Носкова Людмила Борисовна,преподаватель химии ГБПОУ «СОМК» г. Екатеринбург
Змеева Инна Владимировна, учитель химии МБОУ «СОШ № 7» г. Ревда
В основе стандарта лежит системно – деятельностный подход, который создает основу для самостоятельного успешного усвоения обучающимися новых знаний, умений, компетенций, видов и способов деятельности. ФГОС предусматривает развитие личности обучающихся через овладение ими УУД. Поэтому учителям в своей практической деятельности необходимо научиться использовать такие педагогические технологии, с помощью которых можно реализовать новые требования в образовании.
При изучении органической химии в течение всего учебного года изучаются классы органических веществ, при этом в каждом классе органических соединений особое внимание уделяется проблеме наличия огромного количества соединений, имеющих одинаковую эмпирическую формулу. Такие вещества, имея одинаковый качественный и количественный состав, имеют разные физические, а зачастую и химические свойства из-за строения вещества (последовательности соединения атомов в молекуле), или различного расположения в пространстве атомов или групп атомов в молекуле. Качественные знания типов изомерии, умение составлять формулы изомеров существенно облегчат изучение различных разделов химии и позволят ученикам быть успешными. Актуальность темы, а также требования к изменению профессиональной деятельности учителя на уроке обуславливает выбор темы: методическая разработка урока «Явление изомерии. Изомеры, виды изомерии», направленной на развитие УУД на уроке химии.
Цель работы: Повышение уровня профессиональной компетентности педагога в реализации ФГОС на уроках химии.
Задачи:
1. Изучить нормативные документы, ФГОС и учебно-методическую литературу.
2. Отобрать приемы, методы, средства обучения, направленные на развитие УУД на уроке химии в 10-ом классе по теме «Явление изомерии. Изомеры, виды изомерии».
3. Подготовить методическую разработку урока по химии в соответствии с требованиями ФГОС по теме «Изомеры. Типы изомерии»
Планируемый результат: реализация данной разработки на уроках химии.
В работе представлены оборудование, цели, задачи, планируемые результаты, конструкт урока и описание хода урока. В конструкте представлены этапы урока, на каждом этапе урока указаны цели: предметные (П), личностные (Л), коммуникативные (К), развивающие (Р). В описании хода урока представлены приемы и методы формирования УУД и предметных знаний.
Разработанный урок построен с учетом того, что обучающиеся познакомились с понятиями изомерия, изомеры, алгоритмом построения изомеров при изучении теории строения органических веществ А.М. Бутлерова, а также повторили изученную в 9 классе номенклатуру веществ на примере алканов.
Изомерия углеродного скелета наиболее знакома обучающимся. Они без особого труда соберут модели изомеров пентана и бутена. Изомерия функциональной группы или положения кратных связей также не вызовет сложностей. Пространственная изомерия – новый для обучающихся и достаточно сложный для их понимания материал. Поэтому материал также объясняется и использованием шаростержневых моделей молекул и перчаток.
В конце объяснения нового материала, приводится информация о значении пространственной изомерии в природе и обучающимся предлагается занимательный эксперимент.
На уроке используются методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, работа в группах.
ГЛАВА 1. Конспект урока химии «Явление изомерии.
Изомеры, виды изомерии»
1.1. Оборудование, цели, задачи, планируемые результаты
Оборудование: учебник химии для 10 класса, рабочая тетрадь, ПК, проектор, интерактивная доска, наборы шаростержневых моделей, пластилин, перчатки, раздаточный материал, вещества для опыта.
Цели:
Обучающие:
— расширить знания о явлении изомерии и изомерах;
— совершенствовать умения составлять структурные формулы изомеров;
— совершенствовать умения применять полученные знания на практике.
Цели личностного развития обучаемых:
— воспитательные: создать условия для воспитания положительного интереса к изучаемому предмету через ситуацию успеха.
— развивающие: обеспечить условия для развития умений планировать свою деятельность, анализировать результаты, умения работать в группах.
Планируемые результаты:
личностные:
— формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, развитие осознанных мотивов учения, побуждающих к активной познавательной деятельности.
метапредметные:
— осознавать и оценивать свою учебную деятельность, уметь осуществлять поиск и выделение необходимой информации; сличать способ действий, результата с эталоном; осознавать качество и уровень выполненной работы, развитие умения работать в группах.
— предметные: базовый уровень: составлять формулы изомеров по алгоритму, с указанием вида изомерии;
— повышенный уровень: составлять формулы изомеров по алгоритму с указанием вида изомерии, распознавать изомеры по структурным формулам веществ, называть изомеры по номенклатуре;
— высокий уровень: самостоятельно составлять формулы любых изомеров с указанием вида изомерии, распознавать изомеры по структурным формулам, определять оптические изомеры, называть изомеры по номенклатуре.
1.2. Конструкт урока (см. презентацию)
Этапы урока Деятельность учителя Деятельность ученика Развиваемые УУД Результат работы ученика
1. Организационно-мотивационный
Мотивирует для определения темы и цели урока. Сравнивают, анализируют предложенные формулы и делают выводы, заполняют таблицу, определяют тему и цель урока К. выражение своих мыслей, аргументация своего мнения. Л. знание морально-этических норм общения. П. анализируют, сравнивают, делают выводы. В тетради записана тема урока, заполнена таблица
2. Изучение нового материала
2.1. Организует обучающимся в группы. Сопровождает работу со схемой «Виды изомерии», корректирует работу. Организует проверку выполненной работы Работают в группах, изучают новый материал с привлечением текста учебника П. осуществляют поиск и выделение информации К. совместно планируют работу в группе, распределяют обязанности, сотрудничают в поиске и сборе информации Р. Коррекция выполненной работы В тетради записана и дополнена примерами веществ схема Сделана работа над ошибками. Усвоено понятие и виды изомерии
2.2. Объясняет составление структурных формул изомеров. Предлагает составить самостоятельно структурные формулы и пространственные модели изомеров. Самостоятель-ная работа по составлению структурных формул и шаростержневых моделей. Р. Сравнивают результат работы с образцом П. Моделирование. Формирование понятийного аппарата, выбор оснований и критериев для сравнения. Составлены структурные формулы и шаростержневые модели.
2.3. Организует проверку выполненной работы. Проводят самоконтроль Р. оценивают свою деятельность Схема в тетради дополнена примерами веществ
3. Рефлексия
Сопровождает выполнение рефлексии на уроке. Проводят опыт. Делятся впечатлениями, обмениваются мнениями, оценивают полученные знания Л. понимают значимость приобретаемых на уроке знаний и умений. Рефлексия содержания, удовлетворение от выполненной работы
Домашнее задание
Объяснение дифференцированного домашнего задания Осознают и записывают дом. задание Р. Осознание пройденного материала Л. Самооценка и выбор Выполненное домашнее задание
ГЛАВА 2. Ход урока
2.1. Первый этап – организационно-мотивационный.
Вступительное слово учителя: на интерактивной доске изображены структурные формулы – рисунок 1 (см. презентацию).
Задание № 1: учитель предлагает выявить черты сходства и различия веществ, заполнить таблицу (раздаточный материал, приложение 1) и сделать вывод о том, чем по отношению друг к другу являются вещества.
Пример выполненной работы – таблица 2(см. презентацию).
Состав вещества Различие Сходство
Качественный состав нет. Все вещества имеют одинаковый качественный состав, состоят из углерода и водорода.
Количественный состав Вещества в, г — отличаются между собой и веществами а, б, д на одну или несколько метильных групп -СН2-. Вещества а, б, д имеют одинаковый количественный состав: 5 атомов С и 10 атомов Н.
Заслушиваются выводы, сделанные обучающимися.
Предполагаемый вывод:
1) все вещества имеют одну общую формулу СnН2n-2 и относятся к классу – алканы;
2) вещества в, г по отношению друг к другу и веществам а, б, д являются гомологами, а вещества а, б, д по отношению друг к другу – изомерами.
На основании вывода обучающихся, учитель сообщает тему и цель урока, которые записываются в тетради. Предлагает обучающимся вспомнить и дать определение изомерии, изомерам и объяснить причину их существования, а затем переходит к объяснению.
2.2. Второй этап — изучение нового материала.
Учитель: явление изомерии было открыто в 1823г Ю. Либихом и Ф. Вёлером на примере солей двух неорганических кислот циановой Н-О-С=N и гремучей Н-О-N=С. В 1830 г Ж. Дюма распространил представление об изомерии на органические соединения. Термин «изомер» появился годом позже, его предложил Й. Берцелиус. Поскольку в области строения как органических, так и неорганических веществ в то время царил полный хаос, открытию не придали особого значения. Научное объяснение явлению изомерия было дано А.М. Бутлеровым в рамках теории строения, в то время, как существовавшие тогда теория типов и теория радикалов не раскрывали сути этого явления. А.М. Бутлеров усматривал причину изомерии в том, что атомы в молекулах изомеров связаны в различном порядке. Теория строения позволяла предсказать число возможных изомеров и их структуру, что было блестяще подтверждено самим А.М. Бутлеровым и его последователями. Так, например, у бутана-2 изомера, у пентана-3, у декана-75, а для углеводорода С20Н42 существует 366319 изомеров. В основу классификации типов изомерии положен такой признак, как строение молекул изомеров.
Учитель предлагает обучающимся рассмотреть рисунок 2. Виды изомерии, поясняет материал, обращаясь к схеме.
Различают 2 вида изомерии: структурную и пространственную (или стереоизомерию). Структурными называют изомеры, имеющие различный порядок связи атомов в молекулах. Пространственные изомеры имеют одинаковые заместители у каждого атома углерода, но отличаются их взаимным расположением в пространстве.
Структурная изомерия бывает трех видов: межклассовая, изомерия,
связанная со строением углеродного скелета, и изомерия положения функциональной группы или кратной связи.
Изомеры по углеродному скелету относятся к одному классу, поэтому их химические свойства похожи, различаются только физические свойства.
Изомеры по положению функциональной группы или положению кратных связей также относятся к одному классу, похожи по химическим свойствам, но имеют различие в физических свойствах.
Межклассовые изомеры содержат различные функциональные группы и принадлежат разным классам органических соединений, их физические и химические свойства значительно отличаются.
Задание 2: учитель предлагает обучающимся организоваться в группы, записать схему в тетради и дополнить примерами веществ структурную изомерию из параграфа учебника (§ 7, с. 46-47).
Схема записана в тетради обучающихся и дополнена примерами. Выполненную работу представители групп фиксируют на доске.
Структурная изомерия делится на:
1. Изомерию углеродного скелета
2. Изомерию – положения кратной связи СН2=СН-СН=СН2 СН3-СН=С=СН2 – функциональной группы СН3-СНОН-СН3 СН2ОН-СН2-СН3 – заместителя СН3-СНCI-СН3 СН2CI-СН2-СН3
3. Межклассовую изомерию CH3-CH2-NO2 нитроэтан HOOC-CH2-NH2 аминоуксусная кислота (глицин)
Задание 3: учитель комментирует выбранные примеры, потом предлагает вспомнить правила составления структурных формул и собрать модели молекул изомеров пентана и бутена, дать им названия по систематической номенклатуре (групповая форма работы, ИКТ-технологии). Представители групп предъявляют классу свои модели, дают им названия.
Учитель предлагает проверить правильность составленных шаростержневых моделей пентана (само- и взаимопроверка) по предложенному рисунку 3 (на слайде интерактивной доски), дает оценку работе групп. Выбирает модели изомеров бутена для последующей работы.
Задание 4: учитель предлагает определить виды структурной изомерии для веществ состава С4Н8,представленных на слайде интерактивной доски – рисунок 4.
После обсуждения в группах, слово поочередно дается представителю каждой группы обучающихся. Идет коррекция результатов. Для анализа ошибок (если будут) используется заготовка результатов (на слайде). Пример выполненного задания – таблица 4.
Таблица 4. Структурные изомеры вещества С4Н8
http://chemistry.150shelkovo011.edusite.ru/images/pic2_1_2_2.gif Изомерия положения кратной (двойной) связи: бутен-1 и бутен-2 Изомерия углеродного скелета: циклобутан и метилциклопропан Межклассовая изомерия: бутен и циклобутан.
Учитель возвращается к рисунку 1: пространственная изомерия бывает оптическая (зеркальная) и геометрическая. Пространственные изомеры (стереоизомеры) при одинаковом составе и одинаковом химическом строении различаются пространственным расположением атомов в молекуле.
Учитель показывает 4 вида шаростержневых моделей изомеров бутена, собранных обучающимися в задании 3, (если необходимого вида не будет, используется рисунок 4 на интерактивной доске), и дает пояснения, что первая пара изомеров – пример изомерии углеродного скелета. А вот 2-я пара имеет совершенно одинаковый порядок связи атомов в молекулах, но концевые метильные группы имеют различное расположение в пространстве.
5. Изомеры бутена
Положение по одну сторону от линии двойной связи называется цисположение (цисизомер), а по разные стороны – трансположение (трансизомер). Геометрические изомеры имеют похожие химические свойства, но различные физические константы (цисизомер обладает эластичностью, а трансизомер не имеет этого свойства). Геометрическая, или цис- и трансизомерия характерна для веществ, содержащих двойные связи или циклические.
Оптические изомеры будут только у веществ, имеющих асимметрический атом углерода.
Задание 4: учитель просит записать определение. Асимметрическим центром называют атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями. Ученикам предлагается дополнить схему в тетради примерами пространственных изомеров, рисунок 5 (2-я пара) и рисунок 6 (см. презентацию).
В качестве примера молекул с асимметрическим центром приводится α-аланини молочная кислота, рисунок 8(см. презентацию). Учащиеся находят асимметрический центр и отмечают его звездочкой.
Оптические изомеры являются зеркальным изображением друг друга. Подобно двум ладоням, их невозможно совместить так, чтобы они совпали. Учитель демонстрирует пару перчаток, как модель оптических изомеров.
Задание 5: Учащимся предлагается скатать из пластилина два набора шариков одинакового размера, но разного цвета и показывает, как надо соединить первый набор спичками, чтобы получить тетраэдрическую модель. Для получения зеркальной модели из второго набора нужно сделать такую же «молекулу», но поменять местами два любых шарика. Демонстрируется рисунок 8. Учащиеся убеждаются, что получились разные молекулы, они отличаются друг от друга и не совпадают.
Рисунок 8. Пространственные изомеры.
Идет обсуждение выполненной работы. Выполняется работа над ошибками.
Задание 6. Самоконтроль. Учитель предлагает обучающимся по предложенной схеме (рисунок 8) определить виды изомерии и дать названия веществам с формулой С4Н8, сверить свою выполненную работу с предложенной таблицей 5, проанализировать, при необходимости внести коррекцию.
Рисунок 9. Схема изомеров вещества с формулой С4Н8
Таблица 5. Самоконтроль
Самоконтроль
изомеры цвет вид изомерии Название изомеров
1-я пара голубая изомерия положения кратной связи бутен 1, бутен 2
2-я пара желтая изомерия углеродной цепи бутен 1, метилпропен
3-я пара розовая межклассовая изомерия бутен 2, циклобутан
4-я пара зеленая геометрическая цис- трансизомерия цисбутен, трансбутен
Заканчивая объяснение нового материала, учитель рассказывает о значении оптической изомерии в природе. Несмотря на то, что физические и химические свойства оптических изомеров практически идентичны, эти вещества могут существенно отличаться друг от друга по своей биологической активности, совместимости с другими природными соединениями. Например, рыба фугу, о которой писал в своем романе «Граф Монте Кристо» Александр Дюма, является дорогим и очень лакомым блюдом для японцев. Повара учатся готовить её 3 года. В чем секрет? В том, что при небольшой разнице в температуре приготовления в рыбе может получиться 2 оптических изомера: один – необыкновенно вкусный, а другой – смертельно ядовитый. Оптические изомеры могут отличаться также по вкусу и запаху.
Задание 7. Занимательный опыт.
Желающим ученикам даются 3 пронумерованных (№1, №2, №3) – пробирки с веществами. Пока старшеклассники по очереди тренируют обоняние, определяя какие из пробирок пахнут одинаково, и узнают запах мяты и тмина, им сообщают, что вкус и запах мятной жвачки обусловлен вовсе не мятой, она там и рядом не бывала, а присутствием вещества, называемого L-карвон, или синтетический ментол, который пахнет мятой, (рисунок 10), и предлагается изобразить его оптический изомер Д-карвон, который пахнет тмином. В одной пробирке – семена тмина, в двух других — мятная жвачка.
2.3. Третий этап – рефлексия.
Учитель предлагает обучающимся посмотреть на заполненную схему «Виды изомерии» (рисунок 10), ответить на вопросы оценочной карты (приложение 2), после чего дает качественную (количественную) оценку деятельности обучающихся на уроке.
2.4. Выбор домашнего задания
Д/з: учебник, § 7, в. 3-10 стр. 49-50
Дифференцированное домашнее задание: (здоровьесберегающие технологии):
1. Базовый уровень: составить структурные формулы изомеров по алгоритму, с указанием вида изомерии:
§ 7 в. 3, 4, 6 стр. 49-50.
2. Повышенный уровень: упражнение, которое предусматривает составление формул изомеров, распознавание изомеров по структурным формулам веществ, умение называть изомеры по номенклатуре:
§ 7 в. 4-6, стр. 49-50.
3. Высокий уровень: упражнение по составлению формул изомеров, определению изомеров из предложенного списка веществ с указанием вида изомерии распознавать изомеры по структурным формулам, определять оптические изомеры, называть изомеры по номенклатуре: § 7 в. 7-9 стр. 49-50.
4. Творческий (одно из заданий):
1) § 7 в. 10 стр.50;
2) составить и оформить кластер «Изомеры, виды изомерии».
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Стандарты второго поколения. Примерные программы по учебным предметам. Химия, 10-11 классы. М., Просвещение, 2011г.
2. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Пономарев С.Ю. Химия. 10 класс. Углубленный уровень: учебник – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2014г.
3. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя. Химия. 10 класс. Учебно-методическое пособие. – М.: Дрофа, 2011г.
4. Габриелян О.С. и др. Химия. Контрольные и проверочные работы, 10 класс. – М.: Дрофа, 2011г.
5. Денисова В.Г. Химия. 10 класс Поурочные планы. К учебнику О.С.Габриеляна и др. Химия. 10 класс. – Волгоград: Учитель, 2004г.
6. Дроздов А.А. Поурочное планирование по химии. К учебнику О.С.Габриеляна и др. «Химия, 10 класс». – М.: Дрофа, 2006г.
7. Интерактивное оборудование и интернет-ресурсы в школе. Химия-10, 2011г.
8. Лекции Частного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Образовательный центр «Открытое образование», 2016г.
9. Михеев В.И., Рушенцев В.Д. Методические рекомендации по формированию базовых компетентностей учащихся. – Екатеринбург: 2003г.
10 Единая коллекция ЦОР school-collection.edu.ru/
