Использование исследовательских заданий на уроках химии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАНИЙ НА УРОКАХ ХИМИИ

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.

Учение вообще есть "совместное исследование, проводимое учителем и учеником" (С.Л.Рубинштейн). 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. При обучении детей навыкам исследовательской деятельности я сначала использую проблемные вопросы и ситуации. При использовании проблемного обучения нужно понимать, что только тогда можно говорить о развитии мышления, когда проблемные ситуации используются регулярно, сменяя одна другую. Использование проблемных ситуаций на уроках химии способствует формированию диалектического мышления школьников, развитию умений находить и решать противоречия.

Способы создания проблемной ситуации могут быть самыми разнообразными.

К ним можно отнести:

1. Демонстрацию или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний. Например, учитель демонстрирует аллотропные видоизменения элементов и предлагает объяснить, почему они возможны, или, например, учащиеся еще не знают, что хлорид аммония может возгоняться, а им предлагают вопрос, как разделить смесь хлорида аммония и хлорида калия.

2. Использование противоречия между имеющимися знаниями и изучаемыми фактами, когда на основании известных знаний учащиеся высказывают неправильные суждения. Например, учитель задает вопрос: «Может ли при пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду получиться прозрачный раствор?» Учащиеся на основании предшествующего опыта отвечают отрицательно, а учитель показывает демонстрационный опыт с образованием гидрокарбоната кальция.

3. Объяснение фактов на основании известной теории. Например, почему при электролизе сульфата натрия на катоде выделяется водород, а на аноде - кислород? Учащиеся должны ответить на вопрос, пользуясь справочными таблицами: рядом напряжения металлов, рядом анионов, расположенных в порядке убывания способности к окислению, и сведениями об окислительно-восстановительной сущности электролиза.

4. Построение гипотезы на основе известной теории, а затем ее проверку. Например, будет ли уксусная кислота как кислота органическая проявлять общие свойства кислот? Учащиеся высказывают предположение, учитель ставит эксперимент или проводится лабораторный, а затем дается теоретическое объяснение.

5. Нахождение рационального пути решения, когда заданы условия и дается конечная цель. Например, учитель предлагает экспериментальную задачу: даны три пробирки с веществами; определить эти вещества наиболее коротким способом, с наименьшим числом проб.

6. Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях. Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока, поэтому для решения проблемы необходимо вне урока использовать дополнительную литературу, справочники. Например, подобрать условия для определенной реакции, зная свойства веществ, вступающих в нее, высказать предположения по оптимизации изучаемого производственного процесса.

7. Принцип историзма также создает условия для проблемного обучения. Например, поиск путей систематизации химических элементов, приведший, в конечном счете Д.И. Менделеева, к открытию периодического закона. Многочисленные проблемы, связанные с обеспечением взаимного влияния атомов в молекулах органических веществ на основе электронного строения, также являются отражением вопросов, возникавших в истории развития органической химии.

Наиболее удачно найденной проблемной ситуацией следует считать такую, при которой проблему формулируют сами учащиеся. Исследовательскую деятельность, по моему 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.

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 - это 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; 3)продумывание работы после окончания эксперимента (утилизация реактивов, особенности мытья посуды и т.д.); 4) выявление источника опасности (описание мер предосторожности при выполнении эксперимента); 5) 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.

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 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 способствует формированию исследовательских умений, стимулирует интерес, позволяет 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? (Выяснилось, что азотная кислота в смеси с хлопком - фактически той же целлюлозой - образует взрывчатое вещество, которое Шенбейн назвал пироксилином - "горючим деревом". В те годы пироксилин не смог заменить порох, поскольку был очень взрывоопасен).

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.

Образованный человек в современном обществе - это не только и не столько человек, вооруженный знаниями, но умеющий добывать, приобретать знания и применять их в любой ситуации. Выпускник школы должен адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях, самостоятельно критически мыслить, быть коммуникабельным, контактным в различных социальных группах.

Речь идет о формировании у обучающихся современных ключевых компетенций: общенаучной, информационной, познавательной, коммуникативной, ценностно-смысловой, социальной.

Химия - одна из самых гуманистически ориентированных естественных наук: ее успехи всегда были направлены на удовлетворение потребностей человечества.

Изучение химии в школе способствует формированию мировоззрения учащихся и целостной научной картины мира, пониманию необходимости химического образования для решения повседневных жизненных проблем, воспитанию нравственного поведения в окружающей среде.