Методические аспекты преподавания курса «Коллоидная химия наночастиц»

МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА

«КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ НАНОЧАСТИЦ»

ФГБОУ ВО «Самарский государственный социально-педагогический университет»

Научный руководитель: Молчатский С.Л.,

к.ф.-м.н., доцент кафедры химии, географии

и методики их преподавания СГСПУ

Химия самая сложная наука естествознания, так считали жившие в разные эпохи в разных странах будучи великолепными химиками Д.И. Менделеев и Лайнус Полинг. В отличие от них наши отечественные методисты и авторы учебников низвели химию до самого низшего разряда среди школьных предметов, а Н.С. Ахметов в своем учебнике по химии для 8-го класса писал: «Дорогие друзья… химия легкая наука…».

Но ведь такое заявление более, чем неправда – есть ли среди всего набора наук какая-нибудь, которую можно назвать легкой? Это хорошо подмечено народной поговоркой: без труда не выловишь и рыбку из пруда.

Но если химия сложнее физики, то и в школе она должна быть представлена сложным учебным предметом, познание которого столь же уважительно и престижно, как родной язык, математика, физика. Глубокое уважение к химическим знаниям должно культивироваться в школе задолго до занятий по химии на уроках окружающего мира, биологии, географии. Необходимость в особом отношении человека к химии вытекает из того факта, что мы сами представляем собой самый совершенный ходячий химический реактор и что через химию человек познает материальный мир более глубоко и тонко, чем всеми другими естественнонаучными дисциплинами.

Однако под сложностью школьного курса химии не следует понимать перенос на школу вузовских курсов химии. Под его сложностью мы понимаем не перегрузку курса количеством вопросов, а многоуровневое рассмотрение программного материала. Любой объект характеризуется многогранностью и противоречивостью свойств. Принцип рационализма, лежащий в основе современного естествознания, требует, чтобы любое конкретное утверждение было непротиворечиво. Такое утверждение можно смоделировать на примере одной модели. Противоречивость свойств одного и того же объекта нельзя описать одной моделью. Для этого понадобится не меньше двух моделей. Достаточно большой набор свойств объекта можно описать только соответствующим набором моделей.

Подобное фундаментальное преобразование современного одноуровневого подхода к использованию химических учебных моделей в многоуровневое можно осуществить на основе естественнонаучной концепции идеально-реального моделирования. Иными словами, преимущественно идеальное моделирование современного школьного курса химии необходимо заменить на сплав идеальных и реальных моделей в согласии с мерой, найденной в науке.

Отличительной чертой современной коллоидной химии является то, что она охватывает широкое поле деятельности, включая чрезвычайно изощренную (сложную) теорию, с одной стороны, и простые эмпирические наблюдения, с другой.

В силу определяющего влияния степени дисперсности на свойства коллоидных систем коллоидную химию называют также химией дисперсных систем. В этом отношении коллоидную химию рассматривают самостоятельной дисциплиной, стоящей в ряду органической, неорганической, биологической химии. С другой стороны, коллоидную химию относят к одному из разделов физической химии, демонстрируя тем самым особенность последней применительно к предмету коллоидной химии. При изучении объектов органической и неорганической химии физическая химия рассматривает вещество упрощенно чаще всего на основе бинарных систем. Вначале при этом определяется возможная идеальная модель, где отсутствуют химические связи, а затем рассматриваются тоже бинарные системы, отличные от идеальных. 

В старшей школе коллоидная химия базируется на знании процессов, протекающих на границе раздела фаз. В реальном мире человек постоянно имеет дело с физическими и химическими процессами, происходящими на границе раздела фаз, которыми обычно пренебрегают. Более того, многое существенно зависит от таких процессов, например, дыхание. Учебники для высшей школы по коллоидной химии указывают и на причину возникновения поверхностных состояний: адсорбированный атом вносит локальное нарушение в периодическую структуру поверхности. А любые нарушения поверхности являются предметом не идеальных, а реальных моделей. Таким образом, коллоидная химия в высшей школе строится на основе реального, а не идеального моделирования.

Все авторы учебников по коллоидной химии, а также разделов физической химии, посвященных дисперсным системам, отмечают огромное практическое и теоретическое значение этой науки. При этом каждый автор акцентирует внимание на той специальности, для которой рекомендован тот или иной учебник.

Согласно современным представлениям любое твердое тело является коллоидной системой, т.к. размеры дефектов кристаллических решеток соответствуют размерам коллоидных частиц. Всеобщность коллоидного состояния отмечается в качестве важного программного вопроса для высшей школы. Важнейшими направлениями современной коллоидной химии является исследование образования, устойчивости к коагуляции, учение о поверхностных и электрических явлениях, исследование образования и свойств стабилизирующих межфазных слоев и пленок. По широте и значимости коллоидная химия занимает особое место.[1]

Более обстоятельно коллоидная химия представлена в учебнике Писаренко А.П., Поспеловой К.А. «Коллоидная химия» [3], в которой предмет этой науки определен следующим образом: коллоидная химия изучает микрогетерогенные системы с предельной дисперсностью, а, следовательно, с очень большой поверхностью раздела.

Наиболее известным учебником коллоидной химии является «Курс коллоидной химии» Воюцкого С.С., содержащий материал [2], соответствующий программе химико-технологических специальностей вузов. В нем глубоко и всесторонне освещен материал современной науки о дисперсных системах, представлены все основные разделы этой науки. В учебниках по методике преподавания химии в средних учебных заведениях нет не только раздела, посвященного коллоидной химии, нет также и терминов «коллоид», «дисперсная система», хотя в учебном материале о топливе, одежде, пище моющих средствах, бумаге, клее, лаке термин коллоид нужно было ввести.

Приведенный материал может свидетельствовать, что коллоидная химия до сих пор не была предметом изучения в курсе химии средней школы в нашей стране.

Однако, имеется опыт разработки программы и для школьного факультатива по коллоидной химии. Куренков В.С. разработал для учащихся 9-10 классов, факультативный курс, рассчитанный на 64 часа. Этот курс носит общеобразовательный физико-химический характер и ставит своей целью более полное и систематизированное ознакомление учащихся с предметом, теоретическими и практическими приложениями коллоидной химии, являющейся крупной областью науки по изучению дисперсного состояния вещества и поверхностных явлений. Ведущими в этой науке являются представления об универсальности дисперсного состояния в природе и технике, а также о важной роли поверхностных явлений в образовании, устойчивости и разрушении дисперсных систем. Внимание учащихся обращается на микрогетерогенное строение горных пород и почв, тканей растений и животных, всевозможных строительных и конструктивных материалов, объектов химической технологии, нашей одежды, пищи.

Учащиеся должны усвоить, что именно высокодисперсное строение обусловливает высокие механические свойства таких материалов, как сплавы, композиты, живые ткани растений и животных, предопределяет интенсивность протекания всех гетерогенных процессов в природе и производстве, включая процессы обмена веществ в клетке, позволяет хранить в малом объеме огромную информацию и в ЭВМ, и в мозге, и в генах.

Нами был разработан учебно-методический комплекс по дисциплине «Коллоидная химия наночастиц» для студентов педагогических вузов. В него вошли методические рекомендации по проведению и организации лекционных и практических занятий, подобран материал по организации самостоятельной работы студентов, а также разработаны задания для проведения контрольных работ.

Для реализации данного курса была разработана модульно-рейтинговая карта дисциплины, согласно которой выполненные задания оцениваются:

теоретические

– 5 баллов за полный исчерпывающий ответ соответствует теме вопроса.

– 2 балла за неполный ответ соответствует теме вопроса.

– 0 баллов отсутствие или не соответствие теме

практические

– max балл за правильное решение.

– 0 баллов за неполное или неправильное решение.

Данный курс частично апробирован со студентами 4-5 курсов СГСПУ, обучающихся по профилю «Биология» и «Химия» во время прохождения педагогической практики в вузе и преддипломной практики.

Подводя итог описанных тенденций развития и становления такого научного направления как коллоидная химия, можно сделать вывод, что коллоидная химия, как научное направление сформировалось еще в середине 19 века, а вот учебно-методическое обеспечение таких учебных курсов находиться на низком уровне, и по настоящее время.

Список литературы:

Акимбаева Д.И. Методико-исторический очерк развития курса «Коллоидная химия»https://infourok.ru/avtor-akimbaeva-di-metodikoistoricheskiy-ocherk-razvitiya-kursa-kolloidnaya-himiya-1396307.html

Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Химия», 1975. - 512 с.

Писаренко А.П., Поспеловой К.А. Курс коллоидной химии. М.: Высшая школа, 1969, 248 стр. Изд. 3-е, испр.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/389490-metodicheskie-aspekty-prepodavanija-kursa-kol