Т.Б. Голубева Химический демонстрационный эксперимент как

Т.Б. Голубева
Химический демонстрационный эксперимент как часть
личностно развивающего профессионального образования
В настоящее время количество учебных часов на преподавание
химии в средних учебных заведениях сокращено до минимума, поэтому бывшие абитуриенты, поступив в вуз, как правило, не имеют
достаточных для формирования познавательного интереса базовых
знаний по этой дисциплине. Поэтому возрастает роль различных
мотиваторов получения знаний, среди которых особо выделяется
специфичный для химии – демонстрационный эксперимент.
Большой опыт организации химических демонстрационных экспериментов был накоплен отечественной школой (высшей и средней). Советский преподаватель химии был обязан включать
эксперименты в образовательный процесс. Так, профессор В.А. Полосин в журнале «Химия в школе» (1988) писал: «К сожалению, ещё
встречается «меловой» подход, когда учитель заменяет демонстрации формулами и уравнениями химических реакций. Очковтирательство в любой форме следует пресекать. Об этом должны
позаботиться администрация школы и районные методисты химики».
С тех пор ситуация усугубилась. Многие разработки советских
авторов (М.А. Ивановой, М.А. Кононовой, В.И. Верховского,
Ф.П. Платонова, Э.Г. Злотникова, В.А. Полосина и др.), на наш
взгляд, незаслуженно забыты или используются не в полной мере. А
на организованной в октябре 2009 года в Челябинске III Всероссийской конференции «Инновационные процессы в химическом образовании» педагогической общественностью констатировалось, что
химия из науки о природе всё больше превращается для учеников в
не имеющую отношения к реальной жизни науку о химических формулах и уравнениях. Усугубляет ситуацию и тот страстный энтузиазм, с которым некоторые наставники «натаскивают» учащихся при
подготовке к сдаче ЕГЭ или интернет-экзамена.
Между тем для создания у учащихся положительной установки
на изучение химии недостаточно ограничиваться рамками учебной
литературы с разбором методов решения типовых задач и составления классических уравнений реакций и даже поработать в «виртуальной»
химической
лаборатории.
Настоящий,
а
не
«виртуальный» химический эксперимент с его яркими вспышками и
цветовыми переходами, интенсивно окрашенными растворами и
осадками обладает реальной, достигаемой собственным творчеством эффектностью.
343
В имеющейся учебной и периодической литературе (отечественной и зарубежной) приведены описания опытов, хорошо иллюстрирующие
изучаемые
в
курсах
«Химия»,
«Общая
и
неорганическая химия», «Концепции современного естествознания»
химические явления. Но, к сожалению, литературы с описанием
опытов небольшой продолжительности с применением несложных
установок и доступных реактивов, на наш взгляд, недостаточно. Как
правило, такие сведения разрознены. Поэтому разработать или
найти и внедрить методику эффектного опыта достаточно трудно.
Но именно эффектный опыт удовлетворяет существующую у молодых людей потребность во впечатлениях, которая даёт начало последующему формированию ряда высших потребностей. Отдельно
хотелось бы отметить, что опыты, требующие тщательной подготовки и предельной аккуратности в выполнении, например, с пламенем
или небольшим взрывом, вызывают наибольший интерес у учащихся.
Проиллюстрировать эти положения мы можем подбором опытов по теме «Каталитические системы». В эту подборку включены
как широко известные и описанные в литературе опыты «Взаимодействие йода с алюминием в присутствии катализатора – воды»,
«Каталитическое разложение хлорной извести в присутствии катализатора – раствора нитрата кобальта (II)», «Разложение пероксида
водорода в присутствии катализаторов – оксида марганца (IV), оксида свинца (IV), молибдата натрия», «Ускорение реакции окисления Mn (II) в Mn (VII) в присутствии катализатора – сухого
(NH4)2S2O8», «Аутокатакалитическая реакция взаимодействия перманганата калия с щавелевой кислотой в присутствии катализатора
– солей Mn(II)», «Замедление коррозии железа в кислой среде с
применением ингибитора – раствора формалина», «Каталитическое
окисление аммиака на поверхности оксида хрома (III)».
Отдельно хотелось бы остановиться на опыте по каталитическому окислению аммиака на поверхности оксида хрома (III), хорошо
описанному в книгах М.А. Ивановой и М.А. Кононовой. Особая эффектность этого опыта достигается сочетанием двух ярких экспериментов. Дело в том, что требуемый для опыта катализатор Cr2O3 в
виде порошка нужно получить в ходе термического разложения бихромата аммония (NH4)2Cr2O7, т. е., пронаблюдав специфический
опыт, известный под названием «извержение вулкана». Затем полученный оксид хрома (III) нужно положить на железную ложечку и
сильно прокалить, после чего небольшими порциями сбрасывать в
большую колбу, предварительно смоченную концентрированным
раствором аммиака. Опыт проводится при включённой вентиляции!
Каждая раскалённая порция оксида хрома (III), попадая в колбу, да344
ёт красивый сноп искр, и отдельные искры долго видны внутри
колбы.
Приведенный опыт не только формирует представление о каталитических системах, но и представляет возможность потренироваться
с
обучающимися
в
составлении
окислительновосстановительных реакций (внутримолекулярной и межмолекулярной) методом электронного баланса. Таким образом, преподаватель
имеет возможность промотивировать переход интересов от привлекательности демонстрационного эксперимента к привлекательности
химии как науки.
Очень важно, чтобы участие в опытах приобретало для учащихся некую ценность. Известно, что если новое знание в процессе
усвоения не приобретает действенной личной значимости для учащегося, оно не будет усвоено или будет усвоено формально. В процессе
учебной
работы
именно
ценности
образования
детерминируют избирательное отношение субъекта к выполняемой
деятельности, наполняют её личностным смыслом. В связи с этим,
на наш взгляд, важно вводить в классический химический демонстрационный эксперимент опыты, показывающие химию как часть
естествознания.
Так, в подборку опытов по каталитическим системам нами
включен опыт «Ферменты – природные катализаторы. Наблюдение
работы каталазы». Ферменты (биокатализаторы) – это соединения
белковой природы, выполняющие роль катализаторов в биохимических реакциях.
Кислородное дыхание живых организмов приводит к образованию пероксида водорода Н2О2. Это вещество обладает высокой
окислительной способностью. При его взаимодействии с биоорганическими соединениями клеток образуются радикалы и инициируется
пероксидное окисление. Под действием радикалов разрушаются
важнейшие составные части клетки – мембраны и ДНК.
С целью противодействия этим негативным процессам в организмах вырабатывается особый белок – фермент каталаза, которая
разрушает пероксид водорода. Она присутствует во многих клетках,
в том числе в эритроцитах крови и клетках печени. Тем самым ограничивается избыточное накопление пероксида водорода и предотвращается разрушение клетки.
Для проведения опыта требуются разломить размоченные семядоли фасоли или гороха и поместить их в 3 %-ный раствор пероксида
водорода.
Действие
каталазы,
сопровождающееся
выделением кислорода, наблюдается очень наглядно. Э.Г. Злотников рекомендует использовать для опыта сырой и отварной картофель.
345
Особо хотелось бы отметить, что химия как одна из естественных наук должна формировать у учащихся не только научное мышление, но и ценности экологической культуры, в том числе
здорового образа жизни. Каждый элемент окружающей среды,
наряду с физическими и демонстрируемыми химическими характеристиками, обладает также и социальным значением. Эти социальные значения усваиваются человеком в процессе социализации и в
дальнейшем во многом определяют восприятие им окружающей
среды. Демонстрационный эксперимент с его наглядностью позволяет убедительно доказать пагубность наркотических зависимостей,
отсутствия культуры быта, прежде всего культуры потребления.
В подборку опытов по теме «Каталитические системы» нами
включён опыт «Доказательство каталитической активности продуктов сгорания табака». Согласно данным многочисленных исследований горящая сигарета является уникальной «химической
фабрикой», производящей около 4000 различных соединений, в том
числе более 40 канцерогенных веществ. Всю продукцию этой фабрики можно условно разделить на две группы: газовую и твёрдофазную.
Целью
предлагаемого
опыта
является
показ
небезопасности твёрдой фазы. В её состав немалых количествах
входят тяжёлые металлы, относящиеся к классу опасности – свинец, кадмий, ртуть, цинк и др. Их опасность может быть связана с
высокой каталитической активностью. Имеется мнение и о том, что
катализируют процесс горения карбонаты щелочных металлов, особенно Li2CO3, содержащиеся в табачном пепле.
Методика проведения опыта заключается в следующей последовательности действий. Кусочек сахара внести в вертикальное
пламя горелки. Сахар не горит, а чернеет, плавится и стекает каплями. Затем вынуть сахар из пламени, на его поверхность нанести
немного сигаретного пепла и слегка растереть пальцем. Затем
вновь внести сахар в пламя горелки. Сахар горит, давая небольшой,
но заметный язычок пламени.
Кстати, табачный дым является ингибитором многих ферментных систем организма человека, включая такие важные как дегидрогеназы и оксигеназы. Для больных курильщиков важно и то, что
курение обуславливает снижение терапевтической реакции организма на действие лекарственных средств – их распад стимулируется под влиянием ферментов печени.
Приведённые рассуждения и конкретные примеры подводят к
выводу о том, что химический демонстрационный эксперимент можно классифицировать по Э.Ф. Зееру как составную часть личностно
развивающего профессионального образования с его ценностями
смыслотворчества, избирательности, рефлексии, сверхнормативной
активности.
346
347