Особенности организации учебно-исследовательской

Деятельности учащихся в процессе обучения химии

В современных условиях назначение знаний по химии – не столько способствовать развитию химического производства (в последнее время прогрессирует тонкая технология, где требуются высококвалифицированные специалисты), сколько обезопасить себя, окружающих людей и природу от последствий этого развития. И здесь особенно важна общая химическая грамотность школьников, изучающих предметы естественнонаучного цикла в школе.

С другой стороны, в рамках изучения химии в общеобразовательной школе важно, в первую очередь, уделять внимание формированию знаний. Они, безусловно, важны, но общая образованность гораздо важнее, ибо в познавательном процессе складывается еще и интеллектуальный потенциал учащегося, включающий мобильность, глубину мышления, наличие творческих способностей, нравственную убежденность, устойчивое мировоззрение. Все это происходит лишь тогда, отмечает С.Д. Шевченко, когда знания переходят на уровень убеждений [38]. Для такого перехода необходимо, чтобы учащийся в ходе учебно-познавательной деятельности пропустил полученные знания через свой опыт, то есть проявил познавательную активность.

Химия — это наука экспериментально-теоретическая. Изучение веществ и процессов в этой области основано на анализе фактов, полученных в результате эксперимента, и их теоретическом объяснении и обобщении. Если факты можно объяснить на основе уже имеющихся законов и теорий, то они служат подкреплению этих законов и теорий. Но наиболее интересны факты, которые противоречат существующим теориям. И тогда поиск их объяснения приводит к открытию новых законов, созданию новых теорий. Такова логика химических открытий: в сочетании индуктивного (обобщение накопленных фактов) и дедуктивного (применение теорий и законов к объяснению фактов) путей исследования.

Основное содержание и требования к процессу освоения химии как школьного учебного предмета изложены в государственном стандарте общего образования. Здесь определены нормы и требования, определяющие обязательный минимум содержания учебного предмета, максимальный объем учебной нагрузки обучающихся, уровень подготовки выпускников образовательных учреждений, а также основные требования к обеспечению образовательного процесса [37].

В качестве примера рассмотрим рабочую программу базового курса «Химия» для 10 класса средней общеобразовательной школы, которая полностью соответствует Федеральному компоненту государственного образовательного стандарта общего образования.

Данный вариант рабочей программы по химии для 10 класса разработан на основе авторской программы Н.Е. Кузнецовой, соответствующей федеральному компоненту государственного стандарта общего образования. Рабочая программа ориентирована на использование учебника Н.Е. Кузнецовой «Химия. 10 класс» [14]. Программа рассчитана на 35 часов в год, 1 час в неделю, включая 3 практические работы, 3 контрольные работы, 11 лабораторных работ.

Согласно этой программе, изучение химии на базовом уровне среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

- освоение важнейших знаний об основных понятиях и законах химии, химической символике;

- овладение умениями наблюдать химические процессы и явления, оформлять результаты наблюдений,

- овладение умением проводить химический эксперимент, производить расчеты на основе химических формул веществ и уравнений химических реакций;

- овладение умением правильно обращаться с лабораторным оборудованием;

- развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе проведения химического эксперимента, самостоятельного приобретения знаний в соответствии с возникающими жизненными потребностями.

Содержание рабочей программы направлено на освоение учащимися знаний, умений и навыков на базовом уровне. Программа включает все темы, предусмотренные федеральным компонентом государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по химии. В таблице 1 представлено учебно-тематическое планирование курса химии 10 класса.

Таблица 1 – Учебно-тематическое планирование курса химии 10 класса

Наименование темы	Всего час.	Из них
Наименование темы		Практ. работы	Контр. работы	Лаб. опыты
Тема 1. Предмет органической химии.	1	-	-
Тема 2. Теория строения органических соединений.	1	-	-	-
Тема 3. Состав и строение органических соединений.	3	-	-	-
Тема 4. Углеводороды и их природные источники.	10	1	2	4
Тема 5. Кислородсодержащие органические соединения и их природные источники.	12	-	-	4
Тема 6. Азотсодержащие органические соединения и их нахождение в живой природе.	3	-	-	1
Тема 7. Полимеры: пластмассы, каучук и волокна	3	-	-	2
Тема 8. Экспериментальные основы химии.	1	1	-	-
Тема 9. Химия и жизнь.	1	1	1	-
Итого	35	3	3	11

В таблице 2 приведены данные о некоторых темах и соответствующих им практических занятиях, демонстрационных и лабораторных опытах, которые необходимо проводить при изучении химии.

В школьном курсе химии предусмотрено формирование определенных групп умений, позволяющих приобщить учащихся к пониманию сущности химического исследования:

- проверка выдвинутой гипотезы экспериментом, вывод, теоретическое осмысление, использование в практике;

- приобретение умений работать с посудой, материалами, реактивами, инструментами, приборами, освоение приемов, операций, манипуляций, техники химического эксперимента;

- безопасного обращения с горючими и токсичными веществами;

- освоение химической символики, методов моделирования веществ и процессов и др.

Для освоения навыков исследовательской работы на уроках химии основная нагрузка ложится на лабораторные опыты, которые являются сочетанием экспериментальной задачи, расчетной части и теоретической работы в виде формирования научной гипотезы и выводов и отражает основные этапы научно-исследовательской деятельности. Однако в наиболее полной мере развитие исследовательских умений происходит при проведении практических работ [5; 7; 31]. Данный вид занятий, на наш взгляд, может быть представлен качественным и количественным анализами, содержание которых соответствовало бы современным требованиям: прежде всего способствовало формированию и развитию творческого мышления и самостоятельности учащихся, прививало школьникам навыки исследовательского подхода к выполнению лабораторных и практических работ.

Таблица 2 – Перечень практических работ, лабораторных и демонстрационных опытов

Название темы	Вид химического эксперимента
Название темы	Демонстрационный опыт	Лабораторный опыт	Практическая работа
Углеводороды и их природные источники	- Горение ацетилена. - Отношение этилена, ацетилена и бензола к раствору перманганата калия. - Получение этилена реакцией дегидратации этанола, ацетилена карбидным способом. - Коллекция образцов нефти и нефтепродуктов.	- Изготовление моделей молекул углеводородов. - Обнаружение непредельных соединений в жидких нефтепродуктах - Получение и свойства ацетилена. - Ознакомление с коллекцией «Нефть и продукты ее переработки».	- Получение ацетилена и изучение его свойства.
Кислородсодержащие органические соединения и их природные источники	- Окисление спирта в альдегид. - Качественная реакция на многоатомные спирты. - Коллекция «Каменный уголь и продукты его переработки». - Качественные реакции на фенол. - Реакция «серебряного зеркала» альдегидов и глюкозы. - Окисление альдегидов и глюкозы в кислоты с помощью гидроксида меди (II). - Получение уксусно-этилового эфира. - Качественная реакция на крахмал.	- Свойства уксусной кислоты. - Качественная реакция на глюкозу. - Свойства крахмала. - Свойства жиров.	- Идентификация кислородсодержащих органических соединений
Азотсодержащие соединения и их нахождение в живой природе	- Взаимодействие аммиака и анилина с соляной кислотой. - Реакция анилина с бромной водой. - Доказательство наличия функциональных групп в растворах аминокислот. - Растворение и осаждение белков. - Цветные реакции белков: ксантопротеиновая и биуретовая. - Горение птичьего пера и шерстяной нити. - Модель молекулы ДНК.	- Свойства белков
Полимеры: пластмассы, каучук и волокна	- Коллекция пластмасс и изделий из них. - Коллекции искусственных и синтетически волокон и изделий из них.	- Ознакомление с образцами пластмасс, волокон и каучуков - Распознавание пластмасс и волокон.
Экспериментальные основы химии			- Идентификация органических соединений
Химия и жизнь.	- Разложение пероксида водорода каталазой сырого мяса и сырого картофеля. - СМС, содержащие энзимы. - Испытание среды раствора СМС индикаторной бумагой	- Знакомство с образцами препаратов домашней, лабораторной и автомобильной аптечки.

Ученическое исследование сочетает в себе использование теоретических знаний и эксперимента, требует умения моделировать, осуществлять мысленный эксперимент, строить план исследования также требует от учащихся максимальной самостоятельности и достаточно много времени для обучения [16].

Существуют различные исследовательские методы в процессе преподавания химии. К ним относят следующие:

Наблюдение. Это активный метод познавательной деятельности, опирающийся на работу органов чувств. Чтобы быть плодотворным, наблюдение должно отвечать ряду требований:

1) преднамеренности, означающей, что наблюдение должно вестись для решения определенной задачи; 2) планомерности, состоящей в наблюдении по определенному плану, разработанному учителем; 3) активности наблюдения, что означает, что ученик не просто наблюдает все попадающее в поле зрения, а ищет нужное, используя запас знаний; 4) систематичности, т.к. получить нужную информацию можно лишь тогда, когда наблюдения ведут по определенной системе, позволяющей воспринимать наблюдаемое многократно и в различных условиях [16].

Моделирование. Сущность метода заключается в том, что при изучении какого-либо явления создается модель, которая служит для учеников объектом рассмотрения. Так, модельные представления используются при изучении объектов микромира. Например, представление электронного облака служит моделью электрона [16].

Описание. Описание переводит данные эксперимента на язык науки. Используя химические уравнения реакций, учащиеся описывают данные экспериментов. Особенно помогает описание в обучении тогда, когда изучаемые химические процессы необходимо представить во временном аспекте, когда трудно показать экспериментально процессы, идущие годами. Когда формируются представления о сталеварении, о производстве чугуна, стекла, перегонке нефти и др [16].

Химический эксперимент является важнейшим методом и главным средством наглядности на уроке. Его используют для проверки истинности выдвигаемых гипотез, для решения учебных проблем. Посредством эксперимента ученики познают вещества и происходящие с ними изменения. Педагогическая ценность эксперимента в том, что в ходе его наблюдения ученик убеждается в том, что сложными химическими процессами можно управлять, что в кажущихся сначала непонятными явлениях нет ничего загадочного. В этом отношении эксперимент как метод обучения выполняет развивающую и воспитывающую функцию.

В школьной программе по химии оговорены все виды химического эксперимента, которые должны быть выполнены в той или иной форме [34]. Различают учебный демонстрационный эксперимент, выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент – практические работы, лабораторные опыты, которые проводят учащиеся на своих рабочих местах. Своеобразным видом эксперимента является мысленный эксперимент.

Ученический эксперимент – это вид самостоятельной работы. Он не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки приобретенных ими знаний. Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Цель лабораторных опытов – приобретение новых знаний. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы и служат для закрепления и совершенствования знаний, формирования практических умений, совершенствования имеющихся умений и навыков.

Рекомендуется проводить выполнение ученического эксперимента по следующим этапам: 1) осознание цели опыта; 2) изучение веществ; 3) сборка прибора или использование готового; 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов и выводы; 6) объяснение полученных результатов и составление уравнений реакций; 7) составление отчета. Приступая к выполнению эксперимента, ученик должен понимать, для чего он делает опыт и что он должен сделать, чтобы решить поставленную проблему. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов или индикаторов. После самостоятельно сделанного анализа работы ученик должен сделать выводы, используя соответствующие химические теории. Должная роль должна отводиться отчету о выполнении экспериментальной работы, так как составление отчета учит краткому и точному формулированию мысли, правильной записи. За отчет по практической работе ставят отметку.

Демонстрационные опыты – это опыты, которые проводит учитель. Возможны два варианта использования демонстрационного эксперимента:

В первом случае сначала дается теоретическое объяснение того или иного материала, после чего перед учащимися ставится проблема, которая заключается в применении на практике полученных знаний. Далее проводится демонстрационный эксперимент, благодаря которому ученики убеждаются в том, что химическими процессами можно управлять, осуществлять их целенаправленно, что в кажущихся сначала непонятными явлениях нет ничего загадочного и таинственного, что они подчиняются естественным законам, знание которых обеспечивает возможность широкого использования химических превращений в практической деятельности людей. В заключение делается вывод по сделанной работе.

Второй путь заключается в обратном. Учитель проводит демонстрационный эксперимент по новой теме, после которого перед учениками ставится проблема: объяснить какое-либо явление с теоретической точки зрения. Делается вывод.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.

Внимание учащихся направлено на выполнение опыта и изучение его результатов. Они не будут пассивно наблюдать проведение опытов и воспринимать излагаемый материал, если преподаватель, демонстрируя опыт, сопровождает его объяснениями. Тем самым он сосредоточивает внимание на опыте, приучает наблюдать явление во всех подробностях. В этом случае все приемы и действия преподавателя воспринимаются не как волшебные манипуляции, а как необходимость, без которой выполнить опыт практически невозможно. При демонстрационных опытах по сравнению с лабораторными наблюдения явлений проходят более организованно. Но демонстрации не вырабатывают необходимые экспериментальные умения и навыки, поэтому должны дополняться лабораторными опытами, практическими работами и экспериментальными задачами.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

- в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

- опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

- учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

- опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

- опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

- необходимо увеличить темп работы на уроке.

Естественно, что каждый демонстрационный опыт имеет свои особенности в зависимости от характера изучаемого явления и конкретной учебно-воспитательной задачи. В то же время химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

- быть наглядным (все, что делается на демонстрационном столе, должно быть хорошо видно всем учащимся);

- быть простым по технике проведения и доступным для понимания;

- проходить удачно, без срывов;

- заранее подготавливаться преподавателем так, чтобы ребята легко воспринимали его содержание;

- быть безопасным.

Педагогическая эффективность демонстрационного эксперимента, влияние его на знания и экспериментальные умения и навыки зависят от техники эксперимента. Под этим понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования. Последняя представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность. Методика демонстрирования – совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.

Лабораторные опыты – вид самостоятельной работы, предполагающий выполнение химических опытов на любом этапе урока для более продуктивного усвоения материала и получения конкретных, осознанных и прочных знаний. Кроме того, во время лабораторных опытов совершенствуются экспериментальные умения и навыки, т. к. ученики работают в основном самостоятельно. Выполнение опытов занимает не весь урок, а только часть его.

Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже – для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.

Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного – на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов – как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2–3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.

Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.

Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае, можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.

После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.

Лабораторные опыты по химии могут быть индивидуальными (опыты все учащиеся выполняют индивидуально), групповыми (учащиеся, сидящие за одним столом, выполняют одну и ту же работу, но функции между ними распределены), коллективными (учащиеся, сидящие за разными столами, выполняют разные опыты, а затем докладывают о результатах и делают коллективные выводы). Так как лабораторная работа является частью обычного урока, она должна быть заранее тщательно продумана и технически подготовлена. Лабораторная работа может проводиться перед теоретическим объяснением для создания проблемной ситуации.

Например, ученики проводят следующий эксперимент при изучении темы «Растворы электролитов. Реакции в растворах электролитов» в 9 классе.

Опыт 1. Сухой гидроксид кальция смешивают с сухим фенолфталеином. При этом окраска индикатора вопреки ожиданиям не изменяется.

Опыт 2. К полученной смеси порошков добавляют воду и сразу наблюдают появление малиновой окраски индикатора. Как объяснить наблюдения? Какова роль воды в этом процессе? Чтобы доказать, что это не единичное явление проводится еще один опыт.

Опыт 3. К сухой соли нитрата серебра добавляют сухую соль иодида калия. Никаких изменений не происходит. При добавлении воды к смеси солей появляется ярко-желтое окрашивание.

Учащимся непонятны увиденные явления, у них возникают различные предположения: вода является источником ионов водорода и гидроксил ионов, что и влияет на изменение окраски индикатора; индикаторы изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора, происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение Таким образом с помощью эксперимента создается проблемная ситуация на уроке. Далее учитель переходит к объяснению процесса диссоциации, роли воды в нем.

Другим вариантом использования ученического эксперимента может быть проведение его для подтверждения теоретических объяснений учителя. Например, при изучении реакции нейтрализации после рассказа учителя о типе таких реакций проводятся лабораторные опыты: 1) действие раствора серной кислоты на раствор гидроксида натрия; 2) действие раствора серной кислоты на гидроксид меди (II); 3) действие азотной кислоты на гидроксид натрия; 4) действие азотной кислоты на гидроксид меди (II). Проводя цикл опытов, учащиеся подтверждают возможность взаимодействия кислот и с растворимыми, и с нерастворимыми основаниями, а также то, что реакция нейтрализации является общим свойством различных кислот.

Практическая работа – вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков. Вначале на них приобретаются умения обращаться с нагревательными приборами, осваиваются приемы лабораторной техники, изучаются правила техники безопасности. Затем учащиеся занимаются исследованиями свойств простых и сложных веществ, получением их в лабораторных условиях. Каждая новая практическая работа требует все большей самостоятельности, совершенствования умений и навыков.

Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.

Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи. Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.

Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция – это ориентировочная основа деятельности учащихся. В ней подробно в письменном виде изложен каждый этап выполнения опытов. Экспериментальные задачи не содержат инструкции, а только условие. Разрабатывать план решения и осуществлять его учащиеся должны самостоятельно. Практическая работа, посвященная решению экспериментальных задач, является разновидностью контрольной работы. Экспериментальные задачи целесообразно распределять по вариантам, чтобы добиться большей самостоятельности и активности учащихся.

Мысленный эксперимент – это метод обучения, использующий воображение учащихся, благодаря которому строится мысленный образ осуществления отдельных стадий опыта. Его часто применяют при решении качественных задач, которые могут быть различными по содержанию.

Приведем примеры этого вида эксперимента.

Задание 1. В трех пробирках находятся растворы этанола, глицерина и глюкозы. Предложите схему идентификации каждого из веществ.

Задание 2. Как доказать экспериментально, что соль железо(II)-сульфат содержит примесь соли железо(III)-сульфата?

Задание 3. Как разделить смесь порошков магния и меди химическим путем?

Все эти задачи должны быть решены устно, с указанием последовательности предлагаемых реакций, ожидаемых их внешних эффектов.

Й. Гальбых отмечал значение эксперимента в развитии личности ученика через применение не только умственной, но и наблюдательной и моторной деятельности, а также овладение общими методами работы и умением решать различные проблемы. Й. Гальбых также отмечает развитие навыков принятия решения, для чего нужны не просто знания и умения, но и способность выбирать необходимые из имеющихся. На современном языке можно сказать, что эксперимент развивает компетентность учащихся [4].

Химический эксперимент необходимо проводить на уроках химии, поскольку он представляет собой самостоятельную ценность, и личностно значим для школьников. Ни имитации, ни видеозаписи его при этом не заменят. Естественно, эксперименты следует ставить так, чтобы их самостоятельная ценность и личностная значимость была максимальной [6].

Важность развития экспериментальных умений и навыков учащихся отмечали Д. М Кирюшкин и В.С. Полосин [12], однако, на наш взгляд, в условиях быстро меняющегося мира, сами по себе навыки проведения химического эксперимента имеют лишь вспомогательное значение. Гораздо важнее, что задачи химического эксперимента могут быть использованы как инструмент развития технического творчества (на уровне самостоятельного конструирования и сбора экспериментальных установок).

Таким образом, учебно-исследовательская деятельность, способствует выработке следующих знаний и умений:

• самостоятельно объяснять и доказывать новые факты, явления закономерности;

• классифицировать, сравнивать, анализировать и обобщать ранее изученные явления, закономерности;

• проводить эксперименты, выдвигать и обосновывать гипотезы;

• устанавливать причинно-следственные связи и отношения;

• рассматривать одни и те же факты, явления, закономерности под новым углом зрения;

• применять научные методы исследования (теоретического анализа и синтеза, экспериментального, моделирования и т.д.);

• находить несколько вариантов решения, выбирать и обосновывать наиболее рациональный;

• рецензировать и оценивать собственную работу исследовательского характера, а также работы товарищей.

В приобщении детей к исследовательской деятельности учитель нацелен не на результат, а на процесс. Главное — заинтересовать ребенка, вовлечь в атмосферу деятельности, и тогда результат будет закономерен.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 72; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!