Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы формирования экспериментальных умений школьников в процессе обучения химии 11
1.1 Анализ состояния вопроса формирования экспериментальных умений по химии в средней школе 11
1.2 Предметные умения как компонент содержания обучения химии в школе 21
1.3 Проблемный подход как методология формирования предметных умений школьников по химии 34
Выводы по 1 главе 46
Глава 2. Теория и практика формирования экспериментальных умений школьников по химии 48
2.1 Модель построения проблемных ситуаций в процессе обучения химии... 48
2.2 Технология поэтапного формирования экспериментальных умений школьников по химии на основе проблемного обучения 57
2.3 Особенности методики проблемного обучения экспериментальным умениям как вектор фундаментальности и повышения качества обучения химии 75
2.4 Проблемные ситуации как средство развития экспериментальных умений в процессе обучения химии 84
2.5 Качественные задачи как условие эффективного формирования экспериментальных умений по химии 96
2.6 Применение мультидисциплинарного комплекса средств для формирования экспериментальных умений школьников по химии 111
Выводы по 2 главе 126
Глава 3. Эмпирическое исследование результативности методики формирования экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения 127
3.1 Организация, содержание и логика педагогического эксперимента 127
3.2 Интерпретация результатов педагогического эксперимента и их влияние на развитие личности учащихся 145
Выводы по 3 главе 159
Заключение 160
Список литературы 163
Приложения 192
- Проблемный подход как методология формирования предметных умений школьников по химии
- Особенности методики проблемного обучения экспериментальным умениям как вектор фундаментальности и повышения качества обучения химии
- Качественные задачи как условие эффективного формирования экспериментальных умений по химии
- Интерпретация результатов педагогического эксперимента и их влияние на развитие личности учащихся
Введение к работе
Актуальность исследования.
В виду сложности современного мира, богатства и разнообразия источников информации прежние представления об образованности и общей культуре подрастающего поколения в настоящее время должны быть серьёзно пересмотрены. В свете федеральной целевой программы развития образования на 2006 – 2010 годы, утверждённой Постановлением Правительства РФ от 23 декабря 2010 года, обществу нужны образованные, конкурентоспособные на рынке труда, компетентные специалисты. Содержание обучения химии, прежде всего, ориентировалось на формирование у учащихся предметных знаний, умений и навыков (ЗУНов), очень важных для человека, но не соответствующих ни реальным потребностям современного общества, ни ситуации возрастного развития. Эта проблема является общей для мирового педагогического сообщества. Так, на международном симпозиуме «Среднее образование для Европы» в Берне подчёркивалась важность точного определения «основных знаний, «фундамента» компетенций, которыми должны обладать обучаемые, чтобы подготовиться либо к самостоятельной жизни, либо к получению высшего образования» [20].
Проблема формирования предметных умений учащихся по химии обусловлена переходом российского образования на международные стандарты с целью повышения качества обучения и усиления практической направленности образовательного процесса. Проведённый нами анализ результатов анкетирования, интервьюирования, контрольных и практических работ учащихся, олимпиад разного уровня, анализа документации в школах г. Калуги, Калужской области и г. Москвы показывает низкое качество сформированности предметных умений школьников по химии.
Методике формирования предметных умений школьников по химии, в том числе экспериментальных, а также вопросам организации и методике химического эксперимента, в частности проблемного, посвящено много исследований (С.А. Волкова, А.А. Бобров, П.А. Глориозов, А.А. Грабецкий, Э.Г. Злотников, М.В. Зуева, Т.С. Назарова, В.С. Полосин, В.В. Сорокин, Ю.В. Сурин, А.В. Усова, С.Г. Шаповаленко и др.). Вместе с тем процесс формирования экспериментальных умений, как правило, носит в основном бессистемный и стихийный характер. Химический эксперимент мало представлен на уроках химии. В основном он имеет иллюстративный, а не проблемный характер, не предполагает частичного поиска и, следовательно, не развивает познавательную активность учащихся. Натурный эксперимент часто заменяется его компьютерной версией, а у учащихся имеются значительные затруднения в проведении опытов. В результате усвоение этих умений имеет формальный, а не осознанный, действенный характер. Например, данные международных исследований PISA показывают, что только менее половины школьников в России умеют применять знания и умения для решения учебных проблем.
Вместе с тем методика формирования экспериментальных умений по химии, сложившаяся на основе традиций методической химической школы, требует совершенствования. Таким образом, актуальность исследования определяется отсутствием целостной методики формирования экспериментальных умений школьников по химии.
Проблема исследования определяется необходимостью преодоления противоречий:
между современными требованиями подготовки выпускника по химии и отсутствием целостной методики формирования экспериментальных умений школьников по химии на основе проблемного обучения;
между использованием химического эксперимента и проблемности для формирования экспериментальных умений школьников, с одной стороны, и репродуктивным характером обучения химии в школах, с другой стороны.
Цель исследования состоит в повышении качества обучения химии в средней школе через формирование экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения.
Объектом исследования является процесс формирования предметных умений учащихся по химии в средней школе.
Предмет исследования – методика формирования экспериментальных умений школьников по химии на основе проблемного обучения.
Гипотеза: формирование экспериментальных умений школьников по химии станет эффективным и целенаправленным, если этот процесс будет непосредственно связан с химическим экспериментом на основе проблемного обучения при выполнении следующих условий:
- осуществлён отбор экспериментальных умений по химии и определена тематика химического эксперимента, в которых будет реализовано проблемное обучение;
- выявлена структура экспериментальных умений;
- определены этапы формирования экспериментальных умений;
- осуществлено рациональное сочетание натурного, компьютерного и мысленного эксперимента.
Для реализации поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие задачи:
1) выявить в философской, психолого-педагогической, дидактико-методической литературе состояние вопроса формирования экспериментальных умений школьников, влияние на него проблемного обучения, а также закономерности и вытекающие из них принципы, наиболее важные для исследования;
2) разработать методику формирования экспериментальных умений учащихся по химии на основе проблемного обучения;
3) выявить влияние и взаимосвязь экспериментальных умений школьников и качественных задач по химии;
4) исследовать эффективность разработанной методики.
Теоретико-методологическую основу исследования составляют:
- философские принципы развития, детерминизма, деятельности;
- теория научной рациональности (С.А. Волкова);
- фундаментальность знаний и умений (О.С. Зайцев, Н.Е. Кузнецова, В.В. Сорокин и др.);
- теория формирования систем понятий и умений по химии – исследования А.А. Боброва, С.А. Волковой, А.А. Грабецкого, Д.П. Ерыгина, М.В. Зуевой, Г.И. Корсак, Н.Е. Кузнецовой, Т.Н. Литвиновой, Т.С. Назаровой, Г.В. Пичугиной, А.Е. Шишкина, С.Г. Шаповаленко и др.;
- теория и методика химического эксперимента находит выражение в исследованиях В.Н. Верховского, В.П. Гаркунова, П.А. Глориозова, П.Н. Жукова, Э.Г. Злотникова, Д.С. Исаева, Д.М. Кирюшкина, Т.С. Назаровой, Е.В. Парамонова, В.С. Полосина, Ю.В. Сурина, С.Г. Шаповаленко и др.);
- создание проблемных ситуаций через организацию дискуссии, решение экспериментальных задач, поиск ответов на проблемные вопросы, медиаобразование и др. (В.П. Гаркунов, В.Н. Давыдов, А.А. Журин, П.А. Оржековский, Ю.В. Сурин, Г.М. Чернобельская, М.А. Шаталов и др.).
Для решения поставленных задач использовались различные методы исследования:
а) теоретические – теоретический анализ философской, психолого-педагогической, дидактико-методической, энциклопедической литературы по теме исследования, методы моделирования и конструирования процесса формирования экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения;
б) эмпирические – изучение опыта работы учителей средних школ, наблюдение, анкетирование, тестирование, интервьюирование, статистическая обработка полученных данных, методический анализ полученных результатов.
Научная новизна исследования определяется разработкой конкретной методики формирования экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения, особенностями которой является сочетание натурного, компьютерного и мысленного эксперимента, решение качественных химических задач и выполнение химических опытов с помощью создания проблемных ситуаций.
Теоретическая значимость исследования заключается в теоретическом обосновании методики формирования экспериментальных умений школьников по химии на основе проблемного обучения, что проявилось в адаптации предложенной методики к реальной школьной практике, а также в оценке педагогической эффективности предложенной методики как развитии дидактики химии.
Практическая значимость исследования состоит в разработке заданий экспериментального характера, методических рекомендаций по формированию предметных умений по химии, а также по использованию приборов для опытов с электрическим током для учителей химии средних школ.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивают: последовательная реализация методики формирования экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения; использование разработанной нами системы взаимодополняющих теоретических и эмпирических методов; сопоставление цели и гипотезы исследования с экспериментальными данными; статистическая обработка экспериментальных данных.
Внедрение и апробация результатов исследования. Основные положения и результаты исследования обсуждались и получили одобрение на международном методологическом семинаре «Гуманитарные технологии в биологическом и экологическом образовании» (г. Санкт-Петербург), Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием (г. Санкт-Петербург) «Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования», Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования» (Оренбург), региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы предпрофильного и профильного образования в условиях модернизации российского образования» (г. Калуга, Калужский филиал МГЭИ), региональной межвузовской учебно-методической конференции с международным участием «Инновации в образовании» (Краснодар), региональной университетской научно-практической конференции преподавателей и аспирантов Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского «Современное образование и профессиональная подготовка учителей» (г. Калуга, КГУ им. К.Э. Циолковского). Внедрение результатов исследования осуществлялось через публикации статей, методических рекомендаций, проведение практических занятий со студентами, работы кружка по решению задач по химии для учащихся, проведение занятий с одарёнными детьми на базе КГУ им. К.Э. Циолковского, через организацию опытно-экспериментальной работы (МОУ «Средняя общеобразовательная школа №11» г. Калуга, 2006 – 2009 гг.), а также обобщение и распространение нашего опыта учителями химии школ г. Калуги, Калужской области, г. Москвы.
Положения, выносимые на защиту.
1. Анализ процесса и результатов обучения химии показывает необходимость обязательного включения в химическое содержание предметных, особенно экспериментальных умений, что позволяет приобщать школьников к современным методам научного исследования, способам обработки данных опыта. Основной особенностью методики их формирования является сочетание натурного, компьютерного и мысленного эксперимента.
2. Основой методики формирования экспериментальных умений школьников по химии является решение качественных задач на распознавание, получение, исследование и доказательство химического состава и свойств веществ, разделение смесей и очистку веществ, а также всех видов химического эксперимента через создание проблемных ситуаций на уроках химии.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений. Объём диссертации составляет 149 страниц, с учётом литературы и приложений – 224 страницы. В диссертации представлены 14 таблиц, 23 рисунка. Список литературы включает 300 источников.
Проблемный подход как методология формирования предметных умений школьников по химии
Для определения методологических основ формирования экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения необходимо обратиться к методологии как совокупности теоретических положений о педагогическом познании и преобразовании действительности, выявить и уточнить ключевые понятия нашего исследования.
На первом уровне методологии мы применяем системный подход, а также учение о познании, деятельности и ценностях на основе диалектического метода познания (см. рис. 2. Методология проблемного обучения экспериментальным умениям). В настоящее время системный подход широко используется в методике обучения химии благодаря трудам С.А. Волковой [41], О.С. Зайцева [105], Н.Е. Кузнецовой [138], И.М. Титовой [243] и других учёных-методистов. В нашем исследовании вокруг системы «личность учащегося» выстраиваем систему экспериментальных умений по химии. Становление умений определяет использование видов деятельности, управление построением системы учебно-познавательной деятельности учащихся, сочетание методов, приёмов, средств обучения, направленных на формирование экспериментальных умений оп химии. Мы рассматриваем формирование экспериментальных умений как структурированный процесс, имеющий «сквозной», поэтапный характер.
В теории систем системность и деятельность рассматриваются во взаимосвязи, так как системные знание, мышление, видение мира можно сформировать лишь в активной рефлексивной деятельности [137]. Проблема деятельности, в свою очередь, органически связана с проблемой развития личности [133], поскольку свойства и качества личности формируются и проявляются в деятельности. Мы применяем на том же уровне методологии деятельностный подход, предполагающий направленность на организацию деятельности учащегося, в ходе осуществления которой человек усваивает способы преобразования мира [5, 191, 249, 250]. Экспериментальные умения и навыки системного характера формируются как результат познавательной системной деятельности обучаемого [13]. Сформированность ученика как субъекта деятельности означает, что школьник умеет анализировать деятельность, выделять в ней составные компоненты, оценивать их с точки зрения общественно выработанных мерок, эталонов и преобразовывать её. В нашем исследовании мы формируем умения в осознанно преобразовывать химические вещества, используя для решения поставленной задачи проблемное обучение.
Как отмечает В.В. Давыдов, чаще всего процесс формирования экспериментальных умений по химии носит характер эмпирической теории, поскольку учащийся путём сравнения большого числа фактов выявляет общее. Так систематизируют и классифицируют окружающие предметы: речь идёт совсем о других функциях, нежели те, что характерны для теоретического мышления [80]. У большинства учащихся оно формируется стихийно или развивается вовсе. Поэтому на конкретно-методическом уровне исследования мы обращаемся к проблемному подходу, отражающему логику развёртывания диалектического мышления, которое реализуется как теоретическое обобщение. Проблемное обучение при анализе конкретного факта позволяет выявить внутренние связи. Исходя из них, учащийся обобщает другие факты данного круга, в отношении нашего исследования это причинно-следственные связи между химическими процессами и явлениями.
Целенаправленное формирование теоретического мышления мы осуществляем при решении учебных задач, представленных в виде проблемных ситуаций. С их постановки мы начинаем реализацию экспериментальной деятельности учащихся, которая на анализ школьником условий происхождения понятий, овладение обобщёнными способами действий в обучении химии. Решение учебной проблемы осуществляем путём преобразования всеобщего отношения рассматриваемой системы, через моделирование существенного отношения в предметной, графической, знаковой форме. Учащиеся преобразуют идеализированный объект мысленно с целью изучения его свойств в чистом виде, выделяют частные задачи, оценивают выбранный путь решения. Исходным при этом является преобразование проблемной ситуации, направленное на поиск отношений в системе объектов.
Согласно теории Л.С. Выготского, дидактические системы не могут строиться на подражании. Процессы развития всегда идут вслед за процессами обучения. Решая задачи проблемного характера, учащиеся усваивают способы деятельности, происходит формирование экспериментальных умений [57]. Поэтому выбор проблемного подхода в качестве интегрирующего в нашем исследовании обусловлен тем, что: 1) решение проблемных задач имеет деятельностный характер, способствует сознательному получению, оцениванию и преобразованию информации, разностороннему применению знаний; 2) предполагает сочетание предметных умений и знаний в конкретной учебной области — химии, т. е. проблемное построение процесса обучения экспериментальным умениям позволяет рассматривать знания и умения в системе [220]. При формировании экспериментальных умений по химии мы не только отрабатываем все их компоненты, но и управляем познавательными процессами учащихся, которые усваивают систему понятий и умений, а также обобщённые способы решения учебных проблем. Как отмечал Л.С. Выготский, даже у аномальных детей есть пути компенсации, т. е. пути развития, которые в силу их физиологического и психологического здоровья им доступны: «Построить весь воспитательный процесс по линии естественных тенденций к сверхкомпенсации — значит не смягчать тех трудностей, которые возникают из дефекта, а напрягать все силы для его компенсации, выдвигать только те задачи и в том порядке, какие отвечают постепенности становления всей личности под новым углом» [58]. У здоровых детей путей развития гораздо больше.
Особенности методики проблемного обучения экспериментальным умениям как вектор фундаментальности и повышения качества обучения химии
Важным фактором, обеспечивающим достижение качества и эффективности обучении химии, является рационализация образовательного процесса. Она позволяет планировать успех процесса обучения, моделировать его и целенаправленно поэтапно осуществлять его в реальной практике, управляя им с целью достижения высокого качества процесса и результатов [41]. В своём исследовании мы рационализируем процесс обучения химии, реализуя проблемное обучение через поэтапное формирование экспериментальных умений школьников по химии.
Рационализацию процесса обучения экспериментальным умениям мы осуществляем через его фундаментализацию, под которой понимаем приоритетную роль знаний и интеллектуальных умений, универсальных методов исследования, направленных на формирование у обучаемых системного мышления, мотивации учения, ценностных отношений к фундаментальным теоретическим знаниям и потребности к их постоянному пополнению, творческому применению на практике, т. е. фундаментальность подготовки учащихся по химии мы трактуем как категорию качества образования и образованности личности [13, 40]. Проблемное обучение экспериментальным умениям формирует y-i -учащихся не только прагматические и узкоспециальные, но также и методологически и практически значимые, долгоживущие, инвариантные знания и умения, способствующие адаптации личности к быстро меняющимся социально-экономическим условиям. Особенно важным является развитие методологических аспектов фундаментального образования учащегося по химии [40], в реализации которого большую роль играет проблемное обучение.
Мы формируем экспериментальные умения, используя в своей работе различные методы и формы организации проблемного обучения, подробно разработанные и научно обоснованные М.А. Шаталовым. Проблемное обучение мы реализуем при помощи системы следующих методов: 1) академические - монологическое изложение, самостоятельная поисковая деятельность; 2) методы химического исследования, специфические для изучения химии (химический эксперимент как их основа); 3) инновационные, определяющие характер деятельности учащихся — дидактические игры, дискуссия, эвристическая беседа и др. [275]. В процессе экспериментальным умениям мы используем и сочетаем методы названных групп. На наш взгляд, дидактические игры являются более редким методом на уроках химии. Методы проблемного обучения мы применяем для" убеждения учащихся в недостаточности своих знаний и умений, выбора наиболее эффективных методов обучения в конкретной теме, выявления и корректировки неверных, неточных представлений учащихся, создания условий творческого освоения, совершенствования умений, практического применения знаний, контроля степени достижения учебных целей в практической деятельности учащихся [16]. Выбирая формы организации учебного процесса, мы также опираемся на исследования М.А. Шаталова, который предлагает их классификацию: 1) академические - проблемно-интегративный урок, лекция, семинар, зачёт, 2) инновационные — урок-дискуссия; урок-суд, исследовательский урок, 3) комбинированная система обучения - система логически выстроенных, различающихся по целям, содержанию и методам обучения уроков темы [275].
Фундаментализацию образования мы также осуществляем через создание интеллектуальной основы для развития и реализации личности учащегося [72]. Возникновение противоречия — существенного обстоятельства проблемной ситуации — является условием развития мышления учащегося. В литературе мы находим различные примеры их классификаций [66, 134, 153, 154, 281]. К примеру, A.M. Матюшкин предлагает 27 типов проблемных ситуаций, выделенных по нескольким основаниям: - по мотивации содержания: новое содержание, необычность взгляда на старое, связь с жизнью, практической деятельностью учащихся, современностью, историей, будущим; - по характеру неизвестного: цель, объект, способ, условие деятельности; - по уровню проблемносте: возникающее независимо от приёмов, вызываемые и решаемые учителем, вызываемые учителем, но решаемые учащимися, самостоятельное формирование проблемы и решения; - по виду рассогласования информации: неожиданность, конфликт, предложение, опровержение, несоответствие, неопределённость; - по методическим особенностям: непреднамеренное, эвристическая беседа, проблемные задания, проблемное решение задач и др.; - по типу действий, требующихся для- решения: выбор, принятие решений, сравнение, творческий подход и др. [153]. Наиболее распространенной является классификация проблемных ситуаций по характеру содержания, предложенная М.И. Махмутовым: недостаточность знаний и умений учащихся для объяснения нового факта, решения новой задачи; необходимость использовать ранее усвоенные знания, умения, навыки в принципиально новых практически значимых условиях; противоречие между теоретически возможным путем решения задачи и практической неосуществимости выбранного способа; противоречие между практически достигнутым результатом выполнения учебного задания и отсутствием у учащихся знаний для его теоретического обоснования [154].
Мы формируем экспериментальные умения школьников, опираясь на классификацию проблемных ситуаций, предложенную М.А. Шаталовым по методике обучения химии в школе. В её основе лежат два критерия -особенности предметного содержания и особенности их создания [281].
Качественные задачи как условие эффективного формирования экспериментальных умений по химии
Достижение качественного обучения является важным1 показателем его более интегративной характеристики — эффективности [41]. Необходимым шагом в повышении эффективности формирования; и качества предметных умений по химии мы считаем решение экспериментальных задач. В педагогической науке различают разные определения качества [41, 119, 178, 222, 283], что объясняется сложностью, разнообразием субстратных носителей данного понятия, различиями в индивидуальном восприятии качества и его свойств. Мы под качеством образовательного процесса понимаем интегральное свойство, обусловливающее способность педагогической системы удовлетворять существующим и потенциальным потребностям личности и общества, государственным требованиям к подготовке выпускника. На наш взгляд, необходимым условием реализации методики формирования экспериментальных умений по химии является решение качественных задач [62, 249], способствующих повышению качества предметных умений по химии.
Впервые понятие «качественные задачи» в,методике обучения химии обосновал С.Г. Шаповаленко [274]. Он выделил 9 типов качественных задач, предложил научно обоснованную методику обучения школьников их решению: 1) наблюдение и объяснение химических явлений; 2) получение веществ; 3) определение химического состава веществ; 4) определение нахождения в данном продукте примесей; 5) разделение смесей; 6) сравнение состава и свойств веществ и их химических реакций; 7) отнесение явлений и веществ к определённым типам и классам; 8) показ характерных реакций вещества; 9) анализ правильности определений, утверждений, доказательств. Однако приведённая классификация примерно за 40 лет претерпела изменения в связи с изменениями требований к подготовке школьника в общеобразовательной школе.
В 1950 - 1969-е годы методисты и учителя по химии рассматривали отдельные вопросы формирования у школьников умений решать экспериментальные задачи по химии [21, 72; 121, 146, 170]. В 1970 — 1980-е годы были предложены новые подходы к классификации качественных и экспериментальных задач [69, 74, 109, 186, 189, 264]. В настоящее время исследователи предлагают разное их число [87, 114, 207]. Мы в своём исследовании придерживаемся классификации, разработанной и научно обоснованной С.А. Волковой, которая выделяет 5.типов качественных задач. Их перечень приведён нами в параграфе 2.2. Как мы отметили там же, на наш взгляд, классификация экспериментальных задач связана с классификацией экспериментальных умений. Для формирования экспериментальных умений учащимся необходимо решение экспериментальных задач. Є другой стороны, для решения качественных задач требуется владение соответствующими экспериментальными умениями и особым умением - решать-экспериментальные задачи разных типов. Рассмотрим данное положение на примере.
В нашем исследовании, мы формируем умение решать экспериментальные задачи, используя разные виды химического эксперимента. Важную роль при этом играют качественные задачи: выполнение мысленного эксперимента развивает умение составлять план решения задачи, предвосхищать её осуществление, в том числе, в отношении задач характера. К примеру, формирование умения получать вещества осуществляем через решение качественной задачи на получение вещества несколькими способами. Качественная задача. Получите гидроксид натрия не менее чем четырьмя способами. Основным предметным умением является умение давать характеристику химическим элементам и их соединениям по положению в Периодической таблице Д.И. Менделеева. При изучении периодического закона нами был составлен план характеристики химического элемента. Используем его для решения качественной задачи. - - поведение в окислительно-восстановительных реакциях - большой радиус атома, небольшой заряд ядра, низкая электроотрицательность приводят к тому, что электроны удерживаются у ядра слабо - атом натрия проявляет восстановительные свойства, Na — 1е — Na+1. 2. Простое вещество: химическая формула и свойства. В данном случае простое вещество — металлический натрий. На основе знаний о возможных степенях окисления, проявляемых натрием, и его окислительно-восстановительных свойствах, составляем уравнение реакции получения гидроксида натрия из металлического натрия: 2Na + 2Н20 = 2NaOH + Н2 (1-ый способ получения гидроксида натрия). 3. Высший оксид элемента: химическая формула и свойства. Высший оксид проявляет основные свойства, поэтому при его взаимодействии с водой образуется основание — щёлочь: Na20 + Н20 = 2NaOH (2-ой способ получения гидроксида натрия). 4. Высший гидроксид элемента: химическая формула и свойства — гидроксид натрия NaOH, его и нужно получить. 5. Водородное соединение элемента: химическая формула и свойства. Исходя из степени окисления, составляем формулу гидрида натрия, разлагающегося под действием воды: NaH + Н20 = NaOH + H2f (3-ий способ получения гидроксида натрия). 6. Соли, образование химическим элементом: согласно таблице растворимости, соли и гидроксид натрия растворимы в воде. Потому гидроксид натрия можно получить только гидролизом его соли, образованной слабой кислотой, и электролизом соли бескислородной кислоты: Na2C03 + Н20 NaHCCb + NaOH (4-ый способ получения гидроксида натрия); электролиз 2NaCl + 2Н20 = 2NaOH + С12 + 2H2f (5-ый способ получения гидроксида натрия). Среди качественных задач важное место мы отводим экспериментальным задачам [109], особенностью которых является проведение химического эксперимента, осуществляемого без инструкции. По сравнению с другими качественными задачами экспериментальные задачи на получение вещества требуют не только выявления соответствующих способов, но и отбор тех из них, которые можно осуществить в лабораторных условиях. Проиллюстрируем положение примером решения экспериментальной задачи на получение углекислого газа несколькими способами.
Интерпретация результатов педагогического эксперимента и их влияние на развитие личности учащихся
На формирующем этапе (2006 — 2010 гг.) выстроена целостная методика формирования экспериментальных умений на основе проблемного обучения и проведена опытно-экспериментальная проверка предлагаемой методики. Основной базой исследования являлась МОУ «Средняя общеобразовательная школа №11» г. Калуги, в которой автор диссертации работала учителем химии с 2006 по 2009 годы, а также школы №11, 16, 18 г. Калуги, МОУ «Фоминичская средняя общеобразовательная , школа» Кировского района Калужской области, школы-№340 и 1323 г. Москвы. Всего различными этапами педагогического эксперимента было охвачено около 894 учащихся, в нём принимали участие семь учителей химии, а также студенты 5 курса КГУ им. К.Э. Циолковского в период прохождения педагогической практики под руководством Волковой С.А., во время занятий по методике обучения химии Волковой С.А. и Пустовит СО. Содержание и цели педагогического эксперимента обсуждались и уточнялись с учителями-экспериментаторами, обсуждались с учителями, докладывались на конференциях. Учителя химии и студенты КГУ им. К.Э. Циолковского регулярно посещали наши открытые уроки химии, проводимые в период работы авторов исследования в школах, в которых они работали. Методические рекомендации по формированию экспериментальных умений по химии на основе проблемного обучения публиковались в журналах «Химия в школе», «Вестник Калужского университета», газете «Химия: Издательский дом «1 сентября», сборниках статей.
В соответствии с целями исследования уточнены методы сбора и обработки экспериментальных данных, позволяющие выявить эффективность разработанной методики не только для формирования экспериментальных умений по химии, но также -наличие устойчивых познавательных интересов школьников. В своём исследовании мы ориентировались на выявление качества умений учащихся не только на качественном уровне, но и через определение количественных показателей.
На этапе формирующего этапа педагогического эксперимента в качестве методов сбора экспериментальных данных нами использовались наблюдение, анкетирование, тестирование, интервьюирование, педагогический эксперимент, выполнение письменных работ, охвативших учащихся 8-11 классов, а также текущие оценки учащихся. Ведущим-методом экспериментального исследования был педагогический эксперимент. Другие методы мы рассматривали как дополняющие его.
Лично автором исследования - учителем химии школы №11 -формирующий эксперимент проводился в течение трёх лет (2007 - 2010 гг.). В той же школе участие в формирующем эксперименте принимала также учитель химии Т.Ф. Кучерова. Для реализации экспериментальной методики в 2007 г. были отобраны следующие классы: 8«Б» (23 чел.), 8«В» (26 чел.), 9«А» (22 чел.), 9«Б» (19 чел.) классы. Разработанная нами методика была реализована в 10«А» (26 чел.), 10«Б» (24 чел.), 11 «А» (23 чел.), 11 «Б» (20 чел.) классах. В формирующем этапе эксперимента также принимали учащиеся класса для одарённых детей при ЮГУ им. К.Э. Циолковского (всего 14 чел.). В следующем учебном году эксперимент был продолжен с тем же составом учащихся. Экспериментальное преподавание органически включалось в принятую систему уроков, действовало не как временный фактор, а было системой в работе учителя. Учителя-экспериментаторы других школ осуществляли программу запланированного эксперимента частично в течение 2 — 3 тем программы. Учителя-экспериментаторы оказали весьма существенную помощь в выявлении эффективности предлагаемой нами методики. Следует отметить, что нами было проанализировано более двадцати комплектов практических работ, только в наших экспериментальных классах за два года было проведено 17 практических работ.
Для проведения формирующего эксперимента мы выделили группы экспериментальных умений по химии, классификация которых приведена в параграфе 2.1. При проведении эксперимента мы исходили из того, что все рассматриваемые нами экспериментальные умения относятся к «сквозным», формируются, развиваются, обобщаются, применяются на протяжении изучения химии в 8 — 11 классах. Все они формируются на предметном химическом материале, взаимосвязаны, взаимообусловлены, например, умение получать вещества связано с умениями пользоваться химическим оборудованием, реактивами, собирать простейшие приборы для получения и собирания веществ, обнаруживать образовавшиеся вещества, исследованием свойств полученных веществ.
Процесс формирования экспериментальных .умений школьников мы рассматривали через реализацию познавательной деятельности учащихся, для управления которой необходимо указание цели управления, определение в соответствии с поставленной целью начального состояния экспериментальных умений школьников, систематическое получение обратной информации в течение всего процесса формирования умений.
Целью управления являются требования к окончательному состоянию рассматриваемой деятельности — перенос умений, применение учащимися экспериментальных умений в конкретных ситуациях для решения химических задач [222]. Определение начального состояния системы экспериментальных умений и получение обратной информации мы осуществляли через наблюдение за выполнением практических работ и лабораторных опытов, в том числе выполняемых без инструкции (экспериментальные задачи), для проверки гипотез. Качество формирования данных умений во многом определяется логикой реализации школьных тем в начале изучения химии: легче учить сразу, чем переучивать потом. Поэтому мы уделили особое внимание формированию экспериментальных умений на основе проблемного обучения в процессе реализации тем в 8 классе. При определении количественных показателей мы руководствовались методами, описанными в работах Ю.П. Адлера [3], В.И. Загвязинского [111], Н.Е. Кузнецовой [155], М.С. Пак [209], В.М. Полонского [188], А.В. Усовой [292], Н.Н. Самылкиной [256], В.В. Светозарова [257], И.М. Титовой [286].
Для проверки прочности сформированных умений мы предлагали учащимся одни и те же задания в различные периоды обучения: непосредственно после освоения умения и по прошествии определённого времени. Приведём пример практической работы, проведенной в 8 классе, на основе результатов которой мы судили о прочности умений приготавливать растворы веществ. Для этого мы предлагали учащимся экспериментальные задачи на приготовление растворов, имеющих значение практическое значение, выставляя избыточное лабораторное оборудование и принадлежности.
