіндік береді. Сандық есептерді шығаруда білім мен әрекеттің тұтастығы ойлаудың әр түрлі әдістерін (пайымдау, жіктеу, жүйелеу, дәлелдеу, қорытындылау) қалыптастырады.

Дамыта оқытуда есеп шығару ізденімпаздық пен іскерлікті жетілдіреді, сонымен қатар оқытудың бұл әдісі оқушылардың білімін бекітудің және тексерудің тез әрі тиімді тәсілі болып табылады.

Психологтар мен әдіскерлер есеп шығаруды ой әрекетінің жиынтығы деп қарастырады. Химиялық әдістемелік әдебиетте мектептің химия бағдарламасы бойынша оқушылар шығара алатын есептер түрлері ғылыми дәрежеде жүйелену үстінде.

Кейбір авторлар есептерді үлкен екі топқа бөледі:

• 
  сандық есептер;
  
• 
  сапалық есептер
  

Осы есепті егер былай құрсақ: « 1000л суды хлорлауға қажетті хлордың (қ.ж.) көлемін анықтаңдар ». Мұндай есепті шығару үшін Авогадро заңын қолданып «зат мөлшері», «мольдік көлем» деген түсініктер қолданылады.

Химияны оқыту әдістемесінде осы екі типтен басқа аралас есептер де кезедеседі. Сандық есептер есептеуге байланысты болса, сапалық есептер бақылауға, нақты заттарды алуға, заттарды тануға, берілген қоспадағы қандай да бір қосылыстың бар екенін анықтауға негізделген. Аралас есептерде бірінші және екнші топтың элементтері бірлесіп келеді.

Әдістемелік әдебиеттерде және арнайы оқу құралдарында сандық есептерді жіктеудің бір ізге түсірілген жүйесі кездеспейді. Бір автордың өзі сандық есептерді әр түрлі негізге сүйеніп жіктейді. С. Г. Шаповаленко оқу материалының сипаты (заң, теория, ұғым), түрі (ерітінділер) және символикасы (химиялық формула, теңдеу) бойынша сандық есептерді жеті типке бөледі.

І тип. Тәжрибе мәліметтері, масса сақталу заңы және құрам тұрақтылық заңы бойынша есептеулер.

ІІ тип. Заттың қарапайым және нағыз формуласын табу.

ІІІ тип. Химиялық формула бойынша есептеулер.

ІV тип. Химиялық теңдеулер бойынша есептеулер.

V тип. Ерітінділер әзірлеуге, ерігіштікті анықтауға есептер.

VІ тип. Газдар тақырыбына есептер.

VІІ тип аралас есептер.

Есептерді жіктеуді бір енгізге келтіру үшін химияның зерттеу нысандары немесе оларды бейнелейтін химияның тілі тұрғысынан қарауға болады, мысалы: 1) затпен байланысты есептеулер; 2) химиялық реакциялармен байланысты есептеулер, 3) ерітінділермен байланысты есептеулер. Заттың сандық және сапалық көрсеткіштері химиялық формула арқылы, химиялық реакциялардың сандық сипаттамалары химиялық теңдеулер арқылы, ерітінділердің негізгі ұғымдары терминдер (ерігіштік, еріген заттың массалық үлесі, мольдік қанықпа, т.б) арқылы берілетін болғандықтан келтірілген типтерді басқаша айтуға болады: 1) химиялық формулалар бойынша есептеулер; 2) химиялық теңдеулер бойынша есептеулер; 3) химиялық терминдер (ұғымдар бойынша есептеулер. Шын мәнісінде есептеулер нысандардың өздері арқылы емес оларды белгілейтін формула, теңдеу және термин арқылы жүзеге асады.

Сандық есептердің әр типі әрі қарай бірнеше түрлерге бөлінеді. Мәселен формула бойынша есептеулердің түрлері: а) заттың салыстырмалы молекулалық массасын есептеу; ә) заттағы элементтердің масалық үлесін есептеу; б) зат құрамындағы элементтердің массаларының қатынасын табу; в) заттың абсолюттік массасын табу; г) егер зат газ болса салыстырмалы тығыздығын табу; д)газдың абсолюттік тығыздығын табу; е) химиялық формуласын табу және т.б.

Кейде химиялық есептерді шығармашылық есептер және қиындатылған олимпиада есептері деп те жіктейміз.

Кейбір авторлар есеп шығарғанда қолданылатын білім элементтеріне орай есептерді жай, күрделі және аралас есептер деп те бөледі.

Химиялық есептер оқушы ойын дамытуға көмектеседі. Есеп шығару кезінде оқушылардың талдау мен жүйелеуге, айырмашылықты көре білуге негізделген, абстрактілеу, нақтылауға бағытталған байланысты ойлау әрекеті дамиды.

Талдау мен жүйелеу есеп шартымен алдын ала жұмыс істеген кезде іске асады. Алғашында оқушы есептің шартын аса жақсы қабылдамайды. Талдау нәтижесінде тетіктің кейбір жерлері ғана белгіленеді. Осыдан кейін барып терең талдау жүргізіледі. Есеп бойынша алынған мәліметтер арасындағы байланыстар анықталады. Талдау соңынан жүйелеу және синтез жүргізіледі. Сонда оқушы есеп шартын толық түсініп пайымдайды. Абстрактілеу нақты сандық мәндерден әріптік белгілеуге көшкен кезде іске асады.

Мектеп срамандығында сандық есептерді шығаруда көптеген кемшіліктерге жол беріледі. Уақыт жетіспейді деген сылтаумен сандық есептер аз шығарылады. Көбінесе сандық есеп шығарудың тек бір тәсілі пропорция ғана қолданылады. Математиканың амалдары, физикалық шамалар және олардың белгілеулері тиімді пайдаланылмайды. Есептің химиялық жағын жан-жақты талдап, нақтылы түсінуге жете назар аударылмайды.

Осы аталған кемшіліктерді болдырмау үшін сандық есептерді химияны оқыту барысына енгізу, шешу тәсілдерін және әдістерін меңгеру керек.

Дәріс. Есептерді шығарудың жалпы принциптері

Мақсаты: Студенттерді сандық есептер шығарудың жалпы қағидаларымен таныстыру. Нақты мысалдарды шығара білуге үйрету.

Сұрақтар:

1. 
   Сандық есептерді мектепте шығартудың маңызы.
   
2. 
   Сандық есеп шығаруда жіберілетін басты кешіліктер
   
3. 
   Сандық есептерді шығаруда қолданылатын тәсілдер
   
4. 
   Негізгі тәсілдерді қолданып есептер шығару
   

Химиялық білім нақты, тұрақты болу үшін оқушы алдымен ұсақ, соңынан ірі мәселелерді шеше алатындай болуы керек. Яғни шығармашылық ойлау қабілеті дамыған, ақыл-ой әрекеті жетілген оқушы химиялық есептерді қиналмай шығарады. Бұл оның күрделі ойлау қабілетінің жоғары сатыда екенін дәлелдейді.

Химиядан сандық есептерді шығаруға үйрету мәселесін психологиялық тұрғыдан зерттеу мынаны көрсетіп отыр. Сандық есеп шығару дағдысының қалыптаспауы оқушының көп нәрсені ескермегендігінен туындайды.

Мысалы химиядан сандық есепті шығару кезінде:

• 
  оқушы көбіне есепті оқытушы көрсеткен жолмен ғана шығарады да, өз бетімен есептің басқаша стандартты емес шығару жолын қарастырмайды;
  
• 
  оқушы есеп шығарып отырып есептің мағанасына көңіл аудармайды, өзінің іс-әрекетін дұрыс пайымдамайды;
  
• 
  көбінесе есептің мазмұнына талдау жасамайды, оны ой елегінен өткізіп, талқыламайды;
  
• 
  есепті шығару жүйелілігін сақтамайды;
  
• 
  химиялық тіл, математикалық есептеу, өлшемдер бірлігін жүйелі қолдану, физикалық шамаларды белгілеу дұрыс ескерілмейді;
  
• 
  есептің жауабын қандай да жолмен дәл табу алдыға мақсат етіп қойылып есепті шығарылу жолын түсіндіруге көңіл аударылмайды;
  
• 
  шыққын есептің жауабын әртүрлі жолмен тексеру яғни кері есеп шығару немесе басқа әдіс қолдану сияқты шаралар қолданылмайды;
  
• 
  есептерді бей-берекет, белгілі бір жүйеге келтіріп алмай, бір-бірімен байланыстырмай шығарады.
  

Бір типке немесе түрге жататын есепті әр түрлі тәсілмен шығаруға, жоғарғы сыныптарда оқушылардың математикадан білімінің өсуіне қарай тәсілді күрделендіруге назар аударылған. Бұл сыныптарда есепті шешудің жинақтап қорытылған жалпы тәсіліне ауысқан тиімді. Есептерді шығаруға барлық оқушыларды бірдей қатыстырып, өзін-өзі бақылауға, өздігінен есептер құрастыруға үйретсе ғана олардың білімі мен білігі тиянақты болады.

Сандық есептерді шығару кезінде әртүрлі тәсілдерді қолдануға болады. Енді мектеп сарамандығында мұғалімдердің сандық есептерді шығарудың әр түрлі әдіс, тәсілдерін қалай қолданатынына тоқталайық.

Сандық есептерді шешу тәсілдері және әдістемесі

Сан есептерінің екі жағы бар. Біріншісі – заттармен, химиялық реакциялармен және ұғымдармен байланысты химиялық мазмұны, екіншісі – сандық мәліметтермен жүзеге асырылатын математикалық амалдары.Есептеу есептерінің міндетті түрдегі талаптарының бірі бір немесе екі белгісіз мәндерді табу болып есептеледі. Ол мәндер ізделетін мәндер деп аталады. Кейде ізделетін мәндер сапалық сипатты болады. Мысалы, қосылыстың формуласын жазу немесе химиялық элементті анықтау қажет. Шындығында бұл есепті шешу үшін қосылыс молекуласындағы атомдардың белгілі санын немесе қосылыстың молдік массасын табу қажет болады.

Есептеу есептерінің берілісінде үнемі мәндердің сандық мөлшері беріледі және оның іздеуге түсіп отырған мәнмен белгілі бір байланысы болуы мүмкін. Ол мәндерді есептің берілісі деп атайды. Есептің берілісі сан түрінде емес, қосылыс аты, формуласы, физикалық мәндер түрінде болуыда мүмкін.Есепті шығару әрдайым оның шартын тлдаудан басталады. Ең алдымен қандай мәндермен есептеуді жүргізу керектігі анықталып, біркелкі өлшем бірлігіне келтіріп, есептің барысында нені іздеу керектігін дәл анықтау керек. Есепте келтірілген химиялық өзгерістерді реакция теңдеуі түрінде жазып, коэффициентін міндетті түрде қойған жөн. Есеп берілісіндегі мәндермені ізделіп отырған мәндер арасындағы сандық қатынастарды анықтап, белгілі заңдылықты табу керек.

Көпшілік жағдайда есепті шығаруды иллюстрациялау арқылы жеңілдетуге болады. Суретте схема түрінде есепте ізделіп отырған нысандарды: ерітінді, қоспа, қосылыс жіне оның құрамдас бөліктерін белгілейді. Сонымен қатар нысан мен оның бөліктері арасындағы сандық қатынасты белгілейтін формулаларды жазады. Схема түріндегі сурет есеп мазмұнын дұрыс қабылдауға жағдай туғызады. Әсіресе газдармен, ерітінділермен байланысты есептерде көзбен қабылдау есептін мәніне жылдам ой жүгіртуге мүмкіндік береді.

Есептің шарты көбінесе тек бір ғана жауап алуға әкеледі. Кей есептердің берілісінде іздеп отырған мәнді табуға қажетті ақпараттан тыс мәлімет те берілуі мүмкін. Дегенмен осының бәрі есептің тек бір жауабы болуға әкеледі. Кей есептерді бірнеше әдіспен шешуге болады.

Сандық есептерді шығару математиканы қолдануға саяды. Есептің шығару жолы оқушы тәжрибесіне, математикалық білімін қалай қолдана білуіне байланысты . Химияны оқытудың бастапқы кезеңдерінде пропорция құруды үйрететміз. Сандық есептерді шығаруда пропорцияны қолдану есеп мәндері арасындағы байланыстық қатынастарды талдауға мүмкіндік береді. Математикалық мүшелеріне қарай сандық есептерді шешу бірге келтіру, пропорция құру, алгебралық, графикалық және алгоритмдік тәсілдер деп жіктеледі.

Алгоритмдік тәсілді оқытушылар өз әс-тәжрибесінде қалай қолданатынына тоқтала кетейік.

Типтік есептерді шығару алгоритімін қолданудың артықшылық жақтары біршама:

1. Оқушылар есептің шығарылу жолын жаттап алмай, дұрыс ойланып, химиялық көркемдеуге, сауатты жазуға дағдыланады.

2. Типтік есептерді шығаруда алгоритмді қолдануда шарттылықтан құтылып, оның операцияларының орындалу тәртібі біртіндеп естерінде жақсы сақталады.

3.Оқушылардың өз бетімен жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Есеп дегеніміз бұл болмыстың қысқаша схемаланған моделі. Ол ғылым заңдылықтарына қайшы келмей, тілі жатық түсінікті, теория мен фактілерге сүйенген болу керек. Сонымен бірге белгілі бір қиындық деңгейіне сай, бағдарлама мөлшеріне дәл болуы үлкен рөл атқарады.

Формула бойынша есеп шығаруда зат құрамына кіретін элементтердің массалық үлестері бойынша формула құру алгоритімін қолданып, қиынырақ есеп шығаруда пайдалана білуге қалай үйретететінімізге мысалдар келтірейік.

Есептің алгоритімі:

- есептің берілісін қысқаша жазу;

- салыстырмалы тығыздығы бойынша салыстырмалы молекулалық массасын анықтау;

- заттың бір моліндегі элементтердің атомдық массалары және молярлық массаларын анықтау;

• 
  моль атомдар саны бойынша заттың жай формуласын құрып, оның салыстырмалы молекулалық массасын табу;
  
• 
  заттың бір моліндегі элементтердің моль атомдар санын анықтап, егер бөлшек сандар шықса, кішісіне бөліп бүтінге айналдыру;
  
• 
  заттың нақты молекулалық массасын төртінші амалда алынған массаға бөліп қатынасын табу;
  
• 
  заттың нақты формуласын құру.
  

1-есеп. Егер қосылыс құрамына кіретін көміртектің массасының үлесі –86,7-пайыз ал сутектің массалық үлесі –14,3 пайыз және қосылыстың сутегімен салыстырғандағы тығыздығы 21-ге тең болса, нақты формуласы қанадй болғаны?

Берілгені:

1. Д(Н₂)=21

W(C)=85,7%

W(H)=14,3%

CхH_у-?

Шешуі:

1. 
   Д(Н₂)  M(CхH_у) / M(H₂)  M(CхH_у)  Д(Н₂) M(CхH_у)
   
2. 
   M(CхH_у)= 212=42
   
3. 
   A_R(C) = 12 M(C)= 12 г/моль A_R(Н) = 1 M(Н)= 1 г/моль
   
4. 
   =m/M v(C)= 85,7/12 = 7,14 г/моль v(H)= 14,3/1=14,3 г/моль
   

5. CH₂ M(CH₂)= 12+21= 14 г/моль

6. M(CхH_у)/ M(CH₂) = 42/14= 3 есе артық

7. (СН₂) 3 = С₃Н₆ Жауабы: С₃Н₆ (5)