Программа курса 'Основы химического анализа'

Программа курса «Основы качественного химического анализа»

Полянская Ольга Валентиновна, учитель химии, Муниципальное общеобразовательное учреждение лицей № 135, г. Екатеринбург

В настоящее время особую значимость приобретает внедрение в практику дополнительного образования детей таких курсов, которые способствовали бы творческому и духовному саморазвитию личности подростка и к осознанному выбору будущей профессии. Знакомство с основами качественного химического анализа, практическая направленность курса приобретает особую актуальность в экологическом и региональном аспектах воспитания детей, способствует формированию их логического мышления.

Предлагаемый способ интеграции теоретических знаний, практических умений и формирование опыта творческой деятельности в процессе экспериментальной работы, в том числе и экологической и валеологической направленности, позволяет целенаправленно и последовательно вовлекать детей в активную познавательную деятельность прикладного характера в соответствии с их интересами и возможностями.

Такой курс способствует расширению знаний учащихся в области естествознания, формирует у них умения и навыки практической работы, развивает способности учащихся и подготавливает детей к осознанному выбору будущей профессии и дальнейшему обучению.

Основными целями курса «Основы химического анализа» являются:

- ознакомление учащихся с классическими и современными методами химического анализа различных объектов, создание условий для овладения школьниками практическими умениями и навыками выполнения практических работ, развитие у них интереса к научно-исследовательской деятельности;

- через активные формы организации деятельности детей вызвать интерес к изменениям природы и социума в результате взаимодействия человека и биосферы. Выявить возможности посильного участия уч-ся в природоохранных вопросах, способствовать формированию активной жизненной позиции в валеологических и экологических вопросах.

- владение навыками организации и участия в коллективной деятельности, конструктивное восприятие иных мнений и идей, учет индивидуальности партнеров по деятельности, объективное определение своего вклада в общий результат. Оценивание и корректировка своего поведения в окружающей среде, выполнение в практической деятельности и в повседневной жизни экологических требований.

Предлагаемый курс ориентирован на учащихся 9-11 классов, владеющих определенным объёмом знаний в области естественных наук.

Задачами курса выступают:

- овладение общими методами химического анализа, расширение их кругозора в области естественных наук, как средства расширения политехнического кругозора;

- расширение возможностей применения знаний для решения конкретной исследовательской или проблемной задачи;

- развитие интересов и склонностей уч-ся, их творческой активности и мышления, формирование практического опыта школьников;

- формирование и развитие умений и навыков исследовательской деятельности;

обеспечение условий для осуществления сознательного выбора последующей профессиональной подготовки;

- поиск информации в различных источниках и ее извлечение, выбор информации, критическое оценивание ее достоверности, перевод информации из одной знаковой системы в другую, выбор способов предоставления информации в зависимости от познавательной и коммуникативной ситуации, использование информационных ресурсов для обработки и представления результатов познавательной и практической деятельности;

- владение различными способами коммуникации (высказывание, монолог, диалог, дискуссия, полемика, групповая деятельность);

- определение собственного отношения к явлениям современной жизни, умение отстаивать свою позицию, формулировать свои взгляды, объективное оценивание своих учебных достижений, поведения, черт своей личности, определение своего вклада в общий результата, учет мнения других людей при определении собственной позиции и самооценке;

- начальная предпрофессиональная подготовка по специальности лаборант-химик.

Основные принципы курса:

расширение и углубление знаний учащихся в области химического анализа;

развитие исследовательских умений и навыков учащихся, их творческой и познавательной активности, возникновение у них потребности в самообразовании;

развитие умения переноса и применения знаний в нестандартных ситуациях, формирование валеологического и экологического мышления;

развитие коммуникативной культуры подростков;

Планируемый результат курса:

овладение учащимися общими методами химического анализа - основами аналитической химии;

получение основ начальной предпрофессиональной подготовки химик - лаборант; готовность и потребность в продолжении образования.

Программа данного курса предполагает годичное обучение основам качественного анализа.

Первые разделы программы являются вводными. Учащиеся знакомятся с предметом и задачами аналитической химии, классификацией методов анализа, вкладом русских ученых в развитие аналитических методик и приборов.

При освоении следующего раздела школьники знакомятся с правилами организации работы в химической лаборатории, техникой безопасности, лабораторными приборами и оборудованием, химической посудой, техникой подготовки и проведения эксперимента.

В последующих темах изучаются методики анализа различных объектов.

Решение проблемных заданий прикладного характера в теме "Технический анализ" предполагает активизацию познавательной деятельности детей, применение знаний по теоретическим основам аналитической химии и методам анализа, технике эксперимента в более сложных реальных ситуациях. Выбор объектов анализа определяется главным образом интересами детей и определяется местными условиями. Участие в организации и проведении практической исследовательской работы закладывает у детей навыки: выдвижения гипотезы и осуществление ее проверки, владения умениями прогноза ситуации, приемами исследовательской деятельности, самостоятельного создания алгоритмов познавательной деятельности для решения задач творческого и поискового характера.

В каждой теме данной программы рекомендованы различные практические работы с элементами исследования: перед учащимися ставится задача проанализировать смесь веществ, предполагающая поиск и отбор информации, составление схемы анализа, выбор методики проведения эксперимента с учетом имеющихся реактивов и оборудования, теоретическое и практическое обоснование выполняемого эксперимента.

Данный подход способствует развитию у подростков умения логически мыслить, обобщать и систематизировать знания, анализировать, выделять главное, аргументировать и отстаивать свою точку зрения, последовательно излагать материал; формируются умения самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность (от постановки цели до получения и оценки результата), использовать элементы причинно-следственного анализа, самостоятельного выбора критериев для оценки и классификации полученных результатов.

При анализе смеси нескольких веществ возникает проблема возможности использования того или иного метода для дифференцированного определения содержания каждого компонента с учетом влияния других соединений. Творческие задания могут быть дифференцированными по содержанию заложенного в них материала, включающего элементы постепенного усложнения. Таким образом, разный уровень проблемности задачи позволяет индивидуализировать работу с учащимися.

Практические занятия - одна из важнейших форм активного обучения, которой уделяется в программе особое внимание. Экспериментальная практическая работа по анализу смеси веществ позволяет активизировать самостоятельную познавательную деятельность учащихся. Результаты, полученные в ходе самостоятельного поиска решения задачи, закрепляют теоретические знания и практические умения, переводя их в категорию "личного опыта", что способствует формированию у учащихся прочных знаний, навыков безопасного и экологически грамотного обращения с веществами, оценивать современные способы анализа, пропагандировать идеи и приемы рационального природопользования.В ходе практических занятий учащиеся не только знакомятся с видами и методами анализа, но и одновременно у них формируется следующие исследовательские умения и навыки:

- работа с малым количеством вещества;

- проведение реакций в растворах, умение наблюдать и корректно описывать результат;

- выделение, отделение осадка, растворение осадка;

- приготовление растворов, расчет концентраций, рН;

- разложение веществ с идентификацией продуктов разложения;

- получение основ начальной предпрофессиональной подготовки химик - лаборант;

- владение различными способами коммуникации;

- поиск информации в различных источниках и ее извлечение, критическое оценивание ее достоверности, выбор способов предоставления информации в зависимости от познавательной и коммуникативной ситуации, использование информационных ресурсов для обработки и представления результатов познавательной и практической деятельности.

Для практических занятий отобраны доступные для школьного курса методики анализа полумикрометодом. Занятия организуются в форме практической лабораторной деятельности. Значительное место в образовательном процессе занимает сотворческая деятельность детей, оказывающая влияние на развитие коммуникативных навыков подростков и возможности самореализоваться.

Оценка результативности обучения по данному курсу может быть дана по итогам проведения анализа контрольно-экспериментальных задач (смеси солей) с пояснением схемы анализа.

Данная программа рассчитана на 102 часа.

Программой предусматривается исследовательский подход, то есть обучение должно проводится с опорой на непосредственный опыт учащихся, на его расширение в ходе поисковой деятельности.

Задания поискового характера способствуют развитию познавательных интересов учащихся, несут элементы творческого исследовательского подхода, обеспечивают условия для возникновения потребности в самообразовании, стремления к расширению кругозора, развивают самостоятельность и творческую активность школьника. При этом знания о методах химического анализа усваиваются осознанно и прочно, поскольку они приобретаются усилиями собственной мыслительной деятельности.

Учебно-тематическое планирование

№ п/п

Наименование темы

К-во

102 часа

1.

Введение. Методы химической науки.

4

2.

Предмет и задачи аналитической химии

2.1 Организация занятий. Техника практических работ. Правила работы и техника безопасности в лаборатории химического анализа.

2.2 Предмет и задачи химического анализа.

2.3 Приборы и материалы для анализа, их подготовка.

10

3.

Работа с экспериментальными данными.

3.1 Методы обработки данных.

3.2 Подготовка растворов и калибровочных графиков

8

4.

Теоретические основы аналитической химии. 4.1 Виды и методы анализа.

4.2 Хроматография. 4.3 Классификация катионов и анионов в анализе

4.4 Аналитические эффекты.

4.5 Типы реакций в качественном анализе. Избирательность и специфичность.

10

5.

Методы очистки веществ. 5.1. Вода. Водные растворы. Кислотность водных растворов, понятие рН. Методы очистки воды (дистилляция).

5.2. Подготовка растворов кислот, оснований и солей. 5.3. Буферные растворы.

10

6.

Экспериментальное исследование веществ.

6.1 Кислотно-основные реакции в аналитической химии. Определение катионов водорода в растворе. 6.2 Окислительно-восстановительные реакции в аналитической химии. Определение кислот и оснований в растворе.

6.3 Определение ионного состава веществ в смеси.

20

7.

Экспериментальные задачи. 7.1. Качественный анализ катионов. Аналитические классификации катионов. Качественные реакции катионов.

7.2. Реакции комплексообразования в аналитической химии. Систематический ход анализа смеси катионов I - III групп аммиачно-фосфатным методом

7.3. Качественный анализ анионов. 7.4. Определение состава веществ в смеси

30

8.

Технический анализ. 8.1. Задачи технического анализа.

8.2. Определение состава вещества и примесей в веществе

10

Требования к уровню подготовки учащихся, обучающихся по данной программе.

Изучив курс "Основы качественного химического анализа", учащиеся должны овладеть следующими основными знаниями, умениями и навыками.

Знать:

1. Предмет аналитической химии. Цели и задачи качественного и количественного анализа, составляющие современного производства аналитических услуг.

2. Влияние современных аналитических методик и технологий на общественное развитие;

3. Метрологические основы аналитической химии. Способы снижения негативного влияния производства на окружающую среду;

4. Принципы выделения видов и методов анализа.

5. Типы реакций, используемых в аналитической химии.

6. Основные понятия и термины качественного химического анализа: аналитического сигнала, группового реагента, специфичности, избирательности, предела обнаружения, рН.

7. Способы организации деятельности в химической лаборатории, индивидуальной и коллективной работы;

8. Кислотно-основные реакции. Основы теории Бренстеда-Лоури, роль кислот и оснований в анализе.

9. Принципы аналитических классификаций катионов и анионов, взаимосвязь их с периодической системой Д.И. Менделеева.

10. Качественные реакции важнейших ионов, особенности их осуществления.

11. Источники получения информации о путях получения профессии начального образования и трудоустройства.

Уметь:

1. Логически мыслить, использовать приемы сравнения, анализа, выделять главное, делать выводы, обобщать.

2. Использовать знание смежных естественнонаучных дисциплин в применении к решаемым проблемам, использовать методы решения творческих задач в аналитической деятельности;

3. Организовать рабочее место; выбирать средства и методы реализации проекта;

выполнять изученные операции анализа;

4. Планировать эксперимент. Проверять теоретическую схему анализа экспериментально, оформлять процесс и результаты деятельности по определению веществ;

5. Работать с аналитическими реагентами и другими химическими реактивами;

6. Осуществлять предварительные испытания, перед химическим анализом объектов.

7. Рассчитывать концентрации растворов и рН сильных кислот и оснований, готовить растворы с заданной концентрацией (массовой долей и молярной концентрацией).

8. Проводить качественные реакции катионов и анионов полумикрометодом. Количественное определение различных видов веществ и ионов.

9. Проводить систематический анализ смесей солей.

10.Уточнять и корректировать профессиональные намерения.

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• проектирования будущей профессиональной деятельности; решения практических задач в выбранном направлении технологической подготовки;

• самостоятельного анализа рынка образовательных услуг и профессиональной деятельности;

• рационального поведения на рынке труда, товаров и услуг; составления резюме и проведения самопрезентации.

• работы с учебными пособиями, справочными пособиями, дополнительной литературой, таблицами.

• работы в лаборатории химического анализа различными методами.

• работы с оборудованием и приборами (центрифугой, дистиллятором, техническими и аналитическими весами, электронагревательными приборами).

• работы с химическими реактивами и с химической посудой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев В. Н. Курс качественного химического полумикроанализа./ М.: Химия. 1998.

2. Алексеев В. Н. Количественный анализ./ М.: Мир, 1994.-Т. 2.

3. Золотов Ю. А. Очерки аналитической химии./ М.: Химия, 1997.

4. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. Ка­чественный анализ./М.: Химия, 1999.

5. Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Солодкин И. С. Ана­литическая химия./ М.: Просвещение, 1999.

6. Нифантьев Э. Е., Верзилина М. К., Котлярова О. С. Вне­классная работа по химии с использованием хроматографии: Кн. для учите­ля./М.: Просвещение, 2000.

7. Рачинский Ф. Ю., Рачинская М. Ф. Техника лабораторных ра­бот. /Л.: Химия, 2002.