Содержание к диссертации
Введение
Глава І ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЙ Б НАУЧНОМ ПОЗНАНИИ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 14
I Понятия как форма мышления, их роль в научном и учебном познании 14
2 Химический эксперимент, моделирование и химический язык - генетическая основа формирования химических понятий 26
3 Формирование научных понятий в методике обучения химии .36
Глава Ш МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ ЗНАНИЙ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА И ПЕРВОНАЧАЛЬНЫХ ХИМИЧЕС КИХ ПОНЯТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ 46
I Обоснование введения понятия строения вещества в начальный курс химии и методика его формирования 46
2 Формирование первоначальных химических понятий на основе модельных представлений о
строении вещества 61
3 Проверка эффективности методики формирования первоначальных химических понятий 77
Глава Ш МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ ПОНЯТИЙНОЙ СИСТЕМЫ КЛАССОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ ЗНАНИЙ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА 90
I Принцип противоположности свойств как основа формирования системы понятий важнейших классов неорганических веществ 90
2 Методика формирования понятий оксидов, солей, кислот и оснований на основе знаний о строении вещества 102
3 Проверка эффективности методики формирования понятийной системы важнейших классов неорганических веществ 129
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
ЛИТЕРАТУРА 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 170
- Понятия как форма мышления, их роль в научном и учебном познании
- Обоснование введения понятия строения вещества в начальный курс химии и методика его формирования
- Принцип противоположности свойств как основа формирования системы понятий важнейших классов неорганических веществ
Введение к работе
Качество формируемых знаний учащихся всегда было основной заботой дидактики. Достижение высокого качества обучения особенно важно в период, когда всеобщее среднее образование становится нормой общества развитого социализма, когда перед школой стоит задача реализации требований реформы.
В "Основных направлениях реформы общеобразовательной и профессиональной школы" выдвинуто требование:"повысить качество образования и воспитания: обеспечить более высокий научный уровень преподавания каждого предмета, прочное овладение основами наук...," /7, с.40/.
Актзгальность темы исследования определяется необходимостью совершенствовать процесс формирования понятий и повышать качество их усвоения.
Качество знаний школьников по химии определяется не только знанием законов и теорий, не только пониманием свойств веществ, но и умением применять их для объяснения окружающей дествитель-ности, решения различных учебных и практических задач, что вместе с обучением по другим предметам служит гармоничному развитию учащихся и подготовке их к практической деятельности.
Качество подготовки по химии наиболее непосредственно проявляется на выпускных экзаменах, а также при поступлении в высшие учебные заведения. Наблюдения за ходом вступительных экзаменов в вузы, а также за процессом обучения первокурсников дают возможность обнаружить достоинства и недостатки школьной подготовки по химии.
Журнал "Химия в школе" почти ежегодно публикует отчеты о состоянии знаний выпускников и абитуриентов. Анализ этих публикаций /15,24,32,42,47,58,59,69,78,83,110,114,127,128,130,142,143,151, 187/ показывает, что знания значительной части выпускников
5 школ страдают формализмом. Это подтверждают и наши наблюдения. Формализм знаний выражается в неумении применять законы и теории для объяснения реальных явлений и решения учебных задач, в необоснованном расширении границ применения понятий. О проявлениях и причинах формализма в знаниях учащихся писали дидакты М.А.Да-нилов/50/, Н.М.Скаткин/131,132/, психологи Д.Н.Богоявленский и Н.А.Менчинская /16/, Л.И.Божович/18/, Э.А.Флешнер/152/, методисты К.Я.Парменов/ПО/, Л.А.Цветков/159/, И.Н.Чертков/165,169/.
Наряду с тем, что многие выпускники школ показывают высокий уровень развития, умеют устанавливать причинно-следственные связи, систематизировать изученный материал, часть учащихся не вла-^ деет достаточным фондом умственных действий. В условиях всеобщего среднего образования необходимо обеспечить положительные результаты при обучении каждого школьника как в плане достижения установленного программой уровня знаний, так и в достижении высокого уровня мыслительной деятельности. Поэтому встает проблема поиска методических резервов в совершенствовании процесса обучения. Анализ реальной ситуации показывает, что повысить качество знаний можно, устранив формализм, истоки которого следует искать в процессе формирования знаний, в частности, понятий.
В процессе четырехлетнего обучения химии у школьников формируются две основные системы понятий: о веществе и химической реакции. Начальный этап формирования этих систем во многом определяет успехи последующего развития знаний по химии и тем самым играет основополагающую роль в достижении научного результата. Анализ знаний позволяет сделать вывод, что формализм начинает проявляться уже на начальном этапе обучения; это свидетельствует о еще нераскрытых возможностях формирования понятий в начальном курсе.
С целью проверки сформированное химических понятий была проведена годовая итоговая контрольная работа в 7-х классах 15, 126, 121 школ г.Казани. Учащимся были предъявлены задания,проверяющие усвоение знаний о свойствах веществ различных классов на уровнях воспроизведения и применения знаний. Обнаружено, что у учащихся, усвоивших знания о свойствах веществ, слабо развито умение их применять. Так, задания, рассчитанные на воспроизведение знаний о взаимодействии веществ различных классов выполнено с частотой 81%,а задания, в которых следует применить эти знания-с частотой Ы%. Допущенные ошибки одновременно указывают на слабую сформированность понятий валентности, состава вещества, сущности химических реакций, свойств веществ различных классов.
Понимание состава, сущности химической реакции связано с пониманием процесса перегруппировки атомов в химических превращениях. С.Г.Шаповаленко указывает:"Видимые изменения свойств веществ учащиеся должны представить себе как изменение состава и структуры молекул исходных веществ, в результате чего возникают качественно новые молекулы. Этот переход от видимого к невидимому, от конкретного к абстрактному составляет основную трудность в изучении химии. Если этот переход освоен учащимися, если они научились мыслить молекулами, атомами, ионами и электронами,химия становится простым, понятным и интересным для учащихся предметом"/]^^.407/.Этот переход является центральным звеном в формировании понятийных систем вещества и химической реакции.
Мышление нуждается в образах, на которые опирается при совершении умственных операций/133/, поэтому необходимо научить школьников создавать образы микрообъектов: молекул, атомов, ионов, структурных единиц. Если образы микрообъектов не созданы, то мышление стихийно опирается на знаковые модели -химические форму-
7 лы и уравнения реакций. Тогда химия становится наукой не о веществах и их превращениях, а о химических знаках и правилах оперирования ими. Качество формируемых понятий при этом не достигает того уровня, когда они объективно отражают реальную действительность, объясняют её и являются инструментом дальнейшего изучения химии, то есть в процессе учебного познания выполняют определенные функции. Поэтому возникает необходимость организовать процесс формирования химических понятий таким образом, чтобы обеспечить создание в сознании школьников образов микрообъектов и тем самым перенести центр тяжести при изучении курса химии с химического языка на реальное вещество и химические процессы, понимание которых как раз связано с образами микрообъектов.
Создание образов молекул, атомов и других микрообъектов происходит при изучении строения вещества. В содержание этого понятия входят не только 'знания об электронном взаимодействии атомов и природе химической связи, но и представления о пространственном расположении атомов в молекулах и кристаллах. В методике химии под строением понимают электронную структуру атомов и молекул, которая изучается лишь в 8 классе. В начальном курсе /7 класс/ изучаются только состав и свойства веществ; пространственное строение, исторически предшествовавшее появлению электронной теории, не рассматривается. Это не способствует адекватному: усвоению понятий и затрудняет последующее изучение строения вещества на электронном уровне.
Учитывая огромное значение для познания объективной реальности, а также для формирования химических понятий всеобщей связи состав-строение-свойства, необходимо найти возможность введения сведений о пространственном строении вещества в начальный курс химии, выяснить роль этих знаний в про-
8 цессе Армирования основных понятий и построить начальный курс на основе указанной всеобщей связи. Средством изучения пространственного расположения атомов в молекулах и кристаллах являются материальные модели и деятельность с ними.
Выдвигается гипотеза исследования. Формирование понятий, обладающих отражательной, объяснительной, систематизирующей и прогнозирующей функциями достигается, если начальный курс построен на основе наиболее общей связи состав-строение-свойства и при этом используются: модельные представления для изучения пространственного расположения атомов в молекулах и кристаллах; сочетание химического эксперимента с моделированием в качестве генетической основы формирования понятий; построение понятийной системы важнейших классов неорганических веществ на основе принципа противоположности свойств взаимодействующих веществ и представлений об электролитической диссоциации..
Предметом исследования является методика формирования основных понятий химии на основе взаимосвязи состав-строение --свойства с применением модельных представлений о строении вещества.
Цель исследования заключается в разработке структуры начального курса химии на основе взаимосвязи состав-строение-свойства и соответствующей методики, обеспеяиваю-щей формирование понятий с присущими им функциями. ' Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
I/ соотнести закономерности формирования понятий в общественно-историческом процессе познания и в процессе обучения; в этой связи выявить роль знаний о строении вещества в формировании по-
9 нятий начального курса химии;
2/ произвести отбор знаний о строении вещества и включить их в структуру начального курса химии с тем, чтобы изменение содержания способствовало повышению качества знаний и не вызвало перегрузки учащихся;
3/ разработать методический комплекс "химический эксперимент-моделирование" в качестве предметно-практической деятельности в процессе формирования химических понятий начального курса;
4/ разработать методическую систему, включающую введение и развитие понятия строения вещества, формирование первоначальных понятий на основе взаимосвязи состав-строение-свойства;
5/ разработать организацию учебного материала и соответствующую методику по формированию понятийной системы важнейших классов неорганических веществ на основе противоположности свойств взаимодействующих веществ и представлений об электролитической диссоциации;
6/ проверить эффективность разработанной методической системы в педагогическом эксперименте.
Методологической основой исследования явились марксистско-ле-нинская теория познания, постановления ЦК КПСС и Советского правительства о совершенствовании преподавания в средней общеобразовательной школе.
В процессе исследования использовались следующие методы: I/ изучение и анализ литературы по марксистско-ленинской теории познания, дидактике, психологии, химии, истории химии, методике обучения химии; 2/ наблюдения за учащимися, абитуриентами и студентами-первокурсниками с целью изучения качества знаний и выявления недостатков в формировании основных понятий химии;3/ педа-
10 гогический эксперимент.
При анализе литературы обращалось внимание на сущность процесса формирования понятий и способов постижения объективной действительности в общественно-историческом процессе познания и в учебном процессе, на функционирование понятий в познании и обучении, на выяснение роли взаимосвязи состав-строение-свойства в обучении химии.
Педагогический эксперимент проводился в три этапа:
I/ этап наблюдений, выявления причин недостаточного качества формируемых понятий и поиска средств повышения этого качества;
2/ этап предварительной разработки методической системы, в результате применения которой должно повыситься качество формируемых понятий;
3/ этап совершенствования методической системы и проверки её влияния на качество усвоения понятий.
Эффективность разработанной системы проверялась путем сопоставления полноты усвоения и качества знаний учащихся экспериментальных и контрольных классов. Полнота усвоения проверялась по объему выполнения контролирующих заданий, а качество - по сформирование сти функций понятий.
Педагогический эксперимент был организован в школах г.Казани. На первом этапе контролирующие срезы для выявления уровня усвоения программы 7 класса проводились в школах № $ 121 и 126 /учителя Э.М.Митлина и Ф.А.Насырхша./. На втором этапе экспериментальными были школы № № 121 и 72 /учителя Э.М.Митлина и исследователь/. Б качестве контрольной оставалась школа Л 126. На тре*-.-: тьем этапе эксперимент проводился в школах № № 123, 38, 72 /учителя Е.А.Капотина, Л.И.Подшивалова, Г.А.Богушевская и исследователь/, контрольными были школы № В 15,121,III /учителя С.Б.Шай- морданова, Э.М.Митлина, М.Л.Рогачикова, А.А.Агеева/.
Поскольку знания о строении вещества наиболее необходимы при изучении важнейших классов неорганических веществ, то на предварительном этапе эксперимента понятие строения вещества вводилось вместе с изучением этой темы. Однако результаты усвоения понятий и владения химическим языком оказались при этом ниже, чем в контрольном обучении. Анализ ситуации привел к необходимости разработки методики формирования понятия строения вещества с первых уроков химии.
Изучение солей, кислот и оснований требовало введения некоторых положений электролитической диссоциации, и,следовательно, формирования понятий иона. Предполагалось в начале, что для определения заряда ионов необходимо введение понятий строения атомов и степени окисления элементов. Экспериментальное обучение, однако, показало, что включение названных понятий затрудняет учебный процесс, учащиеся плохо их усваивают. Встала необходи?-мость поиска иных путей формирования понятия иона. Обращение к истории развития химии показало, что впервые понятие иона в науке было введено на атомно-молекулярном уровне до изучения строения атома. На этом основании оказалось возможным упростить процесс изучения электролитической диссоциации, не усложнять его введением излишних понятий, в то же время обеспечить формирование у учащихся таких понятий, которые объективно отражают реальные химические процессы. Так постепенно производился отбор необходимых знаний и складывалась структура учебного материала.
Определившаяяся в результате экспериментального и теоретического поиска структура учебного материала и соответствующая ей методика были сориентированы не только на достижение высокого качества усваиваемых учащимися понятий начального курса, но и на
12 формирование знаний более глубокого уровня изучения веществ и химических реакций в последующем. Содержание учебного материала позволило формировать такую систему знаний у учащихся, которая в дальнейшем может закономерно развиваться и углубляться, не требуя переучивания.
Применение материальных моделей при изучении строения вещества в экспериментальном обучении показало, что недостаточно демонстрировать только структуры молекул и кристаллов. Необходимо также показывать учащимся перегруппировку атомов в химических процессах. Оказалось также необходимым ввести непосредственную дея -тельность учащихся с материальными моде;лями и их преобразованием. Чтобы деятельность с моделями не вела к формированию формальных знаний, возникла необходимость сочетать химический эксперимент с моделированием. Это способствовало пониманию реальных процессов, соотнесению их с модельными представлениями и химическим языком.
В ходе эксперимента были отобраны те вещества и химические превращения, которые можно использовать не только в натуре, но и моделировать; определено место их изучения.
Таким образом, в результате теоретического исследования и проведения педагогического эксперимента сформировалась новая структура зубного материала в начальном курсе и соответствующая ей методика формирования понятий, использующая модельные представления о строении вещества и имеющая целью формировать отражательную, объяснительную, систематизирующую и прогнозирующую функции понятий.
На защиту выносится методическая концепция формирования основных химических понятий с присущими им функциями, предуемат-ривающая: I/ включение знаний о строении вещества на атомно - ІЗ молекулярном уровне; 2/ построение учебного материала начального курса с использованием модельных представлений и химического эксперимента в качестве генетической основы понятий; 3/ формирование понятийной системы важнейших классов неорганических веществ на основе принципа противоположности взаимодействующих веществ и представлений об электролитической диссоциации.
Понятия как форма мышления, их роль в научном и учебном познании
К формам научного знания относят теорию, закон, понятие, суждение и другие. Понятие в марксистско-ленинской диалектике считается узловой формой мышления, способной к самостоятельному существованию и в то же время являющейся компонентом и основой других форм,, Она выступает основной клеточкой человеческого мышления. В целом человеческое мышление является понятийным. Вне понятий нет мышления. Сам процесс мышления можно представить как процесс оперирования понятиями /10,44,53,98/.
По определению В.И.Ленина понятие есть "высший продукт мозга, высшего продукта материи" Отсюда следует, что формирование понятий в учебном процессе является узловым моментом обучения. Сформировать понятие у учащихся - это значит обеспечить понимание ими реальных веществ и процессов,, ибо в диалектической логике понятие считается синонимом понимания существа дела / 4,40,65/.
В работе "Диалектика абстрактного и конкретного в "Капитале" Маркса" Э.В.Ильенков дает развернутое определение понятия. "Понять явление - значит выявить его место и роль внутри той конкретной системы взаимодействующих явлений, внутри которой оно с необходимостью осуществляется, и выяснить как раз те особенности, благодаря которым это явление только и может играть такую роль в составе целого. Понять явление - значит выяснить способ его возникновения, "правило"; по которому это возникновение совершается с необходимостью, заложенной в конкретной совокупности условий, значит проанализировать сами условия возникновения явления. Это является общей формулой понятия, понимания"/65,с.159/.
Обоснование введения понятия строения вещества в начальный курс химии и методика его формирования
В процессе обучения химии установление связи состав-строение-свойства происходит постепенно. В начальном курсе устанавливается двухкомпонентная связь состав-свойства. Однако исключение звена строение из всеобщей связи не позволяет сформировать понятия начального курса на достаточном качественном уровне. Невозможность устанавливать необходимые связи ведет к тому, что понятия остаются абстрактными, абстрагированные стороны не могут быть синтезированы в конкретные понятия, обладающие необходимыми функциями.
О значении введения в начальный курс элементарных сведений о строении вещества можно судить по результатам исследования В.М.Че-рнышовой. Она разработала методику формирования первоначальных понятий на основе введения знаний о молекулярных и немолекулярных веществах доказала, что введение в содержание начального курса этих сведений повысило качество знаний учащихся, благоприятно сказалось на мышлении учащихся /163/.
Необходимость введения знаний о пространственном строении вещества в начальный курс можно доказать на основе анализа формирования этих знаний в общественно-историческом процессе развития химии.
Атомное строение вещества было умозрительно выведено Левкиппом /500 - 440 г.г. до н.э./, Демокритом /460 - 370 г.г. до н.э./, Эпикуром /341 - 270 г.г. до н.э./. Древнегреческие философы считали, что атомы, из которых состоят вещества, находятся в непре 47 рывном движении. Они то соединяются и образуют определенные вещества, то разъединяются, и тогда вещество подвергается превращению. Атомы различаются между собой формой, весом и размерами. Разнообразие веществ они объясняли тремя отличиями: формой, порядком и положением /2,33/. Таким образом, уже древнегреческие, философы знали, что пространственное расположение атомов влияет на свойства веществ.
Принцип противоположности свойств как основа формирования системы понятий важнейших классов неорганических веществ
Изучение различных групп и классов веществ, обладающих особенными свойствами, благодаря которым они и выделяются в отдельные классы, имеет для науки большое значение. Познание особенного ведет к познанию сущности. Ф.Энгельс писал, что "всякое действительное, исчерпывающее познание заключается лишь в том, что мы в мыслях поднимаем единичное из единичности в особенность, а из этой последней во всеобщность" /2, /.
В марксистско-ленинской диалектике существует положение о том, что реальность всеобщего в природе выражается через особенное и единичное /65,70/. Вещество как таковое существует в виде отдельных веществ и классов. Изучение особенных свойств веществ отдельных классов ведет к вскрытию сущности вещества. В учебном процессе, как и в научном познании, путь к исследованию сущности /всеобщего/ лежит через изучение особенного. Поэтому выделение классов веществ и изучение их свойств должно предшествовать познанию более глубокой сущности вещества.
Соотношение всеобщего, особенного и единичного в понятийной системе вещества представлено на схеме I.
Изучение важнейших классов неорганических веществ в начальном курсе химии имеет ключевое значение для усвоения всего последующего учебного материала.
