БҚму хабаршы №4-2016ж

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
98 
ӘОЖ 373.2 
Мендалиева Д.К. – химия ғылымдарының докторы, профессор 
М.Өтемісов атындағы БҚМУ 
E-mail: mendalieva_dina@mail.ru 
Серікұлы Н. – М.Өтемісов атындағы БҚМУ магистранты 
E-mail: nurbek_445@mail.ru 
 
МЕКТЕП БАҒДАРЛАМАСЫНДА ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯ ТАРАУЛАРЫ 
БОЙЫНША ЕСЕП ШЫҒАРУДА КОМПЬЮТЕРДІҢ МҮМКІНДІКТЕРІН 
ҚОЛДАНУ 
 
Аңдатпа. Бұл мақалада мектеп бағдарламасында физикалық химия тарауы 
бойынша  есеп  шығаруда  кездесететін  қиыншылықтар  туралы  айтылған.  Шешім 
жолы күрделі есептерді жаңа технологияларды, яғни компьютерді қолдану арқылы 
шығарудың  жолы  қарастырылды.  Химиялық  реакцияның  реттілігін  есептеуде  көп 
уақыт қажет ететіндігін ескеріп, сол есептерді компьютерлік бағдарлама арқылы 
оңай,  әрі  жылдам  шешілетін  әдіс  қарастырылды.  Мұндай  тәсіл  химияның  теориялық 
негіздерін  терең  меңгеруге  мүмкіндік  туғызады,  химиялық  және  математикалық 
білімдерінің интеграциясын, ақпараттық мәдениетін қалыптастырады.  
Тірек сөздер: Microsoft Excel, жаңа технология, физикалық химия, кинетика. 
 
Химия  –  табиғаттың  неғұрлым  жалпы  және  іргелі  заңдары  туралы  ғылым. 
Көптеген  жаратылыстану  ғылымдары  химиялық  заңдылықтарға  сүйенеді.  Ал 
физикалық  химия  тарауларын  оқушылар  жақсы  игеріп  алуы  үшін  оның  ажырамас 
бөлігі  химиялық  есептерді  шығару  арқылы  іске  асырылады  [1].  Физикалық  химия  
есептері  –  бұл  оқушылардан  білім  әдістеріне  негізделген  ойлау  мен  практикалық 
әрекеттерді талап ететін ситуация. Физикалық химияның маңызды тарауларынын бірі 
ол  химиялық  кинетика.  Химиялық  кинетикаға  байланысты  есептерді  шешуді  әр 
оқытушы  немесе  ізденуші  өз  тәжірибесін,  оқыту  әдісі  мен  бар  шеберлігін  қолдана 
отырып, оқушының санасына жеткізуге тырысады. Қазіргі кезде арнайы әдістер және 
есеп  шығару  тәсілдері  баршылық.  Есеп  шығарудың  өзі  көп  ізденісті  талап 
еткендіктен,  оқушылар  үшін  ең  тиімдісі    алгоритмдік  әдіс  болып  табылады. 
Алгоритмдік әдістер  есепті қолайлы жолмен шығаруға мүмкіндік туғызады [2]. Орта 
мектепте  көптеген  физикалық  химия  тарауларына  кіретін  есептер  қарапайым 
формулалардың көмегімен шығаруды ұсынады, және олардың көпшілігі нақты жағдайдан 
алшақ  болады.  Оқушылардың химиялық  құбылыстарды  тереңірек  түсінуі  үшін,  сонымен 
бірге пәнге деген қызығушылығы арту үшін нақты өмірге жақын есептерді шығартқан жөн. 
Жалпы  білім  беретін  мектеп  жүйесіндегі  химия  курсында  есептерді  шығару 
сабақтары  оқу  үдеріснде  маңызды  орын  алады.  Оқу  үдеріснде,  әдетте,  физикалық 
химия  есептері  оқытушы  мен  оқушыға  қиындықтар  туғызады,  ол  жалпы  алғанда 
логиқалық  тұжырымның  көмегі  арқылы  химиянын  заңдары  мен  әдістері  негізінде 
математикалық есептеулер мен эксперименттің  көмегімен шығарылады. Әйткенмен, 
мұндай  сабақты,  әдістемелік  тұрғыдан  алғанда  дұрыс  құру  және  өткізу  біршама 
күрделі.  Химия  сабақтарында  оқушыларды  компьютерлік  техникаға  қатыстырудың 
әр  түрлі  тәсілін  қолдануға  болады.  Олардың  бірі  —  компьютердің  көмегімен 
физикалық  химия  тарауынан  есептерін  шығару.  Қазіргі  уақытта  мектептерде 
компьютерлердің кеңінен қолданылуына байланысты көптеген есептеулерді техника 
көмегімен  шығару мүмкіндігі бар.   Яғни аналитикалық жолмен шешуге болмайтын 
есептердің   жуық  теңдеулері  сандық  әдіспен  алынып  одан  кейін  компьютердің 
көмегімен оңай шығарылады [3; 4].  Ондай есептерге келесілер жатады: 
1. Бір  формуланың  көмегімен  бірнеше  рет  есептеуді  қажет  ететін  есептер. 
Әсіресе графиктер арқылы орындалатын есептер. 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
99 
2. Шешу  барысында  жоғары  дәрежелі  теңдеулер  немесе  трансценденттік 
теңдеулер кездесетін сандық әдіспен оңай шешілетін есептер. 
3. Функциялардың  экстремумдарын  табу  ұсынылып,  ал  оны  аналитикалық 
жолмен табуға болмайтын есептер. 
4. Тек  сандық  әдістермен  шешуге  болатын  анықталған  интегралды  табуға 
арналған есептер. 
5. Дифференциалдық теңдеулерге келтірілген есептер. Шешімі сандық әдісті 
қолдану арқылы табылады. 
6. Теңдеулер жүйесін шешуге арналған есептер. 
Мектеп  бағдарламасында  физикалық  химия  тарауынан  есептерді  шығару 
көптеген  мақсаттарды  көздейді:  химиялық  құбылыстардың  мазмұнын  түсінуге, 
ұғымдарды  қалыптастыруға,  оқушылардың  шығармашылық  ойлауын  дамыту  және 
оларға  өз  білімдерін  іс  жүзінде  қолдана  білуге  үйрету,  оқушыларды  тәрбиелеу, 
білімдерін,  дағдылары  мен  іскерліктерін  қадағалау  және  есепке  алу.  Осы  маңызды 
мақсаттарға қол жеткізу үшін есептің шартын терең түсіну қажет, оған жетудің жаңа 
технологиялық  жолдарынын  бірі  -  есеп  шығаруда  компьютерді  пайдалану.  Оқыту 
машиналы  графиканы  пайдалана  отырып,  экранда  суреті  көрсетілген  бағдарлама 
жазуға,  сондай-ақ  қозғалысқа  келтіруге  болады.  Компьютерлік  бағдарламаның  бұл 
мүмкіндігі  көзге  байқалмайтын  кейбір  химиялық  үдерістерді    демонстрациялап 
көрсетуге мүмкіндік береді. Атап айтқанда, альфа-белшектердің шашырауы, тізбекті 
реакция  және  т.б.  MS  Excel    пайдаланып  есеп  шығарғанда  химия  теориясын, 
құбылыстардың  және  үдерістердің  қолдану  шекарасын  анықтап,  оларды  аналогтық 
амал арқылы жүзеге асыруға болады. 
Мектеп  бағдарламасына  кіретін  химиялық  кинетика,  термодинамика  және 
тағы  басқа  физикалық  химия  тарауларынан  есептерді  шығару  үшін  көп  уақыт 
жұмсалатыны 
белгілі. 
MS 
Excel 
электрондық 
кестелерді 
қолданудың 
артықшылықтарына мына жағдайларды айтуға болады: 
1. Автоматты түрде есептік мәндерді есептеу. 
2. Формулалық қатынастармен байланысқан барлық ұяшықтарды автоматты 
түрде қайта есептеу. 
3. Есептеу үдерісінде барлық формулалар анық, барлық мәндер қол жетімді. 
4. Графикалық есептерді түсіндіре білу мүмкіншіліктері бар. 
5. Түрлі қосымшалар үшін бекітілген функциялар бар. 
MS Excel есептеу артықшылықтарын химиялық кинетика тарауындағы есеп 
шығару арқылы көрсетуге болады. 
Мысал 1. Бензоилпероксид  100*С дaн жоғары температурада ыдырайды. 
Берілген реакциялар үшін келесі кинетикалық деректер берілген [5]: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
t, мин 
15 
30 
45 
60 
75 
90 
120 
150 
 
180 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C, моль/л 
0,0140 
0,0100 
0,0070 
0,0050 
0,0036 
0,0025 
0,0013 
0,0006    0,0003   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Бензоилпероксидтің  бастапқы  концентрациясы  0,02  моль/л.    Кинетикалық 
қисық  тұрғызып,уақыт  бойынша  реакцияның  жылдамдығының  графигін  салыныз. 
Реакция реттілігі мен орталама жылдамдық тұрақтылығын анықтаныз. 
Реакция реттілігін айқындау үшін аналитикалық және графикалық әдістерін 
қарастыруға болады. 
Аналитикалық  әдіс  («таңдаулы  теңдеулер»  әдісі,  «сынамалар  мен  қателер» 
әдісі)  уақыттың  концентрациясына  және  реакцияның  реттілігіне  байланысты 
эксперименттік деректерді алмастыруға негізделген [6; 7]. 
a) 
k
0 
=  1/t(C
0
-C),    б)  k
1 
=  (1/t)ln(C
0
/C),      в)  k
2 
=  1/t(1/C-1/C
0
),      г)  k
3
  = 
1/2t(1/C
2
-1/C
0
2
). 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
100 
Әртүрлі  уақытта,  берілген  температурада  k  реакциясының  тұрақты 
жылдамдығының нақты болуы реацияның анықталған реттілігіне сәйкес келеді.  
Графикалық  әдісі  графиктегі  уақыт  арқылы  түзу  сызық  беретін  концентрациялық 
функцияға негізделген. Кинетикалық теңдеулерге байланысты, осындай функциялар 
жатады: нөлдік реттілік  реакциялар үшін – C; реттілігі бірге тең реакциялар үшін – 
InC; реттілігі екіге тең реакция үшін – 1/С. 
MS Excel программасындағы есептеу тәртібі: 
1  кестедегі  бастапқы  деректер  А  және  В  бағандарына  жатқызылады. 
Деректер  бойынша  Мастер  диаграммның    көмегімен  концентрацияның  уақытқа 
байланысты  нүктелі  диаграмма  тұрғызылады.  Бұл  кинетикалық  қисық  деп  аталады 
(сурет 1). 
 
 
 
Сурет 1 – Кинетикалық қисық 
Аналитикалық  әдіспен  реакция  реттілігін  анықтау  үшін  С3  ұяшығына 
мынадай  формула  енгізіледі  а)  t=15  болған  жағдайда  k
0 
есептеу  үшін.  Еxcell–де  ол 
(B2-B3)/A3  болып  қабылданады.  Ары  қарай  B2  ұяшығына  C
0
  бастапқы 
концентрациясының  таңба  орны  бекітіледі.  Оны  белгілеу  үшін  міндетті  түрде  B2 
мекеніне  екі  рет  тышқанды  басып,  F4  пернесіне  басу  қажет.  Содан  соң  В2  ұяшығы 
абсолютті  болады,  баған  әріпінен  бұрын  және  мекен-жай  жолағының  номерлерін  $ 
символы  көрсетеді.  Формула  ($B$2-B3)/A3  қалпын  сақтайды.  В2  мекенінің 
формуласының  ауыстырылуы,  В3  мекеніне  қарағанда,  ешнарсе  өзгермейді. 
Маркердің  көмегімен  С3  ұяшығының  формуласын  он  бірінші  сызыққа  дейін  түсіру 
керек. Бұдан кейін кестенің С бағанасына t уақытының барлық мәндері үшін k
0
 мәні  
толтырылады. 
Аналитикалық  түрмен  б),  в),  г)  формулаларының  көмегімен  D,  E,  F 
ұяшықтары  толтырылады.  Excell-дің  сәйкес  формулалары  D3  ұяшығында: 
=LN(($B$2)/B3)/A3;  Е3  ұяшығындa:  =(1/B3-1/$B$2)/A3;  F3  ұяшығында:  =(1/B3^2-
1/$B$2^2)/A3. 
 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
101 
 
Cурет 2 – Реакцияның реттілігін аналитикалық жолмен анықтау үшін есептеулер 
нәтижесі 
 
Есептеулердiң  нәтижеcінде  алынған  мәліметтен  (сурет  2),  берілген 
реакцияның  реттілігі  бірге  тең  екенін  көруге  болады,  себебi  әр  түрлi  уақытта 
реакцияның  жылдамдық  шамасы    k
1
    тұрақты  шама  болып  қалады.  D12  ұяшықта 
ортақ  тұрақты  жылдамдық  шамасы  есептеледi.  Ол  үшiн  құрылған  кітапханалық 
функциядан СРЗНАЧ статистикалық функциясын пайдалану керек. Еxcel формуласы 
D12  ұяшығында:  =СРЗНАЧ(D3:D11)  түрін  қабылдайды,  ал  есептеулердiң 
нәтижесінде  -  жылдамдықтың  тұрақты    орталаша  шамасы  0,02319  тең. 
Реакциялардың  реттілігін  анықтау  үшін  графикалық  әдіспен  G,H,I  бағаналарындағы 
ln  C,1/C,1/C
2
  белгілерін  есептейді.  Excel-дің  сәйкестендірілген  формулалары:  G3 
ұяшықта  =(B3  )  LN,  LN  функциясы  кітапханалық  функцияның  «математикалық» 
категориясына  жатқызылады;    H3  ұяшығында:  =  1/B3;  I3  ұяшығында:  =  1/B3^2.  Ал 
қалған ұяшықтардағы  G, H  ұяшықтарының бәрi маркер көмегімен толтырылады. 
 
 
Cурет 3 – Реакцияның реттілігін графикалық жолмен анықтау үшін есептеулер 
нәтижесі 
 
Сурет 3-те көрсетілген мәліметтер бойынша мастерлік диаграмма көмегімен 
С,In C,1/C,a/C
2 
t уақытының (сурет 4) тәуелділігіне байланысты график тұрғызылады. 
Берілген  реакцияның  реттілігі  бірге  тең  екенін  көруге  болады,  себебi,  тек    lnC  t-ға 
тәуелділігі түзу сызықты болады. 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
102 
 
Cурет 4 – Реакцияның реттілігін графикалық әдіспен анықтаудың көрсетілімі 
 
MS  Excel  электронды  кестесін  қолдана  отырып,  информатика  сабағындай 
есептерді  шешу,  сол  сияқты  интегралданған  сабақтарда,  мысалы,  компьютерлік 
сыныпта  жүргізілетін  химиялық  тұтастығын  оқыту  бағдарламаларын  жүргізуге  іске 
асырылады.  Мұндай  тәсіл  химияның  теориялық  негіздерін  терең  меңгеруге 
мүмкіндік  туғызады,  химиялық  және  математикалық  білімдерінің  интеграциясы, 
ақпараттық мәдениет қалыптасады, сонымен бірге  мұндай тәсiл химия, ықпалдаудың 
теориялық негiздерiн қалыптастыруға мүмкiндiк береді. 
Жалпы алғанда компьютерлік бағдарламаны мүмкіндігінше тек қажетті кезде 
ғана  пайдалану  керек.  Физикалық  химия  тарауынан  есептерді  шығаруда  10-20%-не 
ғана  компьютерлік  бағдарламаны    пайдаланса  тиімді  болады.  Көбіне  төмендегі 
көрсетілген есептер түрін шығаруда пайдаланған дұрыс болып табылады [7]: 
а) Белгілі формулалар бойынша көп қайталап есептеу жургізуді талап ететін есептер. 
ә)  Химиялық,  процесті  модельдегенде  трансцендентті  немесе  жоғары 
дәрежелі теңдеулермен өрнектелетін есептер. 
Бұндай есептерде әр түрлі сандық әдістерді пайдалануға тура келеді. Әдетте, 
сандық әдістердің көбі бірнеше рет қайталап есептеуді талап етеді. 
б)  Химиялық,  үдерістерді  модельдегенде,  кейбір  құбылыстарды  сөзбен 
тусіндіру, көзбен көру қиын болатын есептер. 
 Есептерді іріктеу кезінде төмендегі талаптарды ескерген жөн: 
—  есеп  тек  компьютерлік  бағдарламаның  көмегімен  шығарылады  немесе 
шешілуі өте қиын; 
—  компьютерлік  бағдарламаны  қолданғанда  есеп  тез  шығарылады  және 
сәйкес бағдарламаны құру көп уақытты талап етпейді; 
—  есептер  оқушылардың  логиқалық  ойлауын  дамытатындай,  оларға  сабақ 
болатындай мағыналы болуы тиіс. 
Компьютерді пайдаланып есеп шығару процесін шартты түрде бірнеше 
кезеңдерге бөлуге болады: 
—  есептің қойылуы; 
—  математиқалық модель құру; 
—  алгоритм кұру; 
—  компьютерде бағдарламалау; 
—  алынған нәтижелерді талдау. 
Физикалық химиялық есептерді шығару үдерісінде көп жағдайда электронды 
есептеу  техникасын  пайдалану  оқушылардың  жұмысының  өнімділігінін  артуына 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
103 
ықпалын тигізеді. Компьютер әдеттегі химия есептерін жаңа мазмұнмен толықтыруға 
мүмкіндік  береді,  оларды  анағұрлым  қолайлы,  қызықты  етеді.  Физикалық  химия 
тарауынан  есептерді  компьютерде  шешу  -  информатика  сабағында  кұратын 
программа  басқа  пәнді  оқыту  кезінде  немесе  күнделікті  өмірде  қажетті  болатын 
қандайда  бір  жұмысты  жеңілдетуге,  уақытты  үнемдеуге  көмек  жасайтын  болса, 
оқушының бағдарлама кұрып үйренуге барынша қызыға түсері сөзсіз.  
Ғылым мен техниканын үздіксіз дамуы оқушы назарынан тыс қалмауы тиіс. 
Сондықтан  біздің  мақсатымыз  логикалық  байланыс  негізінде  өтілетін  мәліметтерді, 
яғни  тақырыптар  мен  бөлімдерді  оқушылар  жедел  ұғынатындай  етіп  түсіндіру. 
Қазіргі кезде кейбір химиялық эксперименттің қымбатқа түсуіне байланысты оларды 
көрсету  мүмкіндігі  келмейтін  себебінен  химиялық  кұбылыстардың  оқылып  — 
түсіндірілуіндегі  қиындықтардың  көптігі  біршама  күрделі  мәселе.  Осының  барлығы 
біздің заманымызда химия және оның оқытылуына компьютердің тигізетін көмегінің 
зор екендігін көрсетеді. Компьютерлік бағдарламаның физикалық химияның кеңінен 
қолданылуы  —  жаңа  методологиллық  зерттеу  әдісі,  яғни  сандық  эксперимент  
арқылы  жүзеге  асуда.  Оның  көмегімен  өте  күрделі  де  көп  параметрлі  үдерістерді 
бейнелеуге  болады.  Сонымен  қатар  компьютер  пайдалану  тәжірибені  жарыкқа 
шығаруға,  дамытуға  және  әртүрлі  гипотезалардың  дұрыс-бұрыстығына  неғұрлым 
тезірек  көз  жеткізуге  мүмкіндік  береді.  Химия,  математика  пәндерінен  ұлттық 
мазмұнды  есептерді  шығаруға  арналған  бағдарламалар кұрып,  оны  сол  пәнді  өткізу 
барысында пайдаланылса, онда сабақтың тиімділігі арта түседі [7]. 
Оқушылар  физикалық  химия  тарауынан  есептерін  компьютердің  көмегімен 
шығаратын болса, біріншіден олардың химиялық үдерістердің нақты жағдайда  қалай 
өтетіндігімен  тереңірек  танысуға  мүмкіндік  бола  алады,  екіншіден  химиялық 
құбылыстар 
жөніндегі 
білім 
тереңдей 
түседі, 
үшіншіден 
компьютерлік 
бағдарламалау элементтерімен танысады, төртіншіден оқушылар жаңа технологияны 
пайдалана отырып, өте қуатты “барлығы қолынан келетін” сандық әдістердің негізгі 
идеаларын  түсініп  олардың  есеп  шығаруға  деген  қызығушылығы  артып 
компьютердегі есептеу жолдарын жетілдіреді. 
 
Әдебиеттер: 
 
1.  Абдыкеримова 
Э.А. 
Динамикалық 
компьютерлік 
модельдерді 
практикада  қолдану  мысалдары  //  Қазақстан  жоғары  мектебі.  –  2004.  –  №1.  –  Б. 
133-142 . 
2.  Абдыкеримова  Э.А.  Физикалық    құбылыстарды    түсіндіруде 
динамикалық  компьютерлік  модельдерді  пайдаланып  оқыту  //  Информатика-
физика-математика. – 2001. – №6. – Б.12-14. 
3.  Беспалько В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. – М., 
1995. – 250 с. 
4.  Қараев  Ж.Қ.  Компьютерді  оқыту  үдерісіне  пайдалануға  кіріспе.  – 
Алматы: Рауан. – 1992. – 40 б. 
5.  Байрамов  В.  М.  Химическая  кинетика  и  катализ:  Примеры  и  задачи  с 
решениями:  учеб.  пособие  для  студ.  высш.  учеб.  заведений.  –  М.:  Изд.  центр 
«Академия». – 2003. – 320 с. 
6.  Задачи по физической химии: учебное пособие / В.В. Еремин, С.И. Каргов 
и др. – М.: Изд. «Экзамен». – 2005. – 320 с. 
7.  Таланов,  В.  М.  Сборник  вопросов  и  задач  по  Периодическому  закону: 
учеб.  пособ.  Для  студентов  химических  специальностей  высших  технических 
учебных. – М.: Изд. «Академия Естествознания», 2007. – 103 с. 
 
 
 

 
                
 
 
 
 
БҚМУ Хабаршы №4-2016ж.  
 
104 
*** 
Мендалиева Д.К., Серікұлы Н. 
Использование возможностей компьютера при решении задач в физической 
химии по школьной программе 
 
В  данной  статье  рассмотрены  вопросы  решения  задач  из  разделов 
физической  химии,  входящих  в  школьной  курс  химии.  Предлагается  решение 
усложненных  задач  в  курсе  химии  с  применении  новых  технологий.  Показано,  что 
решение задач с использованием компьютеров позволяет интегрировать химические 
и  математические  знания  учащихся,  и  проводить  интегрирование  уроков  химии  и 
информатики. 
Ключевые слова: Microsoft Excel, новая технология, физическая химия, кинетика. 
Mendalieva D.K., Serikuly N. 
The usage of the computer functions in solving physical chemistry problems 
 
This  article  describes  the  difficulty  of  solving  physical  chemistry  problems 
included in the school chemistry course. This article considers usage of new technologies, 
computers, in solving hard problems. Also there is an example of solving the problem using 
analytical  and  graphical  methods.  The  usage  of  computers  can  increase  interest  of 
students. This method is convenient for solving hard physical chemistry problems 
Keywords: Microsoft Excel, new technology, physical chemistry, kinetics. 
 
*** 
 
ӘОЖ 372.3/4 

жүктеу/скачать 18,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: