РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ХИМИИ. СТРОЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБОЛОЧЕК АТОМОВ.
Учебное пособие для учащихся
Авторский коллектив:
Е.В.Высоцкая, Т.В.Васильева, А.В.Варламова.
АННОТАЦИЯ
Аннотируемое пособие представляет собой часть учебного комплекта поддержки самостоятельной работы учащихся при изучении темы: "Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Строение атомов". Пособие может быть использовано при начальном изучении химии (8-9 классы), в обобщающих курсах (11 класс), в работе кружков и факультативов, для самоподготовки учащихся, особенно при углубленном изучении предмета. Пособие рассчитано на организацию самостоятельной учебно-исследовательской деятельности учащихся, позволяющей освоить основные принципы использования Периодической системы элементов как средства теоретического анализа и обобщения материала, изучаемого в курсе химии.
Пособие разработано с учетом подходов к организации обучения, выработанных на основе психологической теории деятельности, теории планомерного формирования умственных действий и понятий П.Я.Гальперина, содержательного обобщения и учебной деятельности В.В.Давыдова. Использование "Рабочей тетради" позволяет варьировать уровень сложности заданий, включая полное развертывание необходимых учебных операций для слабоуспевающих и неподготовленных учащихся, или для учащихся младшего возраста.
Пособие апробировано в практическом преподавании в старших классах школ N 91 и 1276, в 6-8 классах школы N 1306 г.Москвы.
Примечания редактора (И.В.Рехтман):
1. «Рабочая тетрадь» создана в начале 1990-х годов, и позволяет разобраться в строении электронных оболочек атомов и устройстве Периодической таблицы на уровне, достаточном для дальнейшего изучения предмета, в том числе и за рамками школьной программы. Фрагменты самой тетради, равно как и заложенные в нее принципы организации учебного «квазиисследования», опробованы многолетней практикой самих авторов и примкнувших к ним единомышленников (в числе которых многократные лауреаты звания «Соросовский учитель» и конкурса «Грант Москвы»). Конечно, авторам разработки знакомо исследование Г.Мажуры, выполненное на материале темы «Строение атомов» (см., например, Г.Мажура Организация исходной формы действия при формировании теоретического мышления. Дис. ... к.псих.н., М., 1974) и разработки других авторов на том же теоретическом фундаменте (см., например, сборники: Системно-структурный подход к построению курса химии, М., 1983; Научные основы преподавания химии в высшей школе, М., 1978).
2. «Рабочая тетрадь» представлена практически в своем первоначальном (и очень скромном) виде, без использования современных возможностей оформления, чтобы суть дела не затемнялась ярким сопровождением.
3. Для использования в классе удобно выделить и распечатать тот конкретный кусок, который нужен на одно занятие (урок) – по усмотрению учителя.
4. Для удобства использования тетрадь разделена на несколько частей:
Материал 1-ой части практически покрывает все содержание обычной школьной программы по теме, включая "обобщение" в 11-м классе. Мы считаем целесообразным изучать порядок заполнения электронной оболочки атома "в один присест", но эта позиция поднимает другие актуальные вопросы содержания школьного курса. Логически можно разделить тему на две части, разобрав сначала элементы 1-3 периодов и отложив 4-ый "на потом". Выяснение вопроса о природе групп и подгрупп возможно (хотя и неизбежно урезается по содержанию) на материале данной части (см. Работу 17).
Материал 2-й части покрывает содержание программы углубленного изучения предмета по данной теме. Очевидно, что позволить себе роскошь разбора строения электронной оболочки атомов элементов 5-7 периодов можно лишь при наличии дополнительного времени для такой работы, например, в рамках факультатива.
5. Таблица (часть 3) является основным источником информации о строении электронных оболочек атомов разных элементов для учащихся. На основе анализа ее данных о распределении электронов по слоям (энергетическим уровням) и делаются выводы о закономерностях устройства и заполнения электронной оболочки атомов разных элементов. Эта таблица представляет собой более полный вариант хорошо известной по старым учебникам (Ходаков, Эпштейн, Глориозов «Химия 7-8») аналогичной таблицы (которая выполняла, в основном, иллюстративную функцию). При организации учебно-исследовательской работы по материалам «Рабочей тетради» эта таблица – основной рабочий «инструмент» учащихся.
СОДЕРЖАНИЕ «РАБОЧЕЙ ТЕТРАДИ»
Строение электронной оболочки элементов первого-третьего периодов
Работа 1. Число электронов на уровне. Периоды в ПСЭ.
Работа 2. Схема-памятка: число орбиталей каждого вида по уровням.
Элементы первого периода.
Работа 3. Строение электронной оболочки элементов второго периода.
Работа 4. Строение электронной оболочки элементов третьего периода.
Строение электронной оболочки элементов четвертого периода
Работа 5. Что дальше? В третий или в четвертый период?
Работа 6. 3d-элементы четвертого периода.
Работа 7. Что дальше? p-элементы четвертого периода.
Работа 8. Странности d-элементов: провал электрона.
Строение электронной оболочки элементов пятого периода
Работа 9. История повторяется.
Работа 10. 4d-элементы пятого периода. Что дальше?
Работа 11. p-элементы пятого периода.
Строение электронной оболочки элементов шестого периода
Работа 12. Что дальше?
Работа 13. Лантаноиды и 5d-элементы шестого периода
Работа 14. р-элементы шестого периода. Что дальше?
Общие закономерности заполнения электронной оболочки атома
Работа 15. Заполнение электронной оболочки у элементов седьмого
периода. Общая схема заполнения электронной оболочки атома.
Вывод правила Клечковского.
Работа 16. Построение Периодической системы элементов.
Работы 17-19. Группы и подгруппы. Что показывает номер группы. Особые группы и подгруппы.
Строение электронной оболочки атомов ПСЭ (таблица).
Положение элемента в ПСЭ и стоение его атома. Упражнения разных типов.
(сгруппировано по типам)
Положение элемента в ПСЭ и стоение его атома. Проверочные задания (по вариантам).
К сожалению, ряд важных вопросов темы «Строение атомов» не нашел освещения в «Рабочей тетради». Их изучение (как показывает практика) также может быть построено на основе организации «квазиисследовательской» деятельности учащихся. Это следующие необходимые фрагменты:
- Взаимодействие элементарных частиц и силы, удерживающие их в атоме. Состав атома: число элементарных частиц в атоме. Возможности изменения числа элементарных частиц в атоме: элементы, изотопы, ионы. Масса атома (массовое число). Средняя масса атома (относительная атомная масса) по ПСЭ.
- Поиск закономерностей строения электронной оболочки атомов.
Число орбиталей на уровне, вывод закономерности. Виды движения и s,p,d,f-орбитали.
- Правило Гунда (правило «отдельных мест») при заполнении подуровней.
Текст о составе атома, который имеется в нашем распоряжении в настоящий момент, к сожалению, носит лишь стандартный «информационный» характер. Для использования в «квазиисследовательской» учебной работе необходима его существенная переработка. Более подробно и развернуто затронутые вопросы освещены в учебной литературе (см., например, О.С.Зайцев «Неорганическая химия: теоретические основы» и т.п.).