ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Пензенский государственный педагогический университет
им. В.Г. Белинского
Факультет Кафедра
Естественно-географический Химии и теории и методики преподавания химии
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
"МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ"
Пенза, 2007 г.
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Предмет химической технологии
1.2 Трактовка понятия «задача»
1.3 Значение химической задачи в процессе обучения
1.4 Требования к изучению химической задачи и ее место в процессе обучения
1.5 Система химических задач
1.6 Этапы решения задач
1.7 Классификация химических задач
2. Исследование трудностей, возникающих при решении задач теоретическим основам химической технологии
3. Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии
3.1 Общие вопросы химической технологии
3.1.1 Термохимия
3.1.2 Химическое равновесие
3.1.3 Химическая кинетика
3.2 Технико-экономические показатели химических производств
3.3 Задачи с экологическим содержанием
3.4 Производство неорганических соединений
3.4.1 Металлургия
3.4.2 Электрохимические производства
3.5 Производство органических соединений
3.6 Творческие и изобретательские задачи
Выводы
Литература
Введение
Проблема методики решения задач в любой науке стоит достаточно остро, т.к. тщательная ее разработанность предполагает лучшую усвояемость научных знаний, их систематизированность и способность к применению в новых нестандартных ситуациях.
Дисциплина «Прикладная химия», целью которой является изучение производства и применения практически важных химических продуктов, базируется на принципах химической технологии. В настоящее время новые технологические процессы и системы управления ими создаются не эмпирически, а на основании рационального научного подхода, поэтому одним из разделов дисциплины «Прикладная химия» является «Теоретические основы химической технологии».
Изучение принципов химической технологии невозможно без количественных расчетов. Студент – будущий учитель химии, должен понимать, каким образом теоретические положения химии используются в промышленных процессах и повседневной жизни. Важной составляющей такого понимания является химическое мышление в целом и умение решать химические задачи, в частности.
Необходимо отметить специфику задач по химической технологии в рамках дисциплины «Прикладная химия». Как правило, это сложные, комплексные задачи, где требуются не только умения вести расчеты по уравнению химических реакций (часто многостадийные процессы), но и знания по разделам физической химии (термодинамика, кинетика, электрохимия), математики и физики. Поэтому не случайно изучение прикладной химии проходит именно на 5 курсе. Дисциплина «Прикладная химия» – это курс повторения, обобщения, систематизации химических знаний.
Целью дипломной работы было разработать методику решения задач по химической технологии в рамках изучения дисциплины «Прикладная химия».
Для достижения цели, нами поставлены следующие задачи:
1. Определить тематику задач дисциплины «Прикладная химия» в рамках раздела «Теоретические основы химической технологии».
2. Подобрать и составить задачи по выбранным темам.
3. Выявить основные трудности при решении задач по прикладной химии в рамках раздела «Теоретические основы химической технологии».
4. Разработать методику решения типовых задач.
Практической значимостью работы является возможность использования задач на занятиях по прикладной химии, для проведения коллоквиумов, индивидуального собеседования при защите лабораторных работ. Задачи по теоретическим аспектам химической технологии будут полезны и для учителей средней общеобразовательной школе при разработке элективных курсов. Общеизвестно, что овладение методикой обучения школьников решать задачи – одно из сложных профессиональных умений учителя.
1. Обзор литературы
1.1 Предмет химической технологии
Химическая технология является одной их основных химических дисциплин в педагогическом вузе. Она призвана дать студентам систему знаний о современном химическом производстве, теоретических основах химической технологии, технологических процессах и типовых аппаратах основных химических производств, проблемах и перспективах развития химической промышленности.
Наряду с использованием технологии основных химических производств в нем рассматриваются и практические результаты использования химических законов, экспериментальных методов, а также химических продуктов в различных отраслях экономики и в социально-бытовой сфере. Современное состояние общества характеризуется проникновением химии во все сферы жизни. Самые разнообразные химические вещества используются сегодня в промышленности и сельском хозяйстве, в строительстве и энергетике, в медицине и в быту. Необходимо ориентироваться в том, как получаются те или иные химические вещества, какие природные маете риалы используются для этого. Немаловажными представляются и экологические проблемы современной химической технологии, проблеме комплексного использования природного сырья, энергетические [4, 44, 45].
Изучение принципов химической технологии невозможно без количественных расчетов. Студент, избравший химическую специальность, должен овладеть в совершенстве простейшими приемами умственной деятельности, развивать творческое мышление. Важным компонентом этого процесса является умение решать химические задачи, так как оно всегда связано с более сложной мыслительной деятельностью [20].
1.2 Трактовка понятия «задача»
Психологи и дидакты по-разному трактуют понятие «задача», связываю его с другими родственными понятиями. По словам А.И. Леонтьева, «задача – это цель, данная в определенных условиях». При характеристике процессов мышления задачу определяют как ситуацию, в которой субъект для достижения сформулированной цели должен выяснить неизвестное на основе использования его связи с известным. Л.М. Фридман считает, что задача – это «знаковая модель проблемной ситуации». По определению Я.А. Пономарева, «задача есть ситуация, которая определяет действие субъекта, удовлетворяющего потребность путем изменения ситуации». В кибернетике для определения задачи вместо понятия «субъект» вводится понятие «решающая система», это расширяет возможности средств решения задачи: задачу может решать машина. Человек в отличие от машины не только решает строго поставленные задачи, но и совершенствует процесс познания, добиваясь новых теоретических и практических результатов. Решение задачи есть вид творческой деятельности, а поиск решения – процесс изобретательства. Учебную же задачу принято считать частным случаем задачи вообще. Таким образом, основным содержанием задач являются проблемные ситуации, решение которых возможно в результате творческого поиска. При этом необходимо учитывать как специфику предмета, так и психологические закономерности процесса решения.
Химическая учебная расчетная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.
Решение задач не самоцель, а цель и средство обучения и воспитания. В связи с этим проблема решения задач является одной из основных для дидактики, педагогической психологии и частных методик [57].
1.3 Значение химической задачи в процессе обучения
Решение задач занимает в химии важное место. Во-первых, это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение ученого материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения приобретенных знаний на практике. Во-вторых, это прекрасный способ осуществления межпредметные и курсовых связей и связи химической науки с жизнью. Успешное решение задач учащимися, поэтому является одним из завершающих этапов в самом познании. Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем.
Решение задач требует умения логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчеты и обосновать их теоретическими предпосылками, дифференцировать определенные проблемы в целом. При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки учащихся, полученные ранее, но и формируются новые. Задачи, включающие определенные химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом, являются средством контроля и самоконтроля, помогает определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях учащихся и разработать тактику их устранения. При решении задач развивается кругозор, память, речь, мышление учащихся, а также формируется мировоззрение в целом; происходит сознательное усвоение и лучшее понимание химических теорий, законов и явлений. Решение задач развивает интерес учащихся к химии, активизирует их деятельность, способствует трудовому воспитанию школьников и их политехнической подготовке [1, 55, 57].
Отсюда понятно общепринятое в методике мнение, что мерой усвоения материала следует считать не только и даже не, сколько пересказ учебника, сколько умение использовать полученные знания при решении различных задач.
Психологи и дидакты рассматривают решение задач как модель комплекса умственных действий. Мышление при этом выступает как проблема «складывания» операций и определенную систему знаний с ее последующим обобщением. Значительна роль задач в организации поисковых ситуаций необходимых при проблемном обучении, а также в осуществлении процесса проверки знаний учащихся и при закреплении полученного материла [20].