ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Химия в школе

В.В. Еремин, А.А. Дроздов, Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, В.В. Лунин

О новой содержательной линии российских учебников по химии

Химия. 8 класс/ В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко , А.А. Дроздов, В. В. Лунин


Химия. 9 класс/ В.В.Еремин, Н.Е.Кузьменко, А. А. Дроздов, В.В.Лунин


Химия. 10 класс. Базовый уровень/ В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко , В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин


Химия. 10 класс. Профильный уровень/ В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко , В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин


Химия. 11класс.  Базовый уровень/ В.В.Еремин, Н.Е.Кузъменко, В.В.Лунин,А. А. Дроздов, В. И. Теренин

За два последних десятилетия на суд педагогической и научной химической общественности различные коллективы авторов вынесли более двадцати учебников и учебных комплектов по химии, предназначенных для средней школы. Многие из них получили грифы Министерства образования и науки РФ и активно используются в школах. Проведя тщательный анализ всех этих книг и познакомившись с мнением учителей, методистов, школьников, а также студентов Химического факультета МГУ, которые по ним учились, мы разработали самостоятельную концепцию преподавания химии в средней школе и реализовали ее в виде новой линии школьных учебников.

Принимаясь за разработку этой линии, мы исходили из тенденций развития современной химии и учитывали ее растущую роль в естествознании и в обществе. Современная химия - это фундаментальная система знаний об окружающем мире, основанная на богатом экспериментальном материале и надежных теоретических положениях. При разработке учебной программы необходимо учитывать два аспекта химии – научный и социальный. Научная составляющая базируется на двух основных понятиях: «вещество» и «химическая реакция».

«Вещество» - главное понятие химии. Вещества окружают нас везде: в воздухе, пище, почве, бытовой технике, растениях и, наконец, в нас самих. Часть из этих веществ нам дана природой в готовом виде (кислород, вода, белки, углеводы, нефть, золото), другую часть человек получил путем небольшой модификации природных соединений (асфальт или искусственные волокна), но самое большое число веществ, которые раньше в природе не существовали, человек синтезировал самостоятельно. Это – современные материалы, лекарства, катализаторы. На сегодняшний день известно около 20 млн. органических и около полумиллиона неорганических веществ, и каждое из них обладает внутренней структурой. Органический и неорганический синтез достиг такой высокой степени развития, что позволяет синтезировать соединения с любой заранее заданной структурой. В связи с этим, на первый план в современной химии выходит прикладной аспект, в котором упор делается на связи структуры вещества с его свойствами, а основная задача состоит в поиске и синтезе полезных веществ и материалов, обладающих заданными свойствами.

Самое интересное в окружающем мире состоит в том, что он постоянно изменяется. Второе главное понятие химии – это «химическая реакция». Каждую секунду в мире происходит неисчислимое множество реакций, в результате которых одни вещества превращаются в другие. Некоторые реакции мы можем наблюдать непосредственно, например ржавление железных предметов, свертывание крови, сгорание автомобильного топлива. В то же время, подавляющее большинство реакций остаются невидимыми, но именно они определяют свойства окружающего нас мира. Для того, чтобы осознать свое место в мире и научиться им управлять, человек должен глубоко понять природу этих реакций и те законы, которым они подчиняются. Задача современной химии состоит в изучении функций веществ в сложных химических и биологических системах, анализе связи структуры вещества с его функциями и синтезе веществ с заданными функциями.

Изменение роли химии в обществе и ее социальная роль характеризуются двумя основными взаимосвязанными факторами. Первое – это «хемофобия», т.е. отрицательное отношение общества к химии и ее проявлениям. Такое отношение связано с загрязнением окружающей среды, техногенными катастрофами, производством отравляющих вещества, наркотиков и т.д. В этой связи важно на всех уровнях объяснять, что плохое – не в химии, а в людях, которые не понимают или не хотят понимать законов природы. Химия – очень мощный инструмент, в законах которой нет понятий добра и зла. Пользуясь одними и теми же законами, можно придумать новую технологию синтеза наркотиков или ядов, а можно – новое лекарство или новый строительный материал. Другой социальный фактор – это вопиющая химическая безграмотность общества на всех его уровнях. Большинство людей совершенно не представляет, из чего состоит окружающий мир, не знает элементарных свойств даже простейших веществ и не может отличить азот от аммиака, а этиловый спирт от метилового. Именно в этой области грамотный учебник по химии, написанный простым и понятным языком, может сыграть колоссальную просветительскую роль.

Таким образом, в основе нашей концепции преподавания химии в средней школе лежат следующие основные идеи:

  1. Химия – фундаментальная наука о природе, тесно взаимодействующая с другими естественными науками. Основное значение для жизни общества имеют прикладные возможности химии.

  2. Окружающий мир состоит из веществ, которые обладают определенной структурой и способны к превращениям. Существует связь между структурой и свойствами веществ. Задача химии – создание веществ с полезными свойствами.

  3. Мир постоянно изменяется – в нем происходят химические реакции. Для того, чтобы управлять этими реакциями, надо глубоко понимать законы химии.

  4. Химия – это инструмент преобразования природы, наука, направленная на решение насущных проблем человечества.

Изложение важнейший концепций современной химии должно быть последовательным. Учебник – это книга, которую читают учащиеся, а не конспект, содержащий лишь набор уравнений реакций. Из общения с педагогами и учащимися мы поняли, что уже давно назрела необходимость в книгах, которые по стилю изложения соответствовали бы традиционным учебникам, созданным выдающимися русскими и советскими педагогами – В.Н. Верховским, Ю.В. Ходаковым, К.Я. Парменовым, Л.М. Сморгонским. Однако эти книги прошлых лет, написанные интересно, даже увлекательно, превосходным русским языком, во многом устарели с научной точки зрения. Нужен учебник, в которым были бы отражены все новейшие достижения химической науки, где доступным языком рассказывалось бы о связанных с химией успехах, проблемах и бедах современного общества, о последних достижениях в области науки технологии.

Авторским коллективом преподавателей Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова подготовлен комплект учебников по химии для основной и полной общеобразовательной школы. Книги написаны в полном соответствии с обязательным минимумом содержания основного (общего) и среднего (полного) образования, утвержденным Министерством науки и образования РФ. На изучение химии в 8 и 9 классах отводится по 68 часов, что соответствует двум урокам в неделю. Для старшей школы подготовлены два варианта учебников, исходя из 1 – 2 часов (базовый уровень) и 3 – 4 часов (профильный уровень) в неделю. Книги профильного уровня составлены так, что заниматься по ним учащиеся могут независимо от того, по каким учебникам они обучались в 8 и 9 классе.

Выбирая последовательность изложения материала, авторы предпочли предварить изложению теоретических положений первоначальное знакомство с миром веществ. Это позволяет обеспечить накопление учащимися фактических знаний, достаточных для обоснования теоретических представлений. Так, в 8 классе начинается изучение веществ, описание их свойств, разделение смесей. Попутно учащиеся знакомятся с лабораторным оборудованием, приобретают навыки экспериментальной работы. Эксперименту во всех его видах (демонстрационному, умозрительному, лабораторным и практическим работам) авторы уделяют большое внимание на всем протяжении обучения химии. Знакомство с основными положениями атомно-молекулярного учения, законом сохранения массы и законом постоянства состава позволяет учащимся записывать простейшие уравнения химических реакций. Уже на начальном этапе обучения учащиеся узнают, что химическая формула выражает качественный и количественный состав вещества. Однако, почему различные вещества имеют разный количественный состав, учащимся пока не ясно. Мы сознательно нарушаем здесь логику изложения материала, согласно которой сначала объясняют правила составления формул по валентности или степеням окисления, а затем переходят к расстановке коэффициентов. Наш опыт общения с восьмиклассниками показывает, что составлению формул и расстановке коэффициентов нужно учить последовательно. Теоретические представления, которые уже получены учащимися, позволяют им расставлять коэффициенты в схемах превращений, но знаний пока недостаточно для составления формул.

В двух последующих темах курса восьмого класса («Кислород. Оксиды. Горение» и «Водород. Кислоты. Соли») реализуется дальнейшее накопление фактических знаний. При изучении продуктов горения простых веществ в кислороде вводится первоначальное понятие о валентности, которое базируется на атомно-молекулярной теории. Мы понимаем всю условность этого понятия применительно к ионным соединениям, однако допускаем здесь его упрощенное толкование. Углубление и уточнение этого понятия требует знаний о строении электронных оболочек атомов и поэтому отнесено в тему «Химическая связь», изучаемую в конце восьмого и в десятом классах. Спирально-концентрический принцип в обучении химии как раз и должен в первую очередь проявляться в изучении теоретических представлений, которые на каждом новом этапе обучения учащиеся воспринимают на ином, более углубленном уровне. Это в первую очередь касается таких понятий как «валентность», «окислитель», «восстановитель», определений кислот, оснований, солей.

Изучением свойств кислорода, водорода и воды начинается систематическое знакомство учащихся с неорганическими веществами. По ходу изучения этих тем курса 8-го класса учитель постепенно вводит понятия о важнейших классах неорганических соединений – оксидах, кислотах, солях, основаниях. Кислоту на данном этапе обучения учащиеся воспринимают как вещество, содержащее атомы водорода, способные замещаться на металл, и кислотный остаток. Заряд аниона кислоты мы традиционно трактуем здесь как валентность кислотного остатка, что позволяет составлять формулы солей по правилам, изученным на примере оксидов. Здесь же учащиеся знакомятся с кислотно-основными индикаторами. При изучении тем «Кислород» и «Водород» дается первая, упрощенная, трактовка, понятий «окислитель» и «восстановитель» как веществ, отдающих и принимающих кислород соответственно. Более глубокий смысл этих понятий обсуждается в начале 9-го класса, после изучения электронного строения атомов. Изучая свойства воды, восьмиклассники знакомятся с растворами, которые рассматриваются как однородные смеси веществ. Здесь же вводится понятие о массовой доле растворенного вещества, о растворимости. Авторы сознательно используют терминологию, которая иногда считается устаревшей. Так, мы не раз говорим о процентной концентрации растворенного вещества. Опыт общения со школьниками показывает, что слова «2%-ный раствор», то есть раствор, в 100 г которого содержится 2 г растворенного вещества, воспринимаются легче, чем абстрактное «раствор с массовой долей 0.02». Мы сознательно называем кислотные оксиды ангидридами кислот, то есть буквально «обезвоженными кислотами», что указывает на их генетическую связь с кислотами (заметим, что это облегчает усвоение этого понятия для карбоновых кислот).

Генетической связи между основными классами веществ посвящена специальная глава учебника 8 класса. В ней мы обобщаем имеющиеся у учащихся сведения следующим образом. Сначала вводится понятие о реакции нейтрализации, которая трактуется несколько шире, чем обычно:

Ca(OH)2      +     H2SO4     =    CaSO4     +    2H2O,
основание        кислота            соль             вода

CaO     +        H2SO4     =    CaSO4     +    H2O,
основной     кислота            соль             вода
оксид

Ca(OH)2      +     SO3     =    CaSO4     +    H2O,
основание        ангидрид       соль             вода
кислоты

CaO      +         SO3     =    CaSO4
основной           ангидрид            соль     
оксид                 кислоты


Во всех этих реакциях получается одна и та же соль, различаются они лишь количеством образующейся воды. Таким образом, кислота может быть заменена ее ангидридом, а основание – соответствующим ему основным оксидом. После этого, мы переходим к еще большему обобщению и рассматриваем признаки, по которым реакции обмена протекают до конца. Изучение темы заканчивается понятием о генетической связи между важнейшими классами неорганических веществ.

Накопленные учащимися фактические знания требуют их обобщения и систематизации на основе периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Именно изучение этой темы демонстрирует учащимся руководящую роль теории в развитии науки, показывает, как простое накопление фактических сведений  о веществах и их превращениях преобразуется в стройную систему знаний. Школьники уже знают, что простые вещества разделяют на металлы и неметаллы. Металлам соответствуют основные оксиды и основания, а неметаллам – кислотные оксиды и кислоты. Для демонстрации последовательности изменения свойств по периодам именно на этом этапе вводится первоначальное понятие об амфотерности. Знакомство с Периодической системой и Периодическим законом осуществляется в два этапа, следуя исторической логике развития науки. Сначала школьники знакомятся с первоначальной формулировкой Периодического закона, в которой свойства элементов и их соединений поставлены в зависимость от величин их атомных масс. В учебнике показана и предсказательная сила Периодического закона. Исходя из положения элемента в периодической системе, учащиеся должны уметь предсказывать формулу и свойства его высшего оксида.

Две заключительные главы учебника 8-го класса посвящены электронной теории строения атома и химической связи. Освоение этого материала позволяет дать современную формулировку Периодического закона, вновь, но уже на современном уровне, обратиться к рассмотрению понятия «валентность», а затем, в начале 9-го класса – «окисление», «восстановление».

В последние годы в умениях учащихся восьмых – девятых классов явно обнаруживается большой пробел, касающийся применения знаний из курса математики к решению расчетных задач по химии. Учителю требуется обобщить имеющиеся у учащихся знания по математике. Именно поэтому мы выделили все типы расчетных задач в отдельную главу, посвященную стехиометрии, то есть количественным отношениям в химии. Именно с нее учащиеся начинают обучение химии в 9-м классе. В курсе химии 8-го класса мы считаем необходимым сконцентрировать внимание на логике предмета – периодичности изменения свойств, последовательности химических превращений важнейших классов неорганических веществ, которая выражается в виде генетической связи. Из расчетных задач в курсе 8-го класса рассматривается лишь нахождение массовой доли элемента в соединении и растворенного вещества в растворе.

В курсе химии 9-го класса вслед за главой по стехиометрии следует теоретический материал, направленный на характеристику химических реакций. Особое внимание авторы уделяют рассмотрению теории электролитической диссоциации и окислительно-восстановительным реакциям. Отдельные параграфы посвящены тепловым эффектам химических реакций, кинетике и равновесию.

Следующие главы учебника знакомят учащихся с неорганической химией. Изложение свойств химических элементов и их соединений дается на основе Периодического закона с активным привлечением теоретического материала по строению атома, химической связи, теории электролитической диссоциации и окислительно-восстановительным реакциям. Большое место в этой части книги занимает описание химических экспериментов, в первую очередь – тех опытов, которые недоступны учащимся. Последняя глава книги знакомит девятиклассников с началами органической химии.
Базовая линия учебников для 10 и 11 классов рассчитана на преподавание химии 1 или 2 часа в неделю. Задача данных учебников состоит в том, чтобы развить и закрепить у учащихся умение характеризовать вещества, материалы и химические реакции, развить познавательный интерес к химической науке, показать роль приобретенных химических знаний в повседневной жизни. Авторы особенно стремились сделать акцент на практической важности химических знаний в таких , на первый взгляд, далеких от химии областях, как живопись, скульптура, архитектура, тем самым внеся свой вклад в дело гуманитаризации химического образования.

В первых двух главах учебника 10 класса базового уровня изложены основы общей и неорганической химии. Авторы ставили перед собой задачу повторить и углубить знания, полученные учащимися в 8 и 9 классах, не выходя при этом за рамки обязательного минимума образования. Вторая часть книги знакомит учащихся с теорией строения органических соединений, углеводородами и их природными источниками. Краткое знакомство с элементами физической химии идет параллельно обсуждению переработки природных источников углеводородов.

Знакомство с органической химией учащиеся заканчивают в 11 классе. В первой главе учебника рассмотрены кислород- и азотсодержащие производные углеводородов. Вторая глава книги посвящена основам химии биологически активных веществ – углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот. Примерно половину программы обучения в 11 классе занимают разделы о практическом применении химических знаний. Авторы считают ознакомление с ним важнейшей задачей изучения химии в непрофильных классах. Здесь учащиеся применяют полученные ранее знания к объектам, с которыми они встречаются в повседневной жизни (продукты питания, косметика, парфюмерия, лекарства, моющие средства – глава «Химия в повседневной жизни»), и к веществам, играющим важную роль в промышленности и народном хозяйстве (удобрения, пластмассы, волокна и т.д. - глава «Химия на службе обществу»). В заключительном параграфе учебника учащиеся знакомятся с концепцией «зеленой химии», обеспечивающей безопасное применение химии в промышленности.

Приведенный в конце книги справочный материал включает свойства и маркировку полимеров, перечень важнейших пищевых добавок, требования к автомобильному бензину по разным европейским стандартам.

Если в учебниках 10 – 11 классов базового уровня авторы делали акцент на кратком изложении важнейших понятий современной химии и на применении химических знаний в повседневной жизни, то в книгах профильного уровня задача совсем иная. Здесь важно систематически изложить курс общей, неорганической и органической химии в том объеме, который необходим для успешного поступления в любой вуз химического, биологического или медицинского профиля. В отличие от традиционных пособий для поступающих, материал в книгах изложен описательно, а не путем простого перечисления свойств, реакций, методов получения и важнейших теорий. Читая учебник, школьники умозрительно участвуют в проведении экспериментов, совершают экскурсии на химические производства, в научные лаборатории, знакомятся с современным состоянием науки.

В книге 10 класса первая глава кратко обобщает полученные ранее школьниками сведения по общей химии, дополняя их материалом, который необходим при изучении химии неорганической. Это прежде всего строение электронных оболочек атомов, растворы, электролиз, комплексные соединения. В следующих главах книги систематически изложена химия элементов и их соединений, начиная с водорода и заканчивая переходными металлами. Во второй части учебника учащиеся начинают изучение органической химии с теории строения органических соединений. Заключительная глава 10-го класса посвящена систематическому изложению химии углеводородов.

В 11-м классе после краткого повторения сведений о химии углеводородов, учащиеся обращаются к изучению функциональных производных углеводородов и биологически активных соединений. Вторая часть книги посвящена последовательному изложению теоретических основ химии – строению атома, химической связи, химической термодинамике и кинетике, методам исследования веществ. Третья, заключительная, часть учебника знакомит школьников с применением химических знаний в быту, на производстве, с различными химическими специальностями. По манере изложения этот материал принципиально отличается от сходных по названию параграфов базового учебника.

Здесь авторы делают акцент на химических основах получения практически значимых веществ, их идентификации, свойствах. В заключительной главе школьники знакомятся с особенностями современной науки и узнают о наиболее интересных направлениях развития химической науки – супрамолекулярной химии, молекулярном моделировании химических реакций, водородной энергетике и нанотехнологиях.

Авторы учебного комплекта, имеющие опыт написания не только научно-популярных книг, но и учебников для высшей школы, стремились создать содержательную линию, которая не заканчивается на книге 11 класса, а плавно переходит в вузовские курсы общей, неорганической, аналитической, физической и органической химии. Последовательное изучение предмета, начиная с простейших химических понятий и заканчивая систематическим изложением важнейших разделов химии, является одной из глобальных идей авторской концепции применительно к профильной линии учебников.

Книги, написанные авторским коллективом, выходят в издательстве Дрофа.
Изданы книги:

В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.В. Лунин, Химия-8
В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.В. Лунин, Химия-9
В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.В. Лунин, Химия-10, базовый уровень
В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.И. Теренин, В.В. Лунин, Химия-11, базовый уровень
В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.И. Теренин, В.В. Лунин, Химия-10, профильный уровень

Готовится к изданию последний учебник данного комплекта:

В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, А.А. Дроздов, В.И. Теренин, В.В. Лунин, Химия-11, профильный уровень




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору