I химияны оқыту әдістемесінің жалпы мәселелері

Химиядан есептерді нақты материалдың мазмұны бойынша, қандай білім негізін тексеруіне байланысты немесе қиындық деңгейіне орай жіктеуге болады.

Химия олимпиадаларында әртекті, әр типті есептер ұсынылады. Ол көбінесе олимпиада мақсатының алуан түрлілігі мен өткізілу деңгейіне байланысты болады.

Олимпиада есептерін оқушыларға шығару жолын үйретумен айналысатын оқытушылар үшін олимпиада тапсырмаларын құрылымы бойынша жіктеуді ұсынуға болады.

Алдымен тест сипатты есептер мен сұрақтарды қарастырайық. Мұндай тапсырмалар көбіне оқушылардың химиядан базалық білімін, химиялық ойлау мәдениетін, талдау мен саралау, тұжырымдау икемділіктерін тексеруге арналады. Тест сипатты тапсырмалар көбіне олимпиаданың төменгі деңгейлерінде қолданылады. Кейде жоғары деңгей тапсырмаларының ішіне саналы түрде, әдейі осындай жеңіл тапсырмаларды да енгізеді. Сонымен бірге тест сипатты тапсырмаларды оқушының жақсы дайындығын қажет ететіндей етіп те құруға болады. Мысал үшін мынадай тапсырманы алайық: Қандай жағдайда әлсіз қышқыл, алмасу реакциясы негізінде, күшті қышқылды тұзынын ығыстырып шығарады?

Шешу жолы:

1. 
   Егер күшті қышқыл қыздырған кезде ұшқыш болса:
   

KClO₄ + H₂SO₄ = KHSO₄ + HClO₄↑

2. Түзілген тұз күшті қышқылда ерімесе:

PbNO₃ + H₂S = PbS↓+ 2HNO₃

3..Комплексті қосылыс түзілетін болса (әлсіз қышқылдың анионы күшті қышқылдың тұзының құрамына кіретін металл катионымен байланысып тұрақты комплексті ион түзеді):

AuCl₃ + 4 HCN = H[Au (CN)₄] + 3 HCl

4.Түзілген тұз суда ерігенмен, әлсіз электролит немесе бей электролит болса. Бірақ бұл өте сирек кездесетін жағдай. Мысал үшін сынап (ІІ) хлориді мен цианды сутек қышқылы арасындағы, цианды сутек қышқылын сандық анықтауға арналған реакция теңдеуін алуға болады.

Көп жағдайда күшті қышқыл тұзы мен әлсіз қышқылдың арасындағы реакция тотығу – тотықсыздану процесі кезінде мүмкін болады. Бірақ біздің жағдайымызда есептің барысында алмасу реакциясы кезінде деп берілгендіктен, біз тотығу -–тотықсыздану реакцияларын мысал ретінде келтіре алмаймыз.

Химиялық олимпиадаларда тест сипатты тапсырмаларды қолдану оқушылардың химиялық ойлау мәдениетін, талдау икемділігін анықтауға мүмкіндік береді.

2. Берілісі толымсыз есептер. Аталмыш есептер өздерінің мәні жағынан шығару жолы белгілі стандартты есептерге ұқсас болады. Бірақ олардың берілісінде бір – екі элементі жеткіліксіз болып, есепті стандартты жолмен шығаруға мүмкіндік бермейді. Төмендегідей мысал келтірейік.

Магнийдің белгісіз металмен құймасын жаққанда оксидтер қоспасы түзілді. Оксидтер қоспасының массасы бастапқы қоспа массасынан 2,3 есе артық болды. Құймадағы екінші металдың массалық үлесін анықтаңыз.

Шешу жолы. Егер қоспаның құрамына кірген металл қандай металл екені белгілі болса, бұл есеп стандартты әдіспен шешілер еді. Берілген қоспаны 1 г. деп ұйғарамыз, ондағы екінші металл массасы Х г. болсын, ал магнийдің массасы (1-х) грамм дейік. Егер біздің алған үлгіміз тек магнийден тұрса массаның артуы M_r(Mg)/A_r(Mg)= 1,7 болар еді. Егер екіші металл ең жеңіл металл литий болса массаның артуы 2,1 болар еді. Біз осыдан келіп екінші металдың эквиваленттік мольдік массасы литийден де кіші болу керектігін көреміз. Ол тек берилийге тән. Ендеше екінші металл – бериллий. Мектеп бағдарламасы бойынша оқушылар эквивалент ұғымымен таныс емес. Ендеше екінші металды олар тек эмпирикалық жолмен анықтауы мүкін. Құйма құрамына кірген екінші металды анықтаған соң есеп стандартты күйге келді, енді оны типтік әдіспен шығаруға болады.

3. «Бас қатыратын» есептер. Мұндай типті есептерде заттар немесе заттар тобы жұмбақталып беріледі. Бастапқы зат та, одан шығатын заттар да белгісіз болып, әсер етуші реагенттер мен олардың әсерлесу нәтижесі ғана беріледі.

Мысалы ретінде мынадай есепті келтірейік. А және Б тұздары әрекеттесіп В қышқылын береді. Сусыз В қышқылы қыздырған кезде көпшілік металдарды ерітеді, бірақ алтын мен платинаға әсер етпейді. В қышқылын Д тұзы мен К қышқылын қосып қыздыру арқылы алуға болады. Д тұзы ауыл шаруашылығында және пиротехникады кеңінен қолданылады. Егер К Е₁ сілтісімен әсерлессе, А тұзы түзілуі мүмкін, ал В мен Е₂ сілтісі әрекеттесе Б тұзы түзіледі. Барлық заттарды анықтап реакция теңдеулерін жазындар.

Мұндай есептерді шығару үшін алдымен кем дегенде бір затты анықтап алу керек. Ол үшін бір жерден ілгек табу керек. Ол үшін есептің шартына сәйкес келетін болжам тапқанша әр түрлі жұмыс болжамдарын іріктегеніміз дұрыс.

Есептің шешу жолы.

4. «Қақпан» есептер. Мұндай типтес есептерде есептің шартында есептің шығарылу жолы берілген сияқты көрінеді, бірақ ол көбінесе қате шешу жолына әкеледі, яғни есептің шартында, егер оқушы өзінің бұрыннан жинақталған білімін жаңа жағдаятқа догмалық жолмен талдауды атүсті жүргізіп, келген жағдайда оңай түсетін қақпан тұрады. Оған төмендегідей есепті келтіруімізге болады.

Берілген суы бар екі стақанға натрий мен литийдің әр қайсысы 0,1 грам үлгісін салдық. Реакциядан кейін қай стақан көбірек ысыйды.

Оқушылар натрийдің мен литийдің қайсысының химиялық қасиеті күштірек екенін біледі. Натрий сумен литийге қарағанда шабыт әрекеттеседі. Міне, осы жерде оқушылар натрий салған ыдыс көбірек ысыйды деп қате тұжырым жасайды. Шындығында есептің дұрыс шешімі мұндай емес. Литий мен натрий сумен сутегі бөліп әрекеттеседі. Екі жағдайда да гидроксид түзіледі. Екі реакция теңдеуі де экзотермиялық. Олардың жылу эффектісі металдың бір молі шағып есптегенде бір-бірінен едәуір айырымда болады. Себебі литийдің натрийға қарағанда иондану энергиясы үлкен. Осы фактордың әсерінен литийдің сумен әрекеттесуінде бөлінетін жылу мөлшері аз болуы керек. Бірақ литий ионында ион радиусының кішкентай болуына орай гидраттану жылуы үлкен. Осыған байланысты бір мольге шағып есептегенде реакцияның жылу эффектісі бір қатардағы мәндер. Бірақ литийдің 0,1 грамына сәйкес келетін зат мөлшері натрийдің осындай зат массасына сәйкес келетін зат мөлшерінен үш еседей артық, Себебі натрийдің салыстырмалы атомдық массасы 23-ке тең, ал литийдікі 7-ге тең. Сондықтан, литий салған стақан реакциядан кейін көбірек ысыйды. (14)

Шығармашылық есептерді шығару нәтижесінде оқушы өз бетімен іздену арқылы жаңа білім көзін қабылдайды. Шығармашылық есептердің шешімі оқушының терең біліміне, фантазиясына, қиялына, инженерлік ойлау әрекетіне тәуелді болады. Яғни, шығармашылық есептер оқушының өзіндік шығармашылық жұмысын көрсетеді. Әсіресе сарамандық мазмұнды есептер маңызды болып табылады. Мысалы, қорғасын-мырыш комбинатының тоқтау суларын ауыр металдардан тазалау әдісін ұсын деген есепті алуымызға болады.