Статья Организация занятий по химии с использованием технологии проблемного обучения

Организация занятий с использованием технологии проблемного обучения при изучении темы

«Химические реакции» в 11 классе

Особенности обучения вo II концентре

Плохой учитель преподносит истину,
хороший - учит ее находить.
Иоганн Фридрих Герберт

«Деятельности нельзя научить, но ею можно овладеть»³. В условиях современной школы перед учителем стоит задача так организовать учебный процесс, чтобы школа стала местом развития личности, овладения интеллектуальными приемами, необходимыми в будущем. Особенно это важно в старших классах для выпускников, которым совсем скоро предстоит адаптироваться во взрослой жизни, самостоятельно принимать решения, решать сложные жизненные проблемы, брать на себя ответственность.

При организации уроков в 11-х классах учителю, прежде всего, необходимо учитывать особенности концентрической структуры образования.

Обучение в рамках первого концентра предполагает изучение фактов. В основной школе ученик знакомится с фактами, накапливает их, систематизирует и усваивает, приобретая минимум химических знаний.

В 10, 11 классах предполагается принципиально новый уровень усвоения учебного материала. Учитель ориентирует учащихся не на информационный, а на проблемный принцип усвоения. Таким образом, в центре внимания проблемное обучение химии.

Если в 8, 9 классах преобладает сообщение учителем новой информации, то есть информационно-репродуктивный уровень, то в 10, 11 классах акцент делается на познавании сути химического процесса, на усвоении причинно-следственных связей, на анализ фактов самими учениками под руководством учителя. Таким образом, ученик превращается в субъекта учебной деятельности, а задача учителя организаторская, управляющая. Поэтому элементы проблемного обучения в той или иной степени обязательно используют все учителя, работающие в старших классах. Это обучение, основанное на активном привлечении учащихся к учебному процессу. В связи с этим существенно меняются функции учителя и ученика, цели обучения.

Основные способы создания проблемных ситуаций

Учебные проблемы легко обнаруживаются при установлении связей между теориями и фактами, между теориями и понятиями, между отдельными понятиями и т.д.⁹. Так, например, проблема, почему одни вещества являются электролитами, а другие - нет, возникает при установлении связи между теорией строения вещества и обнаруженным фактом различного поведения веществ в растворе, а проблема определения оптимальных условий для производства аммиака - на основе закономерностей реакции его синтеза и возможностей производственных аппаратов - при установлении связей между системами понятий о химической реакции и об основах химического производства. Проблемы объяснения свойств веществ на основе их строения и, наоборот, заключение о строении вещества на основе его свойств возникают при выявлении связей между теорией строения вещества и системой понятий о веществе.

В методике обучения химии сформулированы семь основных способов создания проблемных ситуаций. В данной главе я привожу свои конкретные примеры создания таких ситуаций.

1. Демонстрация или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний.

Например, на уроке по теме «Классификация химических реакций» с помощью видеопроектора показываю реакцию аллотропизации: превращение кристаллической серы в пластическую. Вопрос, почему возможны аллотропные видоизменения химических элементов, можно считать проблемным. Или, при решении заданий ЕГЭ по теме «Электролиз» на установление соответствия между металлом и способом его электролитического получения предлагается использовать для получения металлов расплавленные соли хлориды и нитраты. Учащиеся не видят разницы между поведением расплавов этих солей и часто дают неверные ответы. Для решения данной проблемы учащимся необходимо выяснить, что происходит при нагревании нитратов солей.

2. Использование противоречия между имеющимися знаниями и изучаемыми фактами, когда на основании известных знаний учащиеся высказывают неправильные суждения.

Например, при организации лабораторных опытов по теме «Гидролиз неорганических веществ» возникает следующая проблемная ситуация. В 9 классе при решении экспериментальных задач на распознавание трех классов неорганических веществ - кислот, щелочей и солей - учащиеся использовали индикатор. В итоге, у них сложилось мнение, что в растворах кислот среда кислая, в растворах щелочей - щелочная, а в растворах солей - нейтральная. Однако, исследуя в ходе опытов индикатором растворы карбоната натрия, хлорида алюминия и хлорида натрия, учащиеся обнаруживают нейтральную среду только в растворе хлорида натрия. Раствор карбоната натрия имеет щелочную среду, а раствор хлорида алюминия - слабокислую. Возникает противоречие между сформировавшимся представлением о нейтральности среды в растворах солей и наблюдаемым фактом. Пытаясь выстроить гипотезу, учащиеся должны сосредоточить внимание на анализе состава солей, причинах связывания ионов соли с ионами водорода или гидроксид-ионами, на сравнении поведения различных солей в воде. Результатом мыслительной деятельности является вывод: соли, имеющие в своем составе ионы слабых электролитов, вступают в реакцию обменного взаимодействия с водой, в результате которой в растворе образуется избыток ионов водорода или гидроксид-ионов, который и определяет среду раствора, а значит и цвет индикатора.

Следующая проблема ставится мною обычно в заключение изучения темы «Гидролиз» (и аналогичная задача выносится на практическую работу). Учащиеся проводят реакцию между растворами солей хлорида алюминия и карбоната натрия, наблюдают выделение газа и выпадение осадка, пробуют составить уравнение реакции и обнаруживают противоречие: в уравнении реакции среди продуктов нет газов. Обратившись к таблице растворимости, учащиеся обнаруживают - «образовавшаяся» в результате реакции соль в растворе не существует, она разлагается водой, то есть подвергается полному гидролизу и по катиону, и по аниону. Составив уравнение гидролиза, становится ясным, какой газ и какой осадок выделяется. Учащиеся записывают уравнение реакции не как уравнение ионного обмена между двумя солями, а как уравнение полного необратимого гидролиза:

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O 2Al(OH)₃ + 3CO₂ | + 6NaCl

и делают вывод: произошло взаимное усиление гидролиза соли слабого основания солью слабой кислоты. Разрешив данную проблему, учащиеся понимают, что в химии не все однозначно.

Домашнее задание тоже может быть проблемным. Предлагаю интересное задание: «В раствор хлорида цинка поместили кусочек цинка, появились пузырьки газа. Что это за газ?» Вначале учащиеся вообще заявляют, что реакция между этими веществами не пойдет. Затем, оценив возможности гидролиза хлорида цинка, проблема разрешается: в результате реакции действительно выделяется газ и этот газ - водород:

Zn²⁺ + H₂O Zn(OH)⁺ + H⁺

2H⁺ + Zn Zn²⁺ + H₂

3. Объяснение фактов на основании известной теории.

Например, на уроке по теме «Факторы, влияющие на скорость химической реакции» предлагаю учащимся сравнить скорости двух реакций: взаимодействия мрамора с соляной и серной кислотами. Из опыта учащиеся видят: скорость реакции, происходящей между мрамором и соляной кислотой, высока до тех пор, пока не израсходуется одно из реагирующих веществ; скорость реакции взаимодействия мрамора с серной кислотой со временем значительно падает. Встает вопрос: почему? Анализируя продукты обеих реакций, используя таблицу растворимости, старшеклассники приходят к выводу: скорость взаимодействия мрамора со временем резко уменьшается, так как продукт данной реакции - сульфат кальция - мало растворим и, очевидно, блокирует доступ кислоты к мрамору. В то же время скорость реакции взаимодействия мрамора с соляной кислотой достаточно высока, так как продукт этой реакции - хлорид кальция - хорошо растворимое вещество, не мешает дальнейшему протеканию реакции.

Следующий пример: почему при электролизе раствора сульфата натрия на катоде выделяется водород, а на аноде кислород? Учащиеся отвечают на вопрос, пользуясь справочными данными: рядом напряжений металлов, правилами разрядки на катоде и аноде катионов и анионов, сведениями об окислительно-восстановительной сущности электролиза.

4. С помощью известной теории строится гипотеза и затем проверяется практикой.

Например, вариантом проблемного задания может быть вопрос, каким образом при проведении химической реакции между растворами хлорида железа (III) и роданида калия можно сдвинуть равновесие системы в ту или иную сторону. Для решения данной проблемы учащиеся используют теоретические знания по теме «Условия смещения химического равновесия». На их основе строится гипотеза: изменение температуры и давления не сместит химическое равновесие, так как реакция проходит без теплового эффекта и реагенты и продукты реакции не являются газообразными веществами, а вот изменение концентраций реагирующих или образующихся веществ может привести к сдвигу равновесия. Затем проводится опыт - гипотеза проверяется практикой.

5. Нахождение рационального пути решения, когда заданы условия и дается конечная цель.

Например, предлагаю экспериментальную задачу: даны три пробирки с веществами: глицерин, этаналь, этанол. Определить эти вещества наиболее коротким путем, с наименьшим числом проб. Данные вещества относятся к разным классам огранических веществ, поэтому для распознавания каждого из них существует своя качественная реакция. Но для рационального решения задачи учащиеся выбирают один реактив - гидроксид меди (II) - и проводят с ним реакции при различных условиях. Кроме того, внешний вид веществ (разная подвижность жидкостей) и характерный запах спирта позволяют подбирать условия для проведения реакции не наугад, а целенаправленно.

Аналогичная задача: распознать наиболее рациональным способом растворы сульфита натрия, сульфата натрия и сульфата цинка. Учащиеся выбирают один реактив - индикатор.

6. Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях.

Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока. Нужно дать возможность учащимся подумать дома, используя дополнительную литературу, справочники. Примером здесь может служить следующая ситуация. Проводя в 2013 учебном году практическое занятие по теме «Гидролиз. Реакции ионного обмена», я столкнулась с тем, что у старшеклассников вызвал затруднения вопрос совместного гидролиза двух солей. Нужно было провести реакцию между растворами хлорида алюминия и карбоната натрия, объяснить свои наблюдения, записать уравнения реакций. Лишь немногие смогли самостоятельно объяснить причину выделения газа и правильно записали молекулярное и ионное уравнения реакции. Поэтому в 2014 году перед проведением данной практической работы я включила аналогичное задание в лабораторные опыты на одном из предшествующих уроков. Опыт был проведен в конце урока, было обращено внимание на выделение газа в результате реакции и образование характерного осадка, и дано задание на дом: продумать решение данной проблемы. В результате, на следующем уроке выявилось то, что с задачей справились только учащиеся, имеющие оценки «4» и «5». А при выполнении аналогичного задания в практической работе справилось уже абсолютное большинство.

7. Принцип историзма также создает условия для проблемного обучения.

Например, многочисленные проблемы, связанные с объяснением взаимного влияния атомов в молекулах органических веществ на основе электронного строения, являются отражением вопросов, возникающих в истории развития химии.

Наиболее удачно найденной проблемной ситуацией следует считать такую, при которой проблему формулируют сами учащиеся. Для иллюстрации сказанного вернемся к проблемной ситуации, связанной с гидролизом солей. Итак, учащиеся исследовали три раствора соли: соль, образованную слабым основанием и сильной кислотой, соль, образованную сильным основанием и слабой кислотой, и соль, образованную сильным основанием и сильной кислотой. Определили, какая среда в каждом случае. Выяснили, в чем причина, составили уравнения реакций. И тут у учащихся возникает вопрос: а какая среда будет в растворе соли, образованной слабыми электролитами? Учащиеся строят предположения, после этого я выдаю им для исследования раствор карбоната аммония, а затем мы вместе делаем вывод: в растворе соли, образованной двумя слабыми электролитами, среда будет определяться константами диссоциации соответствующей кислоты и основания, у какого из этих веществ константа диссоциации больше, тот и будет определять среду.

Важной положительной стороной проблемного обучения является его развивающий характер. Изложение делается более доказательным и потому убедительным. Учащиеся мыслят творчески, приучаются к поиску. Обучение с использованием такого подхода более эмоционально, что способствует повышению интереса к учению, оказывает воспитывающее действие, так как формирует убеждения и, в конечном счете, мировоззрение, обеспечивает прочность знаний, так как знания, добытые путем самостоятельного поиска, всегда удерживаются дольше полученных в готовом виде. Использование химического эксперимента для выявления учебных проблем ещё более активизирует характер учебного процесса.

Формирование познавательного интереса учащихся имеет принципиальное значение для осознанного усвоения курса химии.

Используя в учебном процессе технологии проблемного обучения, я вижу усиление мотивации к изучению предмета, повышение эффективности учебной деятельности, что подтверждается повышением качества знаний учащихся. Учащиеся постепенно приобщаются к методу поиска и нахождения неизвестного, учатся ориентироваться не столько на результат, сколько на анализ процесса его достижения. В ходе такой работы у учащихся возникает потребность аргументировано, обоснованно излагать свое мнение, без чего знания не могут перейти в убеждения, стать подлинно своими. При этом учитель и учащиеся становятся относительно равноправными участниками совместной учебной деятельности.

Проблемное обучение формирует гармонически развитую творческую личность, способную логически мыслить, находить решения в различных проблемных ситуациях, способную систематизировать, накапливать знания и применять их в повседневной жизни, способную к высокому самоанализу, саморазвитию и самокоррекции.

Литература

1. Береснева Е.В. Современные технологии обучения химии. Учебное пособие. - М.: Центрхимпресс, 2004

2. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя, Химия. 11 класс. - М.: Дрофа, 2003

3. Игнатьева Г.А., Волкова В.О., Шишкина О.П. Дидактика развивающего обучения. - Н.Новгород,1998

4. Кудрявцев Т.В. Психология технического мышления. - М., 1971

5. Лернер И.Я. Вопросы проблемного обучения на всесоюзных педагогических чтениях // Советская педагогика. - 1968. - № 7

6. Махмутов М.И. Проблемное обучение: Основные вопросы теории. - М.: Педагогика, 1975

7. Оконь В. Основы проблемного обучения. М.: Просвещение, 1968

8. Чернобельская Г.М. Основы методики обучения химии. - М.: Просвещение, 1987

9. Цветков Л.А. Общая методика обучения химии. - М.: Просвещение, 1982.

10. Шаталов М.А.,Кузнецова Н.Е. Обучение химии. Решение интегративных учебных проблем: 8-9 классы: Методическое пособие.. - М.:

Вентана-Граф, 2006