Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 2
Глава I. ОТРАЖЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ ПО ХИМИИ В ЛИТЕРАТОРЕ 32
1. Принцип системности как методологическая основа формирования системных знаний по химии. 32
2. Понятие системности знаний учащихся в дидактике 43
3. Психологические основы процесса усвоения знаний 53
4. Формирование системных знаний по химии как объект методических исследований 63
Глава II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ ПО ХИМИИ 81
1. Комплексное применение разных методов исследования как средство целостного изучения
процесса формирования системных знаний по химии 81
2. Методика исследования состава и структуры учебного материала по химии 87
3. Методика изучения деятельности учителя и учащихся при формировании системных знаний
по химии 449
4. Методика изучения способности учащихся образовывать словесные ассоциации 106
Глава III. ЦЕЛОСТНАЯ МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИИ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ ПО ХИМИИ ИЗ
1. Принцип компактности и преемственности при изучении химических веществ и процессов ИЗ
2. Системность знаний как цель обучения химии 123
3. Отбор и построение учебного материала 132
4. Методика химического эксперимента при формировании системных знаний 152
5. Применение задач, упражнений и дидактических игр в процессе формирования системных знаний по химии 159
Глава ІУ. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ О ХИМИЧЕСКИХ ПОНЯТИЯХ В ВВОДНОЙ ЧАСТИ МОЛЬНОГО WVGA ХИМИИ 182
1. Формирование системных знаний о первоначальных химических понятиях 184
1.1. Создание оптимизированного варианта изложения нового материала 184
1.2. Результаты экспериментального обучения первоначальным химическим понятиям 189
2. Формирование системных знаний о растворах, воде и основаниях 200
2.1. Создание оптимизированного варианта изложения нового материала 200
2.2. Педагогический эксперимент по теме "Растворы.
Вода. Основания." 205
Глава У. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ О ХИМИЧЕСКИХ ТЕОРИЯХ 225
1. О методике изучения связи между структурой периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева и теорией строения атома 225
1.1. Создание оптимизированного варианта темы 225
1.2. Результаты педагогического эксперимента по изучению строения атома в связи с периодической системой химических элементов Д.И.Менделеева 231
2. Формирование системных знаний о скорости химических реакций и химическом равновесии 250
2.1. Создание целостной методики обучения 250
2.2. Результаты педагогического эксперимента по формированию системных знаний о химической кинетике и химическом равновесии 256
Глава УІ. ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИЙ О НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВАХ 273
1. Формирование системных знаний о металлах 273
1.1. Результаты педагогического эксперимента по изучению алюминия 277
1.2. Результаты педагогического эксперимента по изучению железа 287
2. Формирование системных знаний о неметаллах 298
2.1. Результаты педагогического эксперимента по изучению серы 301
2.2. Результаты педагогического эксперимента по изучению азота 314
3. Формирование системных знаний о металлах и
неметаллах при повторении учебного материала 324
Глава УП. ФОРШРОВАНИЕ СИСТЕМНЫХ ЗНАНИИ ОБ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВАХ 337
1. Создание оптимизированного варианта изложения нового материала об углеводородах 337
2. Результаты педагогического эксперимента по изучению углеводородов 341
3. Результаты педагогического эксперимента по повторению органической химии 352
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 363
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 372
ПРШКЖЕНИЕ 403
Введение к работе
Наибольший вклад в дело формирования личности молодого поколения химия как учебный предмет вносит через интеллектуальную сферу человека. Вооружение учащихся знаниями по химии и химической промышленности всегда входило в задачи обучения химии в советской школе. В усовершенствованной программе по химии не раз подчеркивается важность формирования у учащихся знаний, необходимых для активного участия в коммунистическом строительстве [l5IJ. Уточняя пути дальнейшего повышения эффективности человеческой деятельности, ХХУІ съезд КПСС ориентирует народное образование на повышение качества преподавания во всех его звеньях [б].
Продолжая курс, взятый на предыдущих съездах партии, июльский Пленум ЦК ШСС 1983 года выдвинул новые задачи в области воспитания и обучения подрастающего поколения. Как отметил в своей речи Генеральный секретарь ЦК КПСС тов. К.У.Черненко, "...формирование нового человека - не только важнейшая цель, но и непременное условие коммунистического строительства" [5,с.28] . Для достижения этой цели партия стремится к тому,... чтобы человек воспитывался у нас не просто как носитель определенной суммы знаний, но прежде всего - как гражданин социалистического общества, активный строитель коммунизма, с присущими ему идейными установками, моралью; и интересами, высокой культурой труда и поведения"[б, с.І9 .
Повышение эффективности учебно-воспитательной работы в общеобразовательной школе, в частности, процесса обучения химии, должно отражаться на результатах обучения. Приобретаемые учащимися знания обладать новым качеством - быть целостными и системными.
Актуальность исследования
Указывая на необходимость дать рабочему классу знания, В.И.Ленин еще в 1895 году писал, что "со знаниями они - сила" [2,с.80]. Много внимания уделено повьшению эффективности процесса формирования знаний в документах Коммунистической партии и
Советского правительства по дальнейшему совершенствованию процесса обучения на современном этапе развития социалистического общества. Так, в Постановлении ЦК КПСС и Совета-Министров СССР от 22 декабря 1977 года сказано: "В современных условиях, когда встране осуществлен переход ко всеобщему среднему образованию, выпускники средней школы за период учебы должны овладеть глубокими знаниями основ наук и трудовыми навыками для работы в народном хозяйстве, вплотную подойти к овладению определенной профессией" [7, C.586J.
Советские дидакты М.Н.Скаткин, В.В.Краевский, И.Я.Лернер, И.Д.Зверев, Л.Я.Зорина и другие убедительно раскрывают роль знаний в познании окружающего человека мира [67-70, 88, НО—ИЗ, 137, 146, 180].
Вся социальная культура, весь социальный опыт, накопленный на протяжении истории человечества, включает в себя знания о природе, обществе, человеке (включая самого себя) и способах деятельности.
Знание важных химических фактов, основных химических понятий, языка химии, ее законов и теорий позволяет понимать химические вещества и явления, объяснять их, прогнозировать наиболее вероятное протекание химических процессов. Знания о научных основах химического производства и об областях применения достижений современной химии расширяет политехнический кругозор учащихся и содействуют сознательному выбору профессии, соответствующей их способностям, склонностям и интересам. В своей познавательной и практической деятельности, связанной с химией, учащийся всегда опирается на знания о химических фактах, понятиях и законах. Как отмечает по этому поводу Н.Ф.Талызина, знания "...никогда не существуют в человеческой голове вне какой-то деятельности, вне отдельных действий. Следуя принципу деятельности и выделяя действие как единицу ее анализа, мы тем самым с самого начала включаем знания в структуру действия" [177, с.130].
В процессе приобретения знаний по химии происходит развитие познавательных способностей учащихся. Усвоение новой, более совершенной теории означает, что учащийся достиг и нового уровня мышления, овладел новой системой познавательной деятельности. Анализируя развивающие возможности изучаемого учебного материала, Л.В.Занков [бб] выдвигает принцип высокой степени трудности обучения. Данный принцип отмечает не столько то, что преодолевается так называемая "средняя степень трудности", но прежде всего то, что при этом раскрываются познавательные способности учащихся. Переход к новому содержанию школьного курса химии в начале 70-х годов, главной задачей которого было повышение теоретического уровня обучения химии, создал качественно новую основу для развития познавательных способностей учащихся. Усовершенствованная программа по химии еще более углубляет развивающие возможности знаний по химии.
Знания по химии входят и в общую картину мира учащихся. Обобщение знаний по химии приводит к лучшему пониманию категорий и законов диалектического материализма. Знания о новых достижениях советской химической науки и промышленности содействуют формированию чувства патриотизма и коммунистических убеждений.
Такая многосторонняя роль знаний по химии в процессе воспитания, обучения и развития учащихся ясно говорит о том, какое значение имеет повышение качества знаний. Для того, чтобы обеспечить полноценный вклад каждого члена общества в дело построения коммунизма, знания, в частности, по химии должны иметь новое качество. Наряду с "традиционными" качествами знаний, такими, как их полнота, глубина, осознанность, прочность и т.п., в настоящее время социальному заказу в области общего химического образования соответствуют такие качества знаний, как целостность и системность.
Множество знаний по химии составляет систему при наличии взаимных связей между отдельными элементами знаний. Целостной оказывается лишь такая система знаний, внутренние связи которой придают ей новое качество. При этом знания, образующие систему, обладают иными качествами, чем те же знания вне системы. Этим новым качеством входящих в систему знаний по химии является их системность.
Системным знаниям по химии всегда характерно наличие взаимосвязей между химическими фактами, понятиями, законами и теориями, отражающих объективную связь между химическими веществами и процессами. Основными взаимосвязями в учебном материале по химии, обеспечивающими формирование целостной системы знаний, являются связи между периодической системой химических элементов Д.И.Менделеева и строением атома, химическим составом, строением вещества и его свойствами, свойствами и применением вещества, его свойствами и распространением в природе, закономерностями протекания химических процессов и производством новых веществ и др.
Системные знания по химии характеризуются следующими показателями:
а) подвижностью, переносом приобретенных знаний в новые условия, на новые химические вещества и процессы;
б) доказательностью, обоснованностью высказываемых суждений
о химических веществах и процессах;
в) возможностью применять приобретенные знания в практической деятельности.
Системность как свойство знаний по химии имеет, кроме качественной, и свою количественную сторону. Проведенное нами исследование показывает, что учащиеся, усвоившие взаимосвязи между структурными элементами учебного материала, хорошо знают и отдельные структурные элементы этого материала. Те учащиеся, которые знают причины применения вещества именно в данной области науки или техники, обычно знают как свойства, так и области применения данного вещества.
Взаимосвязанность отдельных элементов знаний не только позволяет учащимся убедиться в материальном единстве мира и взаимосвязях различных форм движения материи, но и является фундаментом для дальнейшего развития познавательных способностей и мышления. Так как во взаимосвязях между различными объектшди химии отражается сущность химических веществ и процессов, то усвоение этих взаимосвязей содействует формированию способа мышления, характерного только для химии как науки. Как пишет по этому поводу Б.П.Есипов, мыслить - "... это значит раскрывать существующие в действительности связи, отношения и зависимости между предметами и явлениями, познавать в них существенное, постигать закономерности " [61, с.37].
Н.Г.Салмина и Г.П.Мажура [161] оправданно считают формирование качеств мышления, необходимых для самостоятельного ориентирования в области химии, конечной целью обучения.
Поскольку наука есть система взаимосвязанных между собой элементов, то взаимосвязанные знания о химических фактах, понятиях и теориях соответствуют структуре самой химической науки. Поэтому советские дидакты [68-70, 112, ИЗ, 197, 198] считают системными лишь те знания, структура которых является адекват-нойструктуре науки. Тем самым специфика знаний по химии проявляется во взаимосвязях между отдельными элементами химических знаний. Через эту специфику химия вносит самый существенный : вклад в дело формирования личности членов будущего общества.
Для того чтобы у учащихся формировались системные знания по химии, следует при их обучении обратить внимание на усвоение связей, имеющихся в учебном материале. Раскрытие сущности и взаимообусловленности химических явлений немыслимо без установления связей между химическими веществами и реакциями. Подчеркивая большую значимость изучения связей между предметами и процессами окружающего нас мира, В.И.Ленин писал: "Чтобы действительно знать предмет, надо охватить, изучить все его стороны, все связи и "опосредствования". Мыникогда не достигнем этого полностью, но требование всесторонности предостере от жет нас от ошибок и омертвения" [4, с.290].
Проведенное нами исследование показывает, что если взаимосвязи между отдельными структурными элементами учебного материала по химии не выделены Б качестве самостоятельного объекта обучения, то системные знания у учащихся не формируются _278-28l] . Так, только часть учащихся способна объяснить свойства веществ, исходя из _их строения, тогда как просто перечислить отдельные свойства вещества и особенности строения может большинство учащихся. Из всех взаимосвязей между периодической системой химических элементов и строением атома учащиеся 8 класса обычно замечают только половину. Около 70% учащихся 7 класса не знают, что определение щелочной среды,исхода из изменения окраски индикатора,тесно связано с растворимостью оснований в воде. Еще хуже обстоит дело с умением дифференцировать и связывать отдельные знания об окислительно-восстановительных процессах.
В зависимости от возраста учащихся и характера учебного материала встречается до 20% таких учащихся, которые вообще не справляются с установлением связей в изучаемом материале. Они, как правило, не могут найти ни одной связи.
Анализ результатов вступительных экзаменов в вузах Эстонской ССР показывает, что знания выпускников общеобразовательной школы по химии не составляют единой системы. Их ответы содержат отдельные элементы знаний, между которыми отсутствует связь. Поступающие в вузы прекрасно знают, что натрий химически активнее меди, и правильно умеют написать уравнение реакции, протекающей между натрием и водой. Однако при описании реакции между натрием и водным раствором сульфата меди они допускают ошибки. Об отсутствии системных знаний свидетельствует и тот факт, что на вступительных экзаменах кандидаты в студенты не могут указать, какие вещества можно охарактеризовать с помощью предлагаемой экзаменатором реакции [261].
Аналогичные результаты получены и другими исследователями. Данные педагогического эксперимента, проведенного Н.А.Кузнецовой [94], показывают, что с установлением связей между строением вещества и его свойствами справились только 50-60% учащихся. В исследованиях Л.Н.Крючок и А.Э.Мациевского [92, 123] выявлены недостатки в знаниях учащихся при установлении связей между составом, строением и свойствами веществ, а также между вопросами энергетики химических процессов. Так, 41% учащихся отмечает усиление основных свойств гидро ксидов сверху вниз в подгруппе щелочных металлов, но только 18% учащихся дают объяснение этому явлению на основании их состава и строения.
Исходя из результатов контрольных работ по неорганической химии, проведенных в 8 и 9 классах, В.Л.Рысс, Е.А.Кошелева и В.И.Сушко [156] утверждают, что учащиеся 8 классов не умеют связывать общую характеристику химического элемента с его положением в периодической системе и строением атома. Учащиеся 9классов испытывают затруднения в использовании своих знаний о смещении химического равновесия применительно к конкретным реакциям. Советской дидактикой (И.Д.Зверев, И.Я.Лернер, Л.Я.Зорина, М.М.Левина) в настоящее время признана необходимость формирования у учащихся системных знаний, раскрыта их сущность и показаны основные пути их формирования [67-70, 109, 110—ИЗ].
Несмотря на то, что важность вооружения учащихся системными знаниями по химии осознается и ставится на повестку дня советскими методистами (С.Г.Шаповаленко, Л.А.Цветков, А.А.Макареня, И.Н.Чертков, М.В.Зуева, Н.Е.Кузнецова, Е.Е.Минченков и др.), эта проблема в методике обучения химии разработана еще недостаточно поэтому учителя не всегда уделяют должное внимание этому аспекту обучения [71, 95, 96, 118, 126, 127, 204-209, 213, 215, 216]. Правда, в настоящее время уже появились работы (А.Л.Андриенко, А.В.Владыкина, О.Л.Шольц, А.И.Шаповалов), посвященные методике формирования взаимосвязей между строением и свойствами веществ в рамках отдельных тем школьного курса химии [12, 36, 217, 224]. Разработана методика формирования системных знаний по неорганической химии на основании учения о периодичности и по энергетике химических процессов [92,123].
Однако разработка частных вопросов не может заменить собой создания эффективной методики формирования системных знаний по химии в целом. Поэтому разработка целостной методики формирования системных знаний по химии представляется весьма актуальной. Она ведет к реализации принципа единства обучения, воспитания и развития учащихся как ведущего принципа обучения химии в советской школе.
Цель, задачи, объект и предмет исследования .
Исходя из недостатков в качестве знаний учащихся и требований к общему химическому образованию в развитом социалистическом обществе, целью данного исследования является разработка научно обоснованной целостной методики формирования системных знаний по химии.
Достижение поставленной цели исследования предполагает решение следующих частных задач:
1. Выявить состояние и основные направления теории и практики формирования системных знаний по химии.
2. Выяснить сущность процесса формирования системных знаний по химии и определить особенности этого процесса по отдельным звеньям обучения химии в общеобразовательной школе (изучение нового материала, повторение и закрепление, систематизация и обобщение знаний).
3. Разработать общие методические принципы и конкретные требования к процессу формирования системных знаний по химии.
4. Разработать теоретически обоснованные конкретные методики формирования системных знаний о химических веществах и процессах.
5. Экспериментально проверить эффективность и возможности применения теоретически разработанной методики формирования системных знаний по химии.
Объектом исследования является процесс обучения химии в общеобразовательной школе.
Предметом исследования является выявление1 закономерностей процесса формирования системных знаний по химии. Научная новизна исследования
Научная новизна данного исследования заключается в разработке методических основ формирования системных знаний по химии и результатах исследования, полученных при реализации целостной методики обучения. К защите выносятся следующие методические положения:
1. Исходной предпосылкой разработки методических основ и целостной методики формирования системных знаний по химии являлась идея целостности процесса обучения химии, взаимосвязи всех его компонентов. Это выражается в единстве обучения, воспитания и развития учащихся, а также содержательной и процессуальной сторон обучения химии. Излагаемый учебный материал и применяемые методы обучения связывает в единое целое цель обучения, которая в данном исследовании состоит в формировании системных знаний по химии. Исходя из идеи целостности процесса обучения химии, формирование системных знаний должно охватывать всю учебную работу по химии, начиная с изучения нового материала и кончая повторением, обобщением и проверкой знаний.
2. Формирования системных знаний по химии можно достичь построением учебного материала и организацией процесса обучения, основывающимися на принципе компактности и преемственности обучения химии. Согласно этому принципу все связи между изложением взаимосвязанных структурных элементов учебного материала должны быть по возможности короткими (требование минимального суммарного временного интервала), а изложение каждого последующего структурного элемента непосредственно вытекать из предыдущего (требование непосредственной опоры на предыдущий материал).
В соответствии с принципом компактности и преемственности обучения химии реализуются все компоненты новой методики: отбор конкретных химических веществ и процессов, совершенствование последовательности изложения учебного материала, сочетание различных методов обучения, сквозное решение упражнений , и задач, направленных на усвоение взаимосвязей в учебном материале на протяжении всего процесса изучения химии в обще I образовательной школе.
3. Так как наибольший вклад в качество знаний учащихся по химии вносит целостная методика построения учебного материала, то нами нанесены следующие пути для оптимизации последовательности изложения учебного материала:
- перестройка последовательности изложения согласно принципу компактности и преемственности обучения химии;
- отбор учебного материала на основании обратной связи от построения учебного материала к его составу;
- учет сущности и особенностей познавательной деятельности учащихся при усвоении учебного материала о химических веществах и процессах.
4. Совершенствование построения учебного материала на основании принципа компактности и преемственности обучения химии можно обеспечить отбором химических понятий, теорий и фактического материала. При этом осуществляется обратный переход от построения учебного материала к его составу. Химические понятия и теоретические положения следует отбирать так, чтобы они связывали по возможности больший фактический материал. Для того чтобы фактический материал тоже мог выполнять связывающую учебный материал функцию, все химические вещества и процессы следует отбирать таким образом, чтобы с помощью одного и того же вещества или одной и той же химической реакции можно было объяснить возможно большее количество излагаемого материала. Такой отбор конкретных химических веществ и реакций никогда не приведет к перегрузке учаїдихся фактическим материалом, а наоборот, будет содействовать уменьшению его объема.
5. Осуществление принципа компактности и преемственности расширяет функции методов обучения химии. Так, кроме обучающей, развивающей, организующей и диагностической [109] функций, в условиях формирования системных знаний по химии они выполняют и связывающую функцию, помогая соединению отдельных структурных элементов учебного материала в единое целое. При этом в первую очередь повышается связывающая роль демонстрационного химического эксперимента, показа различных наглядных пособий, проведения лабораторных и практических работ и решения экспериментальных задач.
Исследование процесса формирования системных зданий по химии на основании целостной методики, построенной по принципу компактности и преемственности, позволило впервые:
1) определить рольиудельный вес каждого компонента (отбор иіпостроение учебного материала, методы обучения) целостной методики в зависимости от содержания изучаемого материала;
2) выяснить удельный вес целостной методики обучения и умственных способностей учащихся по образованию свободных словесных ассоциаций при формировании системных знаний по химии; 3) выявить структуру познавательной деятельности учащихся при усвоении взаимосвязанных между собой знаний;
4) выявить причины неусвоения или неправильного усвоения связей между элементами знаний по химии;
5) определить условия понимания учащимися цели изучения данного учебного материала.
Гипотеза
На основании разработанных нами теоретических положений была выдвинута следующая гипотеза для экспериментального исследования целостной методики формирования системных знаний по химии.
Отбор и построение учебного материала, а также организация всего процесса обучения химии на основании принципа компактности и преемственности:
- активизирует учащихся, содействует пониманию цели обучения, повышению уровня мотивации и интереса,
- компенсирует отсутствие у учащихся способности усваивать взаимосвязанные между собой знания, что приводит к выполнению всеми учащимися требований, предъявляемых учебной программой по химии,
- обеспечивает в конечном счете усвоение системных знаний по химии. Теоретическое и практическое значение результатов исследования
Теоретическое значение настоящего исследования заключается, в первую очередь, в раскрытии характера и сущности процесса формирования системных знаний по химии при изложении нового материала, его повторении, закреплении и проверке знаний. Введение в методику обучения химии разработанного нами принципа компактности и преемственности обучения по таким вопросам, как химические вещества и процессы, в значительной степени расширяет теоретические основы обучения химии в общеобразовательной школе. Как теоретическое, так и практическое значение имеют разработанные наїли методы изучения процесса обучения химии в единстве его содержательной и процессуальной сторон: метод регистрации хода учения в условиях применения элементов программированного обучения, метод определения последовательности представления учебного материала, упражнений и задач. Теоретическое и практическое применение имеют также показатели оптимальности построения учебного материала и усвоения системных знаний, разработанные исходя из модели учебного материала.
Практическая ценность работы заключается в непосредственных возможностях и перспективах применения результатов исслег-дования в повседневном учебно-воспитательном процессе. На основе разработанных методических положений можно перестроить обучение химии таким образом, чтобы оно обеспечило формирование у учащихся системных знаний по химии. Для этого уже разработаны методические пособия для учителей [189, 191, 252, 310] и учебные пособия для учащихся [253, 254, 258, 268, 274-277]. Принцип компактности и преемственности обучения химии и вытекающие из него требования к построению учебного материала являются методической основой для дальнейшей оптимизации последовательности изложения учебного материала в учебных программах по химии, учебниках и учебных пособиях.
В соответствии с принципами составления упражнений, задач и дидактических игр по химии можно составить сборники упражнений и задач, предназначенные для формирования взаимосвязанных между собой знаний, Разработанные новые типы упражнений, задач и дидактических игр по химии позволяют сделать изучение химии в общеобразовательной школе более многообразным и интересным.
Организация и методы исследования
Настоящее исследование начали в 1969 году на кафедре неорганической химии Тартуского государственного университета. Там же выполнена вся научно-исследовательская работа по данной проблеме. Разработка теоретических основ формирования системных знаний по химии, создание целостной методики для их реализации и экспершлентальное исследование процесса-усвоения системных знаний являются личным вкладом автора в изучение рассматриваемой здесь проблемы. В заключительном этапе экспериментального исследования принимали участие аспиранты и студенты химического отделения Тартуского госуниверситета.
Проведенную научно-исследовательскую работу можно условно разделить на три этапа. Первый из них был посвящен теоретическому анализу проблемы и разработке методических основ формирования системных знаний по химии. Анализ методологической, дидактической, психологической и методической литературы советских и зарубежных авторов позволил выделить проблему исследования, его объект, предмет, цели и задачи.
Методологической основой постановки и решения проблемы исследования являлись труды классиков марксизма-ленинизма о всеобщей связи явлений и процессов в природе, обществе и мышлении, причем это методологическое положение оставалось центральным на всех этапах настоящего исследования. Знания учащихся по химии должны быть взаимосвязанными. Благодаря взаимным связям и зависимостям учебный материал, методы и средства обучения составляют в своей совокупности целостную методику формирования системных знаний. И наконец, все методы исследования для изучения процесса формирования системных знаний елец; дует также применять взаимосвязанно. При раскрытии общих понятий о системах и системности мы руководствовались работами советских философов В.Г.Афанасьева, И.В.Блауберга, Б.М.Кедрова, В.П.Кузьмина, В.Н.Садовского, М.И.Сетрова, А.И.Уемова [15, 23, 24, 81, 97, 165, 195, 19б] .
Теоретическое обоснование целостной методики формирования системных знаний по химии основывалось на трудах И.Д.Зверева, В.В.Краевского, М.Н.Скаткина, И.Я.Лернера, Л.Я.Вориной о системности знании [67-70, 88, II0-II3, 180]. Психологические аспекты усвоения системных знаний по химии анализировались исходя из трудов В.В.Давыдова, П.Я.Гальперина, Н.А.Менчинской, Ю.А.Самарина [41, 42, 56, 124, 163] . При создании целостной методики формирования системных знаний по химии учитывались методические положения С.Г.Шаповаленко, Л.А.Цветкова, Д.П.Ерыгина, В.П.Гаркунова, А.А.Макарени, В.С.Полосина, Н.Е.Кузнецовой, Р.Г.Ивановой, Е.Е.Минченкова, И.Н.Черткова, М.В.Зуевой [43-46, 60, 71,-72, 95, 96, II8-I20, 126, 127, 204-209, 213-216].
Все методы исследования, применяемые в настоящей работе, в частности, при теоретическом анализе проблемы, отобраны и разработаны в строгом соответствии с особенностями объекта исследования и с поставленными задачами. За исходный момент в разработке как теоретических основ, так и целостной методики формирования системных знаний по химии были взяты состав и структура учебного материала. Согласно общим положениям теории содержания среднего образования под учебным материалом по химии мы понимаем тот уровень общего химического образования, на котором даны конкретные, подлежащие усвоению учащимися, фиксированные в учебниках, учебных пособиях, сборниках задач и т.п. элементы содержания, входящие в курс химии общег образовательной школы [180].
Учебный материал был выделен в качестве исходного момента в настоящей работе по следующим причинам:
1) логика учебного материала теснейшим образом связана с логикой всего процесса обучения химии;
2) качество знаний и учащихся в значительной мере зависит от структурных особенностей учебного материала;
3) учебный материал лучше других компонентов процесса обучения химии поддается моделированию математическими и логическими методами, что в свою очередь позволяет выделить количественные критерии для совершенствования его состава и структуры.
Основным методом изучения состава и структуры учебного материала было математическое моделирование. Обращение к точным методам при исследовании состава и структуры учебного материала, а также к закономерностям процесса обучения химии является объективной необходимостью,вытекающей, с одной стороны, из
внутреннего развития методики обучения, и с другой - из требований, предъявляемых обществом к характеру знаний по химии. Методологическое обоснование использования математических, логических и кибернетических методов исследования в целях раскрытия сущности процесса усвоения системных знаний по химии заключается в единстве качественной и количественной сторон объектов и явлений окружающего мира.
С помощью теории графов была выяснена структура излагаемого учебного материала, разработаны количественные критерии для оптимизации построения учебного материала согласно принципу компактности и преемственности обучения химии, определены показатели, характеризующие результаты овладения системными знаниями. Теории конечных автоматов и алгоритмов использовались для изучения процесса формирования системных знаний в единстве его содержательной и процессуальной сторон.
В ходе теоретического анализа учебного материала и процесса
его усвоения было определено наиболее оптимальное построение учебного материала, отобраны конкретные химические вещества и реакции, рассмотрение которых обеспечивает взаимосвязь между изложением отдельных структурных элементов, определены место и функции устного изложения учителя, показа наглядных пособий, демонстрационного химического эксперимента и лабораторных работ при формировании системных знаний по химии. Теоретическому анализу подверглось большинство тем школьного курса химии: "Первоначальные химические понятия", "Растворы. Вода. Основания", "Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Строение атома", "Скорость химических реакций и химическое равновесие", "Сера", "Азот и фосфор", "Алюминий", "Железо", "Предельные и непредельные углеводороды", "Ароматические углеводороды" и др.
Второй этап исследования, проводившийся с 1973 по 1979 г., включал эксперментальное изучение частных аспектов процесса формирования системных знаний по химии. В задачи констатирующего и конструирующего экспериментов входило:
а) выявление влияния структуры учебного материала на качество знаний по химии;
б) определение методических условий построения излагаемого материала, содействующих усвоению взаимосвязанных между собой знаний;
в) выяснение отношения и оценки учителями химии (экспертами) построения учебного материала исходя из разных методических принципов;
г) определение более оптимальных форм упражнений и задач с целью формирования системных знаний по химии и их проверки.
В этом этапе педагогического эксперимента принимали участие 2923 ученика из 94 классов 24 общеобразовательных школ Эстонской ССР. Распределение учащихся, участвовавших в первом этапе педагогического эксперимента,по разным классам и учебным годам, приведено в таблице І. В качестве экспертов были опрошены 8 учителей химии общеобразовательных школ и 12 преподавателей Тартуского госуниверситета.
