Статья Использование проблемно-развивающих опытов на уроках химии

Использование проблемно-развивающих опытов

«Деятельности нельзя научить, но ею можно овладеть». 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.

В 10, 11 классах предполагается принципиально новый уровень усвоения учебного материала. Учитель ориентирует учащихся не на информационный, а на проблемный принцип усвоения.

Используя в своей работе элементы лекционно-семинарско-зачетной технологии в старших классах, учитель неизбежно приходит к необходимости дополнить ее химическим экспериментом. Проблемную ситуацию можно создать, используя как демонстрационный эксперимент, так и ученический (лабораторные опыты и практические работы).

Для создания проблемной ситуации можно использовать далеко не каждый опыт. В связи с этим к опытам, с помощью которых учитель создаёт проблему, предъявляются следующие требования:

1) содержание опытов должно опираться на известные ученикам явления и закономерности и создавать перед ними посильную проблемную ситуацию;

2) проведению их должен предшествовать показ одного или нескольких опытов, подводящих к пониманию проблемы на основе уже имеющихся знаний;

3) опыты, с помощью которых ставится проблема, должны вызывать интерес, возбуждать любознательность.

Демонстрационный эксперимент

На первом этапе обучения, то есть на уроках-лекциях, когда происходит формирование представлений учащихся о каких-либо химических понятиях, актуализация, расширение и углубление знаний учащихся, полученных в 8,9 классах, планирую демонстрационный эксперимент. Это усиливает мотивацию, способствует выявлению учебных проблем, позволяет менять виды деятельности на уроке.

На уроке «Химическое равновесие, условия его смещения» способом создания проблемной ситуации является построение гипотезы с помощью известной теории и проверка ее практикой. 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. Я демонстрирую красивую динамическую реакцию:

FeCl₃ + 3KSCN Fe(SCN)₃ + 3KCl

бурого цвета кроваво-красного цвета

Подбираю концентрации таким образом, чтобы цвет роданида железа (III) был не очень интенсивным - прозрачным. Показываю, что при приливании в пробирку растворов хлорида железа (III) или роданида калия цвет раствора становится интенсивно-красным, и, наоборот, при добавлении нескольких микрошпателей хлорида калия (продукта) он светлеет. Гипотеза нашла свое подтверждение.

Взаимодействие алюминия с йодом - эффектная реакция - всегда вызывает у учащихся вопрос: почему появляется фиолетовый дымок, ведь йод не является продуктом данной реакции. Реакция «Вулкан» всегда вызывает удивление - почему увеличивается объем «кучки». Такие вопросы никогда нельзя оставлять без обсуждения.

Эксперимент с опасными для здоровья веществами удобно демонстрировать с помощью мультимедийного проектора. Так, на первом уроке темы «Химические реакции» происходит обобщение и расширение полученных в 8, 9 классах представлений учащихся о классификации химических реакций. Реакцию аллотропизации - превращение кристаллической модификации серы в пластическую - лучше продемонстровать на экране. Комментируя эксперимент, учащиеся выходят на проблему: почему возможны аллотропные видоизменения элементов.

Ученический эксперимент

Экспериментальная деятельность учащихся в рамках лабораторных и практических работ играет существенную роль в решении ряда дидактических задач. В начале урока лабораторные опыты позволяют обеспечить контакт с классом, привлечь внимание учащихся, вызвать интерес к предстоящему восприятию знаний. Особенно хорошо отвечает этой дидактической задаче проблемная ситуация, спровоцированная экспериментом. После изложения материала лабораторные опыты выступают не только в роли иллюстрации, подтверждения теории, объяснения, но и тоже могут привести к необходимости разрешить проблему. Теоретический материал наполняется конкретным содержанием.

Место лабораторного опыта в структуре урока, как правило, отводится в процессе изучения нового материала, то есть на уроке - лекции.

На уроке «Теория электролитической диссоциации. Свойства растворов электролитов» учащиеся проводят лабораторные опыты по исследованию электропроводности растворов электролитов. Для этого используются самодельные приборы для исследования электропроводности, изготовленные учащимися по описанию, приведенному в журнале «Химия в школе» № 6 за 2003 год. Внешне такой прибор представляет собой пластмассовую трубку, на одном конце которой закреплен светодиод, а на другом - металлические стержни (с их помощью исследуют растворы и расплавы электролитов). Учащиеся исследуют электропроводность следующих веществ: дистиллированной воды, кристаллических поваренной соли и сахара. Они помещают поочередно контактные стержни прибора в исследуемые вещества и убеждаются в отсутствии электрического тока. Затем предлагаю учащимся приготовить растворы этих веществ и опять проверить их электропроводность. После испытания полученных растворов создается проблемная ситуация: почему кристаллическая поваренная соль не проводит электрический ток, а ее раствор проводит; почему раствор поваренной соли проводит электрический ток, а раствор сахара нет?

Следующий опыт: исследование электропроводности растворов соляной и уксусной кислот. Учащиеся отчетливо видят яркое свечение светодиода в растворе соляной кислоты и еле заметное в растворе уксусной кислоты. Эти опыты дают возможность более эффективно формировать в дальнейшем понятие о сильных и слабых электролитах. Создана проблемная ситуация: почему раствор соляной кислоты лучше проводит ток, чем раствор уксусной кислоты?

Продолжаем работать с уксусной кислотой. В концентрированной уксусной кислоте не наблюдается свечение светодиода. В стакан небольшой струйкой приливаем немного дистиллированной воды. По мере ее приливания наблюдается появление свечения диода. Возникает закономерный вопрос: почему? Эксперимент позволяет наглядно представить зависимость степени диссоциации от концентрации слабых электролитов. Кстати, этот опыт демонстрирую с помощью мультимедийного проектора. На большом экране лучше видно изменение яркости лампочки, а светодиод даже в разбавленной уксусной кислоте горит очень бледно.

Урок «Гидролиз» также насыщен проблемными опытами, но о них я уже рассказала выше.

Практическая работа по теме

«Гидролиз. Реакции ионного обмена»

Практическая работа по теме «Гидролиз. Реакции ионного обмена» проводится в конце изучения темы «Химические реакции», и так как она посвящена решению экспериментальных задач, то является разновидностью контрольной работы. Работа носит познавательный характер, с элементами исследования. Экспериментальные задачи не содержат инструкции, разрабатывать план решения и осуществить его учащиеся должны самостоятельно. Подготовка к работе носит обобщающий характер: за урок до проведения практического занятия обобщаются сведения о реакциях ионного обмена и условиях их прохождения, о гидролизе солей, имеющих в своем составе катион или анион слабого электролита, о совместном гидролизе солей. Домашнее задание направлено на подготовку к решению задач определенного типа. Например, дается задача на мыслительный эксперимент: с помощью какого реактива можно распознать растворы хлорида цинка, хлорида кальция и ацетат натрия.

Чтобы добиться большей самостоятельности и активности в процессе выполнения практической работы, задачи распределены по двум вариантам.

Первое задание носит репродуктивный характер: учащимся необходимо провести все возможные реакции между выданными растворами: серной кислоты, карбоната натрия и хлорида бария (для I варианта); соляной кислоты, сульфида натрия и нитрата серебра (для II варианта); объяснить наблюдаемые результаты и записать молекулярные и ионные уравнения реакций. В каждом варианте учащиеся проводят по три химические реакции ионного обмена и, применив правило Бертолле, объясняют, почему они проходят до конца.

Суть второй задачи - найти рациональный путь решения, когда заданы условия и дается конечная цель. Это уже проблемное задание. В этой задаче предлагается распознать наиболее коротким путем с наименьшими затратами реактивов растворы следующих солей: сульфита натрия, сульфата натрия и сульфата цинка (для I варианта); хлорида аммония, хлорида калия и силиката калия (для II варианта); теоретически обосновать выбранный путь решения, подтвердить уравнениями реакций. Учащиеся выбирают для распознавания всех солей один реактив - лакмус (или индикаторную универсальную бумагу), объясняют свой выбор гидролизом двух солей, подтверждают уравнениями реакций.

Третья задача несколько сложнее, но для успешного ее решения на одном из предыдущих уроков был проведен аналогичный опыт, а затем обсужден и разобран. Это проблемное задание: проведите реакцию между растворами солей: хлоридом железа (III) и карбонатом натрия (для I варианта), хлоридом алюминия и сульфидом натрия (для II варианта). Объясните наблюдаемые результаты. Подтвердите свои выводы молекулярными и ионными уравнениями реакций. Учащиеся проводят опыт, наблюдают выделение газа и выпадение осадка в каждом варианте, пробуют составить уравнение реакции и обнаруживают противоречие: в уравнении среди продуктов реакции нет газа. Обратившись к таблице растворимости, ребята обнаруживают - «образовавшиеся» в результате реакции соли в растворе не существуют, они разлагаются водой, то есть подвергаются полному гидролизу и по катиону, и по аниону. Составив уравнения гидролиза карбоната железа (Ш) (I вариант) и сульфида алюминия (II вариант), становится ясным, какой газ и какой осадок выделяется в каждом случае. В отчете ребята записывают уравнения реакций не как уравнения ионного обмена между двумя солями, а как уравнения совместного гидролиза двух солей:

2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O 2Fe(OH)₃ + 3CO₂ + 6NaCl

2AlCl₃ + 3Na₂S + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6NaCl

Данная практическая работа содержит задания продуктивного и частично-проблемного характера, то есть второго и третьего уровня сложности. Для того чтобы с ними справились и слабые ученики, перед уроком назначаются консультанты из числа сильных ребят. Их задача помочь учащимся, затрудняющимся с выполнением работы. Степень самостоятельности слабых учеников снижается, но в данном случае важнее удовлетворенность от выполнения работы.

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. Модернизация российского образования: Документы и материалы./Редактор-составитель Днепров Э.Д.-М.:ГУ ВШЭ, 2002

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

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

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

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

Вентана-Граф, 2006

5