Valentele Modelarii Didactice la Clase Simultanea.aplicatii la Tema Formule Chimice

=== 2d3bbf167519da7407d30840c6a792108dfa2cc7_157226_1 ===

CAPITOLUL I.PRELUCRAREA CONȚINUTULUI ȘTIINȚIFIC PENTRU TEMA: „FORMULE CHIMICE UTILIZATE ÎN GIMNAZIU”

Având în vedere că nu intrăm în această lume cu o cunoaștere instinctivă a chimiei, un astfel de corp de cunoaștere trebuie dobândit în mod activ de către elevi. Imaginile populare ale procesului de învățare fiind transferul de informații de la profesor (sau carte) la elev sunt acum discreditate pe scară largă. O astfel de imagine a sugerat că învățarea nu ar trebui să fie problematică, furnizând sursa de informație exactă și clară, destinatarul este atent, iar „linia de transmisie” are caracteristici favorabile în context actual. În practică, învățarea unui subiect complex, cum ar fi chimia, este cu siguranță problematică. Într-adevăr, există dovezi considerabile că unii elevi nu reușesc să înțeleagă predarea acestei discipline, pe când alții dezvoltă concepții alternative cu privire la materialul prezentat lor.

I.1 Tipuri de formule chimice

Predarea și învățarea chimiei organice la nivel superior nu au fost foarte explorată (Bodner, G., Weaver, G., 2008, pp. 81-83), deși primul an școlar în care se Chimia se predă elevilor reprezintă un obstacol pentru majoritatea lor (Katz, M., 1996, pp. 440-445). O posibilă origine a acestei dificultăți este legată de natura chimiei organice. Ca și în alte domenii ale chimiei, este necesară cunoașterea capacității de a funcționa în același timp la diferite niveluri. Nivelul macroscopic în care substanța chimică funcționează simultan cu fenomenele și transformările care pot fi percepute în mod direct prin intermediul simțurilor (Johnstone, A.H., 1993, pp. 701-705) folosind nivelul simbolic pentru a reprezenta aceste modificări și nivelul submicroscopic interpretează reacția cu care chimia lucrează, adică lumea moleculelor și atomilor, dar și legile care guvernează în acest sens (Johnstone, A. H., 2010, pp. 22-29). Atât nivelele macroscopice cât și cele sub-microscopice corespund planului ontologic, adică obiectului și pot fi descrise în planurile matematice (Anastas, Paul T., John C., 2000, p.102). Dar, spre deosebire de alte substante chimice, chimia are o abordare eminamente calitativă (Hassan, A. K., Hill A. R., Reid N., 2004, pp. 40-51) și, prin urmare, nivelul simbolic este vital. Limbajul chimic, ca o parte substanțială a nivelului simbolic, este constituit dintr-un vocabular specific larg și din diferite tipuri de formule și convenții care reprezintă substanțe, reacții și mecanisme. Acest limbaj implică, prin urmare, un sistem complex de reprezentare în interacțiune permanentă cu modelele teoretice. Această interacțiune este vizibilă chiar în contextul limbajului chimic datorită relației dintre nivelurile de abstractizare în creștere.

Primul nivel al abstractizării (N1) este simbolic, care corespunde simbolicii chimice utilizate pentru a reprezenta substanțele și regulile formale care reglementează utilizarea lor (de exemplu, simbolurile chimice, formulele și ecuațiile chimice). Al doilea (N2), relațional, conține vocabularul adecvat pentru a vorbi despre substanțe, un fel de metacogniție care include termeni noi cum ar fi abstractori (de exemplu cuvinte precum „elemente” sau „compuși”). Al treilea nivel (N3), ca exemplu, include termeni de a utiliza și a discuta abstractizat, ca parte a legilor, modele și teorii într-un context general (de exemplu: Limbajul referitor la teoria coliziunii în cinetica chimică). În cele din urmă, al patrulea nivel (N4) este cel epistemic care reprezintă limbajul utilizat pentru discuția asupra chimiei. Prin urmare, este de așteptat ca distanța care trebuie parcursă între limbajul zilnic al elevilor și limbajul disciplinarsă fie extinsă și necesită abilități ale profesorului și elevilor pentru a deschide această cale. Acest lucru este important deoarece limbajul chimic devine mediator, fiind ceea ce permite și condiționează construirea de modele și reprezentări ale compușilor și reacțiilor, o condiție necesară pentru învățarea chimiei la nivel submicroscopic. În același timp, ca orice sistem de reprezentare externă, el devine un amplificator cognitiv și un instrument de gândire. Prin urmare, trebuie luate în considerare procesele prin care elevii învață să recunoască și utilizeze formule particulare și dificultățile pe care această învățare le cuprinde. În acest cadru, și prin înțelegerea faptului că învățarea depinde de cunoștințele anterioare, ne-am propus să investigăm modul în care elevii și-au însușit anumite reprezentări ale limbajului chimic, în principal nivelul simbolic (N1), într-o tema centrală a chimiei organice.

I.2 Formule chimice

Formula chimică reprezintă notarea convențională a unei molecule cu ajutorul simbolurilor chimice și a indicilor. Indicele este o cifră sau un număr care indică numărul atomilor de același fel dintr-o moleculă. Indicele se scrie în partea dreaptă jos a simbolurilor, iar indicele 1 nu se scrie. Pentru notarea unui anumit număr de molecule se utilizează coeficienții. Coeficienții sunt numere situate în fața formulelor chimice și indică numărul de molecule, la fel ca în cazul indicilor, coficientul 1 nu se scrie.

Exemplu: 3H2O, unde 3 reprezintă coficientul, iar 2 este indice.

Formula chimică are 2 semnificații:

– semnificația calitativă, indică speciile de atomi constituente ale moleculei; aceasta reise din simbolurile elementelor chimice componente.

– semnificația cantitativă care ne oferă informații asupra numărului de atomi care alcătuiesc molecula. Numărul atomilor fiecarui element se află cu ajutorul indicilor, dar trebuie precizat că acest număr este valabil pentru o singură moleculă din substanța respectivă, iar la nivel macroscopic, în grame, reprezintă un mol din substanța respectivă care conține un număr NA=6,023*1023 molecule.

De exemplu, molecula de dioxid de carbon are formula CO2, acestă notație indicând faptul că în compoziția moleculei de dioxid de carbon intră 1 atom de carbon și 2 atomi de oxigen. De asemenea, trebuie menționat că la citirea unei formule chimice se rostește numele întreg al elementelor chimice care compun substanța, nu doar simbolurile chimice. Așadar, citirea corectă a moleculei de dioxid de carbon este: ,,carbon oxigen 2”, iar printre cele incorecte ar fi: ,,ce o 2 sau c o 2”. Se pot scrie formule chimice pentru molecule ale substanțelor simple respectiv compuse cât și pentru combinații ionice. Exemple:

a) substanțe simple:

– monoatomice: He-heliu, Ne-neon, Ar-argon, Kr-kripton, Xe-xenon și Rn-radon.

– poliatomice: O2-oxigen, N2-azot, P4-fosfor, S8-sulf etc.

b) substanțe compuse:

– molecule: CO2-dioxid de carbon, HCl-acid clorhidric, NH3-amoniac, CH4-metan, SO2-dioxid de sulf etc.

– compuși ionici: NaCl-clorură de sodiu, CaS-sulfură de calciu, MgO-oxid de magneziu etc.

Formula chimică nu oferă informații despre natura particulelor componente, ioni sau atomi. Formulele chimice cum ar fi HClO4 pot fi împărțite în formula empirică, formula moleculară și formula structurală. Simbolurile chimice ale elementelor din formula chimică reprezintă elementele prezente, iar numerele subscriptului reprezintă proporțiile molilor elementelor de procedură.

Din punct de vedere chimic, un element conținut în substanță este fundamental și reprezentăm compoziția elementară printr-o formulă chimică, cum ar fi H2O pentru apă. Această formulă implică faptul că moleculele de apă constau din 2 atomi de hidrogen și 1 atom de oxigen. Formula H2O este, de asemenea, formula moleculară a apei. Pentru substanțele non-moleculare, formula este de tip empirică.Clorura de sodiu este reprezentată de NaCl, ceea ce înseamnă că raportul sodiu și clor în clorură de sodiu este de 1 la 1. Din nou, indicele 1 este omis. Deoarece sarea de masă este un compus ionic, formula implică faptul că numărul de ioni de Na+ și de ionide Cl sunt aceiași în mediul solid. Numerele subscrise într-o formulă empirică nu ar trebui să aibă un divizor comun.

O formulă structurală reflectă legarea atomilor într-o moleculă sau ion. De exemplu, etanolul poate fi reprezentat prin formula CH3CH2OH. Acesta este un mod simplu de a reprezenta o structură mai elaborată. Structurile moleculare sunt adesea frumoase, dar reprezentarea lor este o opera de arta. De exemplu, o structură tridimensională a ciclohexanului este prezentată sub formă de scaun, iar o altă structură are formă de barcă. Formula moleculară a benzenului este C6H6, iar formula empirică este CH. (Korotkov, A. S., Atuchin V. V., 2008, p. 2132).

Ne putem referi la o substanță după numele ei și o putem recunoaște prin proprietățile sale. Acestea din urmă sunt legate de structura și compoziția moleculelor, context în care cunoașterea formulei chimice este un pas gigantic spre înțelegerea unei substanțe.

Formula chimică este reprezentarea scrisă a unei molecule. Trebuie să furnizeze cel puțin două informații importante: elementele care formează compusul și în ce proporție se află elementele din acesta. Formula, astfel, poate fi:

Formula empirică: Este cea mai simplă formulă posibilă. Acesta indică ce elemente formează molecula și în ce proporție se întâlnesc ele în compusul respectiv. Formula este obținută din compoziția centezimală a unui compus. De exemplu, dacă avem o hidrocarbură (formată din H și C) putem observa prezența oxigenului și în CO2 și H2O care se formează determină cantitatea de C și H pe care le conține. Va fi suficient să se calculeze C și H și să se împartă aceste două cantități cu cea mai mică valoare prin determinarea proporției atomilor din compus, adică formula sa empirică. Exemplu: CH, compus din carbon și hidrogen, în raport: 1 la 1.

Formula moleculară: Indică numărul total de atomi din fiecare element din moleculă. Pentru a cunoaște formula moleculară din cea empirică, este necesară cunoașterea masei moleculare a compusului. Din proprietățile coligative, cum ar fi presiunea osmotică, coborârea crioscopică sau creșterea ebuloscopică, putem determina masa moleculară, iar din aceasta reies o formulă moleculară cu o proporție simplă.

Tabelul 1. Formule structurale

Formula geometrică: aceasta constă în abrevierea scrisului și indicarea distribuției atomilor în planul spațial

Tabelul 2. Formule de proiecție Fischer

Structura moleculară sugerează, astfel, o reprezentare 3-D a structurii unor tipuri comune de molecule.

Datorită cantității enorme de compuși chimici, este esențială existența unui set de reguli care să permită să numească, în același mod, în întreaga lume științifică același compus; în caz contrar, schimbul de informații între țări ar fi lipsit de folos. Chimiștii, ca rezultat al unei inițiative care a apărut în ultimul secol, au decis să reprezinte într-un mod simplu și abreviat fiecare dintre substanțele tratate, tipul-cheie al oricărei substanțe constituind formula sa. Toate substanțele utilizate în prezent sunt reprezentate de o combinație de simboluri chimice ale elementelor care le constituie. Această formă de reprezentare a fost introdusă de chimistul suedez Jacobo Berzelius (1979-1848). Această modalitate indică elementele care participă și în ce măsură atomii fac parte din compusul respectiv și în același timp, cum sunt ei reprezentați ca indici. (Speight, J., 2005, p.82) Formulele chimice fac parte din limbajul chimiei și este necesar să înțelegem corect notația folosită. În scopul studierii, este necesar să se cunoască cele două forme cele mai utilizate în mod obișnuit pentru a reprezenta compușii.

Compoziția compușilor

1. Formula empirică – prezintă cel mai simplu raport dintre elementele prezente

2. Formula moleculară – arată numărul real de atomi dintr-o moleculă

3. Formula structurală – determinare din% compoziție

4. Formula empirică moleculară combinată cu masa moleculară = formula moleculară

Tabel 3.Exemple

Pe baza afirmațiilor de mai sus, se poate spune că formula chimică poate fi: brută sau empirică, moleculară sau reală și structurală. Formula brută sau empirică este formula care indică speciile de atomi ai elementelor componente și raportul în care se combină acești atomi. Formula moleculară sau reală este formula care indică speciile de atomi și numărul real de atomi pentru fiecare element chimic component al moleculei. Formula moleculară poate fi identică cu formula brută sau un multiplu întreg al acesteia. Formula structurală este formula care pe lângă felul și numărul atomilor componenți indică și modul de legare, aranjare a atomilor.

I.3 Stabilirea formulelor chimice

Continuând studiul formulelor chimice, este necesar să cunoaștem perfect simbolurile elementelor chimice ale tabelului periodic, cu alte cuvinte, memorarea lor aduce avantaje mari și facilitează studiul formulelor, deoarece ele indică elementele constituenteși relația numerică în care atomii lor intervin. Următorul tabel prezintă câteva formule ale compușilor cei mai cunoscuți și folosiți.

Tabelul 4. Formule ale compușilor cunoscuți

Formulelechimice se pot stabili pe baza valenței, compoziției procentuale, raportului atomic și raportului de masă.

I.4 Valența

Valența reprezintă capacitatea de combinarea atomilor unui element cu atomii altor elemente. Din punct de vedere numeric, valența este egală cu numărul electronilor cedați sau acceptați, numită electrovalență sau cu numărul electronilor puși în comun, numită covalență și se notează cu cifre romane în colțul din dreapta sus al simbolului elementelor chimice sau în paranteză după simbolul elementului chimic.Valența elementelor chimice nu se memorează ci se determină din structura electronică a atomului și poate fi dedusă din poziția elementului în tabelul periodic.

Valența se poate stabili față de hidrogen sau față de oxigen. Valența față de hidrogen se stabilește astfel:

-valența elementelor din grupeleprincipale I, II, III și IV este egală cu numărul grupei (adică egală cu numărul de elecroni cedați pentru elementele din grupele IA, IIA, IIIA și cu numărul de electroni puși în comun pentru cele din grupa IVA). Exemple: Na(I), Mg(II), Al(III), C(IV).

-valențaelementelor din grupeleprincipale V, VI, VII este egală cu diferența dintre 8 și numărul grupei (pentru compușii ionici, valența este egală cu numărul de electroni acceptați, iar pentru molecule, cu numărul de electroni puși în comun). Exemple: N(III), S(II), C(lI).

Valența față de oxigen se stabilește astfel:

-valența elementelor din grupele principale I, II, III și IV este egală cu numărul grupei.

-valența elementelor din grupele principale V, VI, VII au valența egală cu numărul grupei sau cu două unități mai mică (excepție fac fluorul și oxigenul care au valențe constante F(I) și O (II)).

Exemple: S (II),(IV),(VI), N (III),(V).

Elementele din grupa VIII A au pe stratul de valență structuri stabile de dublet, heliul, respectiv octet (restul) deci atomii acestor elemente chimice, în condiții obișniute nu pot ceda, accepta sau pune în comun electroni și, în consecință, nu au valență.

Există substanțe chimice care cuprind în compoziția lor grupări de atomi, denumite și radicali, care în decursul transformărilor la care participă rămân nemodificate, având valența constantă. În tabelul de mai jos sunt prezentați radicalii cel mai des întâlniți:

Tabelul 5. Radicalii cel mai des întâlniți

Formulele chimice pot fi stabilite pe baza valenței, utilizând metode diferite, dar în fiecare caz se impune cunoașterea elementelor chimice care alcătuiesc molecula și valența lor.

Reguli de scriere IUPAC:

Se pot stabili formule chimice pe baza valenței atât pentru compuși chimici alcătuiți din două elemente chimice (compuși binari), cât și pentru compuși alcătuiți din mai multe elemente chimice, element chimic alături de radical sau radical alături de radical (compuși ternari, cuaternari, etc.) Elementele chimice dintr-o formulă chimică se scriu în ordinea crescătoare a caracterului electronegativ sau se scrie primul cel cu caracter electropozitiv. Caracterul electropozitiv crește în grupă de sus în jos și în perioadă de la dreapta la stânga, iar caracterul electronegativ invers. Prin urmare, ordinea scrierii elementelor chimice și grupelor de atomi din formulele chimice ale substanțelor compuse anorganice este:

Tabel 6. Ordinea scrierii elementelor chimice și grupelor de atomi din formulele chimice ale substanțelor compuse anorganice

La stabilirea indicilor în cazul formulelor chimice care conțin grupări de atomi, grupul de atomi se așează între paranteze rotunde urmat de indice, excepție fiind cazul când indicele are valoarea 1.

A numi și a formula compuși chimici anorganici este un aspect foarte important deoarece facilitează foarte mult înțelegerea chimiei și problemele implicate. Există mai multe modalități de a numi compuși anorganici, cu toate acestea, ceea ce se utilizează aici este nomenclatura Stock și nomenclatura tradițională, deoarece acestea sunt cele utilizate cel mai des în combinație cu nomenclatura sistematică. (Purdela, D., R. Vilceanu, 1965, p. 582)

Nomenclatura Stock: În acest sistem, numărul de oxidare al cationului este indicat printr-o cifră romană în paranteze imediat după denumire. Dacă cationul are un număr fix sau constant de oxidare (cum ar fi cele din grupa IA și IIA), nu este necesar să se utilizeze cifra romană. Nomenclatura tradițională sau comună: În acest sistem sunt utilizate prefixe și / sau terminații când cationul având numere diferite de oxidare, când cationul are numărul de oxidare inferior sau când acesta are cel mai mare număr de oxidare. Formula chimică este o reprezentare simbolică a moleculei sau a unității structurale a unei substanțe în care este indicată cantitatea sau proporția de atomi implicați în compus. Putem găsi două sau mai multe nume pentru aceeași formulă, dar niciodată două formule nu corespund aceleiași denumiri. Există o formulă chimică pentru un anumit compus și este posibil să se stabilească formula acestuia din denumirea (formularea) dată. Nomenclatura și formularea compușilor anorganici este foarte simplă, dar are nevoie de multă practică. (Connelly, N. G., 2005, p.47)

OXIZII

OXIZI METALICI, de asemenea, cunoscuți ca oxizi de bază. Aceștia sunt:

• Compuși cunoscuți sub numele de oxizi de metal – se obțin în cazul reacțiilor.

• Un metal cu oxigen, de exemplu: 4Li + O2 -> 2Li2O

Ecuația chimică generală care reprezintă obținerea de oxizi metalici este:

Metal + oxigen -> oxid de metal

Formula chimică a oxizilor metalici include 2 elemente chimice diferite, prin urmare se consideră că sunt binare. Pentru a scrie formula chimică a unui oxid metalic, alăturăm unui cation metalic un anion de oxid.

Uniunea unui cation metalic + oxid de anion -> Formula oxizilor metalici

Exemple: Na2O, CaO, PbO2, Fe2O3

1.1) Oxizi metalici cu cation metalic cu număr de oxidare fixă

Elementele care, atunci când sunt combinate și formează compuși care au doar un singur număr de oxidare, se consideră că au un număr fix de oxidare. Elementele grupei IA, IIA, unele grupe IIIA până la VIIA și a grupelor B, cum ar fi zincul și argintul, atunci când formează compuși anorganici, prezintă doar un număr de oxidare.

Grupa IA

Toate metalele din grupa IA, atunci când sunt combinate pentru a forma compuși, prezintă un număr de oxidare „1+”

Grupe IIA

Toate metalele din grupa IIA, când sunt combinate pentru a forma compuși, au un număr de oxidare „2+”. Cu alte cuvinte, nu se aplică cifrele romane sau terminațiile.

1.2) Oxizi metalici cu cation metalic cu număr variabil de oxidare

Ele sunt toate acele elemente care atunci când se combină și formează compuși au numere diferite de oxidare. Cele mai multe dintre elementele din grupa B, au mai mult de un număr de oxidare, adică pot forma mai mult de un oxid diferit, pentru aceste cazuri în denumirealor este necesar să se indice numărul de oxidare.

Să vedem cazul fierului, mai exact a oxidului feros.

Nomenclatura tradițională

– Numele oxizilor indică mai întâi numele anionului urmat de numele cationului. Prin urmare, cuvântul oxid indică faptul că anionul care urmează să fie utilizat este: O2-

– Cuvântul fero indică numele cationului, al cărui simbol este Fe2+. Pentru a scrie formula, simbolul cationic urmat de anion este indicat mai întâi Fe2 + O2-

– Numerele de oxidare sunt deja schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici.

Fe2O2

– Indicii sunt simplificați, numai dacă ambii sunt divizibili de același număr, în acest caz ambii sunt divizibili prin 2.

Fe2/ 2 O2/2

Numărul 1 nu este plasat ca un indice în formula.

Formula este: FeO

Nomenclatura Stock: Oxid de fier (II)

– Cuvântul oxidindică faptul că anionul O2- ar trebui folosit

– Cifra romană indică numărul de oxidare al metalului (care este întotdeauna pozitiv) în acest caz este „2+”, atunci cationul care trebuie utilizat este Fe2+

Fe2 + O2-

Numerele de oxidare sunt schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici.

Fe2O2

– Indicii sunt simplificați numai dacă ambii sunt divizibili prin același număr, în acest caz ambii sunt divizibili prin 2.

Obținem, astfel: FeO

Alte exemple:

Fe2O3

– Se identifică tipul de compus în cauză; oxizii metalici sunt compuși binari (formați din două elemente chimice, metal + oxigen). Se observă, conform formulei, prezența unui oxid.

metal – Fe2O3 – oxigen

– Se identifică numărul de oxidare al metalului din compus; în acest caz, există un număr par și impar și putem prezice că nicio simplificare și subscripție nu au schimbat formula; ele provin direct de la numerele de oxidare ale ionilor corespunzători .

Fe2O3

– Odată ce ionii sunt identificați, ne amintim că primul corespunde întotdeauna cationului (încărcătură pozitivă), iar al doilea corespunde anionului (încărcare negativă)

Fe3 + O2-

– Odată ce cationul și anionul au fost identificați, numele formulei poate fi stabilit.

Nomenclatura tradițională: În tabelul cationilor metalici se caută numele cationului de Fe3+, care este fer. Anionul este O2-, oxid. Pentru numele compusului, numele anionului urmat de cation este indicat mai întâi.

Numele tradițional al compusului este: oxidul feric

Nomenclatura Stock: În etapa a treia, cationul este Fe3+, în nomenclatorulStock, denumirea cationului este indicată prin numele urmat elementul numeral roman în paranteze, adică fier (III); anionul este oxidul, iar pentru a indica numele compusului, se poate indica mai întâi numele anionului urmat de cuvântul „de” și, în final, numele cationului.

Prin urmare, nomenclatura este, în acest sens: oxid de fier (III)

II. OXIZI NEMETALICI

De asemenea, cunoscuți sub numele de oxizi sau anhidride acide, compușii de forma oxizilor nemetalici se obțin atunci când un nemetal reacționează cu oxigenul, de exemplu:

S + O2 – SO2

Ecuația chimică generală care reprezintă obținerea de oxizi nemetalici este:

nemetal + oxigen – oxid nemetalic

În această secțiune ne vom concentra pe scrierea formulei chimice și denumirea acestor compuși. Formula chimică a acestor compuși include 2 elemente chimice diferite, prin urmare ele sunt binare. Pentru a scrie formula chimică a unui oxid nemetalic, alăturăm unui cation nemetalic un anion de oxid.

Uniune de cationi nemetalici + oxid de anion – Oxizi sau anhidride nemetalice

Exemple: Cl2O, CO2, SO3, NO

Dioxidul de carbon

Nomenclatura tradițională

Atunci când non-metalul prezintă două numere de oxidare

– Cuvântul anhidridă îmi spune că voi folosi anionul O2-

-Pentru a indica faptul că, în acest caz, niciun metal (în acești compuși este cationul) nu lucrează cu numărul său de oxidare mai mare, vom vedea că în tabelul periodic pentru carbon, numărul este 4+ și atunci cationul de utilizat este C 4+

C4 + O2-

– Numerele de oxidare sunt schimbate, fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici. C2O4

– Indicii sunt simplificate numai dacă ambii sunt divizibili prin același număr, în acest caz ambii sunt divizibili prin 2.

C2/ 2 O4 / 2

Obținem, astfel: CO2

– Atunci când non-metalul are mai mult de două numere de oxidare trebuie să se țină cont de următorul aspect:

Important! Conform elementelor nemetalice din tabelul periodic,se poate observa că pentru cele mai multe dintre ele, mai mult de două numere de oxidare sunt indicate, aceasta înseamnând că pot forma mai mult de 2 anhidride diferite și fiecare dintre ele are un nume diferit. Următorul tabel prezintă unele nemetale cu numerele lor cele mai frecvente de oxidare, când apar sub formă de cationi în compușii pe care îi formează.

Tabelul 7. Numere pozitive de oxidare în nemetale

Anhidridă hipocloră

– Cuvântul anhidridă ne spune că vom folosi anionul O2 ce se alătură unui cation nemetalic.

-prefixul hipo- este utilizat pentru a indica faptul că acel cation metalic care nu funcționează cu un număr mai mic de oxidare la clor este 1+, atunci cationul utilizat este Cl1+.

Cl1 + O2-

– Numerele de oxidare sunt schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici.

Cl2O

Numărul 1 nu este plasat ca un indice în formula.

– Dacă este posibil, indicii sunt simplificați, în acest caz formula pentru anhidrida hipocloră este: Cl2O

Br2O5

– Pentru a identifica tipul de compus în cauză, trebuie să ținem cont de faptul că anhidridele sau oxizii nemetalici sunt compuși binari (formați din două elemente chimice, nemetal + oxigen). În acest caz vedem că este o anhidridă sau un oxid nemetalic.

nemetal – Br2O5 – oxigen

-Pentru a identifica numărul de oxidare al metaloidului în compusul de față, ca și în acest caz, se remarcă un număr par și impar;putem prezice că nicio simplificare și subscript nu s-au schimbat, ci provin direct de la numerele de oxidare ale ionilor corespunzători.

Br2O5

-Trebuie amintit faptul că într-o formulă chimică, prima corespunde întotdeauna cationului (încărcătură pozitivă), iar a doua corespunde anionului (încărcare negativă).

Br5 + O2-

– După identificarea cationului, se va stabili denumirea compusului, fie după nomenclatura tradițională sau conform nomenclaturii Stock.

Nomenclatura tradițională: Pentru a stabili denumirea, trebuie amintit faptul că Bromul este un nemetal cu numere de oxidare diferite, atunci când numărul de oxidare al nemetalului este 5+, se adaugă sufixul „ic”, astfel încât numele cationului este: bromic

În etapa 3 se observă că anionul este oxidul, dar pentru nomenclatura tradițională atașată la un cation nemetalic se folosește cuvântul „anhidridă”.

Prin urmare, denumirea tradițională a compusului este: anhidridă bromică

Nomenclatura Stock: stabilirea denumirii cationului nemetalic. Se indică numărul de oxidare a compusului nemetalic, astfel încât denumirea Stock a cationului Br5+ este bromul (V). Anionul este oxidul și în conformitate cu cele de mai sus cationul se numește cation de brom (V).

Prin urmare, denumirea Stocka compusului este: oxid de brom (V)

III. HIDROXIZI

De asemenea, sunt cunoscuți ca baze și sunt compuși ternari (formați prin 3 elemente chimice diferite). Compușii cunoscuți sub numele de hidroxizi se obțin atunci când un oxid metalic reacționează cu apa, de exemplu:

CaO + H2O – Ca (OH) 2

Ecuația chimică generală care reprezintă obținerea de hidroxizi este:

Oxid metalic + apă – hidroxid

În această secțiune ne vom concentra pe scrierea formulei chimice și denumirea acesteia. Formula chimică a acestor compuși include 3 elemente chimice diferite, prin urmare ele sunt ternare. Pentru a scrie formula chimică a unui hidroxid, alăturăm unui cation metalic un anion hidroxidic.

Uniunea unui anion cu un cation + hidroxid metalic – Formula hidroxidă

Exemple: NaOH, Ca (OH)2, Fe (OH)3, Pb (OH)4

În cazul hidroxidelor, anionul care trebuie utilizat este:

a) Cu cation metalic, cu număr de oxidare fix:

Elementele grupei IA, IIA, unele grupe IIIA – VIIA și a grupelor B, cum ar fi zincul și argintul, atunci când formează compuși anorganici, prezintă doar un număr de oxidare.

Grupa IA. Toate metalele din grupa IA, atunci când sunt combinate pentru a forma compuși, lucrează cu un număr de oxidare „1+”

Grupa IIA. Toate metalele din grupa IIA, atunci când sunt combinate pentru a forma compuși, lucrează cu numărul de oxidare „2+”

Pentru fiecare dintre cazurile de mai sus înseamnă că ele pot forma doar un singur hidroxid.

Hidroxid de litiu

Pentru compușii cu valență fixă, denumirea stock și tradițională este aceeași.

– Cuvântul hidroxid indică faptul că voi folosi anionul OH-1 și cuvântul litiu întrucât cationul care urmează să fie utilizat este Li1+.

Li1 + OH 1-

În formula chimică, simbolul cationic este scris primul și apoi simbolul anionic.

– Numerele de oxidare sunt deja schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici. (Numărul 1 nu este plasat în formulă).

LiOH

b) Cu cation metalic cu numar variabil de oxidare: Cele mai multe elemente ale grupelor B, cunoscute si sub denumirea de elemente tranzitorii, au mai mult de un numar de oxidare, adică pot forma mai mult de un hidroxid. Să vedem cazul fierului.

Hidroxid feros

Nomenclatura tradițională

– Cuvântul hidroxid indică faptul că anionul care trebuie utilizat este: OH1-

În acest sens, terminația „-os” este utilizată pentru a indica faptul că, în acest caz metalul funcționează cu numărul de oxidare mai mic (pentru fier este „2+”), atunci utilizarea cationului este Fe2 +

Fe2 + OH1-

Numărul 1 nu este plasat ca un indice în formulă.

– Numerele de oxidare sunt deja schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici.

FeOH2

– Ori de câte ori numărul de oxidare al cationului metalic este mai mare de 1, este necesar să se introducă paranteze care cuprind anionul hidroxidic.

Fe (OH) 2

În formula hidroxizilor nu va fi niciodată necesar să se simplifice indicii.

Nomenclatura Stock.

Hidroxid de fier (II)

– Cuvântul hidroxid nr spune ca avem de gând să folosim anionul: OH1-

– Cifra Romană indică numărul de oxidare a metalului în acest caz este „2+”, atunci cationul care urmează să fie utilizat este Fe2 +

Fe2 + OH1-

– Cifrele de oxidare sunt deja schimbate fără semnul corespunzător și sunt scrise ca indici. (Numărul 1 nu este plasat în formula).

– Pentru formula hidroxizilor nu va fi niciodată necesară simplificarea.

– Ori de câte ori numărul de oxidare al cationului metalic este mai mare de 1, este necesar să se introducă paranteze care cuprind anionul hidroxidic.

Fe (OH) 2

Fe (OH) 3

– Se va identifica tipul de compus în cauză, hidroxizii fiind compuși ternari (formați din trei elemente chimice, metal + oxigen + hidrogen). În formula chimică vom identifica întotdeauna anionul de hidroxid.

metal – hidroxid de Fe (OH) 3 –

Prin identificarea cationului și a anionului se poate stabili numele compusului.

Nomenclatură tradițională: Acești compuși sunt denumiți utilizând cuvântul„hidroxid” urmat de numele de cation metalic, în acest caz, identificarea numelui cationului metalic fiind simplă, deoarece se observă că în formulă, în afara parantezelor,se află întotdeauna numărul oxidării metalului, deoarece numărul de oxidare a anionului hidroxidic este 1-.

Fe (OH)3

În acest caz, cationul este Fe3+, numele acestui cation fiind: feric

Denumirea anionului este hidroxidul. Astfel, denumirea tradițională este: hidroxid feric.

Nomenclatura Stock: Acești compuși sunt denumiți utilizând cuvântul hidroxid și apoi numele cationului metalic. Identificarea numelui cationului metalic este simplă, deoarece subscriptul se observă în formula (Fe(OH)3) și va fi întotdeauna numărul oxidării metalului; în acest caz cationul este Fe3+, fiind indicat numărul de oxidare al fierului și în interiorul unei paranteze.

Pentru a stabili numele, este indicat numele anionului (hidroxid), urmat de cuvântul „de” și, în final, numele cationului (fier (III)). Prin urmare, denumirea stoka compusului este: hidroxid de fier (III)

IV. ACIZII

Hidracizii cunoscuți și ca acizi binari nu au oxigen în compoziția lor șisunt substanțe care disociază în soluție apoasă și formează ioni de hidrogen (H+).

În această secțiune ne vom concentra pe denumirea și scrierea formulei hidroacizilor. Formula chimică a hidracizilor include 2 elemente chimice diferite, deci se spune că acestea sunt binare.

Pentru a scrie formula chimică a unui hidracid, alăturăm cationului de hidrogen un anion nemetalic, în general din grupa VIA sau VIIA. Numele acestor compuși poartă cuvântul „acid” după rădăcina denumirii anionului cu sufixul„hidric”.

Alăturarea cationului hidrogenul + anion nemetalic * – hidracid

Exemple: HCl, HBr, H2S, H2Se

* Nemetalul este, în general, al grupei VI sau VII conform tabelului periodic

Pentru a scrie formulele hidrocizilor, va fi necesar să se ia în considerare anionii care sunt prezentați în tabelul următor.

Tabelul 8. Cei mai frecvenți anioni nemetalici care ajută la scrierea formulei pentru hidracizi și săruri de halogen

Acid hidrobromic

– Cuvântul acid indică faptul că cationul care trebuie utilizat este cationul de hidrogen

H 1+

Sufixul „hidric” este caracteristic hidracizilor (acizi binari).

– Când se construiește o formulă chimică, vom alătura întotdeauna cationului un anion corespunzător; în acest caz trebuie să identificăm anionul pe care ar trebui să-l folosim. Cuvântul bromhidric își schimbă terminația, deci se impune necesitatea unui anion de bromură (vezi Tabelul 5). Odată ce avem cationul și anionul corespunzător, le alăturăm.

H1 + Br1-

– Schimbăm numerele lor de oxidare și le scriem ca indici.

H1 + Br1-

Numărul 1 nu este plasat în formula chimică

– Formula acidului bromhidric este: HBr

H2S

Identificând tipului de compus în cauză, hidracizii sunt compuși binari (formați din două elemente chimice, hidrogen + nemetal, în general din grupa VI sau VII A). În acest caz vedem că este un hidracid

hidrogen – H2S – nemetal

Știind că este un cation acid, cel folosit este cationul H 1+, următoarul pas fiind identificarea numărului de oxidare al metaloidului în compus; în acest caz, subscriptul aschimbat numerele de oxidare ale ionilor corespunzători.

H2S

Trebuie să amintim faptul că prima corespunde întotdeauna cationului (încărcătură pozitivă), iar a doua corespunde anionului (încărcătură negativă). Pentru alți metaloizi hidrohalogenați, numărul de oxidare face parte din grupa VIA și este etichetat ca „2”, iar în cazul în care metalul nu este de grupa VII A, numărul este „1”.

H1 + S 2-

Odată ce cationul este identificat, care în acest caz este H1 +, cuvântul acid este plasat și în acest caz anionul este S2-, sulf. Deoarece formează un acid, terminația nu mai este înlocuită cu sufixul„hidric” și astfel, numele este stabilit.

Hidrogen sulfurat

V. OXIACIZII

De asemenea, cunoscuți sub numele de acizi oxigenați,aceștia sunt substanțe care se disociază în soluție apoasă și eliberează ioni de hidrogen (H +), fiind compuși cunoscuți ca oxiacizi obținuțiîn cazul reacției unei anhidride (sau unui oxid nemetalic) cu apă:

CO2 + H2O – H2CO3

Ecuația chimică generală care reprezintă obținerea oxiacizilor este:

Anhidridă + apă – Oxiacid

În această secțiune ne vom concentra pe denumirea și scrierea formulei oxicizilor. Formula chimică a acestora constă din 3 elemente chimice diferite, deci se spune că acestea sunt ternare. Pentru a scrie formula chimică a unui oxicid, alăturăm cationului de hidrogen un oxianion.

hidrogen + legătura de cationi oxianionici – oxicizi

Exemple: HClO, H2CO3, H2SO4, H3PO4

Pentru a scrie formulele oxicizilor, este necesar să se utilizeze anionii care sunt prezentați în tabelul următor.

Tabelul 9. Oxianionele obișnuite care ajută la scrierea formulei pentru oxiacid și oxizalii

Acidul carbonic

Numele oxiaciduluieste caracterizat ca având sufixul „ic”

– Cuvântul acid indică faptul că cationul care trebuie utilizat este cationul de hidrogen

H 1+

– Pentru a identifica anionul, folosim cuvântul carbonic cu sufix„ic” sau „at”(carbonic, carbonat)și cautăm acel anion în tabelul de mai sus. Odată ce avem simbolul cationului și anionului corespunzător vom parcurge următorul pas.

H1 + CO32-

– Vom schimba numerele de oxidare și le vom scrie ca indici.

– Formula acidului carbonic este: H2CO3

Numărul 1 nu este plasat în formula chimică

VI. BAZELE

Cele mai întâlnite baze sunt în general NaOH, Că(OH)2, etc. În compoziția fiecărei baze intră un atom de metal și una sau mai multe grupări OH, numite oxidril sau hidroxil. Gruparea hidroxil este monovalenta (-OH), deoarece se obține din apă, prin eliminarea unui atom de hidrogen.

Definiția bazelor

Bazele sunt substanțe compuse în a căror compoziție intră un atom de metal și un nr. De grupări hidroxil, egal cu valenta metalului.

Clasificarea bazelor

După solubilitatea în apă, bazele se clasifica în 2 categorii :

baze solubile ;

baze insolubile sau greu solubile.

Denumirea bazelor

Denumirea bazelor se formează din termenul hidroxid, urmat de numele metalului. Atunci când metalul prezintă valenta variabilă și formează mai mulți hidroxizi, la numele metalului se adăugă valenta acestuia.

Formula generală a bazelor

Formula generală a bazelor este M(OH)n. După formula generală, bazele metalelor monovalente sunt de forma MOH, a celor divalente M(OH)2, a celor trivalente M(OH)3etc.

Metode generale de obținere a bazelor

Bazele solubile se obțin în laborator prin 2 metode :

reacția metalelor puternic electropozitive cu apă ;

reacția oxizilor metalici cu apă.

Bazele greu solubile în apă se obțin prin reacția de schimb între o sare solubilă și o bază alcalină.

Proprietățile bazelor

Proprietăți fizice

Bazele solubile și insolubile sunt substanțe solide, albe sau colorate. Soluțiile bazelor solubile sunt leșioase și lunecoase la pipăit, vatăma pielea și organismul.

Acțiunea bazelor asupra indicatorilor

Toate bazele solubile albăstresc turnesolul și înroșesc fenolftaleina, proprietăți folosite la identificarea bazelor.

Proprietăți chimice

Reacția de neutralizare. Toate bazele reacționează cu acizii, formând săruri și apă. NaOH + HCl = NaCl + H2O

Reacția bazelor cu oxizii acizi. Bazele reacționează cu oxizii acizi, formând săruri și apă. Că(OH)2+ CO2 = CaCO3↓ + H2O

Reacția bazelor cu sarurile. Bazele solubile reacționează cu sarurile și formează baze și saruri noi. 2NaOH + FeCl2 = 2NaCl + Fe(OH)2

Importanța și utilizările bazelor

Bazele substanțelor alcaline NaOH și KOH, constituie reactivi folosiți frecvent în laboratoare. În industrie, hidroxidul de sodiu este utilizat la fabricarea săpunului, la obținerea fibrelor artificiale, la mercerizarea bumbacului, la fabricarea sodei de rufe.

Hidroxidul de calciu este o substanță de primă importanță în industrie și în construcții. Laptele de văr, soluție care se obține prin dizolvarea hidroxidului de calciu în apă, se folosește la văruirea clădirilor, la obținerea mortarului etc. Apa de var se folosește în industria zahărului, în medicină și pentru recunoașterea dioxidului de carbon în laborator.

VII. SĂRURILE

Definiție:Compus chimic cu structură cristalină , alcătuit din ioni metalici sau ioni de amoniu cu sarcină pozitivă (cationi) și din ioni radical acid cu sarcină negativă ( anioni). Sarurile, în stare de agregare solidă , se prezintă ca rețele ionice și în soluție apoasă sau în tpitura formează ioni care se mișcă liber.

       b. Obținere.1.Reacția acizilor cu bazele (neutralizarea )

2.Precipitarea sarurilor greu solubile, din soluții apoase

3.Reacția metalelor comune cu acizi

4.Reacția metalelor cu nemetale

        c.Săruri,denumiri:

Floruri F(I), Cloruri Cl(I), Bromuri Br(I), Ioduri I(I), Sulfuri S(II), Sulfați SO4(II), Azotați NO(I), Carbonați CO3(II), Fosfați PO4(III)

 d.Săruri, formule:

 1.Floruri : LiF, KF, CsF, AgF, NaF, RbF, FrF, AuF ;

                    BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, RaF2, GeF2, SnF2, PbF2, ZnF2, HgF2, FeF2, CuF2 ;

                    AlF3, GaF3, InF3, TlF3, AsF3, SbF3, BiF3, CrF3, FeF3, CuF3 ;

2.Cloruri : LiCl, KCl, CsCl, AgCl, NaCl, RbCl, FrCl, AuCl ;

                    BeCl2, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCL2, RaCl2, GeCl2, SnCl2, PbCl2, ZnCL2, HgCl2, FeCl2, CuCl2 ;

                    AlCl3, GaCl3, InCl3, TlCl3, AsCl3, SbCl3, BiCl3, CrCl3, FeCl3, CuCl3 ;

3.Bromuri LiBr, KBr, CsBr, AgBr, NaBr, RbBr, FrBr, AuBr ;

                    BeBr2, MgBr2, CaBr2, SrBr2, BaBr2, RaBr2, GeBr2, SnBr2, PbBr2, ZnBr2, HgBr2, FeBr2, CuBr2 ;

                    AlBr3, GaBr3, InBr3, TlBr3, AsBr3, SbBr3, BiBr3, CrBr3, FeBr3, CuBr3 ;

4.Ioduri: LiI, KI, CsI, AgI, NaI, RbI, FrI, AuI ;

                    BeI2, MgI2, CaI2, SrI2, BaI2, RaI2, GeI2, SnI2, PbI2, ZnI2, HgI2, FeI2 CuI2 ;

                    AlI3, GaI3, InI3, TlI3, AsI3, SbI3, BiI3, CrI3, FeI3, CuI3 ;

  La restul sărurilor, se copiază radicalul, se verifică valenta elementului și a sării și se scrie formula dorită.

I.5 Semnificația formulelor chimice

Chimia este fundamentală pentru producerea de noi materiale care facilitează viața de zi cu zi, motiv pentru care această știință influențează permanent viața fiecărei ființe umane. În acest sens, se poate studia modul în care omul este capabil să construiască explicații în jurul fenomenelor naturale și se vaidentifica faptul că numele oricărui compus chimic are formula sa bazată pe regulile sistemelor de nomenclatură chimică. În scopul numirii unei mari varietăți de compuși chimici, este necesar să îi clasificăm pe aceștia în categorii. Exemplele și practicile sunt făcute astfel încât să putem înțelege fenomenele care ne înconjoară, cum ar fi cazul arderii, fenomen utilizat în fiecare zi. De aceea, interesul este acela că, în cele din urmă, elevii vor deveni competenți atunci când vor folosi și aplica toate cunoștințele dobândite în domeniul chimiei. Acestora le este recomandat ca, în dezvoltarea unei activități practice în echipă, împreună cu unii dintre colegii lor, să își împărtășească materialul și instrumentul necesare, dar totuși trebuie să li se reamintească de către cadrul didactic faptul că abilitățile sunt dobândite în mod individual, deci ei trebuie să fie responsabili și ordonați în activități.

Prin formula chimicăsunt indicate atât felul, cât și numărul atomilor dintr-o moleculă.

Formulele chimice pot fi:

Formule ale substanțelor simple E acolo unde E reprezintă simbolul elementului chimic și n semnifică numărul de atomi

H,O,Cl,N,Br,I,F,P, S, Mg, Al

Formule ale substanțelor compuse : A și B reprezintă valența iar X și Ysunt caracterizați de indicii a și b

III și II reprezintă valența

I și II reprezintă valența

I și I reprezintă valența

astfel:

Al și O se transcriu în AlO ;

Na și S se transcriu în NaS ;

H și Cl se transcriu în HCl

Anumite substanțe prezintăîn compoziția lor grupări de atomi, cunoscute și sub denumirea de radicali acizi, după cum urmează

Grupări cu caracter monovalent (grupări monovalente) precum: gruparea OH-hidroxil ; gruparea NO-azotat; gruparea NO-azotit

Grupări cu caracter divalent (grupări divalente): gruparea CO-carbonat ; gruparea SO-sulfit ; gruparea SO-sulfat

Grupări cu caracter trivalent (grupări trivalente) : gruparea PO-fosfat ; gruparea PO-fosfit

Astfel, semnificația formulei chimice are dublă natură, respectiv:

natură calitativă- aceasta sugerează felul atomilor componenți

HO -2 atomi de H și 1 atom de O

Na PO -3 atomi de Na,1 atom de P și 4 atomi de O

natură cantitativă- aceasta sugerează prezența unei molecule de substanță

3HO -3 6,02310molecule de apă

=== 2d3bbf167519da7407d30840c6a792108dfa2cc7_157226_2 ===

CAPITOLUL III. METODE DE ÎNVĂȚĂMÂNT ACTIV-PARTICIPATIVE DE PREDARE A CHIMIEI

Metode tradiționale și moderne

Modelarea

Este o metodă de predare-învățare în cadrul căreia mesajul ce urmează a fi transmis este cuprins într-un model. Modelul reprezintă o reproducere simplificată a unui „original” (obiect, fenomen, proces tehnologic etc.) într-un sistem construit artificial. Tipurile de modele subscrise acestei metode au caracter activ-participativ și pot fi niminalizate astfel:

modele obiectuale (materiale sau fizice). Ele pot fi relativ similare cu cele originale (ex. modele de instalații, piese din sticlă, dispozitive de lucru etc.), sau miniaturizate (sub formă de machete, mulaje, stații pilot, panouri electrice etc.).

modele iconice (figurative), cum sunt: scheme, schițe, grafice, fotografii, diagrame, simboluri intuitive.

modele ideale (abstracte sau logico-matematice) exprimate prin concepte, judecăți și raționamente analogice, sau prin legi, teorii, formule, procente etc.

În predarea chimiei se folosește, mai frecvent, modelarea similară și modelarea prin analogie. Modelarea similară, se realizează prin intermediul modelelor materiale care reproduc fidel sistemul original (forma exterioară și structura internă a acestuia). Utlizarea modelelor similare este recomandată atât pentru predarea chimiei organice cât și pentru chimia anorganică. În cadrul chimiei organice acestea ajută la înțelelgerea de către elevi a modului de aranjare a atomilor în molecule și sunt folosite pentru studierea catenelor, a izomeriei conformaționale, a stereoizomeriei. În explicarea acestor termeni se poate opera folosind:

– Modele care arată orientarea valențelor în spațiu (unghiurile de valență). Din această categorie fac parte modelele ace-bile, introduse în practica chimică de către Vant׳Hoff. Ele permit reprezentarea rotației interne a moleculelor (de exemplu, cazul etanului) , aprecierea conformațiilor favorizate energetic în funcție de orientarea spațială a atomilor din moleculă, stabilirea distanțelor între atomii legați indirect.

– Modele de schelet (modele Dreiding): redau la scară unghiurile și legăturile de valență fără a putea prezenta, însă, o imagine corectă la atomii sau grupele de atomi nelegați direct.

– Modele de volum (H.A. Stuart), reprezintă, concomitent cu unghiurile de valență, razele covalente și razele efective ale atomilor.

În aceste modele atomii sunt reprezentați prin segmente sferice. Pentru atomii polivalenți, sferele prezintă două, trei sau patre tăieturi. Baza sferei este proporțională cu raza de acțiune a atomului, distanța de la centrul sferei până la planul tăieturii este peoporțională cu raza covalentă, iar unghiul dintre perpendicularele din centrul sferei la planul tăieturilor este egal cu unghiul de valență. Calotele și modelele sunt confecționate din lemn sau material plastic și se colorează în diferite culori stabilite pentru fiecare element.

În chimia anorganică, modelele servesc în special pentru studierea formei cristalelor și a rețelelor cristaline ale compușilor chimici. Modelele vor trebui să ajute elevilor să înțeleagă că orice deformare în structura cristalelor are drept consecință modificarea proprietăților fizice și chimice ale substanțelor respective.

Modelarea prin analogie se bazează pe o analogie dintre model și original. Modelarea prin analogie se obiectivează prin modele simbolice: simbolurile chimice ale elementelor; liniuțele ce indică legăturile simple, duble, triple; punctele care desemnează electronii; formulele moleculare și de structură; săgețile drepte, săgețile cu dublu sens, săgețile curbe. Modelarea se deosebește de alte metode prin faptul că, în cazul ei, concluziile nu se limitează la modelul folosit, ele trebuind să realizeze saltul de la modelul propus la original.

Algoritmizarea

Specificul ei constă în utilizarea și valorificarea unor prescripții denumite „algoritmi”. Algoritmii reprezintă, se știe, o suită de reguli (operații) efectuate într-o ordine aproximativ constantă, și prin utilizarea cărora se ajunge la rezolvarea unei serii întregi de probleme de același tip. Algoritmii sunt, într-un fel, modele operaționale, care ajută la rezolvarea unor probleme, micșorând eforturile și timpul de efectuare a acțiunilor, mărind în același timp productivitatea muncii intelectuale. Algoritmii presupun îndeplinirea în a două condiții: forma sau succesiunea aproximativ fixă a operațiilor și prestabilirea acestora de către profesor. În cazul algoritmizării, elevul își însușește, așadar, cunoștințele prin simpla parcurgere a unei căi deja cunoscute anterior. În funcție de momentul în care intervin în cadrul lecției distingem următoarele tipuri de algoritmi:

1. Algoritmi de percepere, înțelegere, generalizare și sistematizare a cunoștințelor, cum sunt: conceptele, judecățile, raționamentele, formulele etc.;

2. Algoritmul de recunoaștere, așa cum sunt regulile de stabilire a unui anumit tip de probleme (ipotetic, de calcul, de investigație etc.);

3. Algoritmul de rezolvare (execuție), așa cum sunt regulile de rezolvare a unui tip de probleme;

4. Algoritmi optimali, contribuie la alegerea soluției celei mai bune de rezolvare dintr-o serie de variante posibile;

5. Algoritmi de repetare, care se bazează pe anumite reguli de transformare a acțiunilor în reflexe, deprinderi intelectulale, morale etc.;

6. Algoritmi de creație, folosiți în învățare, cercetare, bazați pe găndirea productivă de tip divergent;

7. Algoritmi de programare și comunicare cu calculatorul, care folosesc diverse limbaje de programare, coduri de dialogare etc.

În cadrul lecțiilor de chimie algoritmii se exprimă, de obicei, sub formă de formule, raționamente logice, instrucțiuni tip, rețețe etc.

Problematizarea

Este modalitatea de a crea în mintea elevului o stare conflictuală pozitivă, determinată de necesitatea cunoașterii unui fenomen, substanță, proces, sau a rezolvării unei probleme pe cale logico-matematică sau experimentală. Problematizarea este deci metoda de învățământ prin care elevul este pus în situația de a analiza anumite relații între compușii sau fenomenele studiate și de a propune corelații noi, în urma reorganizării cunoștințelor acumulate.

Problematizarea reprezintă un proces complex, care cuprinde următoarele etape:

cunoașterea și înțelegerea datelor problemei;

reorganizarea comportamentului mental sau practic și formularea ipotezei de

lucru;

întocmirea planului de rezolvare și alegerea soluției optime;

verificarea exactității rezolvării;

De existența unei autentice situații problematizate se poate vorbi atunci când:

există un dezacord între vechile cunoștințe ale elevului și cerințele impuse de rezolvarea unei noi probleme:

elevul trebuie să aleagă dintr-un sistem de cunoștințe numai pe cele necesare pentru rezolvarea situației date;

elevul este pus în fața unei cotradicții între rezolvarea unei probleme din punct de vedere teoretic și imposibilitatea aplicării acesteia în practică;

elevul trebuie să sesizeze dinamica mișcării într-o schemă aparent statică;

elevului i se cere să aplice în condiții noi cunoștințe asimilate anterior.

Dintre formele concrete prin care se realizează instruirea problematizată se pot cita:

situația-problemă;

întrebarea problemă;

exerciții problematizate;

Cooperarea (învățarea prin cooperare în grup)

Este modalitatea da a studia cu eficiență o temă complexă, teoretică sau practică, în grup, îmbinând inteligența și efortul individual cu inteligența și eforturile grupului. Cooperarea poate fi folosită în diverse momente ale predării-învățării, cum ar fi: în timpul lecțiilor, pentru efecturarea unor experințe în echipe; în cadrul lucrărilor de laborator; în studiul unei bibliografii mai vaste; în cadrul investigațiilor științifice din cadrul cercurilor de chimie; la practica pedagogică și în producție etc. Echipele de cooperare pot fi formate din elevi cu un nivel de pregătire relativ asemănător (omogen), sau pot fi formate din elevi cu nivele de pregătire diverse (neomogene).

Etapele învățării prin cooperare:

stabilirea conținutului de învățare în echipă: temă, obiective, acțiuni de îndeplinit etc.;

împărțirea sarcinilor de învățare pe echipe, iar în cadrul echipelor, stabilirea sarcinilor pentru fiecare elev în parte, asigurându- se ca rezolvarea lor să se facă în funcție de obiectivele generale ale temei și ale tuturor echipelor;

discutarea în echipe a rezulatatelor obținute și, apoi, corectarea, completarea și omologarea acestora în cadrul întregului grup (clasă etc.);

verificarea experimentală a concluziilor (dacă este cazul).

Cerințele realizării învățării prin cooperare:

formarea la elevi a capacității de a împărți materia de studiu în probleme importante, de a le repartiza pe echipe și pe fiecare membru al echipei;

asigurarea cunoașterii de către coordonatorii echipelor, dar și a membrilor lor a obiectivelor generale ale temei, cât și ale fiecăre echipe în parte;

la împărțirea sarcinilor de învățarea se vor lua în considerare posibilitățile reale ale echipelor și ale fiecărui membru în parte;

trebuie să se îmbine învățarea în echipă dirijată de către profesor, învățarea în cooperare cu profesorul, cu învățarea independentă a echipei;

asigurarea unui climat de obiectivitate în dezbaterea problemelor, în care să hotărască numai criteriile științifice;

profesorul trebuie să ajute la evaluarea și omologarea rezultatelor obținute, încurajând încercările elevilor de a-și asuma resposabilitatea corectitudinii știițifice a concluziilor formulate (ei își vor putea forma. în felul acesta, capacități de autocontrol și autoevaluare);

să asigure îmbinarea apecierilor colective cu cele individuale.

Asaltul de idei (brain-stormingul)

„Asaltul de idei” este modalitatea de a elabora (crea) în cadrul unui anumit grup, în mod spontan și în flux continuu, anumite idei, modele, soluții etc. noi, originale, necesare rezolvării unor probleme teoretice sau practice. Folosirea acesteia comportă mai multe etape și anume:

anunțarea temei de abordat, a importanței și obiectivelor ei;

emiterea de către participanți a ideilor, soluțiilor etc. de abordare a temei, fără nicio restricție;

încheierea ședinței de asalt de idei după ce s-a acumulat un număr suficient de sugestii creative necesare rezolvării problemei puse în discuție;

evaluarea soluțiilor propuse pentru rezolvarea temei și stabilirea concluziilor ce se impun.

Condițiile de realizare:

– ședința se asalt de idei se desfășoară sub forma unei mese rotunde (sau simpozion) și este condusă de un grup de experți;

– la ședință paraticipă persoane care au o anumită experiență sau cunoștințe în legătură cu tema abordată;

– se emit, fără restricții, idei, soluții, ipoteze etc.;

– se pot continua ideile antevorbitorilor de către ce care urmează la dezbateri;

– este interzidă aprecierea critică asupra soluțiilor emise;

– aprecierea se face după ce s-a terminat ședința, de aceea metada mai este denumită „evaluarea amânată”; aceasta înlătură inhibiția participanților și dinamizează elaborarea de idei, date, soluții etc., în număr cât mai mare și cu un aspect cât mai inedit

– când este necesar experții intervin și stimulează emiterea de noi idei, soluții, variante etc. de rezolvare;

– după încheierea ședinței se clasifică și se ierarhizează valoric ideile, soluțiile, variantele emise de participanți în: foarte bune (strălucite), care servesc rezolvării temei; bune (valoroase) dar care necesită unele completări; utilizabile, pentru rezolvare altor teme existente în evidență; neutilizabile (nevaloroase) care se elimină;

– în timpul ședinței și al evaluării soluțiior propuse se pot folosi operații logice, raționamente de tip inductiv, deductiv și analogic, demonstrații, experimente etc.

Se observă că în această metodă, în faza inițială de rezolvare a problemelor, se separă în mod conștient gândirea creatoare de gândirea critică; în felul acesta se elimină frica de greșeală în elaborarea ideilor, ceea ce duce la intuirea unor soluții importante în rezolvarea activității abordate.

O variantă care completează asaltul de idei este sinectica. Aceasta urmărește să îmbine, în actul creației, situații aparent eterogene, aparținând diferitelor domeniii de activitate, sau a diferitelor niveluri ale activității conștiente: ex. trecerea de la sistemele biologice la cele tehnice; imaginarea unor soluții ce depășesc limitele controlului rațional imediat etc.

Metoda sinectică folosește două idei de bază:

transformarea mintală a unui proces sau fenomen ciudat în unul familiar;

realizarea transformării inverse: să faci ca obișnuitul să devină ciudat.

Prima operație implică înțelegerea problemei în esență (faza analitică). Cea de a doua reprezintă o orientare complet nouă, o privire total diferită asupra problemei de rezolvat, conducând la o altă imagine a problemei vechi (inițiale).

În acest fel apar idei noi, soluții mai elegante de rezolvarea a problemelor, caracterizate printr-un înalt grad de abilitate și simplitate. Sinectica admite evaluarea critică în timpul elaborării ideilor, soluțiilor, etc., ea fiind denumită și metodă de „evaluare imediată”, fără să limiteze însă inițiativa și independența în actul creației. Spre deosebire de asaltul de idei, care se limitează la folosirea imaginației și gândirii creatoare doar în ședință, sinectica oferă posibilitatea continuării actului creativ și în alte etape, cum ar fi: elaborarea modelului, experimentarea și aplicarea în practică a ideilor, soluțiilor apărute etc.

Toate acestea pot deveni realități numai dacă se asigură o atmosferă de creație destinsă și competitivă, constructivă.

Experimentul de laborator

Ca metodă de învățământ experimental se încadrează în complexul de metode pentru explorarea directă sau indirectă a realității. A se face experiență, a acumula experiență înseamnă „a lua lecții de realitate”, a primi învățătura „din mâna întâi” adică printr-o tăiere directă și primară a lucrurilor. Se permite astfel elevului ca în cazul învățării să se ridice la concretul logic al științei. Formarea la elevi a capacităților de investigare experimentală, constituie o condiție de bază în însușirea cunoștințelor în domeniiul științelor tehnice. În majoritatea științelor actuale, experimentul a devenit metoda fundamentală de investigare, de cercetare, de formulare a unei imagini corecte despre lumea înconjurătoare.

Activitatea de experimentare nu este concepută numai ca o activitate de mânuire a unei aparaturi sau obiecte, ci ca o activitate complexă, cu rol de funcție psihică, dinamizatoare, capabilă să formeze și să dezvolte anumite scheme intelectuale pe care le conține gândirea știițifică. Se pot aminti aici raționamentul ipotetico-deductiv, flexibilitatea intelectuală, capacitatea de previziune, etc.

Investigarea, căutarea sunt considerate ca și componente ale etapei operaționale ale gândirii, a cerinței științifice ce solicită participarea unor aptitudini cognitive generale, flexibilitatea, stilul cognitiv de gândire. De multă vreme s-a constatat că între spiritul științei și predarea științelor în școală s-a acumulat o anumită discordanță, ca într-o civilizație care se bazează în foarte mare măsură pe științele experimentale, majoritatea metodelor de învățământ au neglijat formarea spiritului experimental la elevi. Dacă știința contemporană, „știință a transformării”, nu poate fi concepută în afara experimentului promovat ca instrument de bază al propriei sale făuriri, în mod cu totul firesc apare nejustificată aplicarea redusă a metodelor experimentale în studierea științelor naturii.

Obiectivele educaționale inspirate din exigențele ștințifice actuale ne obligă la formarea nu a unor simpli cunoscători ai produselor finale ale științei, ci a unor pasionați cercetători și învățători. Cu cât activitățile aplicative concrete vor ocupa un loc mai mare în cuprinsul practicii școlare, cu atât mai mult laboratorul va dobândi o importanță hotărâtoare în educația „experimentală” a elevului. Într-o ultimă analiză H. Aebli observă faptul că introducerea progresivă și constantă a experimentului în activitatea practică a elevilor se transformă treptat în cunoaștere științifică. Combinând experiența cu acțiunea, metodele experimentale accentuează caracterul aplicativ al predării și favorizează realizarea unei mai strânse legături a teoriei cu practica.

Ambianța activității experimentale din laborator declanșează o serie de tensiuni intelectuale și afective specifice actului de descoperire a adevărului și pune în valoare o serie de calități morale: răbdare și perseverență, obiectivitate și seriozitate intelectuală, spirit de răspundere, ordine și disciplină, deprinderea de lucru în echipă, etc.

Laboratorul de chimie

Pentru a corespunde exigențelor unui învățământ modern, care are drept scop perfecționarea lecției, crearea cadrului organizat de desfășurare a procesului de învățământ constituie una din orientări în creșterea eficienței activității de predare-învățare. Chimia, prin specificul ei, impune ca lecțiile să aibă loc în laborator pentru ca elevii să acționeze direct asupra obiectelor, creând astfel o ambianță cât mai naturală dobândirii cunoștințelor, aplicării acestora și formării deprinderilor. Laboratorul este o sală special amenajată și dotată unde se desfășoară permanent procesul instructiv-educativ, el trebuie să îndeplinească anumite funcții:

să constituie cadrul pentru folosirea mijloacelor de învățământ din dotare, pentru dobândirea de către elevi a unui sistem de cunoștințe fundamentale și operaționalizarea lor;

să formeze și să dezvolte la elevi capacitatea de investigare științifică;

să permită transferul cunoștințelor și capacităților însușite în rezolvarea unor probleme teoretice și practice;

– să asigure însușirea corectă de către elevi a unor priceperi și deprinderi de a folosi mijloacele de învățământ și substanțele chimice;

– să constituie locul de perfecționare a pregătirii în specialitate;

– să creeze condiții pentru activitatea de cercetare.

În laborator are loc valorificarea eficientă a mijloacelor de învățământ utilizate în lecție, se efectuează reacții chimice, se modelează și analizează structura substanțelor și proprietăților lor chimice, se identifică fenomene și procese, legi și principii.

Orice formă de activitate desfășurată de elevi în laborator, conduce la creșterea capacității de înțelegere și interpretare a fenomenelor, de dezvoltare a proceselor intelectuale, la cristalizarea anumitor deprinderi utile pentru cercetare. Laboratorul de chimie crează un cadru care oferă premizele favorabile desfășurării procesului de învățământ în conformitate cu concepția modernă.

Organizarea și dotarea laboratorului de chimie

Prin modul cum este organizat și dotat, laboratorul de chimie trebuie să ofere ambianța prielnică pentru ca elevii să efectueze experințe, să realizeze modele, să utilizeze mijloacele de învățământ. Laboratorul se organizează în săli, prevăzute în proiecte de construcții școlare să funcționeze ca laborator, având toate instalațiile necesare. Organizarea unui laborator de chimie se justifică atunci când indicele de utilizare este cel prevăzut în standardele actuale. Indicele de utilizare reprezintă raportul dintre timpul efectiv de utilizare a laboratorului (numărul de ore afectate disciplinei și numărul de clase) și timpul maxim de funcționare a acestuia:

I = Te /Tm

Laboratorul de chimie trebuie astfel organizat și dotat încât să cuprindă într-un complex funcțional sala pentru laborator și camera de pregătire a experiențelor, mobilierul împreună cu instalațiile necesare și echipamentele tehnice prevăzute de normativele în vigoare.

Practicarea unui învățământ modern presupune că în organizarea unui laborator să se respecte anumite cerințe funcționale și ergonomice. Sala de laborator trebuie să aibă o structură suplă, multifuncțională, să beneficieze de un ansamblu de factori ai mediului înconjurător care influențează procesul de învățământ.

Trebuie să fie o încăpere spațioasă cu o simetrie echilibrată din punct de vedere al mobiilierului și o armonie perfectă, calmantă în ce privește coloritul. Iluminarea laboratorului prezintă o importanță deosebită pentru desfășurarea activității în condiții optime de vizibilitate și confort. Iluminarea naturală se realizează prin construcția ferestrelor de dimensiuni mari, 1/4-1/5 din suprafața podelei. Pentru sursele de lumină se recomandă culoarea alb-albăstruie deoarece are cea mai mare putere de iluminare și permite să se distingă diferite nuanțe de culori deschise pentru zugrăveli și tâmplărie.

Aerul din laborator trebuie să aibă o temperatură cât mai constantă și o anumită umiditate. Pentru a se desfășura în bune condiții activitatea de laborator, aici trebuie să existe un mobilier specific. Pentru a permite participarea directă, efectivă a elevilor la activitățile experimentale se folosesc mese pentru elevi de trei-patru locuri și cu blatul de formă dreptunghiulară. Blatul trebuie să fie acoperit cu faianță sau gresie antiacidă, care este rezistentă la agenții corozivi și este ușor de întreținut. Masa profesorului trebuie să fie o masă multifuncțională pentru efectuarea experiențelor demonstrative și poate fi prevăzută cu un pupitru de comandă pentru alimentarea centralizată cu energie electrică a meselor de lucru, al tabloului sistemului periodic al elementelor etc.

Camera de pregătire a experimentelor conține o masă de laborator cu toate instalațiile necesare pentru efectuarea experimentului de către profesor înainte de lecție sau pentru activitatea de cercetare. Tot în această cameră se depozitează, în dulapuri închise, sticle și borcane cu substanțe chimice volatile inflamabile sau toxice, etc. Experimentele la care se utilizează sau rezultă substanțe chimice volatile inflamabile sau toxice, așa cum prevăd normele de protecție a muncii se efectuează în nișă.

Sistemul periodic al elementelor se plasează pe peretele frontal, în partea dreaptă a tablei la o înălțime corespunzătoare pentru a asigura o bună vizibilitate. Aparatura de protecție se amplasează în laborator la o distanță față de ecran și o înălținme astfel încât să se obțină imagini suficient de mari și luminoase în condiții de camuflare parțială. Ecranul de protecție se așază pe peretele frontal, în colțul laboratorului sub un unghi de 45º față de peretele cu ferestre. În concluzie laboratorul de învățământ actual a devenit o strictă necesitate deoarece își aduce o contribuție substanțială la realizarea obiectivelor educaționale actuale. Cunoștințele dobândite de elevi sunt trainice, logice, deduse și bogate în conținut astfel că eforturile materiale depuse pentru dotarea și organizarea lui sunt deplin răsplătite prin rezultatele obținute. Pentru completarea dotării laboratorului de chimie și sporirea gradului său de funcționalitate, de o mare importanță rămâne activitatea desfășurată de profesorii de chimie.

Aparatura de laborator

Aparatura de laborator constituie principalul mijloc prin care se asigură participarea efectivă a elevilor la realizarea obiectivelor specifice chimiei. Cu ajutorul acestei aparaturi și utilizând substanțele chimice, elevii reproduc în laborator fenomene chimice pentru a înțelege modul de desfășurare a acestora, studiază unele proprietăți ale substanțelor chimice, realizează studiul calitativ al transformărilor chimice, verifică ipoteze sau legi deduse teoretic, măsoară anumite mărimi, determină constante etc.

Aparatura de laborator reprezintă totalitatea truselor și aparatelor folosite de către elevi, în activitatea de învățare, și de profesor, în activitatea de predare. R. Gagne arată că o bună parte din științe nu pot fi învățate fără o stimulare a gândirii elevilor, care include obiecte reale și evenimente. Din experiența psihologică rezultă că dacă elevul trăiește o experiență de cunoaștere cât mai directă, prin contactul personal cu obiectele și fenomenele, el își formează reprezentări cât mai reale și bogate asupra realității. Aparatura de laborator îi ajută pe elevi să realizeze acest contact și dezvăluie esența fenomenelor, legitățile care nu rezultă din simpla privire a lucrurilor și transformării lor ci numai prin exploatarea și investigarea acestora. Nivelul de pregătire al elevilor nu este dat de volumul cunoștințelor înmagaziante ci de formarea la aceștia, în activitatea de laborator, a diferitelor capacități care să asigure un caracter operațional cunoștințelor dobândite.

În studiul chimiei, aparatura de laborator este astfel concepută încât să determine folosirea metodelor participative. Trusele de laborator și unele aparate sunt anume realizate pentru procesul de învățământ iar altele sunt preluate din laboratoarele de cercetare și industrie. Astfel, această aparatură, după destinația pe care o are în procesul de predare-învățare se clasifică în:

aparatura pentru elevi;

aparatura pentru profesori;

Metoda experimentului de laborator

Criterii de clasificare a experimentului de laborator

Modelul metodic folosit în lecțiile practice de laborator ca și modelele metodice folosite, în general, în structura lecțiilor de chimie cotribuie direct sau indirect la orientarea activității proprii a elevului, la organizarea activității lui personale de învățare a chimiei. Metoda experimentului de laborator cercetează natura substanțelor precum și varietatea de comportament a acestora în relația cu formele diversificate ale substanțelor. Aceste experimente de laborator pot fi organizate diferențiat, iar formularea sarcinilor concrete pentru efectuarea unui experiment ridică probleme care implică:

scopuri ale învățării;

accesibilitatea la învățare;

conținutul învățării;

locul în procesul învățării;

corelarea cu alte strategii didactice de învățare.

Deoarece există această varietate de situații este necesară o clasificare a experimentelor de laborator. Încercările în acest sens nu au putut conduce la găsirea unui criteriu unic pentru clasificarea experimentelor de laborator.

Criteriul locului în ierarhia învățării

În strânsă dependență cu treptele dezvoltării gândirii se află etapele obligatorii în învățare. Se disting astfel trei faze:

faza operațională concretă;

faza operaținală formală;

faza operațiilor sintetice.

În condițiile unei dezvoltări psihice și fizice normale, un individ aflat într-un mediu de dezvoltare intelectuală normală poate atinge: nivelul operațional în jurul vârstei de 11-14 ani; dezvoltarea intelectuală de bază după 14 ani.

faza operațională concretă căreia îi sunt specifice operațiile concrete.

Un elev aflat în această fază gândește în raport cu ceea ce a priceput prin senzații directe, deci punctul de plecare în gândirea sa îl constituie concretul. În această fază raționamentul elevului se bazează pe observații reale, directe, gândirea limitându-se la sfera „realității” obsevabile.

fazei opționale formale îi sunt specifice operațiile logice, abstractizările, gândirea aflându-se în faza de analiză când se pătrunde cu „ochii minții” în sfera „posibilului”.

fazei operaționale sintetice îi sunt caracteristice stabilirea relațiilor intercauzale, instruirea complexității.

După criteriul locului în ierarhia învățării experimentele de laborator pot fi:

reproductive, demonstrația se reproduce după un program dinainte stabilit indicându-se ceea ce trebuie să se observe și la ce concluzie se ajunge; productiv-creative și de cercetare, au loc în context problematizat complex în care se afirmă capacități operaționale la nivel superior.

În experimentul cu caracter de cercetare suita etapelor desfășurării lui este cea mai complexă:

crearea unei motivații;

formularea problemei;

enunțarea ipotezelor;

elaborarea unor sisteme experimentale;

desfășurarea experimentului;

organizarea observațiilor;

discutarea procedeelor utilizate;

asimilarea unor noțiuni noi;

prelucrarea datelor;

formularea concluziilor;

verificarea rezultatelor;

aplicarea în practică.

În structura capacității umane intră trei categorii de comportamente: anticipative (pregătitoare ale experimentului); efective (de realizare a experimentului); evaluative (de analiză a rezultatelor experimentale).

Aceste categorii de experimente impun trei etape distincte, obligatorii fiecărui experiment:

etapa pregătitoare (constă în introducerea elevului în problemele experimentului, stabilirea motivației teoretice, a condiției materiale, formularea unor ipoteze, stabilirea ordinii operațiilor de efectuat) se resalizează prin parcurgerea punctelor 1,2,3,4 din cele redate mai sus;

etapa de efectuare (constă în realizarea experimentului, observarea directă a fenomenului) punctul 5;

etapa de evaluare (constă în formularea concluziilor pe baza interpretării observațiilor și a le confrunta cu ipotezele) se va parcurge prin efectuarea punctelor 6-12.

Criteriul participativ al elevilor

În funcție de acest criteriu, experimentul poate fi:

experiment demonstrativ, efectuat de profesor sau de o grupă de elevi;

experimentul frontal – care la rândul lui poate fi realizat de toți elevii în același timp sau pe grupe.

Pentru ca experimentele demonstrative să-și atingă scopul trebuie să parcurgă o serie de etape: motivația demonstrației, orientarea atenției spre esența observației (obiectivele ei), efectuarea demonstrației, enumerarea observațiilor, interpretarea observațiilor, concluzionarea observațiilor.

Experimentul frontal poate fi efectuat de elevi individual sau pe grupe. Prin efectuarea acestora li se oferă posibilitatea de a participa în mod direct la perceperea fenomenelor, la cunoașterea proprietăților substanțelor putând astfel să sesizeze utilizărle lor în practică. În acest mod se creează condiții pentru conștientizarea explorării domeniului teoretic și practic aplicativ. Prin lucrările frontale de laborator, elevii sunt puși în aceleași condiții de muncă, efctuând simultan aceleași lucrări, ei putând să compare astfel rezultatele obținute, să împrumute unii de la alții cele mai bune metode de lucru, să se stimuleze reciproc. Ele permit profesorului să compare și să evalueze mai bine activitatea elevului ca și rezultatele obținute folosind aceleași criterii. Frecvent în practica școlară la chimie se folosește forma lucrărilor de laborator frontale, realizate de întreg colectivul clasei, dar individual, după un criteriu de indicație privind modul de lucru. Aceste fișe indică de asemeni elevilor operațiile pe care trebuie să le facă, succesiunea etapelor acestora după care ei efectuează experimentele. Se observă modul și condițiile în care au avut loc reacțiile și interpretează fenomenele observate, scriu ecuațiile reacțiilor respective.

Criteriul capacităților umane

„Capacitatea” ca posibilitate de a efectua una sau mai multe activități practice sau mintale, include și noțiunea de „capacitate de investigare experimentală” adică metoda experimentului științific în cunoașterea realității. În funcție de sfera acestor capacități experimentale pot fi:

experimente pentru deprinderi motorii;

experimente pentru deprinderi intelectuale;

Această clasificare însă nu poate defini strict sfera experimentelor ce se desfășoară în laboratorul de chimie. Nu există experiența care să fie destinată în exclusivitate însușirii deprinderilor intelectuale în afara deprinderilor motorii iar fiecare activitate experimentală este cocepută sub forma unei anumite strategii de învățare.

Încă din primii ani de studiu elevii lucrează cu aparatură de uz general (eprubete, pahare Erlenmeyer, Berzelius, etc.), cu diferite ustensile de laborator (clește, spatule etc.), învață să manipuleze surse de încălzire. Folosind în practică aceste aparate și ustensile elevii reușesc să își formeze anumite deprinderi motorii. În clasele liceale elevii iau contact cu aparate noi pe care le folosesc în analize mai complexe cum ar fi analiza volumetrică.

Analiza volumetrică permite determinarea conținutului unui anumit component al substanței de analizat prin măsurarea exactă a volumului de reactiv de concentrație cunoscută ce reacționează cantitativ cu componentul căutat.

O problemă în acest sens este de exemplu cunoașterea aparaturii necesare: baloane cotate care se folosesc pentru pregătirea soluțiilor de concentrații cunoscute; pipete pentru măsurarea cantităților mici de soluție: biurete, vase cu care se măsoară volumul de soluție în timpul titrării.

Pentru a utiliza aceste ustensile de laborator este necesară formarea unor deprinderi motorii mai deosebite, în afară de a-și forma deprinderi intelectuale de a alege reactivii necesari pentru dozare, de a prelucra datele obținute în urma operațiilor efectuate.

Experimentele efectuate pentru formarea deprinderilor intelectuale se pot clasifica în:

experimente de învățare de noțiuni;

experimente pentru studiul comparativ al noțiunilor;

experimente pentru studiul unor concepte concrete și definite;

experimente pentru elaborarea unor reguli;

experimente pentru rezolvarea unor probleme.

Pentru a întări convingerea elevilor că reacțiile chimice în desfășurarea lor respectă reguli general valabile este util ca înaintea unei probleme să se efectueze experiența sau experințele care sunt obiectul acelei probleme, mai ales atunci când este posibil.

Criteriul scopului urmărit

Experimentul de laborator este metoda care activează elevul și asigură condițiile formării unui stil de gândire independentă, de analiză cauzal-deterministă, care îi va permite să dispună de o bază superioară în activitatea independentă, în studiul diverselor probleme ale chimiei. În marea lor majoritate experimentele chimice utilizate în școală urmăresc:

să stabilească anumite proprietăți ale substanțelor și anumite posibilități de transformare a acestora;

să confirme sau să infirme o ipoteză privind structura sau proprietățile substanțelor;

să pună în evidență interacțiunea dintre cauzele și efectele fenomenelor chimice;

să formeze o serie de deprinderi practice ale elevilor precum și obișnuința de a folosi în practică cunoștințele de chimie.

În funcție de aceste scopuri se dovedesc mai multe feluri de experimente chimice:

experimente cu caracter de cercetare;

experimente demostrative;

experimente aplicative;

experimente destinate formării deprindrilor motrice.

Experimentul cu caracter de cercetare, de descoperire, este experimentul prin a cărui efectuare se rezolă o problemă prezentată de profesor sau elevi și al cărui rezultat contribuie la stabilirea unor rezultate teoretice mari. Reprezintă o modalitate specifică de investigare a relațiior de învățare prin acțiune, prin experiența directă, nemijlocită. În laborator elevii sunt puși în situația de a concepe, efectua și controla un anumit gen de operații care să determine provocarea fenomenului studiat, desfășurarea lui, cauzele, măsurarea efectelor. Toate aceste operații vor avea ca efect pentru elevi acumularea de noi informații pe plan cognitiv și operațional. Experimentul de acest tip nu este altceva decât o provocare intenționată și dirijată a unui fenomen în condiții bine determinate și adecvate în scopul studierii lui, al cercetării raporturilor de cauzalitate și verificarea unor ipoteze.

Experimentul demonstrativ este efectuat în scopul de a verifica datele expuse de profesor sau concluzii deja stabilite. Asemenea experimente sunt organizate de către profesor pe baza cărora demonstrează, explică, confirmă și verifică unele adevăruri. Reușita didactică și tehnică a experimentelor demonstrative implică pricepere și măiestrie pedagogică din partea profesorului. Elevii observă desfășurarea experimentului, se conving de existența unor proprietăți, fenomene, trag concluzii pe baza explicațiilor și demonstrațiilor realizându-se astfel și funcția de cunoaștere a acestui tip de experiment.

Când experimentul este realizat de un grup de elevi sub conducerea profesorului se familiarizează în mod organizat cu problemele pe care le ridică organizarea și desfășurarea unui experiment folosindu-și în același timp și deprinderile practice, învățând să manipuleze aparatura de laborator, efectuând o activitate similară cu cea din laboratoarele de cercetare.

Experimentul aplicativ urmărește verificarea capacităților elevilor de a aplica în practică cunoștințele însușite concretizate în concepte, teze teoretice, legi. Se organizează pe grupe de elevi sau cu întreaga clasă. Obiectivele unui asemenea experiment sunt:

consolidarea cunoștințelor prin aplicarea lor în practică;

sinteze de cunoștințe;

stimularea operaționalității și creativității gândirii;

formarea priceperilor și deprinderilor practice;

evaluarea unor experimente;

Experimentele aplicative au un rol foarte mare în dezvoltarea capacităților gândirii productive, în formarea aptitudinilor pentru cercetare.

Experimentul destinat formării deprinderilor (abilităților motrice) învață pe elevi să mânuiască și să utilizeze corect aparatura și instalațiile de laborator ajungând chiar la situații în care ei însuși să-și propună modele, să-și imagineze dispozitive experimentale asemănătoare. El asigură acea îndemânare tehnică care îi face pe elevi mai pătrunzători, mai curioși.

Criteriul locului de învățare

După locul de învățare experimentele pot fi:

experimente în timpul predării-învățării de noi cunoștințe;

experimente după învățarea unei teme sau a unui capitol;

experimente în cercurile de chimie.

Organizate pentru a ușura procesul de înțelegere și de însușire a noilor cunoștințe, experimentele din prima categorie au rol percepțional și contribuie la formarea unor reprezentări mai concrete și mai complete cu privire la substanțele și reacțiile studiate. În cadrul acestor experimente cele cu caracter de cercetare trebuie să fie preferate și să ocupe un spațiu mai mare decât celelalte tipuri de experimente.

Al doilea tip de experimente, acela care se organizează după terminarea unei teme sau a unui capitol, urmăreșze consolidarea cunoștințelor sau evaluarea gradului de însușire a acestora de către elevi. În funcție de scopul urmărit se pot folosi experimentele demonstrative, de cercetare, dar mai ales cele aplicative.

În cadrul cercurilor de chimie, experimentele didactice, sunt folosite pentru dobândirea unor cunoștințe noi și deprinderi de lucru superioare. În timpul activităților desfășurate în cerc se pot organiza toate tipurile de experimente menționate.

Particularitățile utilizării experimentului de laborator în studiul chimiei

Particularitățile reieșite din derularea unui experiment sunt determinate de obiectivele specifice disciplinelor fundamentale, de valențe instructiv-educaționale ale aparatelor de laborator, precum și de corelația dintre acestea , ca o modalitate de creștere a eficienței procesului de învățământ.

Prin conținutul ei chimia are următoarele obiective:

formează capacitatea de comunicare în limbaj științific elementar;

formează capacitatea de a înțelege și efectua corect raționamente;

contribuie la formarea deprinderilor sociale ca activitățile colective, respectul pentru punctul de vedere și ideile altora;

verificarea experimentală, cunoscând aparatura și ustensilele de laborator, metodel de obținere și proprietățile genrale ale substanțelor simple și compuse;

deducerea principalelor utilizări ale substanțelor simple și ale compușilor lor pe baza proprietăților fizice și chimice;

formarea atitudinii știițifice.

Pentru ca toate obiectivele enumerate mai sus să poată fi realizate, metoda didactică de mare valoare cognitivă și formativă este experimentul. Acesta este o acțiune complexă de transformare a fenomenului sau a procesului, de disociere a elementelor care îl compun pentru a constata corelațiile interne ale factorilor care îl compun. Valențele cognitive ale experimentului se degajă din faptul că elevul, angajat în activitatea experimentală deprinde reguli, definește concepte, legi, principii, teorii, caută soluții pentru rezolvarea diferitelor probleme teoretice și practice. Învățarea prin experiment stimulează dezvoltarea gândirii specifice diferitelor domenii ale științelor naturii, sugerează procedee de explorare a propriei activități științifice, reconstituie cu ușurință climatul științific, apropie organizarea procesului de învățământ de caracterul cercetării științifice. În acest sens elevii sunt ajutați să-și însușească diferite strategii și metode științifice, să formuleze ipoteze, să elaboreze definiții, să controleze și să opereze cu variabile, să desfășoare experimente, să elaboreze modele, să interpreteze date, cu alte cuvinte se deprind cu tehnica experimentală. Elevul își lărgește orizontul de cunoștințe și pătrunde în esența fenomenelor științifice fundamentale prin activitatea proprie.

Cu ajutorul aparaturii de laborator perceperea obiectelor și fenomenelor devine mai precisă dacă sunt reproduse de către elevi în mod deliberat pentru a sesiza caracteristicile lor fundamentale. Prin intermediul aparaturii de laborator elevii întreprind operații motorii care asigură o percepere adecvată fenomenelor și proceselor care se studiază. În contextul activității experimentale, în care se cer elevilor cunoștințe despre un fenomen potrivit unui scop propus, percepția devine observație dirijată. Prin folosirea aparaturii de laborator elevii formulează ipoteze sau legi deduse teoretic care vor fi verificate experimental deoareace preadolescentul și-a însușit anumite instrumente de gândire sub formă de operații ipotetico-deductive. Elevii la această vârstă stabilesc cu ușurință relațiile cauză-efect. Activitatea de laborator trebuie să fie integrată cu grijă în curs pentru a arăta corelarea dintre rezultatele de laborator și înțelegerea mai cuprinzătoare care se desprinde din aceste rezultate.

Locul și rolul experimentului de laborator

Experimentul de laborator este metoda euristică de organizare și realizare a activității practice pentru deducerea informațiilor necesare, concretizarea, verificarea, aprofundarea și consolidarea cunoștințelor și deprinderilor psiho-motorii, în perspectiva deprinderii elevilor pentru integrarea socio-profesională. Experimentul de laborator realizează acordul dintre achizițiile teoretice și realizarea obiectivă externă, prin confruntarea teorie cu practica. Aceste încercări de a defini experimentul de laborator ca o metodă de învățare modernă derivă din locul acestei metode în contextul sarcinilor de perfecționare a învățământului în pas cu exigențele dezvoltării economico-sociale și ale progresului științifico-tehnic. Chimia fiind o știință prin excelență experimentală care își bazează procesul teoretic și își găsește aplicabilitatea în practică, încercările de laborator au la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică cât și ca metodă de învățare.

Experimentul de laborator urmează treptele ierarhice conducând elevul de la observarea unor fenomene chimice pe baza demonstrației la observarea unor fenomene prin activitate proprie, apoi la verificarea și aplicarea în practică a acestora când se cristalizează structura formală a intelectului și în continuare la interpretarea fenomenelor observate care corespunde cu faza cea mai înaltă din treptele ierarhice ale dezvoltării. Fazei operaționale formale îi sunt specifice operațiile logice și abstractizările. Gândirea elevului se află în faza de analiză când se pătrunde cu „ochii minții” în sfera „posibilului”.

Fazei operaționale sintetice îi sunt caracteristice stabilirea relațiilor intercauzale, intuirea complexității fenomenelor, interpretarea dialectică a lor. Orice experiment de laborator trebuie să implice procesele gândirii concretizate în interpretarea fenomenelor observate, deducerea concluziilor, analiza și comparația datelor experimentale obținute, generalizarea unor cazuri particulare, transferul în alte contexte teoretice, sesizarea interrelațiilor dintre domeniile teoretice și cele aplicative. Apare astfel posibilitatea formării și dezvoltării capacității de transfer și creativitate, deprinderea cu activitatea științifică, crearea condițiilor pentru formarea și dezvoltarea aptitudinilor față de metoda experimentului de laborator. Se pun în evidență cel puțin două funcții distincte ale experimentului:

funcția reproductivă, corespunzătoare primei etape în care se formează deprinderi practice;

funcția productiv-creativă, corespunzătoare interpretării și analizei rezultatelor.

Deși multă vreme, experințele de laborator au fost considerate ca formă a demonstrației, acum ele repreazintă în procesul de predare-învățare a chimiei o metodă didactică modernă de sine stătătoare. Activitățile experimentale pot fi concepute în așa fel încât prin implicarea continuă a proceselor gândirii să se realizeze caapcități din sfera deprinderilor intelectuale.

Sfera capacităților practice, posibile a fi efectuate în laboratorul de chimie, reiese din definiția și scopul experimentului de laborator, ca metodă de învățare. Corelând scopul de cunoaștere teoretică cu realitatea obiectivă rezultă că modalitățile concrete de activitate practică în laborator sunt destinate studiului conceptelor, fenomenelor chimice, a relației cauzale între structura substanțelor și proprietățile acestora, pe baza cărora să se întrevadă legătura dintre teorie și sfera aplicativă a acesteia.

În funcție de aceste scopuri formele practice de activitate în laboratorul de chimie se caracterizează prin:

experimente de laborator efectuate cu substanțe chimice și utilizarea aparaturii simple din dotarea laboratorului;

confecționarea și utilizarea unor modele reprezentând concepte, fenomene chimice.

Indiferent care este forma de activitate practică ea trebuie dirijată de profesor astfel încât percepția senzorială să prezinte un maxim de eficiență conducând astfel la cunoașterea și dezvoltarea capacităților umane.

Experimentele chimice se folosesc de obicei integrate în număr mai mare sau mai mic în diferite etape ale lecțiilor. Multitudinea sferelor de informații din domeniul chimiei reprezentate prin noțiuni, fenomene, concepte și legi solicită o gamă diversificată e experimentelor. Ele pot fi organizate foarte diferențiat, formularea sarcinilor concrete pentru efectuarea unui experiment indicând probleme care implică: scopuri ale învățării, accesibilitatea la învățare, conținutul învățării, corelarea cu alte strategii didactice de învățare.

Formarea unor priceperi și deprinderi și respectiv însușirea unei „metodologii” a activității experimentale, formarea unor capacități intelectuale, constituie un aspect major în formarea disponibilității elevilor pentru studiul chimiei.

Calea fundamentală în determinarea unor asemenea efecte formative rezidă din organizarea metodică adecvată a activităților practico-experimentale în laboratorul de chimie.

Studiul chimiei trebuie să cuprindă activități practice inserate organic în structura lecțiilor curente de chimie. A conferi ponderea necesară lucrărilor practice de laborator înseamnă a crea un acord firesc între natura chimiei ca știință și dorințele elevilor. Aceasta înseamnă a răspunde dorinței lor de a cunoaște, de a învăța și totodată de a se desfășura lecții antrenante și captivante care să genereze curiozitatea și interesul permanent de cunoaștere.

Diagrama Venn

Diagrama Venn este o metodă ce presupune trasarea a două forme geometrice ce se intersectează pe o anumită porțiune. În zonele libere se notează deosebirile despre anumite noțiuni, teme, aspecte, probleme etc.iar în zona comună asemănările.

Deosebiri asemănări deosebiri

Fig. 3.1 Reprezentarea exemplului pentru metoda Diagramei Venn

Această metodă poate fi aplicată în etapa de recapitulare (la clasa a VII-a, Unitatea de învățare nr.1-Scriitor. Carte. Cititor) pentru a stabili asemănările și deosebirile dintre omonime și cuvintele polisemantice.

Metoda Știu/Vreau să știu/Am învățat

Această metodă constă în completarea unui tabel cu trei rubrici, plecând de la o anumită temă.

Tabel 3.2 Reprezentarea exemplului pentru metoda Știu/Vreau să știu/Am învățat (I)

Elevii vor completa rubricile după cum urmează:

Știu – elevii vor nota ceea ce vor considera că știu legat de temă.

Vreau să știu – elevii vor nota ce ar dori să știe sau ce le este neclar.

Am învățat – elevii notează cunoștințele descoperite, asimilate.

În cea de-a treia coloană, respectiv la rubrica „Am învățat”, elevii, sub supravegherea profesorului, vor răspunde la întrebările din a doua coloană cu informațiile desprinse din textul dat, lucrând în grupe de câte doi, respectiv cu colegul de bancă.

Completarea primei coloane se va face individual, răspunsurile fiind descoperite prin activitate frontală și prin conversație euristică, urmând ca cea de-a doua coloană, respectiv răspunsurile având ca punct de plecare textul, să fie completată în urma activității pe grupe de elevi. Prin sondaj, se va verifica rezultatul activității, urmând ca profesorul să completeze, pe tablă, tabelul pe care elevii îl au pe fișele de lucru.

Metoda cubului

Metoda cubului presupune analiza unui concept , a unei noțiuni sau a unei teme prin proiectarea ei pe cele șase fațete ale unui cub. Fiecare dintre ele presupunând o abordare distinctă.

Pe fiecare fațetă a cubului se scriu următoarele instrucțiuni:

Figura nr. 3.3 Reprezentarea exemplului pentru metoda Cubului

Activitatea poate fi organizată pe grupe sau în perechi. Elevii rezolvă sarcinile de lucru apoi discută răspunsurile .De asemenea, o altă variantă presupune împărțirea sarcinilor pe grupe, prin aruncarea cubului precum un zar. Profesorul împarte fișele și lasă timp de lucru 4-5 minute, după care se prezintă răspunsurile. Timpul de lucru se stabilește în funcție de dificultatea sarcinilor de lucru.

Jocul didactic

Alături de alte metode activ-participative folosite în predarea chimiei, interes deosebit prezintă jocul didactic, o activitate cognitivă cu largi valențe educative. Jocul didactic este o metodă modernă, care activează și dinamizează colectivul de elevi, îl regrupează, anulând monotona ordine din bănci, îi solicită să colaboreze și să dezbată idei, probleme, sarcini de lucru. Distractiv și instructiv, jocul didactic le permite eleviilor să se cunoască mai bine, să-și descopere calități de coordonator, de coechipier să-și descopere spiritul de competiție și de colegialitate.

Jocul didactic poate fi folosit ca o tehnică atractivă de explorare a realității de-a lungul oricărei lecții de chimie și poate cuprinde următoarele secvențe:

-Anunțarea jocului și trezirea curiozității;

-Prezentarea materialului, scopului și regulilor de joc;

-Explicarea și demonstrarea jocului;

-Desfășurarea jocului, consemnarea rezultatelor;

-Încheierea jocului, aprecieri, recompensarea câștigătorilor.

Locul jocului didactic în cadrul orelor de chimie este, de obicei, în partea finală a lecției. În acest caz, prin joc, se consolidează, se fixează și se sistematizează cunoștințele predate. Dar, pe parcursul lecției, atunci când elevii dau semne de oboseală și își pot reveni , printr-o activitate atractivă, cu caracter de joc. De asemenea , jocul se poate utiliza și în scopul introducerii eleviilor în conținutul noii teme, deci în prima parte a lecției.

Exemplu: Caută-i perechea!

Jocul are ca scop consolidarea, dezvoltarea și nuanțarea cunoștințelor de vocabular.Se împarte clasa în grupe egale. Se împart bilete ce conțin exemple de cuvinte ce pot avea antonime, sinonime, paronime, cuvinte polisemantice etc. Se dă o perioadă de timp scurtăpentru găsirea perechii, plasarea ei în enunțuri. Se lucrează pe foi de flip-chart pe care elevii scriu rezolvarea. Fiecare răspuns bun este notat cu un punct. Câștigă grupa cu timpul și scorul cel mai bun. Celelalte grupe sunt încurajate verbal, iar răspunsurile incorecte sunt corectate verbal.

Metoda Frisco

Metoda Frisco presupune faptul că participanții trebuie să interpreteze un anumit rol, abordând o problemă din perspective diferite.În acest sens membrii grupului vor juca mai multe roluri: conservatorul, exuberantul, pesimistul și optimistul.

Metoda Frisco are mai multe etape:

– etapa punerii problemei;

– etapa organizării colectivului;

– etapa dezbaterii colective;

– etapa sistematizării ideilor emise și a comcluzionării.

Conservatorul – apreciază meritele soluțiilor vechi, preferând menținerea acestora, fără să excludă unele îmbunătățiri.

Exuberantul – emite idei care sunt aparent imposibil de aplicat în practică, stimulându-și colegii să privească lucrulrile ca și el.

Pesimistul – nu are o părere prea bună despre ceea ce se discută,contrazicând ideile și soluțiile propuse.

Optimistul – îndeamnă participanții să privească lucrurile dintr-o prespectivă realizabilă.

3.2 Aplicarea metodelor de evaluare utilizate în orele de chimie

Incursiune în vederea prezentării metodelor de evaluare

Alături de predare și învățare, evaluarea reprezintă un domeniu major al activității didactice. Evaluarea implică trei componente sau operații interdependente:

– controlul (verificarea) – este operația de constatare de catre profesor a volumului și a calității cunoștințelor teoretice și practice dobândite de elevii;

– aprecierea – este operația de estimare a valorii, a nivelului și a performanțelor cunoștiințelor dobândite de elev.

– notarea – presupune măsurarea și validarea pregătirii elevului , în urma controlului și aprecierii.

În procesul de învățământ, evaluarea are mai multe funcții:

1. funcția de control, de constatare și de apreciere a activității și a rezultatelor obținute. Prin această funcție, de obicei, se stabilește unde se situează aceste rezultate în raport cu obiectivele propuse.

2. funcția de reglare a sistemului (diagnosticare) – constă în demersurile comune ale profesorilor și eleviilor pentru a face corecțiile necesare în modul de conducere a lecției, respectiv în activitatea de învățare.

3. funcția motivațională- urmărește stimularea obținerii de performanțe superioare în pregătirea eleviilor.

4. funcția de predicție și de orientare – prin aceasta, se încearcă prefigurarea desfășurării activității în sistem și anticiparea rezultatelor , ca urmare a măsurilor preconizate.

5. funcția selectivă- este funcția de competiție și asigură ierarhizarea și clasificarea eleviilor sub raport valoric .

6. funcția socială- prin ea,se realizează informarea familiei, a societății asupra rezultatelor obținute de elevi și scoate în evidență eficiența învățământului.

În studiul chimiei se practică mai multe tipuri de evaluare:

Evaluarea predictivă este utilizată la începutul fiecărui ciclu de instruire : la început de capitol, semestru, an școlar etc.Scopul este de a identifica lacunele existente în informația și competența eleviilor la nivel de performanță și pentru a stabili măsurile care se impun.

Evaluarea formativă este folosită pe tot parcursul instruirii, pe bază de teste care conțin sarcini prevăzute în și prin obiectivele operaționale curente. Scopul ei este de a regla ritmul instruirii și de a preveni ivirea unor lacune. Evaluarea formativă vizează atât clasa cât și fiecare elev în parte, determinându-l să conștientizeze, atât reușitele, cât și erorile în raport cu itemii pe care i-a avut de rezolvat.

Evaluarea sumativă este practicată periodic: la încheierea semestrelor sau a unui an de studiu. Scopul ei principal este de a testa nivelul instruirii și posibilitățiile de vehiculare a noțiunilor, cunoștințelor și competențelor însușite.

Alături de aceste tipuri de evaluare au apărut și alți termeni care acoperă, în bună parte, conținutul celor trei forme de evaluare prezentate mai sus. De pildă, evaluarea internă și evaluarea externă, ambele fiind sumative. Cea internă se realizează în fiecare școală, itemii fiind propuși de profesorii școlii în cadrul comisiilor de specialitate. Evaluarea externă se desfășoară sub forma unor testări cu caracter național (Evaluare Națională, bacalaureat, olimpiade etc.).

După procedeele de realizare, distingem următoarele forme de evaluare:

– evaluarea orală – fiind forma ce a mai răspândită, având ca avantaj posibilitatea dialogului profesor –elev, în care profesorul își dă seama de ce știe elevul, cum gândește, cum se exprimă, cum face față unor situații problematice.

– evaluare scrisă – cunoaște în practica școlară mai multe forme- extemporalele, teze, teste de evaluare, tema pentru acasă, referatul etc.

Deci, evaluarea presupune o varietate de instrumente pe care profesorul le are la îndemână și le poate utiliza în funcție de tipul de evaluare:

-probe orale;

-probe scrise;

-probe practice;

-teste;

-observarea sistematică a elevului pe baza foii de observație sau a fișei de progres.

Acestor instrumente li se adaugă cele alternative , utilizate din ce în ce mai des în lecția modernă:

-grila de evaluare;

-chestionarea orală;

-investigația;

-portofoliul;

-referatul;

-proiectul;

-posterul;

-eseul;

-scaunul autorului;

-turul galeriei

Chimia, prin specificul său științific, impune îmbinarea metodelor clasice de evaluare cu cele alternative. Dintre metodele clasice, observarea curentă este o tehnică simpla care se poate realiza odată cu predarea, profesorul urmărind cu atenție comportamentul eleviilor pe parcursul întregului proces instructiv-educativ.

O altă metodă utilizată frecvent este ascultarea sau chestionarea orală, considerată o tehnică simplă și comodă, prin care profesorul estimează gradul de pregătire al elevilor prin întrebări. Pe de altă parte, lucrarea scrisă este o formă de evaluare larg răspândită deoarece asigură un grad mai mare de obiectivitate prin acordarea unui punctaj clar. Tot mai mulți specialiști în evaluare recomandă extinderea utilizării testelor docimologice ce presupun parcurgerea unor etape obligatorii:

fixarea scopului evaluarii;

formularea obiectivelor;

selectarea tipului de evaluare;

selectarea conținuturilor;

identificarea criteriilor de evaluare;

elaborarea itemilor;

administrarea testului;

analiza rezultatelor.

În elaborarea testului, profesorul va trebui să stabilească precis gradul de cuprindere a testului (dintr-o lecție, dintr-un capitol etc.), iar succesiunea itemilor va fi de factură logică.

Itemul pedagogic reprezintă cerința, întrebarea la care trebuie să răspundă elevul. În ceea ce privește forma de prezentare a itemilor, ea trebuie să aibă în vedere înfățișarea unor cerințe clare, care să solicite în egală măsură memoria și gândirea eleviilor

Pentru fiecare item, se va stabili un punctaj, care va fi comunicat elevului atunci când i se dă testul spre rezolvare. Profesorul va stabili un punctaj care va ține seama atât de corectitudinea conținutului răspunsului, cât și de modul de exprimare și de elementul de originaliate în prezentarea temei.

Metode alternative de evaluare

Portofoliul

Însumează produse obținute prin metode și tehnici de evaluare variate: analize, sinteze, eseuri, postere, colaje, miniproiecte, fișe de lectură, teme revizuite etc.

Specialiștii în domeniu identifică trei tipuri de portofolii:

-portofoliu de prezentare sau introductiv (ce conține o selecție a celor mai valoroase lucrări ale elevului)

-portofoliul de progres sau de lucru(conține toate elementele desfașurate de-a lungul unei activități)

-portofoliul de evaluare(ce conține obiectivele, strategiile și instrumentele evaluării, tabelele de rezultate)

Cuprinzând o selecție bine făcută a celor mai reușite lucrări ale elevului, reprezintă o „carte de vizită” a acestuia, ce oglindește cel mai bine aptitudinile, talentele și pasiunile.

Proiectul

Proiectul este o activitate amplă, ce permite o apreciere complexă și nuanțată a învățării, ajutând la identificarea unor cxalități individuale ale eleviilor.Se realizează prin activitatea în clasă cât și acasă și este foarte motivantă pentru elevi.Proiectul se folosește atât în evaluări sumative cât și în evaluări formative.Activitatea de realizare a proiectului poate fi individuala sau de grup, ea desfășurându-se pe o parcursul mai multor ore la școală, dar și acasă.

Etapele realizării unui proiect:

1.Alegerea temei;

2.Planificarea activității;

3.Cercetarea propriu-zisă;

4.Realizarea materialelor;

5.Prezentarea rezultatelor cercetării și a materialelor create;

6.Evaluarea.

Proiectul este considerat ca fiind atât o metodă de evaluare cât și de învățare.

Posterul

Poate fi utilizată la investigarea aprofundată a unei teme, concepții prin realizarea unui suport vizual în scopul fixării ideilor și a punctelor de vedere proprii.

Eseul

Eseul este o lucrare de factură liberă, unde se tratează un subiect pe care autorul nu-l epuizează fiind vorba de o încercare de a ordona, explica, interpreta, datele unei probleme dintr-un punct de vedere personal. Elaborarea eseului necesită o integrare a cunoștințelor însușite anterior într-o reflecție liberă, personală, cu privire la o chestiune.Eseul poate fi structurat sau nestructurat. De asemenea, în practica evaluării se utilizează eseul de cinci minute.

Eseul de cinci minute este o metodă utilizată în faza de reflecție, prin care elevii sunt solicitați să noteze într-un minieseu un lucru aflat în acea secvență, respectiv o nedumerire sau o întrebare legată de acest concept. Practic această metodă se utilizează după faza de realizarea a sensului /predarea noului conținut de învățare, moment în care profesorul poate solicita ca elevii să răspundă la o întrebare legată de noțiunile abia predate.

Turul galeriei

Această activitate poate fi utilizată atunci când elevii au de creat texte sau imagini ce pot

fi citite în timp scurt: o copertă de portofoliu, o hartă a personajelor, o reprezentare sintetică a unei probleme de gramatică, o familie lexicală, un câmp lexical, o fișă de lectură etc.

Fișele pot fi expuse împreună cu o foaie flip-chart pentru comentarii sau scrierea unei impresii. După ce au parcurs întregul traseu, elevii se întorc la propria lucrare, discută observațiile și sugestiile sau o refac.

Creșterea ponderii metodelor activ-participative nu înseamnă renunțarea la metodele clasice de învățământ, la cele de transmitere și asimilare a informației. Metodologia modernă operează schimbări care țin de pondere, dar mai ales de valorizare, de sporirea potențialului formativ al metodelor clasice prin accentuarea caracterului lor euristic și activ-participativ.

Sunt preferate metodele moderne euristice de predare-învățare, pentru că acestea pun accentul pe următoarele capacități:

capacitatea de pune întrebări și de a construi răspunsuri;

cultivarea unor deprinderi, priceperi și calități intelectuale;

dezvoltarea gândirii critice și creativității;

aplicarea unor concepte sau algoritmi de calcul în proiecte sau lucrări, în contexte diferite;

formarea de opinii, mentalități sau comportamente dezirabile.

Metodologia diversificată, îmbinarea dintre activitățile de cooperare, de învățare în grup, cu activitățile de muncă independentă reprezintă o cerință primordială în educația postmodernistă. Specific metodelor interactive de grup este faptul că ele promovează interacțiunea dintre mințile participanților, dintre personalitățile lor, ducând la o învățare mai activă și cu rezultate evidente.

Avantajele metodelor interactive sunt:

dezvoltă inteligențele multiple, capacități specifice inteligenței lingvistice (ce implică sensibilitatea de a vorbi și de a scrie; include abilitatea de a folosi efectiv limba pentru a se exprima și pentru a-și aminti informațiile), inteligența interpersonală (capacitatea de a înțelege intențiile, motivațiile, dorințele celorlalți, creând oportunități în munca colectivă),

stimulează și dezvoltă capacități cognitive complexe (gândirea divergentă, gândirea critică, gândirea laterală – capacitatea de a privi și a cerceta lucrurile în alt mod, de a relaxa controlul gândirii);

munca în grup permite împărțirea sarcinilor și responsabilităților în părți mult mai ușor de realizat;

timpul de soluționare a problemelor este de cele mai multe ori mai scurt în cazul lucrului în grup decât atunci când se încearcă găsirea rezolvărilor pe cont propriu;

interrelațiile dintre membrii grupului, emulația, sporește interesul pentru o temă sau o sarcină dată, motivând elevii pentru învățare;

lucrul în echipă oferă elevilor posibilitatea de a-și împărtăși părerile, experiența, ideile, strategiile personale de lucru, informațiile;

se reduce la minim fenomenul blocajului emoțional al creativității;

grupul dă un sentiment de încredere, de siguranță, antrenare reciprocă a membrilor ce duce la dispariția fricii de eșec și curajul de a-și asuma riscul;

Învățământul modern preconizează o metodologie axată pe acțiune, operatorie, deci pe promovarea metodelor interactive care să solicite mecanismele gândirii, ale inteligenței, ale imaginației și creativității. „Activ” este copilul care depune efort de reflecție personală, care întreprinde o acțiune mintală de căutare, de cercetare și descoperire a adevărurilor, de elaborare a noilor cunoștințe.

În cele ce urmează voi prezenta câteva metode activ participative care au fost utilizate cu succes în orele de chimie și care au avut ca principal obiectiv însușirea noțiunilor referitoare la părțile de vorbire.

Explozia stelară – (în engleză „star” = stea; „ to burst” = a exploda)

Este o metodă nouă de dezvoltare a creativității, similară brainstormingului. Scopul metodei este de a obține cât mai multe întrebări și astfel cât mai multe conexiuni între concepte. Este o modalitate de  stimulare a creativității individuale și de grup. Organizată în grup, starbursting facilitează participarea întregului colectiv, stimulează crearea de întrebări la întrebări, așa cum brainstormingul dezvoltă construcția de idei pe idei. Procedura este simplă: se scrie problema a cărei soluție trebuie „descoperită” pe o foaie, apoi se înșiră cât mai multe întrebări care au legătură cu ea. Un bun punct de plecare îl constituie cele de tipul ce?, când?, cum?, de ce? Lista cu întrebări inițiale poate genera altele neașteptate, din ce în ce mai complexe care necesită o concentrare tot mai mare.

Etape:

1. Propunerea unei probleme;

2. Colectivul se poate organiza în grupuri preferențiale;

3. Grupurile lucrează pentru a elabora o listă cu cât mai multe întrebări și cât mai diverse.

4. Comunicarea rezultatelor muncii de grup.

5. Evidențierea celor mai interesante întrebări și aprecierea muncii în echipă.

Metoda Predării/ Învățării reciproce . Rezumând, Întrebând, Clarificând, Prezicând

Este o strategie instrucțională de învățare a tehnicilor de studiere a unui text. După ce sunt familiarizați cu metoda, elevii interpretează rolul profesorului, instruindu-și colegii. Are loc o dezvoltare a dialogului elev – elev. Se poate desfășura pe grupe sau cu toată clasa. (Sullivan Palincsar, 1986, pp. 118-124)

Metoda învățării reciproce este centrată pe patru strategii de învățare folosite de oricine care face un studiu de text pe teme sociale, științifice sau un text narativ (povești, nuvele, legende).

Aceste strategii sunt:

Rezumarea înseamnă expunerea a ceea ce este mai important din ceea ce s-a citit; se face un rezumat cu accent pe părțile de vorbire.

Punerea de întrebări cu privire la pe părțile de vorbire. se referă la listarea unei serii de întrebări despre informațiile citite; cel ce pune întrebările trebuie să cunoască bineînțeles și răspunsul.

Clarificarea presupune discutarea termenilor necunoscuți, mai greu de înțeles, apelul la diverse surse lămuritoare, soluționarea neînțelegerilor.

Prezicerea se referă la exprimarea a ceea ce cred elevii că se va întâmpla în continuare, bazându-se pe ceea ce au citit.

Etapele sunt:

1. Explicarea scopului și descrierea metodei și a celor patru strategii;

2. Împărțirea rolurilor elevilor:

3. Organizarea pe grupe.

4. Lucrul pe text.

5. Realizarea învățării reciproce.

6. Aprecieri, completări, comentarii.

Ea poate cunoaște și varianta Philips 6/6.

Metoda Philips 6/6

A fost elaborată de către profesorul de literatură J. Donald Philips (de unde provine și numele), care a testat-o la Universitatea din Michigan. Este similară brainstorming-ului și tehnicii 6/3/5, însă se individualizează prin limitarea discuției celor 6 participanți la 6 minute. Acest fapt are ca scop intensificarea producției creative, ca și în cazul tehnicii 6/3/5.

Etapele metodei Philips 6/6:

Constituirea grupurilor de câte 6 (4 membri + 1 secretar + 1 conducător de grup). Secretarul fiecărui grup are în plus, sarcina de a consemna ideile colegilor. Conducătorul este cel care dirijează dezbaterea în cadrul grupului și prezintă concluziile.

Înmânarea temei/problemei ce urmează a fi dezbătută în particular, de către fiecare grup și motivarea importanței acesteia.

Desfășurarea discuțiilor pe baza temei, în cadrul grupului, timp de 6 minute. Acestea pot fi libere, în sensul că fiecare membru propune un răspuns și la sfârșit se rețin ideile cele mai importante sau pot fi discuții progresive în care fiecare participant expune în cadrul grupului său o variantă care e analizată și apoi se trece la celelalte idei.

Colectarea soluțiilor elaborate. Conducătorii fiecărui grup expun ideile la care au ajuns sau ele sunt predate în scris coordonatorului colectivului (profesorului).

Discuția colectivă este urmată de decizia colectivă în ceea ce privește soluția finală, pe baza ierarhizării variantelor pe tablă.

Încheierea discuției se face în urma prezentării din partea profesorului a concluziilor privind participarea la desfășurarea activității și a eficienței demersurilor întreprinse.

Metoda Pălăriile gânditoare

Este o metodă interactivă, de stimulare a creativității participanților care se bazează pe interpretarea de roluri în funcție de pălăria aleasă. Sunt 6 pălării gânditoare, fiecare având câte o culoare: alb, roșu, galben, verde, albastru și negru. Membrii grupului își aleg pălăriile și vor interpreta astfel rolul precis, așa cum consideră mai bine. Culoarea pălăriei este cea care definește rolul părților de vorbire! 

Pălăria albă 

Oferă o privire obiectivă asupra informațiilor. Este neutră și obiectivă. Este concentrată pe fapte obiective și imagini clare. Stimulează gândirea obiectivă. Gânditorul pălăriei albe este disciplinat și direct. Albul (absența culorii) indică  neutralitatea. 

Pălăria roșie 

Este perspectiva imaginației și sentimentelor. Oferă o perspectivă emoțională asupra evenimentelor. Roșu poate însemna și supărarea sau furia. Descătușează stările afective. Purtând pălăria roșie, gânditorul poate spune așa: ”Așa simt eu în legătură cu…”. Această pălărie legitimează emoțiile și sentimentele ca parte integrantă a gândirii. Ea face posibilă vizualizarea, exprimarea lor. Cel ce privește din această perspectivă nu trebuie să-și justifice feeling-urile și nici să găsească explicații logice pentru acestea. 

Pălăria neagră

 Exprimă prudența, grija, avertismentul, judecata. Oferă o perspectivă tristă, sumbră asupra situației în discuție. Este perspectiva gândirii negative, pesimiste. Este pălăria avertisment, concentrată în special pe aprecierea negativă a lucrurilor. Gânditorul pălăriei negre punctează ceea ce este rău, incorect și care sunt erorile. Explică ce nu se potrivește și de ce ceva nu merge; care sunt riscurile, pericolele, greșelile demersurilor propuse. Nu este o argumentare ci o încercare obiectivă de a evidenția elementele negative. Se pot folosi formulări negative, de genul: “Dar dacă nu se potrivește cu…” “Nu numai că nu merge, dar nici nu…”

Pălăria galbenă

Culoarea galben simbolizează strălucire, optimism. Este gândirea optimistă, constructivă pe un fundament logic. Oferă o perspectivă pozitivă și constructivă asupra situației. Este simbolul gândirii pozitive și constructive, al optimismului. Se concentrează asupra aprecierilor pozitive, așa cum pentru pălăria neagră erau specifice cele negative. Exprimă speranța; are în vedere beneficiile, valoarea informațiilor și a faptelor date. Gânditorul pălăriei galbene luptă pentru a găsi suporturi logice și practice pentru aceste beneficii și valori. Oferă sugestii, propuneri concrete și clare. Cere un efort de gândire mai mare.

Pălăria verde

 Exprimă ideile noi, stimulând gândirea creativă. Este simbolul producției de idei noi, inovatoare. Simbolizează gândirea creativă. Căutarea alternativelor este aspectul fundamental al gândirii sub pălăria verde. Este folosită pentru a ajunge la noi concepte și noi percepții, noi variante, noi posibilități. Gândirea laterală este specifică acestui tip de pălărie. Cere un efort de creație. 

Pălăria albastră 

Exprimă controlul procesului de gândire. Supraveghează și dirijează bunul mers al activității. Este preocuparea de a controla și de a organiza. Este pălăria responsabilă cu controlul demersurilor desfășurate. E gândirea destinată să exploreze subiectul. Pălăria albastră este dirijorul orchestrei și cere ajutorul celorlalte pălării. Gânditorul pălăriei albastre definește problema și conduce întrebările, reconcentrează informațiile pe parcursul activității și formulează atât ideile principale cât și concluziile la sfârșit. Monitorizează jocul și are în vedere respectarea regulilor. Rezolvă conflictele și insistă pe construirea demersului gândirii. 

Cum funcționează această metodă în cazul rezolvării de probleme? 

Pălăria albastră: definește problema. 

Pălăria albă: oferă informațiile și materialele disponibile în legătură cu problema discutată. 

Pălăria verde: vizează soluțiile posibile. 

Pălăria galbenă: are în vedere posibilitățile reale de realizare a soluțiilor propuse. 

Pălăria neagră: evidențiază slăbiciunile fiecărei soluții date propuse. 

Pălăria albă: leagă soluțiile de informațiile disponibile, răspunzând la întrebări de genul: “Au soluțiile propuse o bază informațională?” 

Pălăria roșie: stimulează participanții să răspundă la întrebări de genul: “Ce simțiți în legătură cu soluțiile propuse?” 

Pălăria albastră: alege soluția corectă și trece mai departe. 

Cu sistemul pălăriilor gânditoare există ocazia de a fi negativist la un moment dat (sub pălăria neagră), iar în alt moment să renunțe la negativism, încercând o altă pălărie, verde, de exemplu:

Tabel 3.3 Reprezentarea exemplului pentru Metoda Pălăriilor Gânditoare

Avantajele metodei:

stimulează creativitatea participanților, gândirea colectivă și individuală;

dezvoltă capacitățile sociale ale participanților, de intercomunicare și toleranță reciprocă, de respect pentru opinia celuilalt;

încurajează și exersează capacitatea de comunicare a gânditorilor;

dezvoltă competențele inteligenței lingvistice, inteligenței logice și inteligenței interpersonale;

este o tehnică ușor de folosit, aplicabilă unei largi categorii de vârste;

poate fi folosită în diferite domenii de activitate și discipline;

este o strategie metacognitivă ce încurajează indivizii să privească conceptele din diferite perspective;

determină și activează comunicarea și capacitatea de a lua decizii;

încurajează gândirea laterală, gândirea constructivă, complexă și completă.

Fiecare pălărie gânditoare reprezintă un mod de gândire oferind o privire asupra informațiilor, sentimentelor, judecăților, atitudinii pozitive, creativității, controlului. 

Metoda JIGSAW (MOZAICUL)

Jigsaw (în engleză jigsaw puzzle înseamnă mozaic) sau metoda grupurilor interdependente, este o strategie bazată pe învățarea în echipă (team-learning). Fiecare elev are o sarcină de studiu în care trebuie să devină expert. El are în același timp și responsabilitatea transmiterii informațiilor asimilate, celorlalți colegi.

Etape și faze:

1. Pregătirea materialului de studiu:

Profesorul stabilește tema de studiu și o împarte în 4 sau 5 sub-teme. Opțional, poate stabili pentru fiecare sub-temă, elementele principale pe care trebuie să pună accentul elevul, atunci când studiază materialul în mod independent. Acestea pot fi formulate fie sub formă de întrebări, fie afirmativ, fie un text eliptic care va putea fi completat numai atunci când elevul studiază materialul. Realizează o fișă-expert în care trece cele 4 sau 5 sub-teme propuse și care va fi oferită fiecărui grup.

2. Organizarea colectivului în echipe de învățare de câte 4–5 elevi (în funcție de numărul lor în clasă).

Fiecare elev din echipă, primește un număr de la 1 la 4–5 și are ca sarcină să studieze în mod independent, sub-tema corespunzătoare numărului său. El trebuie să devină expert în problema dată. De exemplu, elevii cu numărul 1 din toate echipele de învățare formate, vor aprofunda sub-tema cu numărul 1. Cei cu numărul 2 vor studia sub-tema numărul 2, și așa mai departe.

Faza independentă:

Fiecare elev studiază sub-tema lui, citește textul corespunzător. Acest studiu independent poate fi făcut în clasă sau poate constitui o temă de casă, realizată înaintea organizării mozaicului.

3. Constituirea grupurilor de experți:

După ce au parcurs faza de lucru independent, experții cu același număr se reunesc, constituind grupe de experți pentru a dezbate problema împreună. Astfel, elevii cu numărul 1, părăsesc echipele de învățare inițiale și se adună la o masă pentru a aprofunda sub-tema cu numărul1. La fel procedează și ceilalți elevi cu numerele 2, 3, 4 sau 5. Dacă grupul de experți are mai mult de 6 membri, acesta se divizează în două grupe mai mici.

Faza discuțiilor în grupul de experți:

Elevii prezintă un raport individual asupra a ceea ce au studiat independent. Au loc discuții pe baza datelor și a materialelor avute la dispoziție, se adaugă elemente noi și se stabilește modalitatea în care noile cunoștințe vor fi transmise și celorlalți membrii din echipa inițială. Fiecare elev este membru într-un grup de experți și face parte dintr-o echipă de învățare.

Din punct de vedere al aranjamentului fizic, mesele de lucru ale grupurilor de experți trebuie plasate în diferite locuri ale sălii de clasă, pentru a nu se deranja reciproc.

Scopul comun al fiecărui grup de experți este să se instruiască cât mai bine, având responsabilitatea propriei învățări și a predării și învățării colegilor din echipa inițială.

4. Reîntoarcerea în echipa inițială de învățare.

Faza raportului de echipă:

Experții transmit cunoștințele asimilate, reținând la rândul lor cunoștințele pe care le transmit colegii lor, experți în alte sub-teme. Modalitatea de transmitere trebuie să fie scurtă, concisă, atractivă, putând fi însoțită de suporturi audio-vizuale, diverse materiale. Specialiștii într-o sub-temă pot demonstra o idee, citi un raport, folosi computerul, pot ilustra ideile cu ajutorul diagramelor, desenelor, fotografiilor. Membrii sunt stimulați să discute, să pună întrebări și să-și noteze, fiecare realizându-și propriul plan de idei.

5. Evaluarea

Faza demonstrației:

Grupele prezintă rezultatele întregii clase. În acest moment elevii sunt gata să demonstreze ce au învățat. Profesorul poate pune întrebări, poate cere un raport sau un eseu ori poate da spre rezolvare fiecărui elev o fișă de evaluare. Dacă se recurge la evaluarea orală, atunci fiecărui elev i se va adresa o întrebare la care trebuie să răspundă fără ajutorul echipei.

Ciorchinele

Este o metodă antrenantă care oferă posibilitatea fiecărui elev să participe individual, în perechi sau în grup. Solicită gândirea copiilor, deoarece ei trebuie să treacă în revistă toate cunoștințele lor în legătură cu un termen – nucleu, reprezentativ pentru lecție, în jurul căruia se leagă toate cunoștințele lor.

Ciorchinele este o metodă grafică antrenantă care stimulează gândirea critică și creativitatea elevilor. Metoda stimulează găsirea conexiunilor dintre idei.

Etapele generale ale acestei metode sunt:

Stabilirea modalităților de lucru: individual sau în grup

Realizarea unui început al ciorchinelui, pe tema anunțată

Se scrie un cuvânt / temă care urmează a fi cercetat, în mijlocul foii/tablei.

Se notează toate ideile, sintagmele, cunoștințele care vin în mintea elevilor în legătură cu tema propusă, în jurul cuvântului central, trăgându-se linii între acesta și informațiile notate conform schemei.

Această metodă a fost folosită la fixarea unor variante gramaticale, ciorchinele având menirea de a exemplifica cât mai multe cuvinte uzuale. Elevii nu numai că au reținut aceste exemple, dar au alcătuit cu ele și numeroase propoziții. Printre avantajele acestei metode consemnăm următoarele: nu se critică ideile propuse, stimulează conexiunile dintre idei, iese în evidență modul propriu de a înțelege o temă anume, elevii realizează asociații noi de idei sau relevă noi sensuri ale ideilor, caută căi de acces spre propriile cunoștințe. Prin acest exercițiu se încurajează participarea întregii clase. Poate fi folosit cu succes la evaluarea unei unități de conținut dar și pe parcursul predării, făcându-se apel la cunoștințele dobândite de elevi.

Metoda R.A.I.

Are la bază stimularea și dezvoltarea capacităților elevilor de a comunica (prin întrebări și răspunsuri) ceea ce tocmai au învățat. Denumirea provine de la inițialele cuvintelor Răspunde –Aruncă –Interoghează și se desfășoară astfel: la sfârșitul unei lecții sau a unei secvențe de lecție, profesorul împreună cu elevii săi, printr-un joc de aruncare a unei mingi mici și ușoare de la un elev la altul. Cel care aruncă mingea trebuie să pună o întrebare din lecția predată celui care o prinde. Cel care prinde mingea răspunde la întrebare și apoi aruncă mai departe altui coleg, punând o nouă întrebare. Evident, interogatorul trebuie să cunoască și răspunsul întrebării adresate. Elevul care nu cunoaște răspunsul iese din joc, iar răspunsul va veni din partea celui care a pus întrebarea. Acesta are ocazia de a mai arunca încă o dată mingea, și, deci, de a mai pune o întrebare. În cazul în care, cel care interoghează este descoperit că nu cunoaște răspunsul la propria întrebare,este scos din joc, în favoarea celui căruia i-a adresat întrebarea. Eliminare acelor care nu au răspuns corect sau a celor care nu au dat niciun răspuns, conduce treptat la rămânerea în grup a celor mai bine pregătiți.

Figura nr. 3.6 Descrierea metodei R.A.I

Metoda R.A.I. poate fi folosită la sfârșitul lecției, pe parcursul ei sau la începutul activității, când se verifică lecția anterioară, înaintea începerii noului demers didactic, în scopul descoperirii, de către profesorul ce asistă la joc, a eventualelor lacune în cunoștințele elevilor și a reactualizării ideilor – ancoră.

Metoda R.A.I. poate fi folosită la orice tip de conținut. Elevii sunt încântați de aplicarea acestei metode-joc deoarece pot constata reciproc rezultatele obținute și își pot dovedi superioritatea față de colegi. Antrenați în acest joc cu mingea, chiar și cei mai timizi elevi participă cu plăcere la o activitate care este bazată atât pe învățare cât și pe evaluare.

Metoda cadranelor

Este o modalitate de sintetizare a unui conținut informațional solicitând participarea elevilor în înțelegerea lui adecvată. Această metodă de lucru presupune trasarea a două axe principale una pe cealaltă, în urma căreia rezultă patru cadrane. Cadranele se numerotează de la unu la patru. Se poate lucra individual sau cu clasa împărțită pe grupe și atunci fiecare grupa va primi câte o fișă.

Se pot propune diferite cerințe în cadrul metodei cadranelor pentru a realiza obiectivele propuse în lecția respectivă.

Această metodă poate fi folosită în etapele lecției dar poate fi și o excelentă metodă de evaluare a cunoștințelor însușite de elevi (în cadrul unei lecții sau al unui capitol).

În evocare: se poate desena cadranul și se pot trece obiectivele sub formă de cerințe;elevii își trasează cadranele și își citesc cerințele; le putem cere apoi să citească lecția cu atenție pentru a face însemnările în cadran;

În realizarea sensului: colaborează, comunică, cer sfaturi și îndrumări cadrului didactic, dezbat și realizează obiectivele prevăzute;

În reflecție: se confruntă rezultatele, se dezbat, se analizează, se fac aprecieri.

Metoda cadranelor poate fi aplicată în toate etapele lecției sau numai în etapele de reflecție, realizându-se feed-back-ul învățării.

Instruirea diferențiată

Învățământul contemporan se îndreaptă spre o educație intelectuală diferențiată. Lipsa diferențierii poate avea ca rezultat insuccesul, eșecul școlar..

Astfel, se pot propune următoarea gamă de strategii manageriale și educaționale ca:

Sursa: MEC, 2016, Instruirea diferențiată, Ghid pentru formatori și cadre didactice, p. 34

Tabel nr. 3.4 Strategii manageriale și educaționale

Cunoașterea psiho-pedagogică a elevului este condiția de bază în desfășurarea unei activități diferențiate și individualizate. Munca independentă este un mijloc de sporire a eficienței procesului de predare învățare. Organizarea individuală a procesului de învățământ cultivă inventivitatea, gândirea independentă și creatoare a elevilor. Însă îmbinarea muncii frontale cu cea pe grupe și individuală sporește eficiența procesului de învățământ. În acest mod se poate realizarea tratarea diferențiată a elevilor, asigurând fiecăruia obținerea unor performanțe școlare ridicate

CAPITOLUL IV. PROIECTE DIDACTICE

4.1 Proiect didactic nr.1

Tema lecției : Proprietăți generale ale metalelor

Tipul lecției : Lecție mixtă

Clasa :

Durata : 1h

Obiective operaționale

O1. Să caracterizeze metalele din punct de vedere al proprietăților fizico-mecanice utilizând cunoștințele anterioare.

O2. Să identifice proprietățile fizico-mecanice ale unui metal utilizând diagamele existente în materialul didactic

O3. Să comenteze variația caracterului metalic în sistemul periodic.

O4. Să deducă reactivitatea unor metale prin experiment de laborator.

O5. Să coreleze reactivitatea metalelor constatată experimental cu poziția în seria de activitate.

O6. Să deducă pe bază de activități experimentale proprietățile chimice ale metalelor.

O7. Să generalizeze sub forma unei scheme proprietățile chimice ale metalelor.

Metode și procedee didactice

conversația euristică;

experimentul de laborator;

învățarea prin descoperire dirijată;

problematizarea;

algoritmizarea;

modelarea;

Mijloace de învățământ

mostre de metale în stare compactă și pulbere;

planșe care conțin diagramele proprietăților fizico-mecanice ale metalelor;

seria de activitate;

sistemul periodic;

retroproiector și folii;

ustensile și reactivi;

Moment organizatoric

verificarea frecvenței și aspectului clasei

recomandarea de a nu se atinge nimeni de ustensile și reactivi până la începerea experimentului.

Prezentarea conținutului

După studiul principalelor nemetale cu utilizare practică urmează să studiem principalele metale cu utilizare practică: Al, Fe, Cu, dar pentru o mai bună înțelegere se analizează proprietățile fizico-mecanice și chimice generale ale metalelor. Se notează pe tablă titlul lecției „Proprietăți fizice și chimice generale ale metalelor”. Clasa este alcătuită din 17 de elevi, se pot forma 4 grupe, utilizându-se experimentul frontal și pe grupe, iar în unele cazuri experimentul demonstrativ pentru a deduce proprietățile fizico-mecanice și chimice ale metalelor prin activitate independentă. Pe mese sunt pregătite mostre de metal, ustensile, reactvii necesari desfășurării activității experimentale și fișele de lucru.

Activitate independentă

Pe mese aveți mostre de metale în stare compactă și pulbere: Al, Cu, Zn, Pb, Fe, Hg, Mg, Sn, Au, Ag, Na, observați-le cu atenție!

Determinați unele proprietăți fizice caracteristice metalelor și notați în tabel concluziile:

Întrebare: În care stare de agregare se pot prezenta metalele la temperatura obișnuită?

Răspuns: La temperatură obișnuită metalele sunt solide, cu excepția mercurului care este lichid.

Întrebare: O altă proprietate fizică, caracteristică este luciul metalic. Cum se prezintă luciul metalic în stare compactă și în stare de pulbere?

Răspuns: Metalele prezintă luciu metalic în stare compactă și în tăietură (Na, K), care în unele cazuri dispare în stare de pulbere, deoarece metalele absorb radiația luminoasă căpătând un aspect mat.

Întrebare: Metalele sunt colorate. Cum putem clasifica metalele după culoare?

Răspuns: Metalele sunt: – alb-arigintii: Mg, Al, Ag, Sn, Na, K, Ca, Cr;

– gri-cenușii: Pb, Fe,

– galben: Au ,Cs;

– roșu-arămiu: Cu;

Informație : La fizică ați studiat faptul că fiecare substanță are proprietăți specifice numite constante fizice: densitatea, temperatura de topire.

Întrebare: Urmărind diagrama densității metalelor stabiliți limitele în care variază?

Răspuns: Densitatea metalelor variază astfel:

ρk = 0,8 g/cm3 – ρOs = 22,5 g/cm3

Întrebare : Utilizând diagrama temperaturilor de topire precizați metalele care au cea mai mică respectiv cea mai mare temperatură de topire?

Răspuns: Cea mai mică temperatură de topire o are mercurul t t Hg = 39ºC, iar cea mai mare temperatură de topire o are wolframul tt W = 3370ºC.

Pentru determinarea celorlalte proprietăți fizice se utilizează experimentul pe grupe.

Experiment – grupa A

Materiale necesare: sârmă de fier, cupru, aluminiu, bec, alimentator (baterie)

Modul de lucru:

Realizați o instalație ca în figură:

Închideți pe rând circuitul cu sârma de fier, cupru și aluminiu.

Întrebare: Ce observați?

Răspuns: Metalele prezintă conductibilitate electrică.

Întrebare: Urmărind diagrama conductibilității electrice, indicați metalele cu cea mai mare conductibilitate electrică.

Răspuns: Metalele cu cea mai mare conductibilitatea electrică sunt: Au, Cu și Ag.

Experiment: grupa B

Materiale necesare: sărmă de fier, cupru, aluminiu, spirtieră, chibrit.

Modul de lucru:

Țineți capătul sârmei de Fe, Cu, Al, în flacără până simțiți că s-a încălzit.

Întrebare: Ce proprietate fizică reprezintă acest fenomen?

Răspuns: Metalele prezintă conductibilitate termică.

Întrebare: Care din metalele utilizate prezintă conductibilitate termică mai mare?

Verificați răspunsul utilizând diagrama conductibilității termice.

Răspuns: Cuprul prezintă cea mai mare conductibilitate termică.

Experiment: grupa C

Materiale necesare: pilitură de fier, cupru, aluminiu, staniu, apă și alcool.

Modul de lucru:

Verificați solubilitatea metalelor în apă și alcool.

Întrebare: Metalele sunt solubile în solvenți uzuali?

Răspuns: Metalele sunt insolubile în solvenți uzuali.

Informație: Metalele sunt solubile în topiturile altor metale formând aliaje.

În afara proprietăților fizice, metalele prezintă și o serie de proprietăți mecanice:

duritatea

pasticitatea

Experiment demonstrativ

Materiale necesare: mojar, pistil, bucățele de Al, Fe, Cu, Sn, Pb.

Modul de lucru:

Într-un mojar se încearcă rezistența la acțiunea unor forțe exterioare.

Întrebare: Ce observați?

Răspuns: Metalele sunt dure. Duritatea metalelor variază de la 1-9 pe scara Mohs.

Experiment demonstrativ

Materiale necesare: plăci și fire de Al, Cu.

Întrebare: Ce observați?

Răspuns: Metalele se pot prezenta sub formă de plăci și fire subțiri, deci sunt plastice, pot fi modelate.

Informații: Metalele pot fi:

maleabile-pot fi trase în foi subțiri (laminare)

ductile-pot fi trase în fire subțiri (trefilare)

Se verifică corectitudinea notițelor prin confruntare cu tabelul completat, prezentat la retroproiector:

Deducerea proprietăților chimice se realizează prin conversație euristică, descoperire dirijată și experiment de laborator pe grupe, sau demostrativ.

Întrebare: Cum variază caracterul metalic în sistemul periodic?

Răspuns: Caracterul metalic crește de la dreapta la stânga în perioadă și de sus în jos în grupă.

Activitate independentă: Comparați caracterul metalic al: Li și K; Na și Al; Fe și Cu; Al și Fe;

Informație:

Metalele au fost așezate în ordinea crescătoare a caracterului metalic într-un șir numit „SERIA REACTVITĂȚII CHIMICE A METALELOR”, care este un instrument de lucru foarte important.

Metalele cu cele mai importante utilizări practice se pot ordona astfel:

Observație:

Hidrogenul nu este un metal, dar figurează în această serie deoarece multe reacții ale metalelor implică, substituirea de către metal a hidrogenului din apă sau acizi.

Poziția ocupată de un element în seria de activitate chimică ne arată modul în care se va comporta în diferite reacții chimice.

Experiment demostrativ:

Materiale necesare: cristalozot, pâlnie, spirtieră, apă, Na, Mg, Cu, soluție alcoolică de fenoftaleină

Modul de lucru:

Într-un cristalizor cu apă se introduce o bucățică de Na uscată și curățată de stratul de oxid, se acoperă cristalizorul cu o pâlnie, apoi se adaugă câteva picături de fenoftaleină.

În alt cristalizor cu apă caldă se introduce o bucată de magneziu curățată de stratul de oxizi, se acoperă cristalizorul cu o pâlnie, apoi se adaugă câteva picături de fenoftaleină.

Întrebare: Ce observați?

Răspuns: Sodiul reacționează violent cu apa cu formare de NaOH (bază) pus în evidență cu fenoftaleină și H2 care se poate identifica cu ajutorul chibritului aprins.

Magneziul reacționează cu H2O cu formare de Mg(OH)2 și H2;

Cuprul nu reacționează cu apa rece și nici cu H2O(v).

Activitate independentă:

Completați tabelul pentru activități experimentale de pe fișa de lucru (vezi anexa).

Experiment pe grupe

Materiale necesare: stativ cu eprubete: HCl, Zn, Al, Cu, Fe, chibrit.

Modul de lucru:

În eprubetele care conțin HCl se introduce pilitură de Al, Zn, Fe, Cu.

Întrebare: Ce fenomen observați?

Răspuns: Al, Fe, Zn, reacționează cu HCl cu formare de AlCl3, ZnCl2, FeCl2 și respectiv H2 care poate fi identificat cu un chibrit aprins, când arde și se aude „poc”.

Cuprul nu reacționează cu HCl.

Experiment frontal

Materiale necesare: stativ cu eprubete, cuie de fier și sârmă de cupru, soluție de CuSO4 și FeSO4

Modul de lucru:

Cuiul de fier se introduce în soluția de CuSO4 și sârma de cupru în soluția de FeSO4.

Întrebare: Ce observați că se întâmplă în cele două eprubete?

Răspuns: În eprubeta în care s-a introdus cuiul de fier soluția și-a modificat culoarea din roșu în verde, iar pe cui s-a depus un strat roșiatic de cupru.

În eprubeta în care s-a introdus sârma de cupru nu s-a produs nici un fenomen chimic.

Concluzie:

Metalele mai reactive decât H pot substitui acest element din apă și din acizi.

Un metal poate substitui din compuși metalele mai puțin reactive decât el (situate după el în seria de activitate).

În capitolul „Nemetale cu utilizări practice” am studiat reacția nemetalelor cu metalele. Experimental am realizat arderea Mg, Al, Fe, în oxigen; reacția clorului cu Al și Fe; reacția Fe și Zn cu sulful.

Concluzie:

Metalele pot reacționa cu substanțe simple : O2, S, Cl2, deasemeni pot reacționa și cu substanțe compuse: apa, acizi, compușii altor metale (oxizi și acizi), proprietăți deduse experimental.

Pentru a sintetiza proprietățile chimice generale ale metalelor se realizează o schemă prezentată la retroproiector.

Substanțe simple O2

S

(reacție de combinare) Cl2, Br2, I2

+

M H2O hidracizi

Substanțe compuse acizii oxoacizi

(reacție de substituție)

compușii altor metale oxizi

săruri

Pentru realizarea retenției și transferului se propune tema pentru acasă, în care trebuie să particularizeze o schemă de program.

III. Tema pentru acasă

Particularizați schemele de mai jos pentru M = Fe, Cu, Al

O2 H2O

HCl

M + S M+ CuO

AgNO3

Cl2

Utilizând informațiile dobândite anterior.

Rezolvarea temei pentru acasă:

M = Al, Fe, Cu

4Al + 3O2 2Al2O3 3Fe+2 O2 Fe3O4 2Cu +O2 2CuO

2Al + 3S Al2S3 Fe + S FeS 2Cu + S Cu2S

2Al + 3Cl2 2AlCl3 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2

B) M = Al, Fe, Cu

Aluminiul reacționeaza cu apa vapori; ferul deasemeni, în schimb în atmosferă umedă ruginește; cuprul nu reacționează cu apa.

Aluminiul și ferul reacționează cu HCl, iar cuprul nu reacționează.

2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 ↑

Fe + 2HCl FeCl2 + 2H2 ↑

Aluminiul și ferul reacționează cu CuO

2Al + 3CuO Al2O3 + 3Cu

2Fe + 3CuO Fe2O3 + 3Cu

Cu azotatul de argint reacționează toate trei metalele.

Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag↓

Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag↓

Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag↓

ANEXĂ

Fișa pentru activitatea experimentală

4.2 Proiect didactic nr.2

Tema lecției : ALUMINIUL – stare naturală, proprietăți fizice și chimice

Tipul lecției : Lecție de dobândire de noi cunoștințe prin experiment

Clasa :

Durata : 1h

Obiective operaționale

O1. Să recunoască aluminiul dintr-o serie de elemente date reprezentate simbolic.

O2. Să deducă proprietățile fizico-mecanice ale aluminiului folosind mostre și informațiile din diagramele proprietăților fizico-chimice ale metalelor.

O3. Să deducă prin experimente de laborator proprietățile chimice ale aluminiului.

O4. Să modeleze proprietățile chimice ale aluminiului cu ajutorul reacțiilor chimice.

Metode și procedee didactice

conversația euristică;

experimentul de laborator;

învățarea prin descoperire dirijată;

algoritmizarea;

modelarea;

Mijloace de învățământ

planșe care conțin diagramele proprietăților fizico-mecanice ale metalelor;

ustensile și reactivi;

manual;

retroproiector și folii;

Organizarea procesului de predare-învățare

I. Moment organizatoric

Verificarea frecvenței și aspectului clasei

Recomandarea ca nimeni să nu utilizeze ustensilele și reactivii fără acordul profesorului

II. Reactualizarea cunoștințelor predate anterior și legătura cu lecția nouă se realizează printr-un test de autoevaluare formativă: FIȘA DE LUCRU NR.1

Elevii urmăresc proba etalon la retroproiector și corectează fișa cu creion roșu prin metoda corectării reciproce apoi notează punctajul realizat.

III.Prezentarea conținutului

După studiul general al proprietăților fizice și chimice ale metalelor, le vom particulariza pentru Al, Fe, Cu. Studiul acestor metale prezintă același algoritm ca în cazul studierii metalelor.

Tema lecției : Aluminiul- stare naturală, proprietăți fizice și chimice.

Informație: Aluminiul este cel mai răspândit metal din scoarță (7,5%), se găsește numai sub formă de compuși.

Activitate independentă experimentală:

Utilizând mostrele de sârmă, pilitură și pulbere de Al și planșele cu diagramele proprietățile fizico-mecanice generale ale metalelelor determinați principalele proprietăți fizice și mecanice ale aluminiului. Se prezintă la retroproiector tabelul care conține proprietățile fizice și mecanice, pe care elevii îl vor completa în caiete.

Întrebare: Determinați caracterul chimic și electrochimic al Al utilizând seria de activitate chimică.

Răspuns: Al prezintă caracter electropozitiv accentuat, formează trei ioni pozitivi.

Activitate independentă:

Modelați procesul de formare al ionului de Al la tabla magnetică.

●

● Al -3 e Al 3+

●

atom de aluminiu ion de aluminiu

Activitate independentă:

Experiment frontal :

Materiale necesare: sârmă de aluminiu, pahar Berzelius, apă.

Mod de lucru: se introduce sârma de aluminiu în apă.

Întrebare: Ce observați?

Răspuns: Al nu reacționează cu apa la temperatura obișnuită (apa lichidă).

Concluzie: Conform seriei de activitate Al prezintă reactivitate chimică ridicată, dar nu reacționează cu apa la rece.

Observație: Al la temperatura obișnuită se acoperă cu o peliculă subțire stabilă și aderentă de Al2O3 care îl protejează de acțiunea exterioară a oxigenului, umezelii sau a agenților chimici obișnuiți-fenomenul se numește pasivare .

Utilizând schema generală a proprietăților chimice ale metalelor (prezentată în folie pentru retroproiector), ustensilele și reactivii pe care îi aveți pe mese să deducem proprietățile chimice ale Al.

La mese s-au distribuit fișele de lucru pentru acitvitate experimentală și s-a realizat un mic instructaj privind manipularea reactivilor.

Experimentele nr. 2, 3, 4 se realizează demonstrativ.

Experimentul nr. 6 se realizează demonstrativ sau se prezintă un diapozitiv explicându-se detaliile tehnice și precauțiile necesare efectuării acestui experiment.

Experimentele nr. 1, 5, 7, 8 se realizează astfel:

grupa I: reacția cu O2.

grupa II: reacția Al cu acizii (HCl; H2SO4; HNO3).

grupa III: reacția Al cu sărurile (CuSO4; ZnCl2).

grupa IV: reacția Al cu NaOH.

Activitate independentă: – se completează pe caiete fișa de lucru nr.2 pentru activitate experimentală.

IV. Obținerea performanței

Elevii au rezolvat sarcinile de lucru din fișele de activitate independentă de unde au desprins următoarele concluzii:

substanțe simple:O2, S, Cl2.

A. (reacția de combinare)

Al reacționează cu :

substanțe compuse: acizi ,baze puternice, oxizi, săruri

(reacție de sustituție)(condiții de reacție)

B.

Al prezintă o mare stabilitate în aerul atmosferic și în prezența HNO3 concentrat.

V. Evaluarea performanței

a) Completați ecuațiile reacțiilor chimice pentru reacția Al cu, CuSO4, MnO2:

Al + H2SO4 _ _ _ _ _+_ _ _ _ _ _ _

Al + CuSO4 _ _ _ _ _ _+_ _ _ _ _ _ _

Al + MnO2 _ _ _ _ _ _+_ _ _ _ _ _ _

VI. Tema pentru acasă: exercițiile 2; 3.1;4.4; pag.34 (Cornelia Gheorghiu).

FIȘA DE LUCRU NR.1

FIȘA DE LUCRU NR.2

4.3 Proiect didactic nr.3

Tema lecției : ALUMINIUL – utilizări

Tipul lecției : Lecție de consolidare a cunoștințelor prin exerciții și probleme pe bază de experiment de laborator

Clasa :

Durata : 1h

Obiective operaționale

O1. Să deducă utilizările aluminiului pe baza proprietăților fizico-mecanice și chimice.

O2. Să aplice informațiile despre proprietățile aluminiului în rezolvarea unei scheme program.

O3. Să utilizeze algoritmul de rezolvare a problemelor în care apar utilizări ale aluminiului .

O4. Să-și consolideze priceperile și deprinderile practice în utilizarea ustensilelor și reactivilor.

Metode și procedee didactice

conversația euristică;

experimentul de laborator;

algoritmizarea;

problematizarea;

modelarea;

Mijloace de învățământ

fișe de activitate independentă

ustensile și reactivi;

culegere de probleme;

retroproiector și folii;

Organizarea procesului de predare-învățare

I. Moment organizatoric

Verificarea frecvenței și aspectului clasei

II. Reactualizarea cunoștințelor predate anterior și legătura cu lecția nouă

Se realizează pe baza unei fișe de activitate independentă. După rezolvare, elevii se autoevaluează prin comparare cu fișa rezolvată corect, prezentată la retroproiector. Se analizează rezultatele și se stabilește modul de continuare a lecției

III. Prezentarea conținutului

Informație : Proprietățile fizico-mecanice și chimice deosebite ale aluminiului îl impun ca unul din cele mai importante metale utilizate în industrie, numit și „metalul viitorului”. Deducerea utilizărilor pe baza proprietăților fizico-mecanice se face prin conversație euristică și activitate independentă. Se prezintă la retroproiector un tabel care conține proprietățile fizico-mecanice, elevii vor completa rubrica „Utilizări”, în urma întrebărilor puse de profesor.

Activitate independentă : rezolvați următoarea problemă prezentată pe fișa de lucru:

Duraluminiu este un aliaj cu 95% Al, 4%Cu și mici adaosuri de Mg și Mn. Calculați masa de aluminiu cu puritatea 90% din care s-ar putea obține 1000kg duraluminiu.

Rezolvarea problemei:

%Al = 95% DAl = duraluminiu

pAl = 90% 100kg DAl……………………………….. 95 kg Al

mDal = 1000 kg 1000kg Dal……………………………… x kg Al

x = 1000 kg·95 kg = 100 kg Al (100%)

100 kg

mAl =?

p = mp . 100

mi

mi = mp . 100 = 950 kg·100 = 1055,55 kgAl(95%)

p 90

p = puritatea

mp = masa de substanță pură

mi = masa de substanță impură

Pentru a deduce dependența proprietăți chimice – utilizări se realizează experimente demonstrative care constituie și motivația pentru rezolvarea unor probleme.

Experiment demonstrativ : pasivarea aluminiului

Ustensile și reactivi: sârmă de aluminiu, șmirghel, stativ cu eprubete, apă, HNO3 dil./conc.

Modul de lucru: se numerotează 6 eprubete: 1 și 2 conțin apă, 3 și 4 conțin HNO3 diluat, iar 4 și 5 conțin HNO3 concentrat. În eprubetele 1, 3, 5, se introduce sârma de aluminiu necurățată de stratul de oxid, iar în eprubetele 2, 4, 6, se introduce sârma de aluminiu șmirgheluită.

Întrebare: Ce fenomene observați ?

Răspuns: Atât sârma necurățată cât și cea curățată nu reacționează cu apa sau acidul azotic diluat/concentrat la rece – se pasivează.

Concluzie: Deoarece aluminiu nu reacționează cu apa la rece sau cu acidul azotic diluat/concentrat se poate utiliza la: fabricarea cisternelor pentru transportul acidului azotic și a vaselor de bucătărie fiind rezistent la coroziune.

Experiment demonstrativ: reacția aluminiului cu sărurile altor metale mai puțin reactive.

Ustensile și reactivi: pahare Berzelius, lamă de Al curățată de stratul de oxid, 100 g soluție de c=50 % de MSO4 (M = Cu, Ni, Zn).

Modul de lucru: în pahare Berzelius care conțin 100 g soluție de sulfat se introduce câte o lamă de Al

Activitate independentă: notați pe fișa de lucru observațiile rezultate în urma experimentului:

Soluția de CuSO4 de culoare ………………. a devenit în urma recției …………………

iar pe lama de aluminu s-a depus……………… de culoare………………..

Soluția de NiSO4 de culoare……………… a devenit în urma recției …………………

iar pe lama de aluminu s-a depus……………… de culoare………………..

Soluția de ZnSO4 de culoare……………… a devenit în urma recției …………………

iar pe lama de aluminu s-a depus……………… de culoare………………..

Apoi rezolvați următoarea problemă pe grupe de elevi:

În 100 g soluție de sulfat de cupru (grupa nr.1), sulfat de nichel (grupa nr.2), sulfat de zinc (grupa nr.3) de c=50% s-a introdus o lamă de Al curățată de stratul de oxid. Ce cantitate de metal (Cu, Ni, Zn) s-a depus pe lama de aluminiu? (Ao = 16, AS = 32, ACu = 64, ANi = 59, AZn = 65).

Pentru a motiva elevii să lucreze rapid se organizează un mini – concurs între grupe formate, cel care va termina primul de la fiecare grupă va rezolva problema la tablă și va fi notat.

Concluzie: Deoarece aluminiul substituie metalele care îl urmează în seria de activitate, se va utiliza la obținerea acestor metale.

Întrebare: Cu ce compuși ai altor metale reacționează aluminiu?

Răspuns: Aluminul reacționează cu oxizii altor metale (Fe, Cr, Mn, Co, V) procesul fiind puternic exoterm.

Concluzie: Aluminiul poate fi utilizat la obținerea metalelor din oxizi (reducerea oxizilor cu metale) – procesul se numește aluminotermie, în cazul reacției cu oxidul de fer, ferul se obține în stare topită. Ferul obținut în acest mod se utilizează la sudarea șinelor de tramvai sau cale ferată.

Activitate independentă: rezolvați următoarele probleme:

Calculați ce cantitate de Al2O3 se va obține în urma recției a 320g Fe2O3 cu pulbere de aluminiu. Câte grame de aluminiu se consumă și ce cantitate de fer topit rezultă ? (Ao = 16, AFe = 56, AAl = 27)

Ce cantitate de pulbere de aluminiu și oxid de fer sunt necesare pentru a obține 280g fer în stare topită?

Informație: Reacția dintre aluminiu și clor este importantă deoarece produsul de reacție: clorura de aluminiu este utilizat în sinteza organică drept catalizator.

Activitate independentă: rezolvați următoarea problemă

Prin reacția dintre 60 g Al de puritate 90% și clor rezultă 255g clorură de aluminiu. Să se afle randamentul reacției? (AAl = 27, ACl =35,5)

Dacă această problemă depășește timpul destinat orei de curs va constitui tema pentru acasă.

IV. Reactualizarea feed-backului

Ultima parte a lecției se realizează prin conversație de fixare. Se pun întrebări la care răspunsul este așteptat de întrega clasă.

Dați exemple de trei utilizări ale aluminiului datorate proprietăților fizico-mecanice.

Care sunt principalele uitlizări ale aluminiului bazate pe proprietățile chimice?

V. Tema pentru acasă

Realizați un referat cu tema: „Utilizările aluminiului”

FIȘA DE ACTIVITATE INDEPENDENTĂ 1

1. Găsiți greșelile introduse intenționat în scrierea formulelor de mai jos și completați tabelul cu formulele corecte:

2. Indicați substanțele corespunzătoare literelor din schema următoare:

+ Cl2

a a = ?

+ b Al2O3 b = ?

c = ?

+S c d = ?

Al e = ?

+ CuSO4 d + Cu↓

+e Fe↓ + Al2O3

FIȘA DE ACTIVITATE INDEPENDENTĂ 2

1. Găsiți greșelile introduse intenționat în scrierea formulelor de mai jos și completați tabelul cu formulele corecte:

2. Indicați substanțele corespunzătoare literelor din schema următoare:

+ Cl2

a a = AlCl3

+ b Al2O3 b = O2

c = Al2S3

+S c d = Al2(SO4)3

Al e = Fe2O3

+ CuSO4 d + Cu↓

+e Fe↓ + Al2O3

4.4 Proiect didactic nr.4

Tema lecției : FERUL – stare naturală, proprietăți fizice și chimice

Tipul lecției : Lecție de dobândire de noi cunoștințe și consolidare a deprinderilor practice

Clasa :

Durata : 1h

Obiective operaționale

O1. Să exemplifice principalele minereuri care conțin fer.

O2. Să efectueze activități experimentale din care să deducă proprietățile chimice ale ferului.

O3. Să aprecieze reactivitatea chimică a ferului comparativ cu alte metale pe baza activității experimentale.

O4. Să stabilească proprietățile fizico-mecanice ale ferului pe baza observațiilor și a diagramelor proprietăților generale ale metalelor.

O5. Să explice fenomenul de ruginire a ferului comparativ cu alte metale pe baza activității experimentale.

O6. Să modeleze principalele proprietăți chimice ale ferului cu ajutorul ecuațiilor reacțiilor chimice.

O7. Să deducă utilizările ferului pe baza proprietăților fizico-mecanice și chimice.

Metode și procedee didactice

experimentul de laborator;

conversația euristică;

învățarea prin descoperire dirijată;

algoritmizarea;

modelarea;

Mijloace de învățământ

ustensile și reactivi;

retroproiector și folii pentru retroproiector;

fișe de lucru;

diascol și set de diapozitive.

Referatul lucrării va cuprinde:

Informații asupra elevului (numele și prenumele, clasa, tema lucrării)

Informații cu privire la cunoștințele teoretice – proprietățile chimice ale ferului exemplificate prin ecuațiile reacțiilor chimice și observațiilor obținute în urma efectuării lucrărilor de laborator; utilizările ferului și ale aliajelor acestuia cu carbonul (fonta și oțelul); coroziunea ferului și protecția împotriva acestui fenomen.

Prezentarea concluziilor.

Fișa de lucru nr.1

1.În flacăra unei spirtiere presărați pilitură de fer fin divizat.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

2.Într-un cilindru preparați oxigen din H2O în prezența MnO2. Încălziți la roșu o spirală de sârmă de fier, apoi o introduceți într-un cilindru care conține oxigen.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Concluzie:………………………………………………….

Fișa de lucru nr.2

Din amestecul de fer și sulf în raport de 7/4 (preparat anterior) introduceți într-o eprubetă, prinsă în stativ, un vârf de spatulă. Aprindeți apoi spirtiera astfel încât flacăra să fie sub partea superioară a amestecului, încălziți până la apariția punctelor incandescente, după care îndepărtați sursa de căldură.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Atenție: pentru a recupera eprubeta peste substanța obținută se pune HCl; se lucrează la nișă deoarece din reacție se degajă hidrogen sulfurat, care este toxic și urât mirositor.

Reacția se pote realiza și pe o sită de azbest când amestecul este aprins cu o așchie de brad.

Fișa de lucru nr.3

Într-un cilindru se prepară clor din clorat de potasiu și HCl. Cilindrul se acoperă cu o placă de sticlă umedă și nu se inspiră gazul dezvoltat petru că este toxic. Se introduce o lingură de ars cu pilitură de fier adusă la incandescentă. Se spală vasul după terminarea reacției.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Pentru a demonstra că se obține FeCl3 și nu FeCl2 se face identificarea Fe3+ cu KSCN când se obține o colorație roșu intens.

Fișa de lucru nr.4

În patru eprubete se pun 4 cuie identice, dar care se vor afla în condiții diferite. În prima eprubetă este doar cuiul, în a doua se pune apă distilată, în a treia apă în care se barbotează CO2, iar în a patra se pune apă de mare, se acoperă cu dopuri de cauciuc și se observă schimbările intervenite pe parcursul câtorva zile (pentru ca elevii să poată nota observațiile, profesorul realizează acest experiment anterior, deoarece procesul de ruginire este o reacție lentă).

Observații: …………………………………………….

Concluzie:……………………………………………..

În cazul în care laboratorul este dotat cu instalație de gaz se poate realiza experimentul dintre Fe și H2O(v) când ferul reacționează conform poziției în seria de activitate, produșii de reacție fiind H2 și Fe2O3.

Modul de lucru: se utilizează o eprubetă greu fuzibilă, în care se introduce puțină apă, astfel încât să nu se ude pereții eprubetei. Se fixează eprubeta în stativ într-o poziție ușor înclinată, apoi se introduce cu o bandă de hârtie pulbere de fier astfel încât să se așeze uniform. Eprubeta se închide cu un dop care conține un tub îndoit cufundat într-un pahar umplut 3/4 cu apă, apoi se pregătește o altă eprubetă pentru culegerea gazului. Ținând becul în mână se încălzește partea superioară a eprubetei, unde se află fierul, până se înroșește. În timp ce încălzim se lasă becul pentru o secundă jos pentru ca apa să se evapore. Totodată se urmărește degajarea gazului din tubul de degajare, când tot aerul a fost eliminat se culege gazul, fără să se întrerupă încălzirea.

Se umple eprubeta cu gaz, se întrerupe încălzirea și se scoate imediat suportul, îndepărtându-se paharul pentru ca apa să nu fie sifonată în aparatul fierbinte. Se ține eprubeta cu gura în jos și se încearcă gazul cu o așchie de brad aprinsă.

Instalația utilizată:

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Fișa de lucru nr.5

Într-un stativ cu eprubetele numerotate de la 1 6 introduceți pilitură de fier, apoi turnați cu grijă următorii reactivi:

În eprubeta nr.1 HCl diluat;

În eprubeta nr.2 HCl concentrat;

În eprubeta nr.3 H2SO4 diluat;

În eprubeta nr.4 H2SO4 concentrat;

În eprubeta nr.5 HNO3 diluat;

În eprubeta nr.6 HNO3 concentrat.

Observații: …………………………………………….

Ecuațiile reacțiilor chimice:………………………………….

Concluzii:……………………………………………………..

Fișa de lucru nr.6

Într-o eprubetă care conține sulfat de cupru introduceți un cui de fier. După un timp urmăriți fenomenele. Utilizând o altă eprubetă cu soluție de CuSO4 drept probă martor notați observațiile.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Într-o altă eprubetă care conține soluție de azotat de plumb introduceți o spirală de fier, notați observațiile.

Observații: …………………………………………….

Ecuația reacției chimice:………………………………….

Concluzii:……………………………………………………..

În cazul claselor cu interes deosebit pentru chimie se poate realiza identificarea ionilor Fe2+ și Fe3+.

Identificarea ionului de Fe2+ : într-o eprubetă care conține granule de zinc se adaugă HCl și FeCl3 care are o culoare galben-maronie. În urma reacției dintre zinc și HCl se va obține hidrogen care reduce clorura de fier (III) la clorură de fer (II), culoarea soluției devine slab-verzuie.

Ecuațiile reacțiilor chimice:

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2↑

2FeCl3 + H22FeCl2 + 2HCl

Identificarea ionului de Fe3+ : se realizează cu sulfocianură de potasiu sau sulfocianură de amoniu rezultând combinații complexe colorate specific roșu-violet.

4.5 Proiect didactic nr.5

Tema lecției : CUPRUL – stare naturală, proprietăți fizice și chimice, utilizări

Tipul lecției : Lecție de consolidare a cunoștințelor

Clasa :

Durata : 1h

Obiective operaționale

O1.Să indice compușii naturali cei mai importanți ai cuprului.

O2. Să exemplifice proprietățile fizico-mecanice ale cuprului.

O3. Să utilizeze ecuațiile reacțiilor chimice care se referă la proprietățile chimice ale cuprului în rezolvarea unor probleme.

O4.Să enumere principalele utilizări ale cuprului determinate de proprietățile acestuia.

Metode și procedee didactice

experimentul de laborator

conversația euristică

modelarea

problematizarea

Mijloace de învățământ

ustensile și reactivi

manualul

culegere de probleme

Organizarea procesului de predare – învățare

I. Moment organizatoric

Verificarea frecvenței

II. Reactualizarea cunoștințelor predate anterior

Se realizează prin conversație euristică.

Întrebare: Cuprul fiind un metal tranzițional poate prezenta valențe multiple. Care sunt valențele cuprului?

Răspuns: Cuprul poate fi monovalent sau divalent, el poate ceda un electron de pe ultimul strat formând ionul de Cu+ sau poate ceda un electron de pe ultimul strat și unul de pe antepenultimul star formând ionul de cupru Cu2+.

Întrebare: Dați exemple de trei compuși naturali ai cuprului.

Răspuns: Compușii mai importanți ai cuprului sunt: calcopirita – CuFeS2, calcozina Cu2S, piatra vânătă CuSO4, malahit și azurit (carbonați bazici de cupru).

Întrebare: Care sunt cele mai importante proprietăți fizico-mecanice?

Răspuns: Cuprul este un metal de culoare roșiatică, cu δ = 8,96g/cm3, are duritate 3, prezintă conductibilitate termică și electrică ridicată, are punct de topire ridicat Tt =1083ºC, este foarte maleabil și ductil, formează ușor aliaje cu alte metale: Zn, Sn, Ni.

Întrebare: Care sunt principalele proprietăți chimice ale cuprului?

Răspuns: Cuprul prezintă o activitate chimică scăzută conform poziției în seria de activitate. Reacționează în condiții normale cu clorul și sulful, la temperatură înaltă cu oxigenul, nu reacționează cu apa sau hidracizii în schimb reacționează cu acidul azotic concentrat și acidul sulfuric concentrat la cald, sau cu compușii metalelor care îl urmează în seria de activitate: azotatul de argint sau clorura de mercur (II), deasemeni în atmosferă umedă se pasivează (se acoperă cu un strat de culoare verzuie de carbonat bazic de cupru numit popular „cocleală”).

Întrebare: Dați exemple de utilizări ale cuprului determinate de proprietățile fizico-mecanice și chimice.

Răspuns: Cuprul se poate utiliza la confecționarea conductorilor electrici, a foilor de tablă pentru acoperișuri, a schimbătoarelor de căldură, a vaselor de bucătărie sau la obținerea aliajelor.

III. Prezentarea conținutului

Pentru consolidarea cunoștințelor referitoare la proprietățile chimice ale cuprului se utilizează un experiment demonstrativ, care va constitui și motivația rezolvării unor probleme de calcul stoechiometric.

Experiment demonstrativ: reacția cuprului cu acidul azotic concentrat

Ustensile și reactivi : șpan (pulbere) de cupru, stativ cu eprubete, HNO3 concentrat, o instalație care conține o eprubetă cu tub lateral, un dop de cauciuc perforat în care se introduce o pipetă cu HNO3 concentrat, cristalizor cu apă în care este pusă o eprubetă pregătită pentru culegerea gazului, în această eprubetă se introduc tuburile de legătură de la eprubeta cu tub lateral.

Modul de lucru: în eprubeta cu tub lateral se introduce șpan de cupru, cu ajutorul pipetei se introduce HNO3 concentrat; în eprubeta neacoperită se introduce peste șpanul de cupru HNO3 concentrat.

Întrebare: Ce fenomene observați?

Răspuns: În eprubeta cu tub lateral se observă apariția unei soluții de culoare albastră, specifică ionilor de cupru Cu2+, gazul colectat sub apă fiind incolor. În eprubeta neacoperită se observă apariția aceleiași soluții, dar gazul razultat are culoare roșu-brun.

Informație: Gazul colectat sub apă este NO-monoxidul de azot, produsul care se obține în mod normal în urma acestei reacții; gazul rezultat în eprubeta deschisă este NO2 dioxidul de azot sau hipoazotida care se obține în urma reacției NO cu oxigenul din aer; hipoazotida este un produs toxic.

Activitate independentă: rezolvați următoarea problemă.

Ce volum de hipoazotidă se obține, în condiții normale, dacă se folosește o bucată de cupru de 5g de puritate 90% și soluție de acid azotic concentrat?

Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:

3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

2NO + O2 2NO2↑

Pentru a determina volumul de hipoazotidă trebuie să calculăm cantitatea de cupru pură, cantitatea de monoxid de azot obținut, cantitatea de hipoazotidă obținută în urma reacției acestuia cu oxigenul din aer.