Изучение периодической системы и ознакомление учащихся с электронной теорией строения вещества (третий вариант)

Вопрос о месте изучения этих тем в курсе химии средней школы был и остается дискуссионным. При его решении предстоит преодолеть несколько противоречий. Первое из них состоит в том, что изучение периодической системы в соответствии с дидактическими принципами возможно лишь на основе знаний свойств химических элементов. При недостатке этих знаний периодическая система предстает перед учащимися как придуманное учебное пособие в форме таблицы^*.

^* (Так рассматривал свою таблицу в свое время Л. Мейер, претендовавший затем на приоритет в открытии периодического закона.)

Такая методическая ошибка была допущена дважды: А. Н. Реформатским в его учебнике "Неорганическая химия" и в учебнике химии, написанном В. В. Левченко. Оба автора пытались ознакомить учащихся с классификацией химических элементов до их изучения, а периодическую систему рассматривали после изучения неметаллов. Но в этом случае большая часть курса химии изучалась учащимися без знания периодической системы. Это противоречие обострилось после того, когда в курс химии средней школы ввели электронную теорию, которую изучали после периодической системы. Учащиеся не успевали за ставшееся учебное время усвоить электронную теорию так, чтобы пользоваться ею сравнительно свободно при истолковании химических реакций. Даже на выпускных экзаменах учащиеся писали уравнения реакций на основе атомно-молекулярной теории. Разрешение этих противоречий возможно лишь в случае отказа от необоснованного следования истории возникновения и развития периодической системы и электронной теории и принятия за основу логики учебного процесса требование органической связи между усвоенными учащимися знаниями и вновь изучаемыми. Переход на дидактическую основу изложения электронной теории позволяет начинать изучение ее до ознакомления с периодической системой на основе тех знаний химии, которые получили учащиеся в VII классе, и знаний физики. Учителю химии достаточно выделить в VIII классе восемь часов на повторение атомно-молекулярной теории, применение ее к использованию изученных основных химических понятий, а затем обращаться к тому, что узнали учащиеся о строении атома на уроках физики.

В качестве дополнения к этим сведениям следует кратко ознакомить учащихся с явлением радиоактивности. На первом этапе достаточно ознакомить их со схемами строения атомов первых 18 элементов периодической системы. Доказательность этих сведений так же мала, как и при изложении после изучения периодической системы. Поэтому их следует давать как гипотезу, которую затем применяют для объяснения химических, явлений. Ввиду этого дальнейшее изучение электронной теории, может осуществляться в процессе изучения химических элементов.

В нашем опыте мы начинаем с повторения изучения водорода, а затем переходим к изучению щелочных металлов.

Изучение натрия начинают с повторения того, что было известно учащимся о свойствах этого элемента еще в VII классе, В качестве дополнения учитель знакомит их с реакцией соединения натрия с хлором, а затем ставит задачу объяснить это явление на основе электронной теории. С этой целью он рассказывает о том, что при прохождении постоянного электрического тока через расплавленный хлорид натрия на одном электроде выделяется натрий, а на другом - хлор. Из этого опыта следует вывод, что в расплаве хлорида натрия находятся частицы, имеющие противоположные электрические заряды, которые притягиваются к электродам.

Далее следует ознакомление со строением атомов и ионов натрия и хлора, с механизмом реакции соединения этих элементов, со строением кристаллов этой соли. Таким образом учащиеся получают первые сведения об ионной связи. После этого они изучают электропроводность раствора соли и получают первые сведения об электролитической диссоциации соединений с ионной связью. При изучении едкого натра учащиеся узнают о составе иона гидроксила и об электролитической диссоциации этого гидрата.

Полученные знания о строении атомов щелочных металлов, об ионной связи, об электролитической диссоциации хлоридов щелочных металлов, гидратов их окисей уточнялись и закреплялись при изучении калия и при общей характеристике группы щелочных металлов. Учащиеся знакомятся с характерными свойствами металлов, связывая эти знания со сведениями о строении их атомов. Щелочные металлы рассматривают так, что не требуется повторного изучения. Затем следует изучение группы галогенов в обычной последовательности (по программе), но на основе электронной теории.

На основе строения молекул хлора учащиеся впервые встречаются с понятием о ковалентной связи, а при изучении реакции соединения хлора с водородом, а также состава и строения молекул хлористого водорода учащиеся получают первое понятие о существовании полярных молекул и тем углубляют свои знания о ковалентной химической связи. На примере растворения хлористого водорода в воде учащиеся приобретают знания о процессе электролитической диссоциации полярных соединений. После изучения хлора в том объеме, который предусмотрен новой программой, выделяют два урока на формирование поднятий об окислительно-восстановительном процессе на основе электронной теории с учетом того, что учащимся известно об этих реакциях после изучения щелочных металлов и хлора. Изучение других галогенов проходит в том же плане. После прохождения галогенов следует рассмотреть тему "Растворы и реакции обмена". Основные учебные задачи этой темы следующие: краткое повторение и приведение в систему на основе электронной теории того, что узнали учащиеся раньше о растворении веществ в воде, о составе, свойствах кислот, оснований и солей, первоначальное ознакомление с силой кислот и оснований, рассмотрение на основе теории электролитической диссоциации реакций обмена, происходящих в водных растворах.

После этого изучается периодическая система в том плане, как это описано во втором варианте. Учебная работа проходит в форме самостоятельных занятий с применением исследовательского метода. Особенно большое значение для обоснования периодического закона дают знания схем строения атомов, металлических и неметаллических свойств элементов щелочных металлов и галогенов, а также понятия о силе кислот и оснований, связанных с этими свойствами.

Учащиеся хорошо усваивают, понимают и запоминают изученные положения электронной теории и ее применение к растворам (т. е. теории электролитической диссоциации) и пользуются ими с таким же успехом, как в IX классе, где по старой Программе изучалось то же самое. Результаты проведенных педагогических экспериментов позволяют рекомендовать для сравнения и описанный третий вариант обучения по темам "Электронная теория строения вещества" и "Периодическая система Д. И. Менделеева".