В старших классах современных Российских школ, работающих в основном по новым педагогическим технологиям (в рамках проекта “Наша новая школа”), учащиеся проявляют большой интерес к самостоятельной исследовательской работе. Они охотно выполняют работу, требующую путем исследования найти решение повседневных жизненно важных бытовых проблем. Учитывая это, учителя химии Москвы успешно используют технологию “Метод проектов” при изучении тем, имеющих практическое значение. Тем более, что школы Москвы имеют достаточно хорошее материальное оснащение.
Преимущество этой технологии обучения в сравнении с другими в том, что по ней изучаются общие для нескольких дисциплин вопросы (темы) и учащиеся сами получают практические результаты. Исследуя проблемы выбранной темы, учащиеся используют все свои знания и умения, полученные из разных предметов и источников (реализуются межпредметные связи). В ходе работы используются и современные (компьютер, телекоммуникация, интерактивное телевидение, видео, мультмедия и др.), и традиционные (научные и справочные книги, видеозаписи на дисках и др.) учебные средства. Работая в условиях технологии “Метод проектов” также используются массовые информационные источники (телевидение, периодическая печать). При изучении учебной проблемы по этой технологии хорошо сочетаются индивидуальное и коллективное ученические исследования. Дополнительно к этому реализуется принцип сотрудничества и сотворчества в рамках учитель-ученик. А также, именно с применением этой технологии, вырабатываются все ключевые компетенции учащихся:
1. Социальные компетентности связаны с окружением, жизнью общества и страны, социальной деятельностью личности (способность к сотрудничеству и сотворчеству, умение решать проблемы в различных жизненных ситуациях, навыки взаимопонимания, социальные и общественные ценности и умения, коммуникационные навыки, мобильность в разных социальных условиях).
2. Мотивационные компетентности связаны с внутренней мотивацией, интересами, индивидуальным выбором личности (способность к обучению, изобретательность, навыки адаптироваться и быть мобильным, умение достигать успехов в жизни, интересы и внутренняя мотивация личности, практические способности, умения делать собственный выбор).
3. Функциональные компетентности связаны с умением оперировать научными знаниями и фактическим материалом (техническая и научная компетентность, умение оперировать знаниями в жизни и обучении, использовать источники информации для собственного развития).
Таким образом, реализуется системно-деятельностный подход в обучении современного школьника.
Предлагаю методику изучения темы “Природные источники углеводородов. Переработка нефти и нефтепродуктов в России” в 10-м классе.
Подготовка ведется в три этапа.
Первый этап (определение целей проекта и проведение организационной работы) осуществляется на 1-ом уроке. На уроке выполняется следующие виды подготовки.
- Формулируется проблема исследования.
- Выдвигаются гипотезы, их объясняющие и требующие доказательства.
- Определяется направления поиска информации по работе с гипотезами.
- Организуется группы учеников, мотивированные к поиску информации по разным направлениям.
- Избирается лидеры групп (команд) и определяются роли каждого члена группы.
Проблема исследования:
получение углеводородов из природных ресурсов. Вопросы, раскрывающие проблемы: из каких природных ресурсов и как получается большинство углеводородов? Почему нефть называют “черным золотом?” Какова роль нефти в развитии экономики современной России?
Гипотеза исследования:
а) углеводороды получаются из природных ресурсов, основными элементами которых являются углерод и водород;
б) основные способы получения углеводородов: физическая переработка и реакции разложения, дегидрогенизация, циклизация углеводородных газов, нефти и каменного угля;
в) нефть – очень ценное природное сырье, она дороже золота;
с) нефть – основное природное богатство нашей страны, темп развития основных отраслей промышленности, транспорта и сельского хозяйства России тесно связан с развитием добычи и переработки нефти.
Определение направлений работы (задачи):
Класс делится на 6 групп, весь класс решает одну проблему по шести направлениям:
- Природный газ в России, добыча (где расположены основные месторождения), переработка и применение природного газа в стране.
- Попутные нефтяные газы, их переработка и применение.
- Происхождение, состав и свойства нефти.
- Процессы первичной переработка нефти, основные продукты ее перегонки.
- Процессы вторичной переработки нефти – крекинг (и его виды) и ароматизация нефтепродуктов.
- Экологические проблемы добычи и переработки нефти.
Каждой группе обязательно подготовить презентацию.
Определение способов поиска источников информации по направлениям.
Рекомендуются учебники для 10 класса (лучше всего использовать Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман), энциклопедия “Природные ресурсы России”, энциклопедический словарь юного химика, научно-популярные книги о нефти, например, (Хотимский Б.Г, Топорский В.Б, Махолин О.А. “Нефть вчера и сегодня”. Л., “Недра”, 1977).
Группам дается задание разработать рефераты по направлениям, подготовится к презентации. Определяется способы и методы исследования – каждый член группы собирает необходимую информацию по заданной теме и через две недели, на втором уроке обсуждают их в своей группе, при помощи учителя составляют тезисы для выступления (представления работы в группе).
Защита проектов по направлениям реализуются во внеурочное время (лучше всего провести конференцию, по времени рассчитанную на урок). На конференцию приглашаются учащиеся 9-11 классов. Выступают избранные самими учащимися представители из каждой группы. Обсуждаются выступления, представители, также члены данной группы отвечают на заданные вопросы слушателей. Выступления учащихся оцениваются экспертной группой (жюри), в состав которой входят активные учащихся старших классов, интересующиеся химией, учитель химии, председатель методического объединения учителей научно-естественного цикла, директор школы или его заместитель. Конференция подытоживается оцениванием деятельности каждой группы (обычно все группы выступают хорошо или отлично). Общую оценку выступления групп лучше озвучить директору (завучу).
Составление и реализация проекта темы обобщающего урока в 11 классе “Загрязнение окружающей среды продуктами химической и нефтехимической промышленности: проблемы и решения” осуществляется в течение трех уроков. Работа ведется в урочное и внеурочное время в срок до двух недель.
1-й урок. Вместе с учениками определяется тема проекта и задачи, планируется проведение соответствующих работ.
Задачи проекта
Педагогические – при помощи справочных данных определить примерный состав чистого атмосферного воздуха, пресной и морской воды; выявить источники загрязнения окружающей среды (воздух, вода, почва); изучить основные способы очищения выбросов на промышленных предприятиях; определить предел допустимости концентраций (ПДК) основных загрязняющих веществ.
Развивающие – формировать навыки умения анализировать состав и приблизительные количества загрязняющих веществ в воздушных, водных и почвенных пробах, взятых из окружающей среды вблизи школы; различать загрязненную воду и воздух от чистых; делать простые вычисления, относящиеся к вопросам охраны воздуха и воды.
Воспитательные – создать школьника убежденность к борьбе против всех проявлений загрязненности окружающей среды, оказывающих вредное действие на здоровье человека, нормальное развитие животных и растений. Воспитывать патриотизм по отношению к природным богатствам России.
Для школ Москвы актуальны такие проблемы:
загрязнение атмосферы газами (SO2, NO, NO2 и пр.), пылью и веществами вредными для здоровья человека; меры защиты атмосферного воздуха;
загрязнение Каспийского и Балтийского морей выбросами предприятий химической и нефтехимической промышленности, вредное действие этого проявления, способы защиты водоемов;
загрязнение литосферы промышленными выбросами и химическими веществами применяемые в сельском хозяйстве, пути зашиты литосферы;
экспериментальные исследования окружающей среды (анализ воздуха, воды и почвы) вблизи школы, можно сравнить по округу в целом;
экологические проблемы Юго-Восточного округа (район Капотня).
Исследование по каждому направлению ведется выделяемыми группами по 4-5 учащихся. Учитель помогает выбирать литературы и дает консультации каждой группе в процессе выполнения работ.
2- урок. Через 7-10 дней для контролирования хода работ в группах и оказания необходимой помощи организуется второе урочное занятие. Учитель дает конкретные задания группам: написать реферат по исследуемой проблеме, подготовить тезисы для выступления перед классом, подготовиться к презентации.
3-урок. На этих уроках группы защищают свои проекты, представитель каждой группы выступает по согласованному сценарию перед своими одноклассниками, проводятся дискуссии по выслушанным материалам презентаций. В конце 4-го урока объявляются оценки группам. При оценивании деятельности групп сперва изучаются оценки данные (в устной или письменной форме) представителями других групп, а затем учитель высказывает свое мнение.
Уровень знаний можно проконтролировать в виде письменной работы (дается на дом в 11 классе).
I вариант.
1. Опишите три способа защиты атмосферного воздуха от загрязнения.
2. Какие природные и техногенные источники загрязнения окружающей среды вы знаете? Укажите вредные выбросы (химические соединения) каждого источника.
3. Если вода, взятая из водоема, находящегося в близости химического завода имеет: а) голубой; б) желтый; в) оранжевый цвет, то о присутствии каких ионов можно говорить в этих пробах воды?
4. Пробу почвы, взятую у автомагистрали, смешали с водой и отфильтровали, в полученный фильтрат добавили немного раствора сульфида натрия, появился черный осадок. Какой ион обнаружен в растворе? Как он оказался в пробе почвы?. Напишите уравнения химических реакций.
II вариант.
- Минеральное удобрение, содержащее соли: FеРО4,СuSO4, Zn(NO3)2, MgCO3 при орошении подали в почву. Какие микроэлементы могут усваиваться растениями? Обоснуйте свой ответ.
- Водоем загрязнен следующими веществами: Zn(OH)2, AgNO3, FeS, Fe(NO3)2. Какие из этих веществ можно устранить из воды физическими способами? А какие ионы можно удалить из раствора химическими реакциями? Напишите уравнения реакций.
- В природной воде обнаружены ионы Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Br-, NO-3. При растворении каких солей могут получаться эти ионы?. Присутствие каких из этих ионов в питьевой воде вредно для человеческого организма?
- В промышленности хлорид железа (??) получается действием соляной кислоты на сульфид железа (??). Если для реакции требуется 100 г раствора соляной кислоты, содержащий 54,75% HCl, то какой объем должен иметь помещение, в котором проводится эта реакция и получается газообразный сероводород, чтобы концентрация вредного газа не превысила предел допустимости? ПДК (H2S)=0,001 м2\л.
Литература
- Алиев А. Г. Химия-экология (пособия для учителей и старшеклассников). Баку: 1997, 81с.
- Исидоров А.И. введение в экологическую химию Санкт-Петербург: Издатлит, 2002, 258 с.
- Гузеев В. В. Групповая деятельность учащихся в образовательном процессе // Химия в школе. 2003, N2.
- Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. / Е. С. Полат, М. Ю. Бухаркина, М. В. Моисеева и др. – “Академия”, 2000, 72 с.
- Практикум по технологии переработки нефти. Под ред. Е.В.Смидович и И.П.Лукашевич. М, “Химия”, 1978, 288 с.
- Селевко Г. К. Современные образовательные технологии. Учебное пособие. – М.: Народное образование, 1998, 256 с.