Развитие исследовательских умений при обучении химии

Разделы: Химия, Общепедагогические технологии


Научно обоснованным является постулат о том, что развитие нравственной и творческой личности – цель педагогического процесса в школе.

Один из известных философов как-то заметил, что образование – это то, что остается в сознании ученика, когда все выученное забыто. Что должно остаться в голове ученика, когда забыты законы физики, химии, теоремы геометрии и правила биологии? Совершенно верно – творческие умения, необходимые для самостоятельной познавательной и практической деятельности, и убеждение в том, что любая деятельность должна отвечать моральным нормам.

Что следует изменить в структуре, содержании уроков и воспитательной работе педагога для достижения цели образования? Как создать действенную модель активизации мыслительной деятельности и развивающих приемов обучения. В контексте современных теорий интеллектуального развития особое значение приобретают направления связанные с “качественными” изменениями в обучении. Среди наиболее значимых стратегий обучения на современном этапе рядом авторов выделяется “исследовательское обучение”, которое придает познавательной деятельности творческий характер и является одновременно одним из вариантов индивидуализации обучения.

Учение вообще есть “совместное исследование, проводимое учителем и учеником” (С.Л.Рубинштейн). Задача педагога – создать гипотетико-проективную модель по формированию развивающей среды для учащихся. Именно педагог дает формы и условия исследовательской деятельности, благодаря которым у ученика формируется внутренняя мотивация подходить к любой возникающей перед ним проблеме с исследовательской, творческой позиции.

Конечно, существуют различные формы внеурочной работы со школьниками по развитию интеллектуальных способностей учащихся (школа олимпийского резерва, сами олимпиады, конкурсы, конференции и др.), но особое значение приобретает научно-исследовательская работа (НИР) школьников.

НИР позволяет ученикам испытать, испробовать, выявить и актуализировать хотя бы некоторые из своих талантов-дарований. Участие в научно-исследовательской деятельности развивает:

  • познавательные функции ученика;
  • умение критически оценивать подходы к решению исследовательских задач;
  • творческие способности;
  • умение грамотно и компетентно излагать результаты исследований.

Хочется отметить, что в Первом Темиртауском Классическом Лицее широко внедряется метод проектов, как один из элементов учебного процесса. Этот метод, являясь одним из самых перспективных, позволяет решать многочисленные задачи обучения, воспитания и развития школьника. Именно он дает возможность наиболее активно формировать исследовательские навыки и создавать ситуации успеха у школьников разного уровня подготовленности.

Но следует признать, что урок на протяжении 350 лет остается ведущей формой педагогического процесса. Ю.А.Конаржевский говорил, что “с урока начинается УВП, уроком он и заканчивается. Все остальное в школе играет хотя и важную, но вспомогательную роль, дополняя и развивая все то, что закладывается в ходе уроков. Каждый новый урок – это ступенька в знаниях и развитии ученика, новый вклад в формирование его умственной и моральной культуры”.

Основой работы учителя является индивидуально-личностный и деятельностный подход: вся работа ученика на уроке направлена на поиск решения поставленной познавательной задачи, на развитие умений рассуждать, доказывать, думать, анализировать, объяснять и сравнивать.

Исследовательскую деятельность, по нашему мнению, также можно отнести к числу технологий личностно ориентированного характера при условии, если педагог проявляет заинтересованность в личностном росте ученика, формировании его ценностных ориентиров, личностных качеств. Это возможно благодаря и содержанию работы, которую выполняет ученик и благодаря общению взрослого и ребенка в ходе исследовательской деятельности.

Использование в практике обучения исследовательского метода представляет собой высший этап процесса познания учащихся и предполагает развитие творческого мышления. Приобретение навыков творческого мышления, возможно, прежде всего, через деятельность, моделирующую научную.

Проведение подобных занятий кардинально изменяет взгляд учащихся на природные процессы: потребность вникнуть в суть вещей. Они сами пытаются формировать творческие задания и продумывать ход их экспериментального исследования. Что такое эксперимент?

Эксперимент – один из тех методов научного познания, который должен освоить учащийся при изучении химии. На основе ощущений создается более содержательное восприятие – важное условие для достижения осознанных и прочных знаний.

Химический эксперимент является одним из самых эффективных методов стимулирования учебно-познавательной деятельности и должен отвечать следующим требованиям: наглядность, простота выполнения, безопасность, надежность, объясняемость.

В практике своей работы мы используем оригинальный химический эксперимент, который отвечает всем этим требованиям, на основе методике Дианы Эпп, семь превращений в одной пробирке.

При выполнении исследовательской деятельности на основе эксперимента предполагаются следующие этапы общенаучной деятельности:

  • Постановка цели эксперимента, цель определяет, какой результат намерен получить экспериментатор в ходе исследования.
  • Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента. Гипотеза совокупность теоретических положений, истинность которых подлежит проверке.
  • Планирование эксперимента осуществляется в следующей последовательности: 1) отбор лабораторного оборудования и реактивов; 2) составление плана проведения эксперимента, и, при необходимости изображение конструкции прибора; продумывание работы после окончания эксперимента (утилизация реактивов, особенности мытья посуды и т.д.); 3) выявление источника опасности (описание мер предосторожности при выполнении эксперимента); 4) выбор формы записи результатов эксперимента.
  • Осуществление эксперимента, фиксация наблюдений и измерений.
  • Анализ, обработка и объяснение результатов эксперимента предусматривают: 1) математическую обработку результатов эксперимента (при необходимости); 2) сравнение результатов эксперимента с гипотезой; 3) объяснение протекающих процессов в эксперименте; 4) формулировку вывода.
  • Рефлексия – осознание и оценка эксперимента на основе сопоставления цели и результатов. Необходимо выяснить, все ли операции по выполнению эксперимента были успешными.

Важный этап этой работы осуществление самодиагностики экспериментатором. Ведь без умения осуществлять рефлексию невозможно дальнейшее саморазвитие.

Оценка, выставляется как за общенаучные умения, такие как умения ставить цель, выдвигать гипотезу, планировать, осуществлять эксперимент, анализировать полученные результаты, делать выводы, но и за специальные умения, предусмотренные данной работой.

При организации таких занятий учащиеся оказываются в условиях, требующих от них умения планировать эксперимент, грамотно проводить наблюдения, фиксировать и описывать его результаты, обобщать и делать выводы, а также осваивать научные методы познания.

Особое значение в формировании исследовательских умений имеют задания, предусматривающие проведение мысленного эксперимента, способствующие развитию умения рассуждать. Это задания, в которых требуется получить конкретное вещество из предложенных; получить вещество несколькими способами; провести все характерные и качественные реакции, свойственные данному классу веществ; выявить генетическую связь между классами неорганических веществ.

Например, при изучении темы “Электролитическая диссоциация” традиционное экспериментальное определение электрической проводимости веществ с помощью прибора начинается с мысленного эксперимента. После этого проводим демонстрационный эксперимент. Учащиеся сравнивают и анализируют результаты, выполняют в тетрадях рисунки и схемы, записывают уравнения реакции электролитической диссоциации.

Приведем примеры заданий мысленного эксперимента.

1. В реторту насыпали порошок цинка, перекрыли газоотводную трубку зажимом, реторту взвесили и содержимое прокалили. Когда реторта остыла, ее снова взвесили. Изменилась ли масса и почему? Затем открыли зажим. Изменилась ли масса и почему?

2. На чашках весов уравновешены стаканчики с растворами гидроксида натрия и хлорида натрия. Изменит ли положение стрелка весов через некоторое время и почему?

По результатам выполнения заданий учитель может судить о готовности ученика к практическому проведению работы.

При изучении качественных реакций на ионы учащиеся приобретают умение составлять план распознавания веществ. Класс разделяется на группы по четыре человека и каждой группе дается задание составить план определения в трех пронумерованных пробирках растворов сульфата, карбоната и хлорида натрия. Обязательные условия: наглядность, желаемые условия: быстрота и минимум затраченных реактивов. Каждая группа защищает свой план, используя ранее полученные знания, записывает молекулярные и ионные уравнения реакций. В заключении учащиеся проводят лабораторный опыт, реализуя свой план на практике.

Особую группу составляют задания эвристического и исследовательского характера. Выполняя их, учащиеся используют рассуждения как средство, получить субъективно новое знание о веществах и химических реакциях. При этом школьники осуществляют теоретические исследования, на основе которых формируют определения, находят взаимосвязи между строением и свойствами, генетическую взаимосвязь веществ, систематизируют факты и устанавливают закономерности, проводят эксперимент с целью разрешения проблемы, сформированной учителем или поставленной самостоятельно. Например, при изучении амфотерных гидроксидов можно предложить такое задание:

Будет ли одинаков результат взаимодействия растворов гидроксида натрия и хлорида алюминия при добавлении 1 ко 2 и наоборот?

При изучении темы “Обобщение основных классов неорганических веществ” предлагаем ответить на вопрос: что произойдет, если к раствору сульфата меди (II) добавить раствор гидроксида натрия, а к раствору карбоната натрия гидроксид калия. По теме “Галогены” интерес вызывают вопросы:

1.Какого цвета будет индикаторная бумажка в свежеприготовленном растворе хлора в воде?

2. Какого цвета будет индикаторная бумажка в растворе хлора, который некоторое время находился на свету?

Ответы на данные вопросы подтверждаются опытным путем.

Практика показывает, что использование творческих заданий на прогнозирование свойств веществ. Такие задания способствуют формированию исследовательских умений, стимулируют интерес, позволяют познакомить учащихся с достижениями ученых, увидеть красивые, изящные яркие примеры работы творческой мысли.

При изучении темы “Углеводы” учащимся предлагаются вопросы:

1.Немецкий химик Христиан Шенбейн нечаянно пролил на пол смесь серной и азотной кислот. Он машинально вытер пол хлопчатобумажным фартуком своей жены. “Кислота может поджечь фартук”, - подумал Шенбейн, прополоскал фартук в воде и повесил сушить над печкой. Фартук подсох, но затем раздался негромкий взрыв и … фартук исчез. Почему произошел взрыв?

2.Что произойдет, если долго жевать хлебный мякиш?

Популярными среди учителей физики и химии становятся уроки-исследования. Такие уроки требуют большой подготовки, которая, как показывает практика, себя оправдывает. Такие уроки строятся в соответствии с логикой деятельностного подхода и включают следующие этапы: мотивационно-ориентировочный, операционно-исполнительский (анализ, прогнозирование и эксперимент), оценочно-рефлексивный.

Таким образом, учебное исследование является способом творческого обучения, которое спроектированное в соответствии с моделью научного исследования, позволяет построить образовательный процесс на деятельностной основе, и возможно при конструировании уроков химии.

Анализ собственного опыта и знакомство с опытом работы в этом направлении позволяет сделать некоторые педагогические выводы:

1. В исследовательскую деятельность с удовольствием и интересом включаются учащиеся разного уровня подготовленности и разного возраста, т.е. неверно утверждение о том, что это область интересов и возможностей старшеклассников и что этот вид деятельности под силу только одаренным детям. Педагоги, вовлекающие в исследовательскую деятельность учащихся разного уровня подготовленности, должны учитывать возможности ребенка, прогнозировать уровень результата, темп реализации программы исследования.

2. В ходе исследовательской деятельности развитие способностей ребенка происходит при определенных условиях:

- если тема и предмет исследовательской деятельности соответствуют потребностям ребенка;

- обучение идет в “зоне ближайшего развития и на достаточно высоком уровне трудностей”;

- если содержание деятельности опирается на “субъективный опыт ребенка”;

- если идет научение способам деятельности.

3. Обучение навыкам исследовательской работы начинается с урока, который строится по законам проведения научного исследования. Технология исследовательской деятельности ориентирована на развитие умений:

- определять цели и задачи исследования, его предмет;

- самостоятельного поиска литературы и ее конспектирования;

- анализа и систематизации информации;

- аннотировать изученные источники;

- выдвигать гипотезу, проводить в соответствии с ней практическое исследование с классификаций материала;

- описывать результаты исследования, делать выводы и обобщения.

Используемая литература

Батаева Е.Н. Формирование исследовательских умений. Ж,Химия: методика обучения. 8.2003-1.2004

Емельянова Е.О., Иодко А.Г. Организация познавательной деятельности учащихся на уроках химии в 8-9 классах. М.: Школьная Пресса, 2002.

Дмитров Е.Н. Познавательные задачи по органической химии и их решения. Тула: “Арктоус”, 1996.

Увлекательный мир химических превращений: Оригинальные задачи с решениями / А.С.Суворов и др. Химия, 1998

Степин Б.Д. Занимательные задания и эффективные опыты по химии. М.: Дрофа, 2002.

Рягин С.Н. Лабораторный практикум “Идентификация органических соединений” 10 класс: Учеб.-практическое пособие для учащихся профильных классов и модульных групп. – Омск: ООИПКПО, 2003.

24.02.2005