Вариативные методические аспекты составления и решения олимпиадных задач

Автор: Алексеева Екатерина Николаевна

Организация: ГБОУ Лицей № 214

Населенный пункт: г. Санкт-Петербург

Автор: Никитина Ирина Михайловна

Организация: АППО им. Ушинского

Населенный пункт: г. Санкт-Петербург

Реально ли подготовить призера Всероссийской олимпиады?

Самое главное в работе учителя – это любовь к своей работе и детям. Самое большое счастье в работе учителя – видеть блеск в глазах тех детей, которые определились с вершиной, к которой они стремятся. Как привести их к этой вершине?

Составление и регулярное использование на уроках задач олимпиадного уровня не только помогает развить интерес к предмету, но и развивает разные уровни мышления у детей, а так же расширяет возможности педагога и позволяет ему совершенствоваться в своей профессии.

Трудно однозначно определить критерии для олимпиадной задачи, ведь олимпиада – это всегда вызов, всегда выход за рамки и новая высота. Однако любому учителю нужен ориентир, источник, на который можно опереться при создании новой задачи.

Источниками для вдохновения логично использовать не только материалы олимпиад различного уровня, но и вузовскую литературу, а так же специализированную литературу по предмету.

При составлении задач разумно учитывать следующие требования:

Повторим основные требования к задачам, предлагаемым на различных этапах Всероссийской олимпиады:

1) содержание даже одной задачи должно быть максимально разнообразным, а так же приветствуется наличие межпредметных связей. Ученик, претендующий на высокие баллы за олимпиаду, должен хорошо владеть не только химией, но и математикой, физикой, биологией.

2) решение задачи должно выводиться логически, оно не должно быть построено на одном лишь воспроизведении готовых знаний. Открытым остается вопрос, можно ли на Олимпиаде давать задания, которые выходят за пределы пройденного материала далеко вперед, или разумнее составлять задания по пройденным темам, но на более глубоком уровне. Оба подхода имеют место быть в зависимости от цели задачи.

3) задачи, по возможности, должны быть такими, чтобы ошибка, допущенная участником олимпиады на начальной стадии решения, позволила бы ему добиться, хотя бы частично, положительных результатов;

4) идеально, если задача имеет дифференциирующие вопросы. Составляя вопросы, учитель решает, какой должна быть «плата за вход» в задачу: будет ли она невысокой, чтобы каждый ученик сумел хоть что-то, да решить, или же  задача ориентирована на более высокий уровень? За такую задачу возьмется только самый подготовленный ученик

Для примера предлагаю к анализу задачу «Три нитрата»

В лаборатории у химика Эдуарда обнаружились три склянки с нитратами.

Первый нитрат содержит по массе 42,77 процента неизвестного металла.

Навеску нитрата второго металла, массой  39,195 г химик растворил в воде, а потом добавил избыток раствора серной кислоты, в результате выпал белый осадок, нерастворимый в кислотах и основаниях, массой 35,01 г.

Навеску нитрата третьего металла массой 0,9378 г Эдуард поместил в мерную колбу на 100 мл, растворил в небольшом количестве воды, а затем довел раствор до метки. Химик отобрал аликвоту на 10 мл и провел титрование ЭДТА 0,05М, а результаты эксперимента занес в таблицу.

Номер опыта	Объем аликвоты, мл	Объем ЭДТА, мл
1	10	10,3
2	10	9,8
3	10	9,9

 

Эдуард вспомнил, что совсем недавно читал статью о соединении, которое получается прокаливанием имеющихся у него нитратов. В статье была приведена элементарная ячейка данного вещества.

Эдуард решил повторить прочитанный им синтез, в результате он получил ВТСП с похожим составом, массовая доля самого легкого металла в нем составила 26,9%.

 

Вопросы.

1. Установить формулу нитрата первого металла (1 балл)

2. Установить формулу нитрата второго металла, записать уравнение реакции (2 балла)

3. Установить формулу нитрата третьего металла, привести необходимые расчеты (3 балла)

4. Определить формулу соединения по элементарной ячейке (2 балла)

5. Определить формулу реального ВТСП (2 балла)

6. Записать уравнение реакции получения ВТСП из имеющихся нитратов (2 балла)

 

Решение

1. M (нитрата) = 325 г/моль

Металл – лантан, нитрат La(NO₃)₃

2.  Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2HNO₃

n(осадка) = 0,15 моль

n(нитрата) = 0,15 моль

M (нитрата) = 261,3 г/моль

Металл – барий, нитрат Ba(NO₃)₂

3. n _{(ионов металла в аликвоте)} = С_(ЭДТА) * V мл * 10 ^-3 = 0,0005 моль

n _{(ионов металла в колбе)} =0,0005 * 10 = 0,005 моль

M (нитрата) = 0,9378/0,005 = 187,6

Металл – медь, нитрат Cu(NO₃)₂

4. Формула LaBa₂Cu₃O₇

5. ω (Cu) = 0,269

M (ВТСП) = 708 г/моль

Реальная формула LaBa₂Cu₃O_6,5

6. 4La(NO₃)₃ + 8Ba(NO₃)₂  + 12Cu(NO₃)₂ = 4LaBa₂Cu₃O_6,5  + 52NO₂ + 13O₂

 

Как видно из вопросов к задаче, плата за вход весьма небольшая, вопросы разделены по уровням (и второй вопрос кажется несколько легче первого, таким образом можно легко отсеить более слабого ученика, который не готов даже до конца вчитываться в задание). Третий вопрос усложнен появлением мысленного эксперимента, чтобы справиться с ним, учащийся должен обладать определенным словарным запасом (не растеряться от термина «аликвота», от сокращения ЭДТА) и быть знакомым с принципом работы в лаборатории. Решение четвертого вопроса требует умения работать с элементарными ячейками, задание усложнено тем, что не подписаны названия атомов элементарной ячейки (но опознать каждый атом легко можно, сравнив атомные радиусы элементов). Пятый вопрос не требует выполнения сложных математических действий, но при решении ученик сталкивается с нецелым индексом, что может столкнуть с пути к правильному ответу (и с таким заданием справится только тот ученик, который имеет представление о ВТСП. (надо ли указывать, что этим летом про ВТСП говорили довольно много, потому что получили новый сверхпроводник и тема эта должна быть на слуху?). Ответ на последний вопрос выводится логически на основании знаний по неорганической химии.

Усложнить такую задачу можно и вопросом о степени окисления меди (здесь атом меди проявляет степень окисления +3). 

Для развития познавательного интереса учащихся на уроках химии можно предложить другую задачу на тему определения строения данного же соединения:

Вещество, имеющее структуру, аналогичную ВТСП, содержит 23,59% лантана, 46,52 % бария, 32,59 % меди по массе, а так же кислород. Определите молекулярную формулу данного соединения и предложите название для группы веществ схожей структуры без использования буквенных обозначений. В этом случае ученик получает формулу LaBa₂Cu₃O₇ и может предложить название, отражающее соотношение атомов металлов в соединении, то есть 123.

Адаптировать такого рода задачу можно под любой уровень олимпиады, если ориентироваться на заданные критерии. На любом этапе участником олимпиады является не только ученик, но и его учитель. И каждая новая задача – это развитие и рост не только учащегося, но и его педагога.

Опубликовано: 13.10.2025