Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Роль и место прикладного химического эксперимента в обучении органической химии 14
1.1. Полнота как одно из качеств знаний 14
1.2. Педагогические условия достижения полноты знаний 23
1.3. Методы оценки полноты знаний 28
1.4. Прикладной эксперимент по органической химии
1.5. Прикладной химический эксперимент как метод целенаправленного формирования мотивации к изучению химии 41
1.6. Прикладной эксперимент как метод личностно-ориентированного обучения 53
1.7. Прикладной химический эксперимент в программном материале
Выводы по главе 1 66
Глава 2. Содержание и методика проведения прикладного эксперимента по органической химии, направленного на достижение полноты знаний 69
2.1. Обзор имеющегося педагогического опыта по использованию химического эксперимента прикладного характера в практике преподавания органической химии 69
2.2. Типизация прикладного эксперимента по органической химии 90
2.2.1 Типология прикладного эксперимента по характеру познавательной деятельности (видам эксперимента) 91
2.2.2 Типология прикладного эксперимента по характеру исследуемых веществ и материалов. 93
2.2.3 Типология прикладного эксперимента по характеру исследуемых процессов и явлений 95
2.2.4 Типология прикладного эксперимента по принадлежности к определенной форме организации обучения 97
2.2.5 Типология прикладного эксперимента по рассматриваемым классам органических веществ 99
Выводы по разделам 2.1 и 2.2 101
2.3. Критерии разработки содержания прикладного эксперимента 103
2.4. Практикум-обобщение по органической химии с прикладным
2.4.1 Методические аспекты включения прикладного эксперимента в школьный курс органической химии 107
2.4.2 Цели и задачи практикума-обобщения с прикладным 2.4.3 Методика организации и проведения практикума 113
Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности разработанной системы химических экспериментов прикладного характера по органической химии (практикума-обобщения) 116
3.1. Методические условия проведения эксперимента по оценке эффективности предложенной методики (поисковый эксперимент) 116
3.2 Оценка эффективности прикладного химического эксперимента
для достижения полноты знаний по органической химии (формирующий эксперимент) 138
3.3 Влияние экспериментальной методики на уровень сформированности мотивации учения
- Педагогические условия достижения полноты знаний
- Прикладной химический эксперимент как метод целенаправленного формирования мотивации к изучению химии
- Типизация прикладного эксперимента по органической химии
- Методические аспекты включения прикладного эксперимента в школьный курс органической химии
Педагогические условия достижения полноты знаний
Оценка действенности любой методической системы и педагогического труда вообще может быть произведена при сравнении достигнутых результатов с целями обучения. В дидактике принято выделять следующие цели обучения: знания, опыт реализации способов деятельности (умения и навыки), опыт творческой деятельности и опыт эмоционального отношения к миру [58, с. 18-29]. В указанной системе целей знания являются лишь одним из элементов, однако играют при этом центральную роль. «Без знаний о действительности не может быть умений, знания выступают непременной предпосылкой, средством и результатом творчества, без знаний не может быть воспитано эмоциональное отношение к объектам, отражаемым этими знаниями», - отмечает И.Я. Лернер [59, с. 5]. В трудах некоторых дидактов умения и навыки объединяются со знанием: «выраженные в общедидактическом плане умения (виды деятельности) являются ничем иным, как отдельными показателями соответствующих качественных характеристик знания, к которым те или иные авторы относят системность, систематичность, научность, обобщенность…» (В.Л. Рысс, [84, с. 77]).
Таким образом, знания могут в значительной степени служить критерием результативности педагогического труда. В связи с этим в дидактике решается задача однозначного определения категории «знание». И.Я Лернер указывает на необходимость различать знание как общественное достояние, как совокупность накопленной обществом информации, независимой от познающего и усваивающего субъекта и закрепленной на различных носителях (книгах, электронных носителях и др.), и знание самого субъекта (ученика), которое является частью общественного знания, ставшей в результате познания достоянием личности. Это, последнее знание и является предметом изучения в педагогике.
Поскольку процесс познания, то есть приобретения знания субъектом растянут во времени, в педагогике принято выделять в нем несколько этапов: репродуктивный (восприятие, усвоение и запоминание информации); алгоритмический (применение знания по образцу) и творческий (применение знания в незнакомой ситуации). В зависимости от этапа обучения категория «знание» в педагогике может определяться по-разному. «На первом уровне усвоения знания можно определить как осознанно воспринятую и зафиксированную в памяти объективную информацию о тех или иных объектах действительности. На конечном этапе знание может быть определено как объективная информация об объекте, усвоенная до уровня осознания его внешних и внутренних связей... и готовности применить ее в сходных и незнакомых ситуациях» (И.Я. Лернер, [59, с. 9]). В.Л. Рысс также предлагает различать два вида знаний: знания, заложенные в учебном курсе, или исходные, информативные, и знания учащихся после усвоения учебного материала, или итоговые знания - как результат усвоения информативных. При этом «исходные» знания являются одним из результатов обучения, наряду с «умениями» и «навыками» и подразумевают лишь воспроизводящий характер их усвоения, а «итоговое» знание включает в себя и воспроизведение и применение знаний, то есть включает в себя умения как интегральную часть, является, таким образом, действенным знанием [48, с. 15].
Объем понятия «знание» характеризуется также видами знаний, к которым принято относить термины и понятия, факты, законы, теории, методологические знания и оценочные знания [53, с. 11]. Для того чтобы использовать знание как критерий результативности обучения, необходимо не только определить понятие, но и выявить разные его стороны, которые в педагогической литературе принято называть качествами знаний. По определению Э.А. Красновского и Т.Л. Коган «качество знаний учащихся - это целостная и устойчивая различимость результатов усвоения содержания учебного предмета» [48, с. 5] К качествам знаний традиционно относят полноту, глубину, систематичность, системность, оперативность, гибкость, конкретность, обобщенность, развернутость, свернутость, осознанность и прочность (И.Я. Лернер [59]; В.М. Полонский, [84]). Некоторые исследователи выделяют также такие качества, как действенность (Н.Ф. Белокур, [5, с. 27]), точность и правильность знаний (М.А. Данилов, [39, с. 30]), идейно-теоретический уровень (В.П. Стрекозин, [100, с. 16]), конкретность, единство теоретических и практических знаний (С.Г. Шаповаленко, [115, с. 35-36]).
Прикладной химический эксперимент как метод целенаправленного формирования мотивации к изучению химии
Выбрав полноту знаний в качестве критерия эффективности предлагаемой методики, рассмотрим, как в дидактической литературе решается вопрос о методах повышения качества знаний вообще и, в частности, достижения полноты знаний. Пик внимания к вопросу повышения качества знаний в отечественной педагогике пришелся на 70-80-е годы. В трудах И.Я. Лернера, М.И. Скаткина, В.В. Краевского, В.М. Полонского, Э.А. Красновского, М.А. Данилова, В.И. Ростовцевой, Н.Ф. Белокура и других рассматриваются педагогические условия повышения качества знаний и способы их количественного измерения.
Ввиду обширности рассматриваемого вопроса мы сконцентрируемся на тех его сторонах, которые имеют прямое отношение к предлагаемой методике. Так, И.Я. Лернер среди других условий повышения качества знаний выделяет значимость знаний и учебной деятельности для учащихся. «Именно значимость процесса познания для личности делает знания и процесс познания самостоятельной ценностью, благодаря чему достигаются и многие другие функции знающего человека - способность и желание применять полученные знания, связывать их с жизнью, стремление расширять круг своих возможностей... Поэтому так важно сделать формирование таких мотивов частью самого процесса обучения» [59, с. 43]. Лернер, таким образом, прямо подчеркивает роль мотивации для повышения качества знаний. С ним согласны и другие дидакты: «Для повышения качества знаний решающим мотивационным условием должен быть интерес к процессу познания, потребность в познании, самостоятельном осмыслении знаний и добывании их... Поэтому так важно сделать формирование таких мотивов частью процесса обучения» (М.Н. Скаткин и В.В. Краевский, [53, с.39]). В связи с этим мы рассмотрим подробнее вопрос взаимосвязи предлагаемой методики (прикладной химический эксперимент по органической химии) и учебной мотивации учащихся в разделе 1.5. Значимость знаний и учебной деятельности для учащихся в качестве фактора повышения качества знаний имеет еще один важный аспект, а именно «значимость процесса познания для формирования личности ученика» (М.Н. Скаткин, В.В. Краевский, [53, с.39]). Дело в том, что знания, как объект направленной учебной деятельности, в большинстве своем нейтральны по отношению к субъекту познания - ученику, поскольку не связаны для него с эмоциональными переживаниями. Знания, приобретаемые без личностной цели, во многом обесценивают и сам процесс познания. Необходимо (особенно в старшей школе) так выстроить учебный процесс, чтобы развивать у учащихся «способность и желание полученные знания применить, связать с жизнью, расширить благодаря им круг своих возможностей» [там же]. Знание, которое может быть востребовано, делает значимым для учащегося и сам процесс познания. «При постановке проблемы на уроке имеет место соотношение личного опыта учащихся с теоретическими положениями, знание которых становится более необходимым для осмысления накопленных жизненных и учебных фактов» (В.И. Ростовцева, [85, с. 31]). В этом случае меняется содержательный акцент обучения: целью становится не столько максимальное усвоение знаний за счет ресурсов личности учащегося, сколько максимальное развитие личности за счет сознательного участия в процессе познания. Построенный таким образом учебный процесс обретает черты личностно-ориентированного обучения. Прикладной химический эксперимент имеет значительный ресурс для вскрытия личностных смыслов в процессе познания и, тем самым, придания значимости этому процессу. В связи с этим в разделе 1.6 мы более подробно рассмотрим возможности прикладного эксперимента в качестве формы личностно-ориентированного обучения.
Еще одним условием повышения качества знаний дидакты согласно называют связь знаний с практикой (Б.П. Есипов и Н.К. Гончаров [41], СВ. Иванов [45], М.А. Данилов [39], М.Н. Скаткин [94], Н.Ф. Белокур [5]). «Выявление жизненного и производственного опыта может оказать значительное влияние на отбор учебного материала и методику его изучения», - указывает В.И. Ростовцева [85, с. 30].
Важным условием достижения высокого качества знаний дидакты считают также оптимальный выбор методов обучения. «Качество знаний определяется характером деятельности, которая используется для их усвоения: она может быть адекватной этим знаниям, а может быть и неадекватной им», - указывает Н.Ф. Талызина [17, с. 130]. Н.Ф. Белокур подчеркивает необходимость «разумного ограничения объясняющей функции учителя и расширения деятельности учащихся по самостоятельному раскрытию и объяснению сущности изучаемого, путем решения учебных проблем» ([5, с. 68]). «…Изложение учителя никак не может заменить творческого решения учащимися проблемных познавательных и практических задач, ибо каждое из этих средств предполагает разную познавательную деятельность учащихся» (И.Я. Лернер, [59, с. 43]).
Н.В. Богданова в своей диссертации указывает, что по единодушному мнению всех ученых методистов, учебный химический эксперимент «это один из наиболее действенных способов достижения качественных знаний (выделено мной, - В.Г.), поскольку для успешного проведения эксперимента учащимся приходится глубоко осознавать его суть» [8, с. 24]. А Л.М. Кузнецова считает, что для устранения формализма в знаниях учащихся необходимо добиваться оптимального сочетания на уроках химии следующих видов деятельности: экспериментирование с реальными веществами, деятельность с материальными моделями, логическая деятельность [55, с. 17].
Особенности прикладного химического эксперимента в качестве метода обучения более полно раскрыты в разделе 1.4. Большинство дидактов, рассматривая пути повышения качества знаний, не выделяют специально такое качество, как полноту. Полнота рассматривается как одно из качеств, формирование которого происходит наряду с другими качествами при создании соответствующих условий (некоторые из них рассмотрены выше). Вместе с тем, некоторые исследователи уделяют полноте знаний особое внимание. «Полнота предполагает всю совокупность основных знаний, предусмотренных программой. Ее обеспечивают учитель и учебники. Поэтому очевидно, что в обеспечении полноты знаний решающую роль играет объяснительно-иллюстративный или объяснительно-рецептивный метод», - указывает И.Я. Лернер в книге «Качество знаний учащихся и пути его совершенствования» [53, с. 51]. При этом Лернер выделяет ряд требований к реализации объяснительно-иллюстративного метода. Во-первых, заботясь о многообразии информации (для обеспечения полноты знания), важно не перегружать информацию второстепенным материалом, правильно ставя акценты на главном. Во-вторых, готовя учебное занятие, необходимо использовать все виды знания, которые и обеспечивают его полноту. «Но полнота знаний достигается не только объяснительно-иллюстративным методом, - пишет И.Я. Лернер, - Дело в том, что поскольку знания надо применять творчески, и поскольку творческое применение знаний, как и всякое другое всегда строится на каком-то содержании, постольку в результате такого применение ученик неизбежно приобретает новые знания» [53, с. 52]. Таким образом, полнота знаний обеспечивается и при применении частично-поискового и исследовательского методов обучения, но, как бы на более высоком уровне. Применяя знания для решения проблемных ситуаций и в новых условиях, учащиеся, с одной стороны, совершенствуют глубину, гибкость и оперативность знаний, а с другой стороны, в процессе такой работы неизбежно формируются новые знания об изучаемом объекте (факты), о способах действия (методологические знания), о связи между
Типизация прикладного эксперимента по органической химии
1. В отечественной педагогической практике накоплен значительный опыт в области химического эксперимента прикладного характера по органической химии. Мы обнаружили среди исследованных публикаций около шестидесяти интересующих нас ссылок, и то при условии очень сильного ограничения в содержательной части поиска и довольно нешироких временных рамках (рассмотрены публикации, в основном за 90-е, 2000-е годы). Все это говорит о том значении, которое придают прикладному эксперименту российские учителя, методисты и ученые. Новые разработки в данной области или переложения известных опытов появляются в периодической печати с завидной регулярностью, особенно в последние годы. Отчасти это связано с переходом на модель профильной школы и широким распространением элективных курсов.
2. Разработана типология прикладного эксперимента по органической химии. Выполнена типизация эксперимента по следующим признакам: по формам химического эксперимента; по характеру веществ и материалов, исследуемых в опытах; по характеру рассматриваемых процессов и явлений; по принадлежности к определенным организационным формам обучения; по классам исследуемых органических веществ.
3. Обнаружена устойчивая тенденция: среди почти шестидесяти найденных нами описаний опытов прикладного характера практически все имеют отношение к веществам и явлениям бытового плана или моделирующим процессы, происходящие в живых организмах. И только восемь опытов (4, 7, 8, 12, 28, 35, 40, 55) моделируют промышленные процессы органической химии. Между тем Л.А. Цветков еще в 50-е годы подчеркивал, что к прикладному эксперименту следует относить не только те опыты, в которых учащиеся сталкиваются с известными им из повседневной жизни веществами, но и те опыты, которые моделируют важные промышленные синтезы, которые позволят учащимся понять, как средствами органической химии создаются полезные материалы [111, с. 14]. Эту мысль продолжают повторять и современные авторы (смотри, например, [1, с. 44-45]), но, похоже, уже чисто автоматически. Промышленность сегодня как никогда оказалась далека от школьной химии. Однако, это скорее следствие определенных социальных установок в образовании, а не отражение объективно существующего порядка вещей. Поэтому мы будем придерживаться дальше классического «Цветковского» наполнения термина «прикладной эксперимент».
4. Опыты прикладного характера по органической химии весьма неравномерно распределены количественно между изучаемыми в курсе органической химии классами веществ. Подавляющее большинство прикладных опытов имеет отношение к жирам, углеводам и белкам. Практически нет работ, посвященных углеводородам, аминам. Очень мало работ по спиртам и синтетическим полимерам. В общем-то, эта закономерность не удивительна и даже не нуждается в специальном объяснении, но от этого она не становится менее симптоматичной и важной для нашей работы.
5. Среди исследованных опытов прикладного характера (1) - (59), почти половина (точнее - 27) относится к химическому эксперименту иллюстративного характера и почти столько же (точнее - 33) - к эксперименту исследовательского характера. Среди экспериментов иллюстративного характера, в свою очередь, двенадцать связаны с иллюстрацией свойств каких-либо веществ и пятнадцать - с иллюстрацией метода получения какого-либо вещества (таблица 2).
6. Содержание большинства исследованных опытов прикладного характера, так или иначе, выходит за рамки курса органической химии базового уровня. Либо для проведения опытов привлекаются вещества, не
103 упоминаемые в учебниках, либо происходящие с веществами явления прямо не связаны с программным материалом (хотя могут быть родственны или однотипны явлениям, которые разбираются в систематическом курсе органической химии), либо сама нацеленность эксперимента прямо не связана с учебной программой (это относится, в первую очередь, к исследовательскому эксперименту). И это несмотря на то, что мы отбирали только те опыты, содержание которых в основном соответствует программным требованиям школьного курса химии! Исключения составляют опыты №№ 3, 4, 6, 11, 12, 13, 22, 35, 40, 46, 48, 53, 56. Из этого следует, что большинство исследованных опытов невозможно напрямую использовать на уроках для иллюстрации систематического курса органической химии (в противном случае они будут только затруднять восприятие обязательного содержания курса). На это, впрочем, обычно указывают и их авторы, которые, как правило, рекомендуют использовать свои разработки для различных форм внеурочной активности (элективные курсы, факультативы, химический кружок, различного рода внепрограммные практикумы, смотри также диаграмму 3). Между тем, как отмечает, например, Б.Е. Абалонин «прикладная сторона преподавания - не самоцель, ее необходимо усилить и тесно увязать с теоретическим курсом, который должен оставаться систематическим» [1, с.44] (курсив мой - В.Г.).
Методические аспекты включения прикладного эксперимента в школьный курс органической химии
Кроме того, очень многие учащиеся экспериментальной группы задавали один и тот же вопрос (в различных вариациях): «Выполняют ли учащиеся других школ подобные опыты на уроках химии, или это только нам так повезло?» При этом выражение «повезло», часто имеющее ироническое значение в речи подростков, в данном контексте имело естественную положительную эмоциональную окраску. По ходу практикума очень многие учащиеся подходили к учителю во внеурочное время и интересовались содержанием следующих работ, которые им предстояло выполнять, демонстрируя, тем самым, устойчивую эмоциональную и интеллектуальную вовлеченность в процесс обучения. В то же время подобные явления практически не наблюдались у учащихся контрольных групп, которые выполняли работы практикума просто как один из видов заданий по органической химии, отличающийся только набором инструментов и характером деятельности.
Однако зафиксированный наблюдением рост познавательной активности у участников эксперимента еще не является свидетельством формирования устойчивых мотивов к учению. Для количественной оценки состояния мотивации участников педагогического эксперимента мы использовали методику шкалирования О.С. Гребенюка.
Согласно концепции B.C. Ильина [49, с.16] состояние мотивации характеризуется содержанием (состав мотивации, ее структура, осознанность мотивации, обобщенность), направленностью (на содержание обучения, на способы учения), динамическими свойствами (энергия мотивации, действенность мотивации) и косвенными признаками (качество знаний, характер умственной деятельности). Перечисленные десять признаков мотивации имеют каждый пять уровней развития. Это позволяет по методике О.С. Гребенюка «представить мотивацию учащегося в виде матрицы (Табл. 21), в которой десять вертикальных граф отражают признаки мотивации, а пять горизонталей - уровни развития этих признаков. Каждая ячейка матрицы отражает один из признаков мотивации на определенном уровне развития» [36, с. 158-165]. Участникам педагогического эксперимента предлагалось оценить справедливость по отношению к себе пятидесяти утверждений, соответствующих ячейкам матрицы (Текст опросного листа был составлен на основе рекомендованного О.С. Гребенюком). Оценка проводилась по пятибалльной шкале: баллу «1» ставилась в соответствие наименьшая достоверность по мнению опрашиваемого (или наименее развитое состояние параметра мотивации - при обработке результатов), баллу «5» - наивысшая достоверность (развитое состояние параметра). Подсчитав сумму баллов по горизонталям, можно оценить, какой уровень мотивации достигнут у конкретного учащегося (достигнут тот уровень, которому соответствует максимальная сумма баллов). Анализируя матрицу по вертикали можно судить о степени развития того или иного конкретного признака мотивации.
Для оценки уровня сформированности мотивации учения и его динамики анкетирование участников эксперимента проводилось в три этапа. Первый замер - до начала эксперимента (март 2010 г. - для контрольной группы, март 2011 г. - для экспериментальной группы), второй и третий - по завершении эксперимента. Повторный замер мотивации проводился спустя три с половиной месяца по завершении эксперимента (октябрь 2010 г. - для контрольной группы, октябрь 2011 г. - для экспериментальной группы). Указанный период (три с половиной месяца) отводился для того, чтобы сделать результаты более независимыми от первоначальных впечатлений участников эксперимента. Заключительный замер проводился в середине второго полугодия 11 класса (март 2011 г. - для контрольной группы, март 2012 г. - для экспериментальной группы) с целью выявление устойчивости динамики мотивации.
Результаты шкалирования состояния мотивации приведены в таблицах 22 и 23 для контрольной и экспериментальной групп, соответственно.
Для наглядного представления развития мотивации учения в контрольных и экспериментальных классах мы воспользовались методом кумулят согласно рекомендациям О.С. Гребенюка [36, с. 163]. Кумулята -ломаная кривая, построенная в прямоугольной системе координат, где по оси абсцисс откладываются значения исследуемого признака (в нашем случае -уровень мотивации), а по оси ординат накопленная частота. Например, из данных таблицы 22 (первый замер) следует, что первому уровню мотивации соответствует накопленная частота 19%, первому и второму уровню - 60,8% (19% + 41,8%), первому, второму и третьему уровню - 83,6% (19% + 41,8% + 22,8%) и т. д. Как указывает О.С. Гребенюк, если повторный замер мотивации дал кумуляту ниже первой, то это будет означать, что произошло развитие мотивации у большинства учащихся класса. Кумуляты, построенные по данным таблиц 22 и 23, показаны на рисунках 23 и 24.
На рисунке 23 (контрольная группа) устойчивого сдвига кумуляты по результатам второго и третьего замера не обнаружено. Некоторый тренд в сторону относительного повышения кумуляты в результате третьего замера можно объяснить естественной тенденцией к снижению мотивации учащихся к учению по мере приближения к окончанию школы за исключением тех, кто выбрал итоговую аттестацию по химии. Наоборот, на рисунке 161 (экспериментальная группа) кумулята второго замера располагается существенно ниже первой. Особенно значительным является прирост частоты измеряемого признака для третьего уровня мотивации (средний продвинутый уровень). Результаты третьего замера вновь, как и у контрольной группы демонстрируют некоторое снижение мотивации учения по мере приближения к окончанию школы (более высокий уровень кумуляты), однако она остается устойчиво ниже кумуляты первого замера.
