Наука преобразования

В издательстве «Дрофа» практически завершена работа над учебниками новой авторской линии, созданной коллективом российских ученых и преподавателей химического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.

Уже вышли в свет следующие учебники:

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

Химия. 8 класс.

Химия. 10 класс. Базовый уровень.

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

Химия. 11 класс. Базовый уровень.

Химия. 10 класс. Профильный уровень.

К комплекту выпущена авторская «Программа курса химии для 8-11 классов».

Учебник «Химия. 9 класс» выходит в свет в 2009 г.

О том, как создавались эти учебники, рассказывают сами авторы.

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

«Вещество» – главное понятие химии. 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.

Второе не менее важное понятие химии – это «химическая реакция». 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.

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 важнейших 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 учебниках, которые по стилю изложения и понятности соответствовали бы классическим учебникам В.Н.Верховского, Ю.В.Ходакова, К.Я.Парменова, Л.М.Сморгонского и др. Но эти книги, написанные интересно, превосходным русским языком, к сожалению, во многом устарели с научной точки зрения. Нужны учебники, в которых отражены все новейшие достижения химической науки, проблемы и беды современного общества, связанные именно с химией, возможности решения глобальных проблем с помощью современных открытий и технологий.

Авторским коллективом преподавателей химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова подготовлен комплект учебников по химии для основной и полной общеобразовательной школы. Книги соответствуют Федеральному компоненту государственного стандарта. 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 для 10 и 11 классов, исходя из 1/2 ч. (базовый уровень) и 3/4 ч. (профильный уровень) в неделю. Выбирая последовательность материала, авторы предпочли предварить изложение теоретических положений первоначальным знакомством 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 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.

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.

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 роль теории в развитии науки, показывает, как простое накопление фактических сведений о веществах и их превращениях преобразуется в стройную систему знаний.

Две заключительные главы учебника 8 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 класса, – «окисление», «восстановление».

В последние годы в умениях учащихся 8-9 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, количественным отношениям в химии. Именно с нее учащиеся начинают обучение химии в 9 классе. В курсе химии 8 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 класса рассматривается лишь нахождение массовой доли элемента в соединении и растворенного вещества в растворе.

В курсе химии 9 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. Последняя глава книги знакомит девятиклассников с началами органической химии.

Линия учебников для 10 и 11 классов базового уровня 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. 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 общества»). В заключительном параграфе учебника учащиеся знакомятся с концепцией «зеленой химии», обеспечивающей безопасное применение химии в промышленности.

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.

В книге 10 класса первая глава кратко обобщает полученные ранее школьниками сведения по общей химии, дополняя их материалом, который необходим при изучении неорганической химии. 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 класса посвящена систематическому изложению химии углеводородов.

В 11 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 учебника базового уровня. 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 учебнике 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.