Использование элементов проблемно-интегративного обучения в изучении химии

Куликовских Георгий Иванович, учитель химии и биологии

Разделы: Химия

Использование элементов проблемно-интегративного обучения в изучении химии

В последние годы проблемное обучение вбирает в себя и эффективно реализует ведущие принципы и направления развития отечественного образования, в частности результаты интенсивно нарастающих в нем процессов интеграции. Их синтез на уровне предметной методики определил появление нового направления в науке и образовательной практике – проблемно-интегративного обучения химии. В условиях проблемно-интегративного обучения усвоение программного материала осуществляется в процессе постановки и решения школьниками взаимосвязанных интегративных учебных проблем. Каждая из них представляет собой не что иное, как укрупненную дидактическую единицу, объединяющую внутрипредметные (химические) и межпредметные знания и способы действий, а также приемы учебной работы по их формированию (актуализация, развитие, обобщение и применение в новых ситуациях). Следовательно, на уроке школьники не просто усваивают какую-либо изолированную информацию, а приобретают комплекс взаимосвязанных единиц содержания (знаний, умений, навыков), т.е. воспринимают их как систему [2].
Проблемно-интегративное обучение химии – это целостная методическая система развивающего обучения, направленная на самостоятельное приобретение школьниками знаний и умений одновременно с интеграцией, синтезом и применением этих знаний в процессе выявления, постановки и решения взаимосвязанных интегративных учебных проблем (внутрипредметных, межпредметных, комплексных).
В проблемно-интегративном обучении проблемные ситуации и учебные проблемы являются основой вовлечения школьников в активную познавательную деятельность. Интегративная проблемная ситуация – специально созданная учителем учебная ситуация, в которой ученик осознает недостаточность имеющихся у него знаний и умений (внутрипредметных, межпредметных) для достижения поставленной перед ним цели, например для ответа на вопрос, решения задачи, выполнения опыта, объяснения сущности наблюдаемого явления и т.д. Интегративная учебная проблема – форма практической реализации созданной на уроке проблемной ситуации. Она определяет направление умственного поиска, побуждает к познанию неизвестного и ведет к усвоению нового знания или способа действий.
При постановке и решении интегративных учебных проблем выделяют пять обязательных этапов.

1. Актуализация опорных знаний и способов действий. Сущность данного этапа заключается в подготовке учащихся к восприятию и осознанию создаваемой учителем проблемной ситуации, а также в определении того исходного минимума знаний и умений (внутрипредметных и межпредметных), который необходим для познания нового. Типичным вариантом реализации данного этапа на уроке является организация фронтальной беседы с применением необходимых для этого средств наглядности.

2. Создание проблемной ситуации. Это один из самых сложных этапов процесса постановки и решения учебной проблемы. Учитель ставит учащихся в такую ситуацию, при которой они осознают недостаточность знаний и способов действий, актуализированных на предыдущем этапе. Тем самым на уроке реализуется противоречие (являющееся основой проблемной ситуации) между уже известной и еще не известной учащимся информацией. Для создания проблемной ситуации чаще всего проводится проблемно-поисковая беседа с использованием различных средств наглядности (в обучении химии часто применяют различные виды эксперимента). Независимо от того, какие формы, методы и средства обучения будут использованы учителем для создания проблемной ситуации, они должны побудить учащихся к высказыванию своих точек зрения, обмену идеями, суждениями.

3. Постановка учебной проблемы. Данный этап является логическим завершением созданной на уроке проблемной ситуации. Учитель формулирует учебную проблему в той или иной форме, которая определяет направление дальнейшего поиска.

4. Решение учебной проблемы. Сущность этого этапа заключается в организации деятельности учащихся и управлении ходом решения поставленной учебной проблемы. Процесс поиска складывается из выдвижения гипотезы, т.е. обоснованного предположения, построения плана проверки гипотезы, собственно проверки гипотезы и формулирования окончательного решения проблемы.

5. Доказательство и применение найденного решения. На данном этапе, как правило, школьникам предлагается какое-либо задание, выполнение которого позволит убедиться в истинности новых знаний и способов действий, а также применить их на практике для решения конкретных учебно-познавательных задач (аналогичных решенной или новых, нестандартных) [3,4].
Предлагаю разработки уроков по теме «Классы химических веществ с точки зрения теории электролитической диссоциации» (программа по химии О.С. Габриеляна, 8 класс).

Урок «Кислоты с точки зрения теории диссоциации» (2 часа)

Цель урока: углубление, систематизация и обобщение знаний учащихся о кислотах как о самостоятельном классе неорганических соединений и их химических свойствах в свете теории электролитической диссоциации.

Задачи урока

- дидактические: дать понятие о кислотах как классе электролитов, изучить классификацию кислот, их номенклатуру, научить записывать уравнения диссоциации кислот, изучить общие химические свойства кислот в свете ионных представлений;

- развивающие: продолжить развивать умения и навыки в решении проблемных ситуаций, строить гипотезы, находить пути их решения; участвовать в дискуссии и высказывать свое мнение;

- воспитательные: формировать умение выслушать своего собеседника.

Учащийся будет знать: понятие «кислоты» с точки зрения ТЭД, классификацию кислот; уметь: давать названия, составлять уравнения диссоциации и характеризовать химические свойства кислот.

Средства обучения: таблица растворимости, химический эксперимент.

Оборудование и реактивы: растворы HCl, NaOH, ; индикаторы (фенолфталеин, метилоранж, лакмус); твердые Zn, CuO; штатив с пробирками.

Ход урока

1. Актуализация знаний учащихся о кислотах, их классификации.Беседа по следующим вопросам:

- Какие химические соединения называют кислотами?
- Что такое основность? На какие группы делят кислоты по основности?
- На какие группы по составу делят кислоты?
- Все ли кислоты являются электролитами?

Одновременно составляю классификацию кислот по основности, растворимости, составу.Затем дополняю данную классификацию еще тремя признаками: по летучести, степени диссоциации и стабильности.
В качестве закрепления предлагаю выполнить задание с последующим обсуждением: дайте характеристику азотистой кислоты, используя рассмотренные признаки классификации кислот.
Затем перечисляю химические свойства кислот: взаимодействие с основаниями, оксидами металлов, металлами и солями.

2. Создание проблемной ситуации. Формулирую следующий вопрос: «Как вы думаете, почему для растворов разных кислот характерны одинаковые химические свойства?»

3. Постановка учебной проблемы. По результатам обсуждения формулирую проблему в виде вопроса: «Почему для растворов кислот характерны общие химические свойства?»

4. Решение учебной проблемы.

Беседа:

- Вспомните, в чем заключается сущность реакций ионного обмена.
- Что с точки зрения теории электролитической диссоциации отличает кислоты от других классов неорганических веществ?

Учащиеся вспоминают, что растворы всех кислот содержат катион водорода. Следовательно, Н+ определяют общие химические свойства кислот. В подтверждение гипотезы предлагаю выполнить следующее задание: запишите уравнение диссоциации следующих кислот: , HCl, . По ходу отмечаю различие в написании уравнений диссоциации сильных и слабых кислот:

5. Доказательство и применение найденного решения. Предлагаю на примере соляной кислоты убедиться в том, что растворы кислот проявляют свойства, указанные выше. Данную работу учащиеся выполняют на основе химического эксперимента с обязательным составлением уравнений наблюдаемых химических реакций (в молекулярном и ионном виде).
В начале учащиеся вспоминают, как изменяется окраска индикаторов в кислотной среде, одновременно узнавая причину этого – наличие в растворе катиона водорода. Далее рассматривают взаимодействие с основаниями и оксидами металлов.
При рассмотрении взаимодействия кислот с металлами создаю проблемную ситуацию, предлагая учащимся провести реакции соляной кислоты с цинком и медью. В результате учащиеся сталкиваются с тем, что противоречит их знаниям – медь не взаимодействует с соляной кислотой.
Формулирую учебную проблему в виде вопроса: «Почему медь, в отличие от цинка, не взаимодействует с раствором соляной кислоты?»
Для решения проблемы сообщаю, что металлы различаются по активности. Затем формирую понятие об электрохимическом ряде напряжений металлов и правилами его использования. В результате учащиеся делают вывод, что медь является неактивным металлом, поэтому не взаимодействует с раствором соляной кислоты.
В заключении рассматриваю взаимодействие растворов кислот с растворами солей, при этом учащиеся вспоминают условия протекания реакций обмена.
В итоге в тетрадях учащиеся оформляют план-конспект «Химические свойства кислот с точки зрения ТЭД на примере соляной кислоты» (Приложение 1).
Подведение итогов. Учащиеся выполняют самостоятельную работу на выявление уровня усвоения материала урока (Приложение 2).
Домашнее задание. Изучить § 38, выполнить письменно задания 3, 4 [1].

Урок «Основания с точки зрения теории диссоциации» (2 часа)

Цель урока: углубление, систематизация и обобщение знаний учащихся об основаниях как о самостоятельном классе неорганических соединений и их химических свойствах в свете теории электролитической диссоциации.

Задачи урока

- дидактические: дать понятие об основаниях как классе электролитов, изучить классификацию оснований, их номенклатуру, научить записывать уравнения диссоциации оснований, изучить общие химические свойства оснований в свете ионных представлений;

- воспитательные: формировать умение выслушать своего собеседника.

Учащийся будет знать: понятие «основания» с точки зрения ТЭД, классификацию оснований; уметь: давать названия, составлять уравнения диссоциации и характеризовать химические свойства оснований.

Средства обучения: таблица растворимости, химический эксперимент.

Оборудование и реактивы: растворы (известковая вода), HCl, ; индикаторы (фенолфталеин, метилоранж, лакмус); кусочки мрамора; штатив с пробирками, прибор для получения газов.

Ход урока

1. Актуализация знаний учащихся об основаниях, их классификации.
Беседа по следующим вопросам:

- Какие химические соединения называют основания?
- На какие группы делят основания по растворимости в воде?
- Как называют растворимые основания?
- Все ли основания являются электролитами?

Рассматриваю классификацию оснований по растворимости (растворимые и нерастворимые), степени диссоциации (сильные слабые) и кислотности (однокислотные, двухкислотные, трехкислотные).
В качестве закрепления предлагаю выполнить задание с последующим обсуждением: дайте характеристику гидроксида бария, используя известные вам признаки классификации.
Затем перечисляю химические свойства оснований: взаимодействие с кислотами, оксидами неметаллов и солями.

2. Создание проблемной ситуации. Формулирую следующий вопрос: «Как вы думаете, почему для растворимых в воде оснований характерны одинаковые химические свойства?»

3. Постановка учебной проблемы. По результатам обсуждения формулирую проблему в виде вопроса: «Почему для растворов щелочей характерны общие химические свойства?»

4. Решение учебной проблемы.

Беседа:

- Вспомните, в чем заключается сущность реакций ионного обмена.
- Что с точки зрения теории электролитической диссоциации отличает основания от других классов неорганических веществ?

Учащиеся вспоминают, что растворы щелочей содержат гидроксид-ион. Следовательно, ионы ОН- определяют общие химические свойства оснований. В подтверждение гипотезы предлагаю выполнить следующее задание: запишите уравнение диссоциации следующих оснований: NaOH, KOH, . По ходу отмечаю различие в написании уравнений диссоциации сильных и слабых оснований:

5. Доказательство и применение найденного решения. Предлагаю на примере гидроксида натрия убедиться в том, что растворы щелочей проявляют свойства, указанные выше. Данную работу учащиеся выполняют на основе химического эксперимента с обязательным составлением уравнений наблюдаемых химических реакций (в молекулярном и ионном виде).
В начале учащиеся вспоминают, как изменяется окраска индикаторов в щелочной среде, одновременно узнавая причину этого – наличие в растворе гидроксид-иона. Далее рассматривают взаимодействие с основаниями, оксидами неметаллов и солями. Обращаю внимание учащихся на характерное свойство нерастворимых оснований – способность разлагаться при нагревании.
В итоге в тетрадях учащиеся оформляют план-конспект «Химические свойства щелочей с точки зрения ТЭД» (Приложение 1).

Подведение итогов. Учащиеся выполняют небольшую самостоятельную работу на выявление уровня усвоения материала урока (Приложение 2).

Домашнее задание. Изучить § 39, выполнить письменно задание 3 [1].

Урок «Соли с точки зрения теории диссоциации» (рассчитан на 2 часа)

Цель урока: углубление, систематизация и обобщение знаний учащихся о солях как о самостоятельном классе неорганических соединений в свете теории электролитической диссоциации.

Задачи урока

- дидактические: дать понятие о солях как классе электролитов, изучить классификацию солей по составу и их номенклатуру, научить записывать уравнения диссоциации растворимых в воде солей, изучить общие химические свойства солей в свете ионных представлений;

- воспитательные: формировать умение выслушать своего собеседника.

Учащийся будет знать: понятие «соли» с точки зрения ТЭД, классификацию солей; уметь: давать названия, составлять уравнения диссоциации и характеризовать химические свойства солей.

Средства обучения: таблица растворимости, химический эксперимент, презентация в формате Microsoft Power Point (Приложение 3).

Оборудование и реактивы: растворы NaOH, железный гвоздь; штатив с пробирками.

Ход урока

1. Актуализация опорных знаний. Беседа по следующим вопросам:

- Какие вещества называют солями?
- Продуктами взаимодействия каких веществ являются соли?
- На какие группы по растворимости можно разделить соли?
- В какой из названных групп соли являются электролитами?

2. Создание проблемной ситуации. Выполните следующее задание (Приложение 3). Выберите из предложенного перечня только те вещества, которые относятся к классу солей, и определите их названия:
.
В данном перечне только два вещества относятся к классу солей. Давайте еще раз подумаем над этим заданием. NaOH и – основания, HCl – кислота. Другие два соединения не идентифицированы.

3. Постановка учебной проблемы. К какому классу относятся вещества, состав которых выражают формулы: ?

4. Решение учебной проблемы. Проблемно-поисковая беседа:

- Какое сходство можно заметить в составе этих соединений?
- Вещества какого известного вам класса образованы ионами металла и кислотного остатка?
- Возможно ли, что обсуждаемые вещества являются неизвестными вам разновидностями, т.е. типами, солей?

Предположение: эти вещества являются солями неизвестных типов. Познакомимся с классификацией солей. Она была предложена Й.Я. Берцелиусом в начале XIX в. Мы выяснили, что соли – это продукт взаимодействия кислот с основаниями. Например, в результате полной нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия получаются средние, или нормальные, соли. Учащиеся записывают определение в тетрадь.
Подумайте, что произойдет, если в реакции будет участвовать избыточное количество кислоты.

- Будет ли в этом случае количество атомов натрия достаточным для того, чтобы полностью заместить атомы водорода в составе серной кислоты?
- Какие продукты реакции будут получены при неполном замещении атомов водорода атомами металла в составе серной кислоты? (Вводим понятие «кислая соль».)
- Может ли произойти неполное замещение атомов водорода в составе азотной кислоты?
- К каким классификационным группам следует отнести серную и азотную кислоты по признаку основности?
- Какие соли называются кислыми солями?

Учащиеся записывают определение в тетрадь. Обращаем внимание на названия таких солей.
Аналогичным образом формируем представление об основных солях. Рассмотрим в качестве примера взаимодействие гидроксида кальция с азотной кислотой. Что произойдет, если в реакции будет участвовать избыточное количество гидроксида кальция?

- Какие продукты реакции будут получены при неполном замещении гидроксогрупп ионами кислотного остатка в составе гидроксида кальция? (Вводим понятие «основная соль».)
- Может ли произойти неполное замещение гидроксогрупп в составе гидроксида натрия?
- К каким классификационным группам следует отнести гидроксиды кальция и натрия по признаку кислотности?
- Какие соли называются основными?

Учащиеся записывают определение в тетрадь. Обращаем внимание на названия таких солей.

5. Доказательство и применение найденного решения

Задание 1. Определите группу, к которой относят каждое из соединений. Из букв, соответствующих правильным ответам, вы составите название природного соединения – основной соли (Приложение 3).
Задание 2. Из перечня формул выпишите отдельно формулы нормальных, кислых и основных солей, дайте их названия и запишите уравнения их диссоциации:

На следующем уроке изучаем химические свойства солей.

1. Актуализация опорных знаний. На предыдущих уроках мы познакомились с химическими свойствами кислот и оснований.

- С какими веществами взаимодействуют кислоты? (С металлами, оксидами металлов, основаниями, солями.)
- С какими веществами взаимодействуют основания? (С оксидами неметаллов, кислотами, солями.)
Исходя из сказанного, можем сделать вывод, что средние соли реагируют с кислотами и основаниями.

2. Создание проблемной ситуации. Как вы думаете, являются ли перечисленные химические свойства общими для всех растворимых средних солей?

3. Постановка учебной проблемы. Обладают ли растворы средних солей общими химическими свойствами?

4. Решение учебной проблемы. Для выдвижения гипотезы продолжаем беседу:

- Вспомните, в чем заключается сущность реакций ионного обмена?
- Что с позиций теории электролитической диссоциации отличает соли от других классов неорганических веществ?

Растворы солей не содержат одинаковых для всех ионов и, значит, не будут проявлять общих химических свойств. В подтверждение гипотезы учащиеся составляют уравнения диссоциации растворимых средних солей и проводят сравнительный анализ. В итоге учащиеся приходят к выводу, что в результате диссоциации солей данного типа образуются катионы металла и анионы кислотного остатка.
Далее сообщаем учащимся, что выдвинутая ими гипотеза не совсем верна. Правильнее говорить, что соли обладают общими химическими свойствами, но возможность проявления солью того или иного свойства определяется особенностями ее состава.

5. Доказательство и применение найденного решения. Исследуем экспериментально химические свойства солей на примере отдельных представителей этого класса веществ. Выполнение данной работы предполагает организацию познавательной деятельности школьников по следующей схеме:

анализ состава исследуемых солей > предсказание возможности проявления солями конкретного химического свойства > экспериментальная проверка предположения > анализ результатов эксперимента > составление уравнений химических реакций > формулирование обобщающих выводов.

Домашнее задание. Изучить § 41, выполнить письменно задание 5 [1].

Список литературы

Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2006.
Дендебер С.В., Ключникова О.В. Современные технологии в процессе преподавания химии: развивающее обучение, проблемное обучение, проектное обучение, кооперация в обучении, компьютерные технологии. – М.: 5 за знания, 2007.
Шаталов М.А., Кузнецова Н.Е. Обучение химии. Решение интегративных учебных проблем: 8-9 классы: Методическое пособие. – М.: Вентана-Граф, 2006.
Шаталов М.А. О способах решения учебных проблем // Химия в школе.- 2002. - № 8.

18.02.2009