Эксперимент есептерінің маңызы және зерттеу әдістері

Оқушылар көп жағдайда эксперимет есептерін шғаруда 4 әдісті пайдаланады:
А.сынау және қателесу;
Ә.есте қалғаны бойынша есептеу;
Б.жорамал жасау;
В.анализ және синтез;
а/Оқушының білімі жеткіліксіз болғанда пайдаланылады. Бұл әдісті пайдаланған соң оқушы көбінесе есепті алатынын мәлімдейді де, тиісті нәтиже алғанға дейін тәжірибені қайталап жасай береді. Ал кейбір жағдайда олар есептің дұрыс жауабын табады. Жауапты не кездейсоқ табады, не өздерінде бар, бірақ алдында дұрыс қолдана білмеген білімдері арқылы шешеді.
б/Берілген мәліметтер толық болмаса оқушылар алдымен жорамал жасайды, сонан соң тәжірибе арқылы
оның дұрыс – бұрыстығын тексереді. Бұл әдістің 2 нұсқасы бар:
1. Оқушылар заттың алыну жолдарына қарай бір не бірнеше жорамал ұсынады, сосын соңынан жүретін химиялық реакцияның теңдеуін жазу арқылы жорамалдың нақтылы берілуін таңдап, затты алып, қоспадан бөліп алады.
2. Есептің берінгенін оқып, оқушылар затты алудың теориялық негізіне талдау арқылы қолданғалы. Отырған әдісті берілген жағдайға қолдануға бола ма, жоқ па, осы мәселені шешеді. Бірінші нұсқадан айырмашылығы жорамал берілген сұрақтың жалпы теориясы негізінде, яғни ғылыми жорамал ретінде ұсынылады. Ал бірінші нұсқада жорамал алғашқыда тек дәйексіз жорамал болып, соңында ғана теориялық негізге ие болады.
в/ Анализ және синтез әдісі: бұл әдіс эксперимент есептерін шығарудың кең таралған тәсілі. Оқушы есептің нақтылы талдау арқылы шешу жоспарын жасайды да соған сәйкес іс әрекеттерді жүзеге асырады. Бұл әдістің өзінің бірнеше бөлімдері бар:
1. Есептің шартын оқу.
2. Алынатын заттың формуласын жазып, қайсысы класс өкілі екенін анықтау.
3. Осы затты алуға қажетті реактивтерді реттеп таңдап алу.
4. Жүруі тиіс реакцияның теңдеуін жазу.
5. Іс жүзіндегі затты алу, өтіп жатқан құбылысты бақылау.
6. Алынған зат тұнбада ма, жоқ ерітіндіде ме соны анықтау.
7. Затты қоспадан бөліп алу.
Бұл әдістің ерекшелігі оқушылардың алдын ала өз-өзіне бақылау жасай білу қабілеті артады, яғни затты алғанға дейін оқушы осы заттың формуласын жазып, алыну реакциясының теңдеуін жазады, алдын ала заттың құрамына анализ жүргізіледі.


Қиын есептер берілгенде оқушыларды анализ–синтез әдісін пайдалануға үйрету қажет.
Егер оқушылар есепті жорамал жасау жолымен шеше бастаса бұған қуануға болады, бірақ бұл әдісті оқушылар анализ- синтездік әдіспенесеп шығаруды үйренген соң ғана пайдаланған дұрыс. Сынау және қателесіу әдісі көбінесе жарамсыз, сондықтан есепті шешуде бұл әдісті қолдануға үйрету дұрыс емес.
Егер есептің мазмұнын мен шығару әдістері біркелкі болса, оқушылар жалығып кетеді. Сондықтан есепті шығарғанда, есептің типін өзгертіп, сарамандық сабақта бір оқушыға әр түрлі типті есептер келуін қамтамасыз ету керек және эксперименттік есептер шығарылатын тақырыптар оқушыларға түсінікті болуы қажет.

2.Эксперимент есептерінің орыны және шығару әдтемесі

Эксперимет есептері химияны оқыту процесінде 30-жылдары енгізіледі.Эксперимент есептерін шығарудың алдымен көрнекі көрсету, сосын зертханалық, соңынан сарамандық әдістері қалыптасты. Әдістеменің бұл реті қазіргі кезде де қолданылып отыр.
Алғашқы кезде берілген есепті теоррия жүзінде жаппай талқылайды. Мұғалім оқыушылармен бірлесе отырып жоспар құрып, қажетті тәжірибелерді анықтайды да, тәжірибелерді бір оқушы немесе мұғалімнің өзі көрнекі көрсетеді. Екінші кезеңде есепті шығару жоспары оқушылармен бірлес талқылау арқылы жүзеге асырылады да тәжірибелер зертханалық түрде жасалады. Үшінші кезеңде арнайы сарамандық сабақтарда оқушылар эксперимент есептеріне өздігінен шығарылады.
Химияның бағдарламасы мен оқулықтарыда эксперимент есептерінің типтерін енгізу көрсетілмеген, оны мұғалімнің өзі анықтайды.
Эксперимент есептерін шешпес бұрын екі міндет орындалыуы тиіс:
Оқушылар тек есептің мазмұнын жақсылап түсінгеннен соң ғана есепті шешуге жіберіледі. Олардың қаншалықты түсінгенін мазмұнды қайталап сұрау арқылы білеміз.
Есепті шешуге жеткілікті болуы тиіс. Әлі сабақта өтілмеген фактылары бар есептерді оқушыларға беруге болмайды. Сонымен ұатар оқушылар эксперименттік жұмыстарды жасауға дайын болуы тиіс.
Есепті шешер алдында оқыушылар химиялық эксперимент жүргізудің жоспарын жасайды: химиялық реакцияның теңдеуін жазады, жұмыстың үздіксіз әрі қарапайым өтуіне көңіл бөледі, операциялардың аз және қарапайым болуын қарастырып, арзан әрі мол реактивтерді таңдап алады. Есеп жұмыстың жазбаша қорытындысын жазумен аяқталады.
Алдымен есеп қайсы типке жататынын ажыратып алу керек, сосын шешу әдістерін де дұрыс таңдап алуға көңіл бөлу керек. Сондықтан арнайы бір сабақта уақыт бөліп, эксперимент есептерінің классификациясмен таныстырып, әр типті шешу ретімен /алгоритімімен/ тамыстыру керек.

3.Эксперимент есептерінің типтері

Эксперимент есептерінің мазмұнын а қарай оқушылардың таным әрекетінің сипатына қарай бірнеше типтерге болады. Солардың мектепте жиі қолданылатындары:
1. Химиялық құбылыстарды бақылау және түсіндіру.
2. Заттарды алу.
3. Затты тани білу.
4. Заттың сапалық құрамын анықтау.
5. Қоспаның құрамын анықтау және бөлу.
6. Заттың жіктелу белглерін табу.
7. Құралдар құрастыру.

3.1 Химиялық құбылысты бақылау және түсіндіруге берілген есептерді шығару әдістемесі

Оқушылар күнделікті тұрмыста: қоршаған ортада және химиялық тәжірибелер жасағанда көптеген құбылыстарды байқайды.Солардың ішкі мәндерін /шығарып/ аңғарып, дұрыс түсіну үшін осы типтегі есептерді шығарып үйренуі керек.
Бұл типте 4 түрлі есептер кездеседі.
а. Бұл түр есептерің шартында не жасалғаны және қандай құбылыс жүретіні көрсетіледі. Оқушылардың осы құбылысты түсіндіруін қажет етеді. Бұл есепті шешкенде анализ – синтез әдісін пайдалануға болады.
Металдардың, оксидтердің, негіздердің, қышқылдардың, тұздардың өз ара әрекетесуін теориялыл жағынан алатын есептерді шешу оқушылар үшін оңай, бірақ олар ондай түрдегі есптерді шешу үшін есеп шығарудың анализ – синтез әдісн меңгеріп ерігіштік таблицасын пайдалануды үйреніп, металдардың активтік қатарымен таныс болуы қажет.
ә. Бұл түр есептерінің алдымен байқалған құбылыстарды мұғалім өзі жасап, бақылауы керек, содан соң түсіндіріледі.Есептерді шешкенде процестіңжүруіне сыртқы орта жағыдайларының әсерін есте сақтау қажет. Сондықтан, оқушыларды реакцияның жүру жағыдайын ескеруге үйрету керек; алдымен, процесті сұйытылған ерітінділермен бөлме температурасында жургізіп, сосын ерітінділермен жоғары температурада жұмыс жасап, одан әрі концентірлі ертінділермен, не қатты заттармен, алдымен, бөлме температуасында, сонан соң қыздыру арқылы жұмыс істеуді үйрету керек.
б.Байқалған құбылыстың мәнісін түсіндіріп беруге берілетін есептер.
Бұл түрдегі есептерді шешкенде салдардан себептің шығуы жайлы ой қорытындысын жасауы керек. Жауаптың дұрыстығын тәжірибе жүзінде дәлелдеу қажет.
Бұл түр есептері ең қиын есептердің бірі болып табылады. Бұндай есептерді шешкенде оқушылар процестің өту жағдайында барлық жағынан анализ жасап, жорамал ұсынып, тәжірибе жүргізе білуі қажет.
в. Бұл түр есептерінде оқушылар байқалған құбылысты болжауы тиіс, соңынан тәжірибе жүзінде осы болжамның дұрыстығын дәлелдеулері қажет. Мысалы: Барий гидроксиді қандай реакцияларға түсе алады? Қажетті тәжірибелерді іс жүзінде жасау керек. Бұл есепті шешкенде оқушылар мына мәселелермен байланысты қиындыққа кездеседі.
1. Затты қайсы классқа жатқызу керек.
2. Осы класс өкілдерінің химиялық қасиеттерін еске түсіру керек.
3. Мысалдар келтіру керек.
4. Осы мысалдардың қажеттісін тәжірибе жүзінде дәлелдеу керек.
Есепті анализ – синтез әдісімен шығарған дұрыс. Ол үшін мұалім оқушыларға мынадай сұрақ есептер береді: есеп мазмұнын оқы; барий гидроксидінің формуласын жаз; ол қайсы класс өкілі; негіздердің жалпы қасиеттері қандай; барий гидроксиді қандай химиялық реакцияларға түсе алады; оны қандай мысалдармен келтіруге болады? Реакция теңдеуін жазу, қажетті тәжірибені іс жүзінде жасау.



3.2 Заттарды алуға берілген есептерді шығару әдістемесі
Есептерді шығарғанда оқушылар заттарды алу әдістері және олардың арасындағы генатикалық баиланыс туралы білімін нығайтады.
Эксперимент есептердің ең жиі кездесетін типі, мазмұнына қарай бірнеше түрлі болады:
a) Берілген бастапқы заттардан бір зат алу;
ә) Бастапқы заттарды көрсетілсеген жағдайда заттарды алу;
б) Затты аралық өнім арқылы жанама жолмен алу;

а. Берілген бастапқы заттардан бір зат алу. Бірақ оқушыларды ойша есептің шешімінің схемасын құруға, заттардың тәжірибе үшін ең аз мөлшерін алуға үйрету керек және бұл оксидтер тақырыбынан соң беріледі.
ә. Мұндай есептерді шығарғанда да тағы да жоспарлаудан және затты тәжірибе жүзінде алудан қиналады. Сол үшін мынадай сұрақтар мен тапсырмалар беруге болады:

1. Алынатын заттың формуласын жазу.
2. Ол үшін қай класс өкілі?
3. Бастапқы зат тың формуласын жазу.
Ол қай класс өкілі екенін анықтау.
4. Берілген затты алу үшін бастапқы зат құрамында қандай элементтер жетіспеиді? Осы жетіспейтін элементтерді қандай реактивтер көмегімен толтыруға болады?
5. Реакция теңдеуін жазу.

Мысалы: «Темір(ΙΙΙ) хлоридінен темір(ΙΙ) оксидін алу.
Есепті шешкенде оқушылар алдымен берілген рет бойынша жоспар құрып, содан соң есептің дұрыс сешімін табу жолын дұрыс таңдап алған соң ғана, берілген затты алуға кіріседі.
Заттарды алу есептерін шығарғанда оқушылар заттарды алу әдстері және олардың арасындағы генатикалық байланыс туралы білімін нығайтады.Мысалы, бейорганикалық қорытындылау эксперимент есептерін шығаратын жұмыспен аяқталады.
Заттар тіке және кері жүретін реакциялар әсерінен айналымдарға үшырап, жаңа заттар алынуы мүмкін. Бұл айналымдардың негізі бейорганикалық қосылыстардың арасындағы генетикалық байланыс болып табылады. Жәй заттар белгілі бірреакциялар нәтижесінде бейорганикалық қосылыстардың әр түрлі кластарына айналуы мүмкін, ал күрделі зат қарапайымдануы мүмкін.

Мысалы:
CuSO4=Cu(OH)2= CuO
1. CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2
2. Cu(OH)2 = CuO = H2O
Шешуі:

Тәжірибені жүргізу реті: бірнеше тамшы мыс сульфатына бірнеше тамшы натрий гидроксидін тамызады. Пайда болған мыс гидроксидінің тұнбасын ерітіндіден бөліп алмай ақ қыздырады: сонда гидроксид ыдырап, мыс оксилінің қара түсті тұнбасы пайда болады.
Әрбір оқу пәнінде қатар жүретін қайтымды процестер жәйлі түсініктерді кездестіруге болады. Мысалы: математикада көбейтумен бөлу амалдары;физикада балқу және қату, булану және конденсациялану процестері. Сол сияқты химияда мұндай процестер кездеседі: тотығу-тотықсыздану, қосылу – айырылу экзотермиялық-эндотермиялық реакциялар т.б. Сондықтан химиялық прцестерге берілген есептер, әсіресе сапа есептері химияның өзіндік ерекшеліктерін аша білуі тиіс және оқушылар есепті шешуді үйренуі және қайтымды есептерді пайдалана білгені дұрыс.
Бұл бағыттағы проблеманы заттардың тіке және кері жүретін реакциялар әсерінен айналымдарға ұшырауы және бұл айналымдар арасындағы байланыстарға бірнеше мысалдар келтіріптүсіндіру арқылы шешуге болады.
Заттардың біртіндеп күрделенуін немесе қарапайымдануын мысалға ала отырып, есептерді шартты түрде тура және кері деп екіге бөлуге болады.
1.Тура жүретін есептер деп тізбектің бастапқы өнімінен бастап сонғы өніміне дейін біртіндеп құрылымының күрделігі жүретін есепті айтады.
Мысалы: Zn→ZnO→Zn(OH)2→ZnSO4
1. Кері есептер керісінше қарапайымдану жүретін есептерді айтады: ZnSO4→ Zn(OH)2 → ZnO → Zn

Оқулықта мынадай жағдайлар да кездеседі:тізбектің бастапқы және соңғы өнімдерінің құрылым күрделігі бірдей өзгереді немесе заттардың құрылымы бірқалыпты өзгермейді.
Мысалы:
1. CuO→ CuSO4→ Cu(OH)2→ CuO
2. Cu(OH)2→ CuO→ CuSO4
3. Cu→ CuO→ Cu

Бұл әрбір мысал тура және кері реакциялардан тұрады
Бұндай есептерді аралас есептер деп атайды
Қатар жүретін тура және кері есептердегі айналымдарды жүзеге асырғанда екі жағыдай кездеседі
Ι. Тура және кері есептерді шешу өзара қарама-қарсы және бір ғана операциямен жүзеге асады. Бұларды бір операциялы шешімдер деп атайды.
Cuтотығу→CuO тура есеп
CuOтотықсыздану → Cu кері есеп
Немесе
тура
Cu→←CuO
кері
Cu→ CuO
CuO → Cu

ΙΙ. Тура және кері есептерді шешу жолдары әр түрлі. Тура есеп бір операция көмегімен шешіледі, ал кері есептер бірнеше операцияның нәтижесінде шешіледі.
Мысалы: К2О→КОН
Бір операциялы шешімді көрсетеді.
Берілген жағдайда тура есепті шешкенде калий оксидінің гидратициялануын пайдаланады: ал кері есепте айналымдар қатары пайдаланылады: К О Н→К→К2О
Кейде керісінше болуы мүмкін: тура есеп бірнеше операциямен, ал керісі бір операциямен шешіледі.
Al2O3↔Al(OH)3
Ι. Тураны шешу үшін операциялар пайдаланылады
Al2O3→Al(OH)3
ΙΙ. Керіні шешу үшін алюминий гидроксидінің дегидрациялануын паидаланады.


3.3 Заттарды тануға берілген есептерді шығару әдістемесі

Заттарды тануға берілетін есептерді шығартып үйретудің ситуациясын толық, нақты берілген есептермен бастау тиімді. Мұндай толық есептерді сегізінші класта ақ бере бастайды. Мысалы:Үш цилиндір берілген. Оның біреуінде оттек, екіншісінде азот, үшіншісінде көмір қышқыл газы бар.Қайсы газ қай ыдыста берілгенін анықтау керек.
Заттарды тану есептерін ығарғанда оқушы алдымен мазмұнын қайталап оқып, не түсінгенін айтады.Содан соң тануға қандай әдіс қолдануға болатынын шешелі. Егер есепті шешуге оқушы бірден кірісіп кете алмаса, жетекші сұрақтар беруге болабы. Осы сұрақтарға жауап беру арқылы заттардың қасиеттерін еске түсіреді. Мысалы жоғарыда келтірілген мысал оттек, азот көмір қышқыл газының қасиеттерін еске түсіріп, оларды салыстырады да әр заттың жеке өзіне тән қасиетін анықтайды.Бұл кезде мынадай сұрақтар беруге болады: Оттегінің азот пен көмір қышқыл газының ерекше қандай қасиеттері бар? Бұл сұраққа оқушылар «Оттегінде заттар жақсы жанады» деп жауап береді.Содан соң мысал көмір қышқыл газының өзіндік қасиеттерін табады . «Ол азоттан ауыр, ізбес суын лайландырады.
Осыдан кейін тәжірибенің техникасына кіріседі: көмір барлық цилиндрге ізбес суын құйып, шайқау керек. Егер су лайланса, бұл цилиндрде көмір қышқыл газы бар болғаны. Содан соң шала жанған шырпыны алып, қалған екі пробиркаға түсіреді. Шырпы жалын шығарып жанса цилиндрдегі газ оттек болғаны.
Есепті шығарып болған соң мұғалім алдағы уақытта да осындай есептерді шығарғанда алдымен заттарға тән қасиеттерді еске түсіру қажет екенін және осы қасиеттердің қайсылары арқылы заттарды тануға болатынын ескеру керек екенін айтады.
Сонымен бұл типтегі есептерді шешкенде мына жоспармен қышқыл газы қайсы цилиндрде орналасқанын білу үшін жұмыс жасауға болады: есептің мазмұнын оқып, осы мазмұн бойынша не мәселе берілгенін, не белгісіз мәселе екенін табу, заттарға және жеке заттарға тән қасиеттерді еске түсіру, тәжірибенің техникасын анықтап, іс жүзінде жасау.
Мұндай түрдегі есептерді шешіп үйренген соң енді бұл типтің есептерінің келесі түрін шешуді үйрету керек. Бұл есепті шешу үшін оқушы қышқыл құрамында сутегі мен қышқыл қалдығы барын дәлелдеп үиренуі керек.
Мұндай есептерді шешу үшін жалпы түрде мынадай жоспар құруға болады.
а. Есептің мазмұнын қайталап оқу.
ә. Зерттелетін заттың өзіне тән реакцияларды еске түсіру.
б. Заттың құрамын анықтауға арналған тәжірибенің техникасын анықтау.
в. Затты анықтау.
Бірнеше рет сынау жүргізгенде, әрбір сынауды таза пробиркаға жүргізу керек.
Эксперемент есептерін шешу үшін реактивтердің белгілі бір тобының көмегімен заттарды бірнеше рет айырып, тани білу керек.
Ажыратып тану есептерінің күнделікті өмірде практикалық маңызы зор. Біріншіден салыстыру, қарама-қарсы қою, анализ және синтез, индукция және дедукция, ойлау әрекеттері жүзеге асады, оқушының логикалық ойлауын дамытуға жәрдемдесеміз. Екіншіден, заттардың қасиеттерін салыстыруды және ажырату белгілерін табуды үйренеді, зертханалық іс тәжәрибесін арттыра түседі.

3.4. Заттардың сапалық құрамын анықтауға берілген есептерді шығару әдістемесі

Бұл типтегі есептер заттың құрамына кіретін элементтердің атомдарын және атомдар тобын табу үшін шығарылады. Бұл есептердің тиориялық маңызымен қатар практикалық маңызы зор. Қазіргі химия өнеркәсібінің көпдеген салаларындағы лабораториялық заттарды өзінің құрамындағы қоспалардан тазартуға тура келеді. Сондықтан дағдылар алу мен қатар келешекте химиялық заттарды зертеуге де жаттыға түседі. Оқушылар химия пәнін алғаш оқи бастағанда қоспаларды бір-бірінен ажырату үшін, қоспадағы заттардың физикалық қасиетін пайдаланса, ал химиялық білімдері артқан сайын заттардың химиялық қасиеттерін пайдаланатын болады.
Әр атомды және ионды ашып табатын кілт-химия тілімен айтқанда реактив, заттың сапалық құрамы қосылыстағы метал атомдары жалынның түсін бояу немесе тұнбаға түсіру арқылы анықталады.
Аниондар, көп жағдайда қышқыл қалдықтары түрінде кездеседі. Катиондар мен аниондар анықтайтын реактиптер 1,2 – ші кестеде көрсетілген.
Есеп. Алюминий хлоридінің сапалық құрамын анықтау керек.
Шешуі: алюминий хлоридінің фолмуласы ΑlCl3 оның құрамына Al және Cl элементтерінің атомдары кіреді, тұздар класына жатады.
Алюминий хлоридінің бар екенін дәелдеу үшін тұздың ерітіндісіне сілтінің аз мөлшерін құямыз, ақ тұнба түзілуі тиіс:
AlCl3+3KOH→Al(OH)↓+3KCl
Тұздың екінші бөлігі хлорсутек қышқылының қалдығы....