Статья Из опыта формирования предметной компетенции - компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов

Из опыта формирования предметной компетенции - компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов

«Химии никоим образом научиться невозможно,

не видав самой практики и не принимаясь

за химические операции»

М.В.Ломоносов

Химическое образование - неотъемлемая составная часть образования на 2-х ступенях - гимназического и лицейского.

Содержание лицейского химического образования представляет собой систему, функционально полную с точки зрения решения задач обучения, воспитания и развития учащихся. Система включает: знания о веществах, химической реакции, использовании веществ и химических превращений, возникающих при этом экологических проблемах и путях их решения, представления о развитии химических знаний, объективной необходимости такого развития.

Если проследить историю формирования химической науки, то можно увидеть, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Познание природы веществ достигается с помощью эксперимента, он помогает раскрывать взаимосвязи и взаимозависимости между ними. Учитывая это можно утверждать, что при обучении химии ему (эксперименту) следует отвести особое внимание. Формирование представлений и понятий о веществах и их превращениях в курсе химии, а на их основе и теоретических обобщений невозможно без конкретного наблюдения за этими веществами и без химического эксперимента. В то же время для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий. Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в формировании умений и навыков для проведения опытов. Следовательно, только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в учебно-воспитательном процессе можно достичь результата высокого качества при обучении химии. В то же время химический эксперимент можно рассматривать как процесс сотрудничества учителя и учащихся, что в свою очередь можно характеризует творческую деятельность педагога, направленную на формирование у учащихся компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов, и как познавательную деятельность учащихся, направленную на формирование компетенций приобретения базовых знаний, навыков и ценностных отношений в области химии. В первом случае учащиеся выступают как объект, на который воздействуют, во втором - как субъект, связывающий оба вида деятельности. Только так учащиеся в состоянии проникнуть в суть химических явлений и процессов, освоить их на уровне общих закономерностей, ведущих идей и теорий и использовать полученные знания для дальнейшего познания предмета химии. Для эффективного формирования и развития вышеуказанных компетенций сегодняшнему учителю приходится задумываться над новыми методами обучения, использовать новые технологии преподавания, которые позволили бы сформировать эти компетенции у учащихся.

В настоящей статье хотелось бы поделиться авторским опытом работы по формированию специфической компетенции - компетенция экспериментального исследования веществ и химических процессов.

Перефразируя известное высказывание Б. Шоу можно утверждать, что «Единственный путь, ведущий к компетенции, - это деятельность». А это означает, что для того, чтобы перейти к формированию компетенции, необходимо задать траекторию формирования компетенции в деятельностной форме. В этом случае, само название компетенции - «компетенция экспериментального исследования веществ и химических процессов», будет определять суть соответствующих методов обучения - от теоретических основ к формированию предметных компетенций:

Место и последовательность применения методов определяется целями и задачами химического образования на каждом конкретном этапе обучения.

Вопросам химического эксперимента посвящено много работ по методике обучения химии. Но в большинстве из них внимание уделяется технике постановки опытов, в некоторых из них внимание уделяется методике использования эксперимента на уроке. Специальных пособий, посвященных отдельно методике формирования экспериментальных навыков по химическому эксперименту, не имеется (для Молдовы в частности). Отсюда основная цель данной статьи - поделиться опытом формирования компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов, который представляет собой целостную систему. Приводимая нами методика рассматривается как составная часть химического эксперимента, которая будет способствовать повышению научно-методической подготовки учителей химии, а реализация ее рекомендации поможет активизировать учащихся в процессе обучения химии.

Внутренняя взаимосвязь деятельности учителя и учащихся в процессе организации химического эксперимента позволит организовать процесс познания химии не на уровне описательного ознакомления с явлениями и процессами, а на уровне овладения их сущностью, объяснения причинно-следственных связей между ними с позиций современной химической науки.

В данной статье мы ставили цель уделить внимание разработке уроков по темам и приведем общие рекомендации, которые могут быть полезны учителю при подготовке и проведении химического эксперимента на уроках с учетом содержания учебной единицы и целей обучения.

Начинающий учитель в своей работе может воспользоваться нашими рекомендациями для успешного овладения методикой формирования компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов. Опытный учитель, сопоставляя свой опыт работы с предложенной методикой и проявляя творческий подход, может продумать, усовершенствовать и разработать свою собственную методику формирования указанной компетенции.

Прежде чем говорить о технологии формирования компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов необходимо разобраться с принципиальными различиями в ее проявлении при традиционном и компетентностном подходах:

Объект сравнения

Традиционный подход

Компетентностный подход

Цель обучения

Передача/приобретение теоретической суммы преимущественно абстрактных

ЗУНов, составляющих содержание образования

Ориентация на практическую составляющую содержания образования, обеспечивающую

успешную жизнедеятельность

(компетенции)

Основная формула

результата

образования

«Знаю, что…»

«Знаю, как…»

Характер

образовательного

процесса

Репродуктивный

Продуктивный

Основной

компонент

процесса

Контроль

Практика и самостоятельная работа

Характер

контролирующих

процессов

Статистические методы оценки учебных достижений

Комплексная оценка учебных

достижений (практические работы, продукты творческого обучения и пр.)

На основании особенностей организации компетентностного подхода, строим алгоритм деятельности учителя по формированию компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов на примере изучения темы «Неметаллы», 10 класс, реальный профиль:

I этап-подготовительный:

• разработка и коррекция единицы содержания, например, блока «Неметаллы», с учетом результатов обучения предыдущей единицы содержания - «Окислительно-восстановительные реакции»;

• разработка мониторинговых заданий для учащихся, с целью выявления проблем предыдущих лет (из гимназического цикла) и единиц содержания текущего учебного года;

• исследование понятийного аппарата учащихся (понимание специфических терминов и операций);

• разработка поурочных планов (выбор методик и техник, формулирование операциональных целей);

• планирование контроля (текущего, формирующего, итогового);

• разработка заданий для контроля уровня сформированности компетенций (текущего, формирующего, итогового);

• разработка инструкций к лабораторным опытам, практическим и исследовательским работам;

• планирование и подготовка эксперимента (демонстрационного, лабораторного, практического, исследовательского).

II этап- реализация:

• проведение уроков изучения нового материала, выполнение эксперимента (демонстрационного, лабораторного, практического, исследовательского);

• проведение оценивания (текущего, формирующего);

• проведение оценивания (итогового).

III этап - анализ и коррекция:

• анализ реализации запланированных целей;

• разработка и коррекция следующей единицы содержания (блока) «Металлы».

При работе по данному алгоритму, трудности чаще всего возникают на II этапе.

Первая трудность состоит в проведении уроков, на которых происходит собственно формирование компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов. Проведение таких уроков невозможно без предварительной подготовки учащихся. На первых порах (в младших классах - гимназических, 10-х классах лицейского уровня) подготовку к практическим работам следует проводить непосредственно на уроке, когда учитель демонстрирует, что значит подготовиться к практической работе:

1. читаем описание эксперимента и анализируем каждое слово (какие вещества участвуют в описанных процессах, каково их агрегатное состояние, какие количества необходимы для выполнения эксперимента и пр.);

2. продумываем, исходя из сформированных ЗУН по заданной теме, уравнения реакций;

3. на основании свойств веществ, участвующих в химическом процессе предсказываем возможные признаки реакции и наблюдаемые эффекты;

4. подбираем посуду для выполнения опыта;

5. учитель демонстрирует выполнение некоторых операций эксперимента;

6. учитель демонстрирует методику фиксации наблюдений и ведение записей в лабораторном журнале;

7. учитель демонстрирует методики формулирования выводов.

Отсюда следует, что к выполнению эксперимента учащиеся должны готовиться заранее! Это может быть изучение и работа с описанием лабораторной или практической работы, приведенной в учебнике или в специально разработанной учителем инструкции (автор практикует собственные разработанные инструкции, которые высылаются учащимся на электронный адрес класса, пароль к которому знают все учащиеся класса).

Компетенция экспериментального исследования веществ и химических процессов включает в себя химически грамотное обращение с веществами, материалами и процессами, безопасное для собственной жизни и окружающей среды. Для формирования этой компетенции, развития умения учащихся выполнять задания компетентностного типа, учителю необходимо организовать учебную деятельность, например, разработать описание эксперимента, подобрать необходимый комплект реактивов и оборудования.

Вот здесь возникает вторая трудность - учителю нужно владеть методикой составления заданий, ориентированных на формирование компетенций на определенных этапах обучения. Составление таких заданий подчинено ряду требований:

Элемент структуры

Требование

Характеристика задания

Включает: название, предмет, класс (Практическая работа по химии «Получение аммиака и изучение его свойств», 10 реальный класс. Тема «Неметаллы»)

Стимул

Содержит описание какой - либо реальной, жизненной (проблемной)

ситуации (При превращении некоторых органических соединений образуются соли аммония. Предложи методику определения иона аммония в анализируемом продукте)

Задачная формулировка

Задается деятельность (Исходя из свойств аммиака (молярная масса, растворимость в воде) собери прибор для получения и собирания аммиака). Формулируются требования к ответу (На основании проведенного эксперимента объясни расположение пробирки-приемник в собранном приборе).

Источник информации

Должны моделировать возможные реальные источники: статьи в СМИ, обсуждения на форумах Интернет, всевозможные инструкции. Могут содержать информацию одного вида (текст, рисунок, таблица, диаграмма) или сочетание отдельных видов информации. Информация может быть прямой или косвенной.

Бланк для выполнения

задания

Форма для фиксации ответа. Зависит от формы проведения контроля (письменной, компьютерной,…).

Инструмент проверки

Определяет количество баллов за каждый этап деятельности. Определяет общий итог в зависимости от сложности содержания учебного материала, дополнительных видов деятельности.

Придерживаясь вышеперечисленных требований к разработке заданий, ориентированных на формирование компетенций, учитывая возрастные особенности учащихся, задания, предложенные к выполнению, могут выглядеть следующим образом:

10 класс, тема «Неметаллы». Описание опыта. Налей в пробирку раствор аммиака, добавь к нему 2-3 капли фенолфталеина. Что наблюдается? Прокипяти полученный раствор. Что наблюдается? Сделай вывод о свойствах раствора аммиака из проделанного опыта. Запиши все уравнения протекающих процессов.

12 класс, тема «Качественные реакции на ион аммония». Описание опыта. Исследуй поведение раствора аммиака при нагревании. Сделай вывод из проделанного опыта. Запиши все уравнения протекающих процессов и укажи их аналитический сигнал.

То есть, при формулировании заданий, учителю необходимо учитывать имеющийся опыт учащихся в данной области.

Третья трудность заключается в оценивании уровня сформированности компетенции экспериментального исследования веществ и химических процессов. Зачастую, мы оценивает то, что дети напишут в своих отчетах о проведении экспериментальной (лабораторной, практической) работы. Здесь можем предложить следующий вариант - составляем таблицу, в которой указываем конкретные операции, выполняющиеся в данной работе (которые занимают центральное место в выполнении данной работы). Например, при выполнении практической работы в 10 классе, тема «Неметаллы»- «Получение аммиака и изучение его свойств», в качестве основных операций можно выделить:

Ф.И. учащихся

Получение и собирание аммиака

Укрепление «пробирки-реактор» в лабораторном штативе

Подготовка спиртовки к работе (зажигание, гашение, высота пламени)

Укрепление «пробирки-приемник» в лабораторном штативе

Проверка полноты заполнения «пробирки-приемника» выделяемым газом

Примечание:

1. оценки учитель может выставлять в цифрах, а можно в знаках «+++», «++», «+», «-» и пр.

2. учащиеся обязательно должны знать систему оценивания таких работ, т.е., что учитель оценивает непосредственно процесс выполнения экспериментальных операций.

Четвертая трудность - формулирование выводов. Основные ошибки здесь следующие:

• учащиеся подтверждают факт проделанной работы - «Мы научились получать аммиак»;

• учащиеся повторяют описание хода работы - «В данной работе мы научились собирать прибор для получения аммиака»;

• учащиеся констатируют факты - «Мы убедились, что аммиак легче воздуха», очевидные изначально из теории;

• учащиеся не приводят собственный анализ наблюдений и экспериментальных данных.

Для формирования способности делать выводы можем предложить применение следующих техник:

1. При объяснении (решении задач) размышлять вслух, тем самым демонстрируя учащимся ход своих рассуждений, мыслей, выводов.

2. Выполнение упражнений по алгоритму «причина - следствие» (алгоритм действий):

• Выявление фактов;

• Используя наблюдения или рассуждения, определять какое из них может быть причиной;

• Обнаружить повод;

• Выявить факт, явление или событие, которое произошло позже. Это следствие;

• Сделать вывод - назвать причину и объяснить (или спрогнозировать) последствия.

3. Применять на уроках технику «Диаграмма причин и следствий». Для анализа следующего явления:

а) Установи и запиши 3-5 причин (запиши их в диаграмме).

б) Определи, какими могли бы быть последствия этого (запиши их в диаграмме).

Причины

Следствия

4. Применять методику «6 почему» («6 для чего», «6 как»):

Утверждение- раствор аммиака окрашивает раствор фенолфталеина в малиновый цвет.

Образец выполнения: Утверждение - раствор аммиака окрашивает раствор фенолфталеина в малиновый цвет.

Опыт показывает, что применение описанных методик и отношение учащихся к химии все чаще начинается с третьей ступеньки - «Я ХОЧУ ПОПРОБОВАТЬ!»

Использованная литература:

1. Химия: Куррикулум для 10-12 кл. / Min. Educaţiei al Rep. Moldova; trad.: Elena Mihailov,- Ch.: Î.E.P. Ştiinţa, 2010 (Tipografia "Elena V.I." SRL);

2. Proiectul Educaţie de calitate în mediul rural din Moldova. Training metodologic pentru cadreke didactice de liceu. Suport de curs. Elaborat de: T. Cartaleanu, O. Cosovan, L. Sclifos, R. Solovei, 2011;

3. Proiectul Educaţie de calitate în mediul rural din Moldova. Training metologic pentru cadreke didactice de liceu. Suport de curs. Elaborat de V. Gorincioi, G. Dîmovskaia, 2010;

4. А. Гин, «Примеы педагогической техники», Вита-Пресс, Москва, 2002;

5. Материалы муниципального семинара для администраторов, курирующих химию и биологию -«Формирование компетенции учиться учиться», ТЛ «Prometeu-Prim», М. Северин, Кишинев, 2010;

6. him.1september.ru;

7. eidos.ru.

Галина Дымовская,

учитель химии высшей дидактической категории ТЛ В. Лупу,

докторант кафедры педагогики МолдГУ

Юрий Субботин,

кандидат химических наук Технический Университет Молдовы, учитель химии высшей дидактической категории ТЛ И.крянгэ