Курсовая работа: Ознакомление учащихся с химическими производствами в курсе средней школы
2. Производство чугуна и стали.
3. Переработка нефти.
4. Коксование углей.
5. Производство уксусной кислоты.
В процессе изучения этого, сравнительно небольшого количества производств, учитель химии должен вскрыть то общее, что составляет основу современной химической промышленности. В курсе химии средней школы, конечно, речь идёт не только о перечисленных производствах, но и о производственных способах получения целого ряда других веществ: кислорода, водорода, хлора, металлов (кальция, натрия и др.), углеводородов, (этилена, ацетилена и др.), сахара, синтетического каучука, пластмасс, цемента и др. С промышленными способами получения этих веществ учащиеся тоже знакомятся, но знакомятся очень кратко. Обращают внимание не на технологию и другие связанные с этим вопросы, а только на самую химическую сущность производственных процессов, и лишь в некоторых случаях – на условия этих процессов. Более подробное изучение производств этих веществ выходит за пределы учебной программы, является недопустимой перегрузкой учащихся и может быть осуществлено только в процессе внеклассных занятий.
В политехнической подготовке учащихся имеют значение доступные для посещения местные химические производства, а также ближайшие к школе месторождения химического сырья. Однако следует твёрдо помнить один из важнейших принципов: Местное производственное окружение в учебных целях используется лишь в объёме требований, предусмотренных учебной программой.
Местные производства, не предусмотренные учебной программой, рассматриваются в средней школе не детально, а только как отдельные иллюстрации изучаемых по программе научных принципов, общих для современных химических производств. Экскурсии на местные производства, не предусмотренные программой, проводятся не в учебное время, а только в процессе внеклассных занятий.
Следует вообще заметить, что успех решения задачи политехнической подготовки учащихся зависит не столько от количества изученных производств, сколько от умелого отбора наиболее важных, типичных современных производств и от степени использования этих производств с точки зрения требований, предусмотренных программой общеобразовательной средней школы.
1.3 Объём знаний о химических производствах
О предусмотренных программой производствах учащиеся должны усвоить: а) продукт данного производства (его состав, свойства и применение); б) используемое в производстве сырьё (его состав, свойства и подготовка к переработке); в) химические реакции, лежащие в основе получения продукта производства; г) основные фазы производства; д) устройство и принцип действия важнейших аппаратов; е) значение данного производства в народном хозяйстве нашей страны и его связь с другими отраслями производства, а также ж) организацию труда, отражающую социалистический характер нашего советского производства.
На примере важнейших химических производств учащиеся знакомятся с научными принципами и производственными установками, общими, типичными для современных химических производств (3).
В этой связи важно учесть следующее. Как известно, каждое производство ставит своей задачей максимально повысить производительность труда: получить в определённое время наибольшее количество продукта высокого качества с наименьшей себестоимостью. В химическом производстве это достигается путём осуществления целого ряда общих научных принципов как в части технологии, так и в части организации производства.
С целью ускорения процесса всякого химического производства требуется наибольшее увеличение поверхности реагирующих веществ. Поэтому технологический процесс химического производства обычно начинается со специальной предварительной подготовки сырья: механического дробления, очистки, обогащения. Наиболее технически совершенные методы дробления твёрдого химического сырья и его обогащения, а также важнейшие методы очистки сырья (применение магнита, флотации, специальных фильтров, электроочистителей, осушителей и др.) относятся к общим научным оснонам современных химических производств.
С целью наиболее тесного соприкосновения реагирующих веществ в химических производствах, помимо измельчения этих веществ, требуется также их перемещение относительно друг друга. Здесь часто используют принцип противотока, чем достигается наибольшая равномерность течения процесса и полнота использования реагирующих веществ.
С целью наиболее полного использования исходных материалов » ряде химических производств применяется также принцип циркуляции реагирующих веществ. Как известно, вещества за время прохождения через производственную установку не всегда успевают полностью прореагировать. Не вступившие сначала в реакцию вещества затем снова возвращают в аппарат. Так, например, при синтетическом получении аммиака в контактном аппарате реагирует только часть (30–37 %)смеси азота и водорода; поэтому оставшиеся газы отделяют от образовавшегося жидкого аммиака и с помощью специальных насосов опять направляются в контактный аппарат. Сущность так называемого циркуляционного метода и заключается в отделении ещё не прореагировавших веществ от полученного продукта и возвращении их опять в производство. Циркуляционный метод использования химических веществ – также один из основных принципов современного химического производства.
С целью ускорения химической реакции, а тем самым и увеличения выхода продукта, в производственных условиях создают оптимальные температуру и давление. В некоторых случаях этому же служит и применение катализатора. Химические процессы во многих производствах обратимы. В этих случаях, с целью смещения химического равновесия и направления реакции в сторону максимального выхода продукта, реагирующие вещества используют в оптимальных концентрациях.
К общим научным принципам современных химических производств, подлежащих изучению в общеобразовательной средней школе, относятся: а) увеличение поверхности реагирующих веществ, б) теплообмен, в) противоток, г) циркуляция реагирующих веществ, д) изменение скорости и направления химических реакций (использование катализатора, оптимальных температур, давления и концентрации). Все перечисленные общие принципы современных химических производств основываются на закономерностях химических процессов, изучаемых в курсе химии средней школы. Поэтому учитель на примерах отдельных химических производств должен знакомить учащихся, как с научными принципами производств, так и с лежащими в их основе теориями и химическими закономерностями. Максимальное повышение производительности современных химических производств зависит не только от управления реакцией в производственных условиях, но и от рациональной организации самого производства.
К принципам рациональной организации химических производств относятся: а) непрерывность и фазность производственного процесса, б) механизация и автоматизация, в) использование электричества, г) комбинирование производств, д) охрана труда и е) методы повышения производительности труда рабочих.
1.4 Методические принципы ознакомления учащихся с химическими производствами
Общеобразовательная средняя школа не готовит и не может готовить химиков-специалистов: лаборантов, аппаратчиков, техников и т. п., она лишь содействует тому, чтобы её выпускники были всесторонне образованными и получили возможность быстро освоить связанные с применением химии профессии, чтобы полученные химические знания и умения они могли успешно применить в практике нашего коммунистического строительства.
Производственный материал в курсе химии средней школы должен не мешать, а наоборот, содействовать нормальному процессу освоения теоретических основ химии.
Ознакомление учащихся с химическими производствами может иметь успех лишь в том случае, если оно осуществляется не в отрыве, а в самой тесной, органической связи с самим курсом химии. Чем лучше учащиеся ознакомятся с конкретными веществами и их изменениями, тем отчетливее они усвоят теоретические основы химии, тем более осмысленно будет разрешаться и задача политехнической подготовки учащихся.
Ознакомление учащихся с научными принципами производства следует проводить постепенно и последовательно. Соответствующие научные принципы нужно отмечать при изучении каждого конкретного производства. При изучении новых производств нужно' возвращаться к ранее отмечавшимся принципам, повторять, обобщать и углублять их понимание. В этом отношении особенно важно использовать изучение производства серной и азотной кислот и синтеза аммиака.
Ознакомление учащихся с химическими производствами должно строиться, прежде всего, на лабораторных опытах, раскрывающих химическую сущность этих производств.
Если, например, речь идёт о производстве извести в VII классе, то учитель показывает учащимся опыты разложения углекислого кальция прокаливанием и дальнейшим гашением полученной жжёной извести. Сущность сернокислотного производства учащиеся по настоящему осмысливают только на основе непосредственного восприятия опытов получения сернистого газа, окисления сернистого газа в серный ангидрид, получения серной кислоты растворением серного ангидрида.
Большую роль на уроках химии играют демонстрации таблиц и схем технологических процессов, моделей наиболее типичных аппаратов и установок целых производств (4), а также демонстрации диапозитивов и кинофильмов, иллюстрирующие изучаемые производства. Осмысливанию и закреплению производственного материала во многом содействуют самостоятельные лабораторные работы и практические занятия учащихся, а также решение задач, особенно экспериментальных и построенных на производственном материале.
Большое образовательно-воспитательное значение в изучении производств имеют экскурсии как на химические заводы так и на производственные выставки, в музеи, в химические цеха нехимических производств к местам природного залегания химического сырья и др. (5). Однако опыт работы многих учителей химии со всей несомненностью показывает, что экскурсии дают положительный результат лишь в том случае, если они хорошо организованы. Здесь очень важна не только подготовка к экскурсии и её проведение, но и последующий анализ всего того, что учащиеся па экскурсии видели. Чрезмерное увлечение количеством экскурсии за счёт качества их подготовки, проведения и использования получаемых на экскурсиях сведений совершенно не допустимо.
В целях политехнической подготовки учащихся можно с большим успехом использовать не только классные, но и внеклассные занятия. Можно, при наличии необходимых условий, организовать химический кружок и с членами этого кружка проводить экспериментальные работы, производственные экскурсии, чтение научно-популярной и технической литературы, а также изготовление необходимых для уроков учебных пособий: схем приборов, моделей и т. д. Можно организовать для учащихся встречи с учёными и передовиками химической промышленности, проводить обзорные лекции специалистов и демонстрировать кинофильмы – показывать учащимся исключительные успехи современной и особенно пашей советской химии, химической промышленности.
1.5 Подготовка к изучению химических производств
В процессе изучения химических производств, как и во всей учебно-воспитательной работе школы, решающую роль играет учитель. Без достаточно полного и четкого знания учителем технологии химического производства политехническая подготовка учащихся неминуемо примет абстрактный, формальный характер.
В части описания химических производств материал учебника во многих случаях, конечно, недостаточен. Учителю очень важно использовать специальные руководства по технологии химических производств, а также материал о химизации нашего народного хозяйства.
Большую помощь может оказать предварительное посещение специальных отделов музея, выставок и химических производств.