Пояснительная записка к учебнику «Химия, 10 класс. Базовый уровень»

Предлагаемый учебник открывает учебно-методический комплект (УМК) по химии для старшей школы (10 и 11 классы). Весь УМК будет состоять из двух базовых, двух профильных учебников для 10 и 11 классов, двух методических пособий к этим учебникам (с контрольными материалами), а также электронного приложения к УМК на компакт-диске.

Базовый учебник для 10 класса посвящен органической химии. Материал изложен на основе образовательного Стандарта среднего (полного) общего образования по химии (базовый уровень) и ориентирован на учащихся не химических профильных классов средней школы с преподаванием химии 1 час в неделю. Учебник также может использоваться в общеобразовательных классах.

Количество разделов (22 параграфа) определено на основе рекомендаций примерной Программы среднего (полного) общего образования по химии на базовом уровне, которая отводит изучению органической химии 25 часов. Остальное время, запланированное для прохождения всего курса (до 36-х часов), составляют часы разделов примерной Программы «Методы познания в химии», «Теоретические основы химии», «Химия и жизнь», а также необходимый резерв учебного времени (10%). На изучение большинства разделов (параграфов) отводится по 1 часу, за исключением нескольких наиболее сложных, которым отведено по 2 часа. Примерное поурочное планирование приведено в конце пояснительной записки.

Содержание учебника
(курсивом выделены разделы, предназначенные для самостоятельного или факультативного изучения)

Предисловие
Как пользоваться учебником
Введение. Предмет органической химии
Глава 1. Органические соединения и строение атома

§1. Строение атома. Ковалентная связь
§2. Теория химического строения органических соединений

§3. Алканы. Гомология и номенклатура алканов
§4. Свойства алканов. Механизм органической реакции
§5. Алкены. Этилен
§6. Диены. Каучуки
§7. Алкины. Ацетилен
§8. Ароматические соединения. Бензол
§9. Установление строения органических соединений
§10. Нефть

§11. Спирты
§12. Фенолы
§13. Альдегиды и кетоны
§14. Карбоновые кислоты
§15. Сложные эфиры. Жиры
§16. Амины. Анилин
§17. Аминокислоты. Белки
§18. Углеводы
§19. Нуклеиновые кислоты

§20. Полимеры
§21. Органические вещества в повседневной жизни и окружающем мире
§22. Причины многообразия органических соединений

Практическая работа № 1. Получение карбоновой кислоты и сложного эфира
Практическая работа № 2. Решение экспериментальных задач на распознавание органических веществ
Практическая работа № 3. Исследование меда, крахмала, патоки

Ответы к задачам

Каждый параграф завершается набором вопросов по тексту параграфа, задачей для решения в классе (самостоятельно или на доске – по выбору учителя), а также домашним заданием. Здесь же приведены номера видеоопытов из приложения 2, которые рекомендуется посмотреть и обсудить. При отборе web-ресурсов мы не гнались за количеством, обращая внимание прежде всего на качество и доступность. Этим критериям, безусловно, отвечает прекрасный web-учебник Г.И.Дерябиной и Г.В.Кантария Органическая химия (дополнительный материал) и качественно отснятые Видеоопыты к школьному курсу органической химии из Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов. Для учебника отобраны не все имеющиеся в Коллекции видеоопыты, а лишь те из них, которые отвечают программе базового курса. Но и в этом случае их число составляет 65. Такой современный методический ресурс крайне полезен - посмотреть столько опытов в условиях жесткого ограничения по времени в базовом курсе без помощи Интернет школьники, разумеется, не могли бы.

Кроме того, каждый параграф завершается заданием для самопроверки из приложения 5. В основном эти задания предназначены для закрепления материала, но при необходимости могут служить и тренажером для подготовки к ЕГЭ в той его части, которая требует знания органической химии. Вместе с домашними заданиями и задачами в классе общее число задач, которыми оснащен учебник, составляет 265. Это также солидный ресурс, призванный помочь усвоению и закреплению учебного материала.

В соответствии с принципом наглядности, учебник иллюстрирован рисунками моделей молекул, схемами, фотографиями материалов, приборов и технологических установок. Всего в учебнике более 100 различных иллюстраций, присутствует цветной блок. Учебник снабжен ясной системой навигации. Книга печатается в две краски, на выделенной цветной полосе на полях размещены навигационные знаки, акцентирующие внимание учащегося. Навигационная система подробно объяснена в разделе «Как пользоваться учебником».

При освоении органической химии опора делается на ранее полученные учащимися знания о строении атома и химической связи. Это позволяет изучать органические реакции на основе их механизмов, избегая запоминания большого фактического материала в пользу понимания сути происходящего в органических реакциях. Таким образом, реализуется концепция учебника теоретического типа, в котором эмпирические факты объясняются на основе фундаментальных законов химии. Это отличает предлагаемый учебник от более распространенного в средней школе учебника классического типа, в котором сначала накапливают эмпирический материал (часто без объяснения причин описываемых явлений) и лишь затем переходят к теоретическому обобщению. Теоретический тип учебника является мощным и в тоже время тонким образовательным инструментом, требующим точной «настройки» – в том числе и с учетом возрастной психологии учащихся. В 10 классе возрастная психология уже не препятствует ученикам продвигаться в освоении предмета от абстрактного к конкретному.

Среди основных проблем химии приоритет отдается её мировоззренческим аспектам. В то же время должное внимание уделено таким проблемам, как изучение состава и строения веществ, взаимосвязь свойств вещества с его строением, исследование закономерностей химических превращений и способов управления ими в целях получения новых материалов.

В концепции учебника изначально была заложена идея представления органической химии как современной, динамично развивающейся науки. Не секрет, что в подавляющем большинстве действующих сегодня российских учебников эта задача не реализована. Парадоксальным образом такая ситуация сложилась и поддерживается стойкой традицией (оставшейся еще с советской школы) обильно оснащать учебники химии биографиями и портретами ученых-классиков рубежа XIX-XX веков. Само по себе это не плохо, так как воспитывает у подрастающего поколения гордость за свою страну. Однако эта идеологическая, воспитательная составляющая учебного материала имеет и обратную сторону: химия предстает перед учеником не как современная наука, а как устоявшаяся, вдоль и поперек исследованная дисциплина. Сегодня в учебниках практически нет информации о том, что происходило в химической науке во второй половине ХХ века и в начале нынешнего. В предлагаемом учебнике эта хроническая «болезнь» преодолена – школьникам сообщаются сведения о современных физических методах исследования строения органических веществ: масс-спектроскопии, хроматографии, ЯМР, ИК (см. §9, 10). При этом фамилии ученых-классиков тоже упомянуты в нужном контексте.

В концепции учебника заложена определенная «сейсмоустойчивость» в условиях непрекращающихся реформам школьного образования. Введение новых образовательных стандартов для старшей школы, возможное разделение ЕГЭ на базовый и профильный уровни - все эти варианты дальнейшего развития реформ учтены содержанием учебника. Сейчас ЕГЭ по химии не является обязательным, однако совершенно очевидно, что это временное явление, связанное со становлением и обкаткой системы ЕГЭ в России. Если, как предполагается, произойдет переход к базовому и профильному уровням ЕГЭ по химии, то учебник окажется востребованным и в этих условиях. В целом предлагаемый учебник имеет определенный «запас прочности» – он не ориентирован на сиюминутную ситуацию, на конъюнктуру. Например, сейчас в ЕГЭ отсутствуют задания по нуклеиновым кислотам, однако в учебнике такие авторские задания предложены. Эти задания представляют собой варианты, которые могли бы быть по данной теме в ЕГЭ, если бы разработчики ФИПИ вдруг решили это сделать. Впрочем, пока основная роль таких заданий в §19 (как и в других параграфах) – закрепление материала.

В учебнике предусмотрены специальные вставки дополнительного материала. В авторской концепции, заявленной еще до написания учебника, дополнительному материалу отводится роль, выходящая за традиционные рамки. Важно показать предмет (органическую химию) с разных точек зрения, в разных ракурсах в зависимости от профильных предпочтений учащихся. Часть предлагаемых вставок имеет специфическую, специализированную для того или иного профиля познавательную направленность и должна быть позиционирована с помощью специальных пометок на полях рядом со значком дополнительного материала: «математика в химии», «информатика в химии», «физики для химиков», «химики для физиков», «химия и писатели», «химия и поиски внеземной жизни». Такие пометки не только стимулирует интерес к предмету со стороны творческих, одаренных школьников физико-математического или гуманитарного профиля, но и осуществляют межпредметные связи. При подготовке учебника к экспертизе Издательство по техническим причинам не смогло в полной мере реализовать эту авторскую концепцию – вставки присутствуют без каких-либо комментариев. Однако при подготовке к печати такие заголовки к части дополнительных материалов будут добавлены. Дополнительный материал, доступный для чтения учащимся всех профилей, уже выполняет важную задачу - побуждает читать учебник самостоятельно, что крайне важно при дефиците урочного времени.

Важной особенностью учебника является отсутствие в нем логических разрывов. Логическим разрывом мы называем такое изложение учебного материала, при котором используемые обоснования либо противоречат ранее полученным знаниям, либо сами по себе внутренне противоречивы. Например, необъяснимым (с точки зрения ученика) может выглядеть активирующее влияние гидроксильной или аминогруппы в реакциях электрофильного замещения в ароматическом кольце фенола или анилина – ведь азот и кислород электроотрицательные элементы. В то же время авторы ряда базовых учебников констатируют без каких-либо объяснений: эти заместители повышают электронную плотность в орто- и пара- положениях ароматического кольца. Считается, что электронные эффекты (индукционный и мезомерный) не могут изучаться в базовом курсе органической химии. Действительно, они не упомянуты в Стандарте, однако в нашем учебнике предусмотрена возможность для ученика ознакомиться с этими понятиями в разделах дополнительного материала. Когда такая возможность отсутствует, логический разрыв прерывает осмысленное восприятие материала, дискредитирует в глазах ученика научную парадигму и способен вызвать стойкое неприятие предмета, тем самым серьезно осложнив дальнейшее обучение. Учет этого обстоятельства особенно важен при обучении одаренных детей.

Учебник написан по авторской программе, которая лишь незначительно отличается от примерной Программы среднего (полного) общего образования по химии (базовый уровень). По всем основным разделам обе программы идентичны. Общая характеристика учебного предмета, определение его места в учебном плане, определение целей, перечня умений и навыков, результатов обучения полностью совпадают в авторской и примерной Программах. Среди учебных тем в авторской Программе, по сравнению с примерной Программой, добавлены кетоны (в примерной Программе из карбонильных соединений – только альдегиды), азотистые гетероциклы и нуклеиновые кислоты. Последние обозначены в Стандарте как подлежащие изучению (но не включенные в требования к уровню подготовки выпускников). Демонстрации и лабораторные опыты в авторской Программе по сравнению с примерной Программой сокращены. Это связано с крайним дефицитом учебного времени в базовом курсе.

Среди практических работ в программах совпадают «Идентификация органических соединений» (в учебнике – «Решение экспериментальных задач на распознавание органических веществ»). Что касается рекомендуемой примерной Программой темы «Распознавание пластмасс и волокон», то в авторской Программе и в учебнике она заменена двумя практическими работами на выбор: «Получение карбоновой кислоты и сложного эфира» и «Исследование меда, крахмала, патоки». Замена связана с тем, что в подавляющем большинстве школ, где приходилось бывать автору, техническое состояние лабораторных вытяжных шкафов оставляет желать лучшего и безопасное проведение опытов с нагреванием (сожжением) пластмасс и волокон невозможно. Авторская программа рекомендует практические работы, максимально безопасные с точки зрения токсичности и агрессивности используемых материалов.

Таким образом, содержание учебника удовлетворяет образовательному Стандарту среднего (полного) общего образования по химии (базовый уровень) и Примерной программе среднего (полного) общего образования по химии в части запланированных учебных часов. Информация, которая не входит в Стандарт, но при этом интересна учащимся и важна для избегания логических разрывов, для осуществления межпредметных связей, из мировоззренческих или практических соображений, вынесена во вставки дополнительного материала.

Примерное поурочное планирование

Предполагается, что отдельные параграфы (темы) будут изучаться в течение одного часа за исключением нескольких наиболее сложных параграфов, на которые отводится по 2 часа. По одному часу рекомендуется выделить на вводное занятие, а также на изучение §1 (Строение атома и ковалентная связь), §2 (Теория строения органических соединений), §3 (Алканы, гомология и номенклатура), §4 (Свойства алканов, механизм органической реакции). Как можно заметить, тема «алканы» разделена на два самостоятельных параграфа несмотря на то, что химия этих соединений достаточно проста. Это связано с трудностями освоения нового химического языка на старте изучения органической химии.

Также по 1 часу рекомендуется уделить изучению материалов §10 (Нефть), §12 (Фенолы), §13 (Альдегиды и кетоны), §14 (Карбоновые кислоты), §15 (Сложные эфиры, жиры), §16 (Амины, анилин), §17 (Аминокислоты, белки), §18 (Углеводы), §20 (Полимеры), §21 (Органические вещества в повседневной жизни) и §22 (Причины многообразия органических соединений).

По 2 часа предполагается выделить на изучение пяти параграфов: §5 (Алкены, этилен), §6 (Диены, каучуки), §7 (Алкины, ацетилен), §8 (Ароматические соединения, бензол), а также §11 (Спирты). Эти темы объемны и в большинстве из них присутствуют механизмы реакций, понятие о которых практически не вводилось на предыдущих этапах изучения химии. Для самостоятельного или факультативного изучения предназначены §9 (Установление строения органических соединений), и §19 (Нуклеиновые кислоты).

В сумме затраты учебного времени на перечисленные темы составляют 26 часов. Остальные учебные часы распределяются следующим образом: 3 часа – самостоятельные и контрольные работы, 2 часа – практические работы, 3 часа – необходимый резерв свободного учебного времени (10%). Таким образом, годовой курс из 34 часов (34 учебные недели) вмещает весь представленный в учебнике материал.

В целом запланированные для УМК базовые учебники для 10 и 11 классов в условиях жесткого ограничения учебного времени будут способны полностью раскрыть содержание предмета в соответствии с требованиями Стандарта по химии на базовом уровне.

Об авторе

Общий стаж моей преподавательской деятельности 30 лет, причем не только в высшей школе, но и (параллельно) в средней. Опыт работы со школьниками приобретался как в учебных заведениях для одаренных детей (таких как СУНЦ НГУ), так и в обычных школах. Например, последние три года я работаю в физико-математическом лицее, провожу выездные занятия в школах небольших северных городов Ханты-Мансийского автономного округа. Таким образом, я хорошо знаком с реалиями нынешней профильной школы и проблемами преподавания непрофильных дисциплин.

В целом мои образовательные подходы в области химии сформировались под влиянием научной школы кафедры органической химии НГУ и НИОХ СО РАН, руководителем которых долгие годы являлся выдающийся российский химик, вице-президент АН СССР, президент IUPAC в 1988-1989 годах, академик Валентин Афанасьевич Коптюг. В частности, суждения В. А. Коптюга о причинах многообразия органических соединений, изложенные им однажды в лекции для небольшого круга слушателей на кафедре НГУ, нашли отражение в заключительном разделе учебника «Причины многообразия органических соединений».

Большую роль в моей педагогической практике играет моя деятельность в качестве ведущего научного сотрудника Института педагогических исследований одаренности детей РАО (Новосибирск), работа над докторской диссертацией в области методики преподавания химии (научный консультант академик РАО А. А. Никитин) и на определенном этапе – деятельность в качестве члена Научно-методического совета по химии Федерального института педагогических измерений (ФИПИ, Москва).

Отдельные разделы учебника для 10 класса в pdf-формате можно посмотреть со страницы авторской мастерской. Буду признателен за отзывы и комментарии.

С уважением, А. В. Мануйлов