تدریس شیمی با نگاه کاربردی

تدریس شیمی با نگاه کاربردی

چکیده:
درصورتی که پیش از تدریس به کاربرد و اهمیت مطلبی که قرار است آموزش داده شود اشاره کنیم در دانش آموز و دانشجو انگیزه بیشتری برای فراگیری دانش شیمی ایجاد می شود همچنین با طرح مسئله پیش از تدریس دانش آموزان کنجکاو می شوند. و موضوع برای آنها جذاب تر می شود و با بیان کاربرد مطالب فراگیران از زمان مدرسه و دانشگاه به کار و فعالیت و آینده شغلی فکر می کنند و جرقه های تولید در ذهن آن ها ایجاد می شود. به ویژه دانش آموزان هنرستانی رشته صنایع شیمیایی که از زمانی که این رشته را انتخاب می کنند در حقیقت شغل آینده خود را انتخاب کرده اند. به هر حال چه در دبیرستان و یا رشته ی صنایع شیمیایی هنرستان و یا حتی در دانشگاه این روش باعث علاقه مند شدن و طرح پرسش از طرف دانش آموزان می شود. حتی وقتی به این روش دانش آموزان با جزییات و کاربرد مواردی که تدریس می شود به ساخت دستگاه یا تولید مواد علاقه مند می شوند و در این زمینه دست به فعالیت های فردی یا گروهی می زنند که نمونه ی آن رقابت تولید آمونیاک در آزمایشگاه می باشد.

مقدمه:
در دوران دانش آموزی، هنگامی که معلمان درس می دادند گاهی می پرسیدم این درسی که به ما می دهید چه فایده ای دارد و پاسخی که می شنیدم این بود که باید یاد بگیری و امتحان بدهی تا قبول شوی.
اما این پاسخی نبود که من می خواستم بلکه در پی پیدا کردن کاربرد آن دانش در زندگی بودم.

به همین دلیل وقتی معلم شیمی شدم تلاش کردم پیش از تدریس هر بخش از شیمی، ابتدا کاربرد آن را برای دانش آموزن بیان کنم یا شرایط فقدان آن دانش را و مشکلاتی که پیش از کشف یا اختراع آن بخش وجود داشته اشاره می کردم تا به این شکل انگیزه دانش آموزان را برای شنیدن درس بیشتر کنم.

برای این منظور شیمی را به دو یا سه بخش برای دانش آموزان می توان تقسیم کرد.

یکی بخش بنیادی که به درک مفاهیم شیمی کمک می کند اما در عمل به طور مستقیم کاربردی ندارد. مانند انرژی یونش

بخش دوم که هم نقش بنیادی دارد و هم کاربردی هستند مانند طیف و طیف نگاری و طیف سنجی

و بخش دیگر مطالب کاربردی که دانستن آن ها برای تولید و کار در یک واحد تولیدی شیمیایی الزامی است و همیشه به عنوان یک شیمیست به آن ها احتیاج داریم مانند نامگذاری، موازنه و استوکیومتری، غلظت ها…

در این باره تاریخ علم شیمی و مقایسه گذشته با اکنون بسیار در ایجاد انگیزه در دانش آموزان موثر است.
در این مقاله تلاش می شود به مواردی از این نوع تدریس اشاره شود.

۱- تدریس انرژی یونش:
همان طور که می دانیم الکترون ها بسیار کوچک هستند و به سرعت به دور هسته اتم در حال چرخش اند و به همین دلیل نمی توان آن ها را با هیچ میکروسکوپی دید پس چگونه دانشمندان به آرایش الکترونی اتم ها پی برده اند مثلآ چگونه فهمیده اند که آرایش الکترونی سدیم برابر
Na)2)8)1

می باشد.
در این هنگام از دانش آموزان می خواهم درباره پاسخ این سوال بیندیشند و جواب بدهند پس از شنیدن پاسخ یک یک آنها و رد جواب ها شروع به تدریس انرژی یونش می کنم در هنگام تدریس انرژی یونش از اعداد فرضی که بهتر جهش های الکترونی را نشان دهد استفاده می شود اما به فراگیران فرضی بودن اعداد گوشزد می شود.

۲- تدریس طیف و طیف نگاری
می دانیم که نزدیک ترین ستاره به ما خورشید است که آن هم به دلیل دمای بسیار بالا قادر نیستیم به آن نزدیک شویم و نمونه برداری کنیم. پس چگونه دانشمندان به عناصر موجود در خورشید و دیکر ستارگان پی برده اند؟ در حالی که حتی در صورت سرد بودن ستاره گان به دلیل فاصله ی بسیار دور آن ها نمی توانیم به آن ها نزدیک شویم چه رسد به این که از آن ها نمونه برداری کنیم و عناصر آن ها شناسایی کنیم؟
پس از شنیدن جواب های فراگیران و رد جواب ها و تقویت حس کنجکاوی در آن ها شروع به تدریس طیف نگاری مقایسه طیف عناصر با اثر انگشت انسان و چگونگی رخنه ی این دانش از نجوم به شیمی و صنایع شیمیایی و حتی نساجی و …. پرداخته می شود.

۳- تدریس نامگذاری
در بخش نامگذاری ترکیبات معدنی به این نکته که برای خرید و به کار بردن مواد شیمیایی باید نامگذاری را بیاموزیم و جزییات آن را یاد بگیریم تا هنگام خرید و استفاده یا تولید مواد شیمیایی دچار اشتباه نشویم در این مورد مثال مس کلرید که دو تا داریم مس(I) کلرید و مس(II) کلرید مناسب است که مثلآ برای تهیه فتالوسیانین مس باید از مس(I) کلرید استفاده شود و مس(II) کلرید جواب نمی دهد در حالی که اگر این نکته را ندانیم در هنگام خرید ممکن است دچار اشتباه شویم و پول و وقت به هدر رود.

در بخش نامگذاری ترکیبات آلی به تنوع ترکیبات آلی اشاره می شود و این که اگر شما یک ترکیب آلی جدید را ساختید با روش های آیوپاک می توانید آن را نامگذاری کنید و وقتی حتی از طریق تلفن نام آن را به دیگری می گویید می تواند ساختمان آن را روی کاغذ رسم کند و بفهمد شما چه ترکیبی را ساخته اید.

۴- نوشتن واکنش های شیمیایی
در این بخش به اهمیت پیدا کردن نسبت موادی که باید باهم ترکیب کنیم اشاره می شود در غیر این صورت ممکن است یکی از مواد را بیشتر از حد نیاز برداریم در این حالت حتی اگر واکنش انجام شود محصول نا خالصی خواهیم داشت. برای نمونه می توان واکنش پتاس و نیتریک اسید را مثال زد که در اثر آن ها پتاسیم نیترات حاصل می شود. حال اگر مقدار پتاس را بیشتر از حد نیاز برداریم پتاسیم نیترات ناخالص می شود و از خاصیت اکسید کنندگی آن کم می شود.

و یا در بخش واکنش های اکسایش کاهش برای ایجاد انگیزه در دانش آموزان برای فراگیری این بخش که نسبتآ مشکل هم است به واکنش باروت سیاه اشاره می شود که چینی ها به طور اتفاقی نسبت بین مواد اولیه آن را پیدا کرده بودند و آن را محرمانه نگه داشته داشتند و به دلیل نسبت نا متعارف مواد اولیه دیگر ملل دنیا نتوانستند برای چند صد سال این نسبت را پیدا کنند اما امروز با توجه به پیشرفت علم شیمی در بخش اکسایش کاهش در کمتر از پنج دقیقه می توانیم این واکنش را نوشته، موازنه کنیم و نسبت درست را به دست آوریم.

۵- محاسبات شیمیایی و غلظت ها
در این باره نیز پیش از تدریس کارخانه ای مثال زده می شود که هیدروکلریک اسید ماده ی مصرفی این کارخانه است. روال این است که پیش از تحویل هیدروکلریک اسید باید ابتدا توسط آزمایشگاه غلظت اسید تایید شود در غیر این صورت وقتی فروشنده اسید مطمئن می شود که در این کارخانه کیفیت اسید کنترل نمی شود هر بار اسید رقیق تری را به جای اسید ۳۵٪ می فروشد. و یا همچنین کارخانه ای که تولید کننده هیدروکلریک اسید است پیش از انبار کردن اسید باید غلظت آن توسط آزمایشگاه کنترل گردد.

۶- محلول ها
برای نمونه در بخش Ksp پیش از تدریس کارخانه ای مثال زده می شود که در راکتوری باید غلظت یون ها به گونه ای کنترل گردد تا در این راکتور رسوبی ایجاد نشود چون در غیر این صورت ممکن است به راکتور، شیر ها و لوله های آن آسیب برسد و حتی از مدار خارج شود و یا برعکس باید یک یون را رسوب دهیم تا بتوانیم آن را جدا کنیم که برای این منظور باید به بخش Ksp و محاسبات آن تسلط داشته باشیم تا اتفاق نا خواسته نیافتد.

و یا پیش از تدریس یون مشترک، چالش جداکردن صابون از گلسیرین در واکنش صابون سازی مثال زده می شود. و پس از ایجاد پرسش در مغز دانش آموز، واکنش صابون سازی توضیح داده می شود که چگونه پس از تولید صابون، محصول اصلی را از محصول جانبی (گلسیرین) با اضافه کردن نمک سدیم کلرید و ایجاد یون مشترک با سدیم استئارات جدا کنیم.

خلاصه پیش از تدریس هر موضوعی آن را به صنعت ربط داده می شود و یا در باره ی نوع عملکرد پیش از تدریس چالش ایجاد می شود تا ذهن ها برای فهمیدن راه حل کنجکاو شوند و سپس تدریس انجام می شود در این حالت تدریس از حالت خشک و غیرکاربردی به یک مطلب مفید و کاربردی تبدیل می شود و دانش آموزان علاقه مند می شوند و از آموختن لذت می برند و حتی انگیزه ای برای تولید پیدا می کنند.

موارد بالا تنها مثال هایی از این نوع تدریس بود. نگارنده در طول سی سال تدریس تقریبآ برای هر موضوعی علت اهمیت فراگرفتن آن مطلب را برای دانش آموزان بیان می کند و پس از ایجاد چالش شروع به تدریس می کند.