Определение уровня творческого химического мышления учащихся

Разделы: Химия


Под творческим химическим мышлением понимается обобщенное качество, которое формируется на основе целого комплекса знаний и умений обучающегося в предметной области «Химия». Как известно, основными компонентами творческой деятельности являются – способность к сотрудничеству, способность мыслить творчески, способность к решению проблем (творческих задач), опыт использования знаний по химии для решения проблем и опыт технического творчества [2, 8].

Формировать творческое химическое мышление обучающихся в современной школе можно при использовании так называемого компетентностного подхода. Его основой является новое для отечественной педагогики понятие «компетенция» – готовность ученика к мобилизации знаний, умений и внешних ресурсов для эффективной деятельности в конкретной жизненной ситуации (в ситуации неопределенности). В «Концепции модернизации российского образования до 2010 года» подчеркивается, что общеобразовательная школа должна формировать так называемые ключевые компетенции учащихся, определяющие современное качество образования. К этим компетенциям относят: информационную компетенцию (готовность к работе с информацией), коммуникативную компетенцию (готовность к общению), кооперативную компетенцию (готовность к сотрудничеству) и проблемную компетенцию (готовность к решению проблем). Компетентностный подход делает акцент на получение самостоятельного опыта решения проблем.

Большие возможности по использованию компетентностного подхода открываются при организации практикумов исследовательского характера на уроках химии и организации самостоятельных исследований обучающихся во внеурочное время в малых группах (2-4 человека) [5, 6].

Основные способы диагностики творческого химического мышления представлены на рис. 1 [2]. К наиболее оригинальным методам в определении творческого мышления можно отнести анализ сочинений учащихся [2] и ответов на творческие вопросы [3-5] по адаптированной методике профессора О.С. Зайцева [2].

О развитии химического мышления судят по следующим показателям (параметрам):

  • научность описания (т.е. среднее число привлеченных учений; в химии их 4: термодинамика (Т), кинетика (К), строение вещества (С) и периодичность (П); max=4);
  • уровень развития письменной речи (общее число химических понятий, использованных в работе);
  • доля химического аппарата (число химических понятий, названий веществ, химических формул, химической посуды, уравнений и т.д. от общего числа слов в работе*, в %);
  • междисциплинарный характер (доля работ, в которых прослеживаются междисциплинарные связи, т.е. связи с другими учебными предметами, в %);
  • обновляемость понятийного аппарата (доля новых терминов от их общего числа, в %).
Схема1

Рис. 1. Основные виды мониторинга творческого химического мышления

В качестве примера (подробный анализ работы учащегося) приведены ответы на вопросы ко второму практикуму 8 класса [4].

ВОПРОСЫ ПО РАБОТАМ ВТОРОГО ПРАКТИКУМА [1, 7]

1. Почему практический выход продукта не совпадает с теоретическим?

2. «Есть очень насыщенные минеральные источники. Стоит положить в такой источник ветку, гвоздь, что угодно, как через короткое время они обрастут множеством белых кристаллов и превратятся в подлинные произведения искусства» (Г.К.Паустовский. Золотая роза). Используя этот отрывок, составьте как можно больше химических заданий.

3. Простейший прибор для получения газов (пробирка с пробкой, через которую пропущена газоотводная трубка) можно усовершенствовать и получать в нем водород только тогда, когда есть необходимость (как в аппарате Киппа). Для этого необходимо сделать маленькое отверстие в дне пробирки и запастись химическим стаканом. Что нужно сделать дальше? Как использовать простейший прибор для получения газов, чтобы можно было получать газ и прекращать реакцию, как в аппарате Киппа? Нарисуйте схему прибора, сделав пояснительные надписи, и составьте подробную инструкцию по его использованию.

4. Количественное измерение влажности газов, в том числе и воздуха, находит применение во многих областях промышленности. Для определения влажности используют целый набор различных приборов. Предложите наиболее простой способ определения влажности газа, если в качестве измерительного устройства у вас имеются только аналитические весы. Никаких химических реактивов у вас нет.

5. На графиках (см. рис. 2) показаны кривые кислотно-основного титрования. Какую подпись нужно сделать к оси абсцисс? В каком случае титровали щелочь кислотою, а в каком кислоту щелочью?

График1 График2

Рис.2. Кривые кислотно-основного титрования

6. Кристаллическая сода (Na2CO3'10H2O) при длительном хранении превращается в белый порошок, и при этом ее масса уменьшается более чем в 2,5 раза. Используя этот факт, напишите небольшой детективный рассказ.

В предлагаемой работе ученика 8 «Б» класса Новаковича В. новые, приобретенные обучением термины выделены жирным шрифтом, а в скобках отмечены использованные учения химии [С – строение; Т – термодинамика; К – кинетика; П – периодичность] и междисциплинарные связи [МДС]. Индексами (верхними) показана нумерация слов, относящихся к химическим понятиям, терминам, названиям веществ, посуды и т.д. (для определения доли химического аппарата). После каждого ответа на вопрос приводится дробная величина (например, 14/42, которая показывает: в числителе – число слов химического содержания, в знаменателе – общее число слов в ответе).

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ПО РАБОТАМ ВТОРОГО ПРАКТИКУМА

Выполнил: ученик 8 «Б» класса Новакович В.

1. Практический1 выход2 продукта3 [К] не совпадает с теоретическим4 выходом5 [К], так как последний рассчитывается при условии 100 % взаимодействия исходных6веществ7 [К]. А так как в реакцию8 вступает менее 100 % исходных9 веществ10 (имеются потери, примеси11 и пр.), то практический12 выход13 всегда оказывается меньше теоретического14. ___________ 14/42

2. Задание:

1) вырастить кристалл1 определенной формы; 2) определить жесткость2 воды3 [С] источника; 3) определить минеральный4 осадок5 (минерализацию6, соленость7) [МДС]; 4) определить плотность8 [МДС] раствора9; 5) определить электропроводность10; 6) определить количество11 растворенного12 в воде13 кислорода14; 7) приготовить раствор15 заданной концентрации16 [К]; 8) определить рН17 раствора18 [С] индикаторами19 [С]; 9) определить, взаимодействует ли раствор20 с щелочами21 [С], кислотами22, оксидами23, солями24; 10) определить качественный25 состав26 [С] источника; 11) предложить способ очистки27 воды28от солей29; 12) получить пересыщенный30 раствор31 [С]. __________ 31/55

3.

Пробирка

Рис.3. Прибор для получения водорода:

1 – пробирка1 (с отверстием в дне);

2 – химический2 стакан3;

3 – гранулы4 цинка5;

4 – газоотводная6 трубка7;

5 – каучуковая8 пробка9;

6 – раствор10 кислоты11:

7 – отверстие в пробирке12.

Инструкция по работе с прибором13 для получения водорода14:

  1. налить в химический15 стакан16 раствор17 кислоты18;
  2. поместить в пробирку19 несколько гранул20 цинка21;
  3. закрыть пробирку22 каучуковой23 пробкой24 с газоотводной25 трубкой26;
  4. опустить пробирку27 в стакан28 с кислотой29;
  5. наблюдать выделение водорода30 (при необходимости собирать методом31 вытеснения32 воды33 или воздуха34) [МДС];
  6. для завершения химической35 реакции36 вынуть пробирку37 из химического38 стакана39 (при этом раствор40 кислоты41 вытечет и реакция42 остановится);
  7. при необходимости получения водорода43 снова опустить пробирку44 в химический45 стакан46. __________46/89

4. Для определения влажности1 воздуха2 [МДС] необходимо набрать образец в стеклянную3 емкость (например, в колбу4) и охладить ниже 0 0С, чтобы пары5 воды6 перешли в твердое состояние. Далее определить массу7 воды8 (использовать аналитические9 весы10). Рассчитать количество11 вещества12 воды13 и объем14 паров15 воды16. Объем17 всего воздуха18 равен объему19 колбы20, тогда объемная21 доля2223) [С] паров24 воды25 в воздухе26 будет равна:

φ272О28) =

V292О30)     
V31(воздуха32)

· 100 %

__________ 32/61

5. На рисунке А рН1 возрастает от ≈ 1,2 – кислый2 раствор3 [С] (рН4 < 7) до ≈ 7,5 – щелочной5 раствор6 [С] (рН7 > 7). Следовательно, кислоту8 титруют9 [К] щелочью10 и к оси абсцисс подписываем объем11 щелочи12 – V13(щелочи14), мл15. На рисунке В рН16 убывает от ≈ 8,2 – щелочной17 раствор18 (рН19 > 7) до ≈ 1,5 – кислый20 раствор21 (рН22 < 7). Следовательно, в этом случае щелочь23 титруют24 кислотой25 и к оси абсцисс подписываем объем26 кислоты27 – V28(кислоты29), мл30. __________ 30/65

6. Многие частные предприниматели (ЧП) скупают на оптовых складах товар, в том числе уксус1, соль2, сахар3, соду4 и пр., продавая их по розничной цене. Вот такой у них бизнес! Но не всегда все проходит гладко. Однажды, занимаясь своим обычным делом, ЧП Нехимиков попал в одну щекотливую ситуацию. Если бы не БТД (Бюро тайных дел), члены которого ходили на кружок юных химиков, то карьера Нехимикова потерпела бы крах. Дело заключалось в следующем. При продаже в один продовольственный магазин соды5, директор этого магазина очень удивился, увидев пачки соды6 с надписью «1 кг7». Даже невооруженным глазом (точнее рукой) можно было обнаружить, что сода8 весила значительно меньше. Таким образом ЧП не смог реализовать свой товар. И вот за дело берется БТД. Через несколько дней расследование было закончено. Оказалось, что при длительном хранении кристаллическая9 сода10 превращается в белый порошок11 и при этом ее масса уменьшается более чем в 2,5 раза.

ЧП Нехимиков сменил сферу своей деятельности. Теперь он не торгует содой12, а занялся продажей лекарств и даже открыл свою аптеку. Пока у него все нормально. Поживем – увидим! __________ 12/172

Анализ химических понятий, использованных автором в работе и результаты анализа ответов на вопросы представлены в таблицах 1-2.

Таблица 1

Анализ химических понятий, использованных автором в работе

№ п/п

Общий список понятий

Новые (приобретенные в обучении термины)

№ п/п

Общий список понятий

Новые (приобретенные в обучении термины)

1

Индикаторы

+

2

Практический выход

+

3

Теоретический выход

+

4

Исходные вещества

+

5

Продукты реакции

+

6

Химическая реакция

 

7

Жесткость воды

+

8

Минерализация (соленость)

+

9

Раствор

 

10

Количество вещества

 

11

Концентрация

+

12

рН раствора

+

13

Щелочь

+

14

Кислота

 

15

Оксид

 

16

Соль

 

17

Качественный состав

+

18

Пересыщенный раствор

+

19

Влажность воздуха

+

20

Объемная доля

+

21

Титрование

+

22

Метод вытеснения воды

 

23

Метод вытеснения воздуха

+

24

Кислый раствор

+

25

Щелочной раствор

+

26

Примеси

 

27

Плотность

+

28

Электропроводность

 

Всего терминов: 28 (100%) Новых терминов: 19 (67,8%)

Помимо ответов на вопросы для диагностики уровня творческого химического мышления удобно использовать такую форму самостоятельной работы учащихся как сочинение. Определение параметров (научность описания; уровень развития письменной речи; доля химического аппарата и др.) производится как и в ранее описанном случае. Учащимся предлагается дважды написать сочинение (без использования какой-либо справочной литературы): в начале учебного года и в конце. Тема сочинения может быть сформулирована так: «Всё, что я знаю о …» Объектом описания могут стать конкретные вещества (и их свойства), которые хорошо знакомы учащимся. Так в 8 классе можно предложить учащимся написать сочинение о воде, в 9 классе – о поваренной соли, в 10 классе – об этаноле или уксусной кислоте.

Таблица 2

Анализ ответов на контрольные вопросы (работа Новаковича В.)

Показатели творческого химического мышления учащегося

Научность описания (число привлеченных учений: С, Т, П, К; max=4)

2 (С, К)

Общее число слов в работе (ОЧС)

484

Число слов химического содержания (ХЧС): химические понятия, названия веществ, посуды, формул и пр.

165

Доля химического аппарата (отношение ХЧС к ОЧС, выраженное в %)

34,1

Уровень развития письменной речи: общее число химических терминов, использованных в работе (ОХТ)

28

Новые химические термины (НХТ) (приобретенные в ходе выполнения второго практикума и из других источников)

19

Обновляемость понятийного аппарата (отношение НХТ к ОХТ, выраженное в %)

67,8

Междисциплинарный характер (связь с физикой, географией)

+

Для определения уровня творческого химического мышления (а это, безусловно, очень кропотливая работа!) целесообразно привлекать самих учащихся, а результаты по каждому ученику и по классу в целом (средние значения) позволят объективно оценить уровень сформированного творческого химического мышления.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Журин А.А. Сборник упражнений и заданий. Решение и анализ. – М., 1997.
  2. Зайцев О.С. Методика обучения химии: Теоретический и прикладной аспекты: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. – М, 1999. – С.335-353.
  3. Исаев Д.С. Система мониторинга сформированности творческого химического мышления и экспериментальных умений учащихся при обучении химии в средней школе//Мониторинг качества образования. – Тверь, 2006. – С.62-76.
  4. Исаев Д.С. Практические работы исследовательского характера по неорганической химии: Учебное пособие для учащихся 8-х классов. -Тверь, 2001. – С. 35-36.
  5. Исаев Д.С. Программа по химии для VIII-IX классов базового уровня образования с использованием видеодемонстраций, домашнего эксперимента и практикумов исследовательского характера. – Тверь, 2007. – С. 89-92.
  6. Исаев Д.С. Из опыта организации ученических исследований по химии на внеклассных занятиях в общеобразовательной школе: Пособие для учителей и студентов. – Тверь, 2007. – 100 с.
  7. Лисичкин Г.В., Бетанели В.И. Химики изобретают: Кн. для учащихся. – М., 1990.
  8. Общая методика обучения химии в школе/Р.Г. Иванова, Н.А. Городилова и др.; под ред. Р.Г. Ивановой. – М., 2008. – С. 212-216.


* При расчетах исходили из предположения, что «предложение – уравнение», «слово – химическая формула», «буква – химический знак».