Формирование основ исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения химии

I2 + С6Н8О6 → С6 Н6О6 + Н I

Четвертый уровень характеризуется комплексным использованием исследовательских умений. Учащиеся могут не только правильно выполнять аналогичные исследования под руководством учителя, но и планировать работу для проверки самостоятельно сформулированной гипотезы. Они могут находить рациональный путь исследования проблемы, которой требует актуализации знаний из различных курсов химии. Умения этого уровня формируются при выполнении экспериментальных и контрольных работ.

Например, при изучении темы «Подгруппа кислорода» ученикам предлагается выполнить ряд экспериментальных задач.

Задача 1. Определите, в какой пробирке находится каждое из трех веществ, если известно, что в одной пробирке находится раствор кислоты (какой?), а в двух других — растворы солей натрия, причем каждый из них образует белый осадок при взаимодействии с раствором хлорида бария, а другой — с раствором нитрата серебра. Напишите уравнения реакций.

Задача 2. Используя имеющиеся реактив, предложите и практически осуществите 1-2 окислительно-восстановительные реакции напишите их уравнения и расставьте коэффициенты методом электронного баланса и др.

Для контрольной работы по темам «Кинетика химических реакций» и «Подгруппа кислорода» могут быть предложены такие задания, как:

Задание 1. Определите, в какой последовательности можно проводить опыты по распознаванию растворов карбоната, сульфита и сульфита калия. Подвергаются ли данные соли гидролизу? Напишите уравнения соответствующих реакций.

Задание 2. Объясните, почему жидкий бензин спокойно горит, а его пары в смеси с воздухом взрываются. Что позволяет использовать это свойство в работе двигателей внутреннего сгорания? и др.

Исследовательские практикумы являются обязательным компонентом обучения химии. Выполнение исследовательских практикумов и индивидуальных исследовательских работ по химии направлено на формирование информационно-коммуникативных компетенций, критичности мышления. При исследовании состава и качества различных товаров, например, моющих средств, продуктов питания, газированных напитков и других, учащиеся делают выводы о достоверности сведений, заявленных в рекламе, подтверждают или опровергают их.

Система домашних практических работ позволяет решать ряд задач, актуальных для современного обучения химии, например, таких как вовлечение учащихся в исследовательскую деятельность, использование межпредметных связей, формирование навыков научной химической речи и умения письменно оформлять отчеты о проделанной работе, применение реактивов бытовой химии, грамотное обращение с веществами в повседневной жизни. В процессе выполнения работ формируются самостоятельность, ответственность, аккуратность. Таким образом, данный вид деятельности стал еще одним инструментом в формировании исследовательских компетенций учащихся. При увеличении опыта проведения таких работ, Сундуковой Л.А. был разработан сборник «Домашняя химия» [33].

Кушнерёва О. О., учитель химии МСОШ №1 имени Ю.А.Гагарина (г. Гагарин, Смоленская обл.), при организации исследовательской деятельности обучающихся использует несколько моделей взаимодействия ученика и педагога.

Модель 1. Педагог знает путь поиска и предлагает пройти этот путь ученику, зная конечный результат этого пути.

Такая модель, по мнению Кушнерёвой О.О. удобна для использования на коротком отрезке времени: уроке или части урока. Она реализуется через комплекс уроков, построенных по технологии развивающего обучения с прохождением всех этапов исследования:

1. Постановка учебной  задачи.

2. Создание проблемной  ситуации (это может быть постановка  проблемного эксперимента). Столкновение учащихся с противоречием: поставленную задачу нельзя решить ранее известными способами или для решения необходимо интегрировать полученные ранее сведения.

3. Поиск способа решения  проблемы. Фронтальное обсуждение  вариантов и способов решения, выдвижение гипотез. Сбор и анализ данных (теоретических и экспериментальных).

4. Решение проблемы. Проверка  предложенных гипотез и принятие  решения о верности каждой  гипотезы.

5. Формулирование обобщённых  выводов.

6. Применение обобщённых  выводов к решению частных  задач.

В этой модели деятельность учителя заключается в формулировании проблемы, подборе заданий, которые могут быть одинаковыми для всех или дифференцированными, и управлением деятельностью учащихся. Деятельность учащихся – самостоятельный поиск новых знаний. При организации на уроке учебного исследования ученик ставится в позицию учёного, что способствует усвоению не только самих знаний, но и методологии их получения. Качественно изменяется стиль деятельности учащихся, она становится проблемно-поисковой.

При этом происходит развитие следующих умений: находить и формулировать научную проблему; генерировать идеи; планировать эксперимент и его проведение; находить решение проблемы нестандартным способом; анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы; определять сферы и границы результатов исследования.

Практика показывает, что самостоятельно сделанное, пусть даже небольшое открытие, гораздо лучше запоминается учеником, повышает уровень его самооценки, вызывает положительный эмоциональный настрой.

Использование исследовательских заданий позволяет получать стабильно высокое качество знаний, прежде всего, за счёт их осознанности. Многолетней практикой доказано, что в ходе исследовательской деятельности приобретаются самые прочные знания.

Модель 2. Педагог знает путь поиска и исследования, прогнозирует конечный результат, предлагая ученику самостоятельно решить проблему или комплекс проблем.

Основные направления интенсификации самостоятельной работы учащихся кроются в коренном изменении организации лабораторно-практических занятий в сторону усиления исследовательской деятельности учащихся.

К такой модели относится решение экспериментальных задач в курсе химии. Учащимся заранее даются задания, которые требуют предварительной домашней подготовки. Сначала ученик теоретически решает задачи и планирует свою деятельность на уроке, а затем проверяет гипотезы экспериментально. На последнем этапе ученик анализирует полученные результаты и делает самостоятельные выводы. При этом объём заданий не должен быть слишком большим, а оформление работы должно быть чётким и лаконичным, не требующим больших затрат времени.

В этом случае в течение урока ученик предоставляет продукт своей экспериментальной деятельности, краткое описание работы и логические выводы, сделанные в ходе работы. При решении экспериментальных задач происходит самообразование учащихся, актуализация необходимых знаний, построение плана деятельности, анализ деятельности и результатов, рефлексия. Поскольку число практических работ ограничено рамками программы, усилить экспериментальную составляющую предмета можно через элективные курсы.

Кушнерёва О.О. в рамках элективного курса «Химия и экология» предлагает учащимся выполнить практические работы «Анализ воды» и «Анализ почвы». Эти работы интересны тем, что пробы почвы можно приносить с пришкольного или приусадебного участка, а пробы воды отбираем из местного водоёма – реки Гжать. Таким образом, ребята приобщаются к мониторинговой деятельности. Полученные результаты сравниваются с результатами прошлых лет и делаются выводы о произошедших изменениях.

Практическая работа «Культура водопотребления» - это домашнее задание в форме анкеты, в которой предлагаются вопросы о потреблении воды в семье ученика. После выполнения такой работы учащиеся начинают экономнее относиться к расходу воды в собственном доме. Ещё одна работа – «Анализ пищевых продуктов» вызывает интерес учащихся тем, что они сами обнаруживают важнейшие органические вещества в составе продуктов питания.

Эта модель подходит и для осуществления творческой деятельности учащихся. Навыки творческой деятельности готовят учащихся к условиям динамично меняющейся обстановки в обществе и к столкновению с неизвестными проблемами в будущем.

К основным видам творческой деятельности школьников относят следующие виды работ: информационно-реферативные; проблемно-реферативные; экспериментальные; натуралистические и описательные; исследовательские.

Перечисленные виды творческой деятельности школьников имеют общие элементы. Это, прежде всего, компиляция литературных данных. В случае реферативных работ компиляция является основным содержанием работы, в случае трёх последних выступает в качестве литературного обзора. При этом происходит развитие умений и навыков работы с книгой и другими источниками информации, а также умений и навыков, связанных с культурой устной и письменной речи.

Однако реферативные работы должны быть частью образовательного процесса и применяться «строго дозировано», например, в качестве защиты курсовой или экзаменационной работы. Подготовка реферата с элементами исследования требует затрат времени и сил. К сожалению, господствующая в школе тенденция к подготовке докладов и рефератов хорошо научила детей списывать с книг, подбирая материал по заданной теме, не подвергая, этот материл анализу. При систематическом использовании реферативной деятельности уходит глубина знаний, ученик не понимает, о чём он написал, ему некогда задуматься над фактурой темы, прочувствовать и понять её. Детям нужно предложить самостоятельно проанализировать материал, исследовать некую проблему, самим стать генераторами идей.

Наиболее ценным видом творческой деятельности является исследовательская работа, проведённая учеником самостоятельно. Этот вид исследования встречается в школе достаточно редко. Причина этого субъективна. Немногие дети имеют способности, а главное желание и время заниматься творческим исследованием. Задача учителя – выделить школьников, которые проявляют интерес к предмету, подходят к учителю после урока, чтобы задать интересующие их вопросы, читают дополнительную литературу. Таких учащихся имеет смысл приобщать к исследовательской деятельности. Учитель в этом случае выступает в роли консультанта, помогает выбрать объект исследования, рекомендует литературу и методику исследования, даёт практические рекомендации.  Примерами творческих исследовательских работ, консультантом которых выступала Кушнерёва О.О., являются: «Комплексное исследование дворцово-паркового ансамбля князя Голицина в селе Самуйлово Гагаринского района», «Гормоны щитовидной железы», «Пищевые добавки», «Ферменты», «Витамины» и др. [15].

Исследовательская работа активизирует деятельность учащихся, делает восприятие учебного материала более активным, целостным, эмоциональным и творческим. Исследовательская деятельность вносит разнообразие в учебную работу, снимает утомление, развивает внимание, сообразительность, самостоятельность, повышает интерес к предмету.

Опыт показывает, что целенаправленная и систематическая работа по формированию исследовательских умений учащихся способствует: усилению мотивации учебной деятельности; изменению качества учебного процесса в связи с использованием технологий научно-исследовательской деятельности (содружества); повышению интереса учащихся к химии; развитие самостоятельности в деятельности по приобретению знаний; интеллектуальному росту обучающихся.

Заключение

В настоящее время проблема приобщения школьников к учебно-исследовательской деятельности является, как уже отмечалось выше, достаточно актуальной. В этом виде деятельности происходит формирование ключевых исследовательских умений и навыков, необходимых для успешной учебной деятельности школьника, его саморазвития.

В процессе проведения исследования была изучена одна из актуальных психолого-педагогических проблем современной образовательной практики: формирование основ исследовательской деятельности у учащихся в процессе обучения химии.

Анализ психолого-педагогической литературы показал, что существуют различные подходы к определению понятия «исследовательская деятельность», однако, многие авторы склоняются к тому что «исследовательская деятельность» - это особый вид интеллектуально-творческой деятельности, порождаемый в результате функционирования механизмов поисковой активности и строящийся на базе исследовательского поведения. В рамках процесса обучения исследовательскую деятельность можно определить как образовательную технологию, нацеленную на приобретение учащимися новых знаний на основе реальной жизненной практики, формирование у школьников специфических умений и навыков посредством системной организации проблемно-ориентированного поиска.

Особенностью формирования умений и навыков является то, что данный процесс определяется не количеством упражнений, а его организацией как активной, целенаправленной деятельности субъекта, имеющей для него смысл. В результате исследовательской деятельности учащиеся приобретают навыки исследования как универсального способа освоения действительности, развивают способности к исследовательскому типу мышления, активизирует собственную личностную позицию.

Одним из результатов правильно организованного образовательного процесса является развитие способности учащихся к исследовательской, творческой деятельности. А для этого учащиеся овладевают соответствующими умениями. Для выработки собственной позиции по актуальным химическим и экологическим проблемам важно обладать широкой и разносторонней информацией, знать факты, законы, закономерности, оценки, существующие по конкретной проблеме точки зрения; собирать эмпирическую информацию помогает использование научных методов исследования в химии (наблюдение, прогнозирование, моделирование и др.); необходимо так же правильно интерпретировать полученные географические данные, делать выводы.

Практика показывает, что исследовательская деятельность требует много физических и моральных затрат, но имеет большое значение в учебно-воспитательном процессе. Опыт показывает, что целенаправленная и систематическая работа по формированию исследовательских умений учащихся способствует усилению мотивации учебной деятельности; изменению качества учебного процесса в связи с использованием технологий научно-исследовательской деятельности; повышению интереса учащихся к химии; развитию самостоятельности; интеллектуальному росту обучающихся.