Формирование основ исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения химии

Задание 2. Как доказать экспериментально, что соль железо(II)-сульфат содержит примесь соли железо(III)-сульфата?

Задание 3. Как разделить смесь порошков магния и меди химическим путем?

Все эти задачи должны быть решены устно, с указанием последовательности предлагаемых реакций, ожидаемых их внешних эффектов.

Й. Гальбых отмечал значение эксперимента в развитии личности ученика через применение не только умственной, но и наблюдательной и моторной деятельности, а также овладение общими методами работы и умением решать различные проблемы. Й. Гальбых также отмечает развитие навыков принятия решения, для чего нужны не просто знания и умения, но и способность выбирать необходимые из имеющихся. На современном языке можно сказать, что эксперимент развивает компетентность учащихся [4].

Химический эксперимент необходимо проводить на уроках химии, поскольку он представляет собой самостоятельную ценность, и личностно значим для школьников. Ни имитации, ни видеозаписи его при этом не заменят. Естественно, эксперименты следует ставить так, чтобы их самостоятельная ценность и личностная значимость была максимальной [6].

Важность развития экспериментальных умений и навыков учащихся отмечали Д. М Кирюшкин и В.С. Полосин [12], однако, на наш взгляд, в условиях быстро меняющегося мира, сами по себе навыки проведения химического эксперимента имеют лишь вспомогательное значение. Гораздо важнее, что задачи химического эксперимента могут быть использованы как инструмент развития технического творчества (на уровне  самостоятельного конструирования и сбора экспериментальных установок).

Таким образом, учебно-исследовательская деятельность, способствует выработке следующих знаний и умений:

•  самостоятельно объяснять и доказывать новые факты, явления закономерности;

•  классифицировать, сравнивать, анализировать и обобщать ранее изученные явления, закономерности;

•  проводить эксперименты, выдвигать и обосновывать гипотезы;

•  устанавливать причинно-следственные связи и отношения;

•  рассматривать одни и те же факты, явления, закономерности под новым углом зрения;

•  применять научные методы исследования (теоретического анализа и синтеза, экспериментального, моделирования и т.д.);

•  находить несколько вариантов решения, выбирать и обосновывать наиболее рациональный;

•  рецензировать и оценивать собственную работу исследовательского характера, а также работы товарищей.

В приобщении детей к исследовательской деятельности учитель нацелен не на результат, а на процесс. Главное — заинтересовать ребенка, вовлечь в атмосферу деятельности, и тогда результат будет закономерен.

 

 

 

3. Обобщение опыта  учителей по организации учебно-исследовательской  деятельности учащихся на уроках  и во внеурочной работе по  химии

 

Задачей современной школы является не только обеспечение высокого уровня образования учащихся, но и всестороннее развитие их мышления, умений самостоятельно пополнять свои знания. В преподавании естественных наук, и в частности  химии, основная задача состоит в том, чтобы, прежде всего, заинтересовать учащихся процессом познания: научить их задавать вопросы и пытаться найти на них ответы, объяснять результаты, делать выводы.

В процессе изучения предметов естественнонаучного цикла существует много возможностей для развития умений и навыков, необходимых для исследовательской деятельности. Главная цель исследовательского обучения - формирование у учащихся способности самостоятельно, творчески осваивать новые способы деятельности, активизировать обучение, передать учащимся инициативу в организации познавательной деятельности.

Утверждение, что исследовательской деятельностью можно заниматься только с одаренными детьми на наш взгляд неверное. Даже со слабыми учащимися, занятие исследовательской деятельностью может дать свои положительные результаты, в случае если учитель сумеет заинтересовать ученика темой исследования, если ученики осмыслили все этапы работы над исследованием. Выполнение работы требует инициативного, самостоятельного, творческого решения школьником выбранной проблемы, а сама исследовательская деятельность имеет в основном продуктивный характер. В этом коренное отличие исследовательской деятельности ученика от его учебной (в основном репродуктивной деятельности на уроке). Также в ходе исследовательской деятельности возникает новая образовательная ситуация, которая значительно шире обычной учебной, которая традиционно выстраивается учителем в ходе урока [2].

Рассмотрим некоторые примеры организации учебно-исследовательской деятельности учащихся на уроках химии и во внеурочное время.

Системообразующим принципом в организации исследовательской деятельности учащихся является принцип самодеятельности. Ребенок может овладеть ходом исследования только через проживание его, то есть через собственный опыт. Поэтому одной из задач учителя является обучение учащегося методам, принципам, формам и способам научного исследования, основам профессионального знания и научного познания, дать возможность самореализоваться через решение задач научно-исследовательского характера.

Так, Л.Д. Лунина, учитель химии МОУ СОШ № 26 (г. Заречный, Пензенская обл.), разработала авторскую методику организации работы над учебным исследованием, которая предусматривает следующие этапы:

- подготовка – основное  содержание работы на этой  стадии – определение темы и цели исследования. Учитель знакомит школьников со смыслом исследовательского подхода и мотивирует учащихся, помогает им в постановке целей;

- планирование - определение  источников информации,  способов  сбора и анализа информации, определение способа представления информации. Учитель предлагает идеи, высказывает предложения,  учащиеся разрабатывают план действий, формулируют задачи, выдвигают гипотезы;

- исследование – это  стадия сбора информации, решения  промежуточных задач;

- представление результатов  – формы представления результатов  разнообразны: устный отчет, письменный отчет, представление модели;

- оценка результата и  процесса – учащиеся принимают  участие в оценке исследования, они обсуждают его и дают самооценку. Учитель помогает оценивать деятельность в школьников [21].

В своей работе Л.Д. Лунина практикует выполнение учениками исследований разной сложности. Учащимся перед началом работы над исследованием даются инструкции - это требования к проекту, методические рекомендации, памятки – как правильно оформить результаты, подготовить сообщение и презентацию. Преподаватель предварительно знакомит ребят с работами прошлых лет, в зависимости от поставленного вопроса готовит небольшие презентации, буклеты, где старается заинтересовать учащихся заняться исследовательской работой. Ребятам предлагаются примерные темы работ: история развития химии, химическое производство, химия в быту, химия и здоровье, жизнь и деятельность великих химиков, химия и экология и т.д. Применительно к школьному курсу химии система исследовательской работы может быть представлена двумя подходами: связь исследования с учебными темами (на уроке) и использование исследовательской деятельности во внеклассной работе (внеурочная деятельность) [21].

В свою очередь учитель химии МОУ «Краснохолмская СОШ №1» Белякова Н.В. на основании изучения уровня познавательного интереса, а также уровня сформированности исследовательских умений и навыков организует уроки с элементами исследования и уроки-исследования. На уроке с элементами исследования учащиеся отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность: уроки по выбору темы или метода исследования, по выработке умения формулировать цели исследования, уроки с проведением эксперимента, работа с источниками информации, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д.

Так, на уроке в 9 классе по теме «Азот» ученики выполняют следующее задание: «Изучите текст учебника О.С. Габриеляна «Химия – 9 класс» на стр. 109-110 «Круговорот азота в природе». Определите значение этого процесса в природе, предложите свою схему круговорота азота». Данное задание побуждает учащихся выбрать направление поиска, предположить ответ, а затем сравнить его с готовым результатом.

На уроке в 9 классе по теме «Углерод», изучая аллотропные видоизменения углерода, ученики выполняют задание: «Предложите, как можно доказать, что алмаз и графит образованы одним химическим элементом». Данное задание формирует умение выдвигать гипотезу, проверять её, устанавливать закономерности, искать новые факты, которые подтвердили бы правильность выдвинутой гипотезы.

На уроке-исследовании, исходя из характера учебной деятельности ученика при выполнении заданий, преподавателем используются следующие виды самостоятельной работы учащихся на уроке.

1) Учебные задания, опосредующие  учебную информацию. В таких заданиях необходимая информация даётся непосредственно или указывается источник, из которого можно получить необходимую информацию. Эти задания предназначены для первоначального восприятия учебного материала.

Так, на уроке в 8 классе по теме «Экологические проблемы загрязнения воздуха» ученики в группах или парах изучают текст с информацией по данной теме и выполняют задание: «Изучите экологическую проблему. Заполните таблицу».

Экопроблема	В чем проявляется	Причины возникновения	Последствия	Пути решения проблемы

 

Каждая группа из текста параграфа выбирает информацию по своей теме, а затем выступает с сообщением перед классом. Какая-то из проблем может быть вынесена на домашнюю работу с указанием литературы или Интернет-сайта, где о ней говорится.

2) Учебные задания, направляющие работу ученика с учебным материалом. Такие задания ориентируют ученика на осмысление и систематизацию учебного материала, а также на самоконтроль, наводят на сравнение, выводы, обобщения.

На уроке в 9 классе по теме «Общая характеристика металлов» ученики выполняют следующее задание: «Изучите текст §5, 6 учебника О.С. Габриеляна «Химия – 9», заполните таблицу по сравнению металлов и неметаллов».

Признак сравнения	Металлы	Неметаллы
1. Положение в ПС
2. Строение атома
3. Свойства атома
4. Строение простых веществ
5. Физические свойства

 

Ученики могут работать индивидуально, в парах или группах в зависимости от особенностей класса.

3) Учебные задания, требующие  от ученика творческой деятельности. Такие задания направляют учеников к решению проблем, к самостоятельному сбору материала, к составлению заданий, написанию сочинений и т.д. К ним можно отнести творческие задания по написанию рефератов, составлению кроссвордов, ребусов, создание электронных презентаций по определенным темам. Предварительно учащиеся консультируются по правилам выполнения данной работы, знакомятся с образцами, выполненными другими учениками.

Например, на уроке в 10 классе по теме «Природные источники углеводородов» ученики представляют результаты своих исследований о влиянии нефти на живые организмы. Положительным моментом данного задания  является реализация межпредметных связей с биологией [15].

Также в ГБОУ "Лицей-Интернат № 61" организация исследовательской деятельности школьников является составной частью учебного процесса. Учитель химии Сундукова Л.А выделяет четыре уровня сформированности исследовательских умений учащихся.

Первый уровень характеризуется тем, что учащиеся выполняют единичные операции исследования, используют единичные элементы знаний конкретной темы для построения суждения. Умения этого уровня проявляются при использовании поисковой деятельности учащихся на уроках изучения нового материала. Например, на уроке по теме «Соли угольной кислоты» учащимся получают следующее задание: распознайте соли угольной кислоты среди других солей (можно предложить следующие соли: Na2СО3, Na2SО4, NаС1, NaNО3).

На втором уровне учащиеся выполняют единичные операции исследования, проводят аналогичные исследования, на основе знаний конкретной темы. Умения этого уровня формируются при выполнении практических заданий по инструкции. Например:

Задание 1. Изучите влияние изменения концентраций реагирующих веществ на смещение равновесия реакции хлорида железа (III) с роданидом калия.

Задание 2. Изучите влияние температуры на смещение равновесия реакции гидролиза ацетата натрия.

Третий уровень характеризуется тем, что учащиеся могут логически связывать отдельные элементы исследовательской деятельности, под руководством учителя могут построить гипотезу и исследовать свойства вещества, рассматриваемого впервые. Умения этого уровня формируются при решении экспериментальных задач и выполнении практических заданий, которые предлагаются в качестве домашней работы.

Пример домашнего практического задания на тему «Окисление аскорбиновой кислоты»: «Исследуйте, как происходит окисление аскорбиновой кислоты иодом, и рассчитайте массовую долю аскорбиновой кислоты в растворе, учитывая, что реакция протекает по следующему уравнению: