Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Решение химических задач - одно из средств познания химии. 8
1.1. Анализ методических подходов к решению расчетных задач по уравнениям химических реакций. 8
1.2. Анализ классификаций расчетных задач по уравнениям химических реакций и их распределение. 17
1.3. Анализ метода опережающего обучения С.Н.Лысенковой. 28
Выводы к главе 1. 35
ГЛАВА 2. Разработка концепции обучения решению химических задач на основе классификации расчетных задач по количественным понятиям в рамках методики опережающего обучения. 37
2.1. Классификация задач в рамках методики опережающего обучения. 37
2.2. Анализ разработанной концептуальной модели обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций 59
Выводы к 2 главе. 62
ГЛАВА 3. Результаты применения методики опережающего обучения решению расчетных задач по уравнениям химических реакций. 63
3.1. Результаты констатирующего исследования 64
3.2. Результаты формирующего эксперимента и экспериментального обучения по методике опережающего обучения решению расчетных задач по уравнениям химических реакций. 74
Выводы к главе 3. 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
БИБЛИОГРАФИЯ 90
ПРИЛОЖЕНИЕ 99
- Анализ методических подходов к решению расчетных задач по уравнениям химических реакций.
- Классификация задач в рамках методики опережающего обучения.
- Результаты констатирующего исследования
Введение к работе
Актуальность темы исследования обусловлена теми изменениями, которые происходят в сфере образования. Составной частью естественнонаучного образования и важным средством развития личности является химическое образование, которое невозможно без обучения решению химических задач. Умение решать расчетные задачи является одним из показателей уровня развития химического мышления учащихся, глубины усвоения ими учебного материала.
Некоторые учителя уделяют недостаточно внимания этому важному вопросу, сетуя на ограниченность времени и слабый контингент детей. В результате, как показывают рубежные контрольные работы, олимпиады, ЕГЭ, вступительные экзамены, учащиеся плохо решают расчетные задачи по химии. Выход из положения - рациональное планирование изучаемого материала, рациональное использование задач в учебном процессе, усиление их дидактической роли, поиск новых подходов обучения.
Важность обучения решению задач при изучении химии подчеркивали многие методисты.
Все исследователи сходятся во мнении, что для того, чтобы научиться решать химические задачи, их нужно решать систематически [40, 56]. Основная форма деятельности учащихся при этом - самостоятельная работа, требующая активных действий и понимания сути происходящих химических процессов.
Все разработки в данной области реализуют один и тот же методический подход к обучению решению расчетных задач, распределяя их по программе по способам решения.
Процесс формирования умений решать расчетные задачи по уравнениям химических реакций подчинен строгому алгоритму, эффективность которого зависит от интенсивности многократных повторений.
Таким образом, возникает противоречие между необходимостью формирования логического мышления учащихся в процессе обучения их решению химических задач и ограниченностью отведенного на это учебного времени.
Разрешению этого противоречия мы видим в использовании методики
опережающего обучения, разработанной С.Н. Лысенковой. Главным здесь
является возможность выделения каждому обучающемуся для
формирования устойчивого навыка при решении расчетных задач такого бюджета времени, который необходим индивидуально ему.
В связи с этим проблема исследования состоит в поиске более совершенной методики обучения решению расчетных задач по уравнениям химических реакций.
Необходимость решения и актуальность проблемы определили тему исследования: «Методика опережающего обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций».
Целью диссертационного исследования является разработка системы обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций с использованием методики опережающего обучения.
Объект исследования: процесс обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций.
Предмет исследования: методика опережающего обучения при решении расчетных задач по уравнениям химических реакций.
Гипотеза исследования: методика опережающего обучения при решении расчетных задач по уравнениям химических реакций позволит индивидуализировать учебный процесс, что приведет к повышению прочности умений учащихся решать расчетные задачи по уравнениям химических реакций, и как следствие, позволит экономить учебное время.
Для достижения цели и проверки гипотезы необходимо было решить следующие задачи исследования:
Провести анализ учебной, методической и научной литературы для выяснения состояния проблемы использования химических задач в обучении химии учащихся, а также анализ методических подходов к их решению.
Изучить сущность методики опережающего обучения.
Проанализировать существующие классификации химических задач.
Разработать классификацию задач для обучения учащихся посредством методики опережающего обучения.
Разработать концепцию и построить модель опережающего обучения применительно к решению расчетных задач по уравнениям химических реакций.
Экспериментально проверить эффективность разработанной методической системы.
Методологическую основу исследования составили основные положения системного подхода к обучению (Ю.К. Бабанский [5, 6], О.С. Зайцев [31], Р.Г. Иванова [36], B.C. Полосин [81], Л.А. Цветков [70, 71, 72], Г.М. Чернобельская [104, 105], С.Г. Шаповаленко [107]), личностно-ориентированный и деятельностный подход к обучению (Л.С. Выгодский [17], В.В.Давыдов [23,23], А.Н. Леонтьев [47], Т.И.Шамова [106], И.С. Якиманская [115] и др.), психолого-педагогическим вопросам обучения (П.Я. Гальперин [95], Н.Ф. Талызина [88, 89], С.Л.Рубинштейн [84] и др.), педагогическим технологиям (И.Я.Лернер [48 - 51], М.И. Махмутов [59 -61], М.Н. Скаткин[ 85] и др.)
При решении поставленных задач использовался комплекс взаимопроверяющих и дополняющих друг друга методов исследования.
Теоретические методы: изучение и анализ научной литературы по философии, педагогике, психологии, методологии, химии и методике обучения химии, системный подход, личностно-ориентированное обучение.
Эмпирические методы: констатирующее исследование, анализ педагогического опыта, нормативных документов по проблеме исследования: образовательных стандартов, программ, учебных пособий.
Экспериментальные методы: педагогический эксперимент, наблюдение, качественный и количественный анализ, экспериментальная проверка эффективности разработанной методической системы, математическая обработка результатов эксперимента и их методическая интерпретация.
Исследование проводилось в четыре этапа.
На первом этапе был проведен анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме; определены цели и задачи исследования.
На втором этапе была сконструирована модель обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций методом опережения.
Третий этап представляет собой проведение экспериментального обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций с использованием методики опережающего обучения.
Четвертый этап заключается в проведении анализа и интерпретации полученных результатов, обобщении, формулировании выводов.
Научная новизна проведенного исследования заключается в разработке на основе методики опережающего обучения принципиально нового подхода к обучению учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций, позволяющем создать индивидуальные траектории познавательной деятельности учащихся.
Теоретическая значимость исследования состоит в построении и научном обосновании теоретической концепции методики опережающего обучения решению расчетных задач по уравнениям химических реакций.
Практическая значимость диссертационного исследования состоит в разработке дидактических материалов для обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций с использованием методики опережающего обучения.
Разработанная методическая система обучения учащихся решению расчетных задач по уравнениям химических реакций с использованием методики опережающего обучения внедрена в практику' некоторых школ Кй 287, № 1094, Ш 46 г. Москвы, Ш 269 г. Снежногорска (Мурманская область).
На защиту выносятся следующие положения:
Разработанная концептуальная модель опережающего обучения при обучении решению расчетных задач по уравнениям химических реакций создает условия для ускоренного приобретения учащимися соответствующих умений.
Классификация химических задач по количественным понятиям, и соответствующее включение их в учебный процесс способствует упорядочению мыслительных действий, многократное повторение которых способствует достижению прочности приобретенных умений.
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-практической конференции «Шаг к педагогическому мастерству» в Московском институте открытого образования (апрель, 2004 г.); на 52 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием, г. Санкт-Петербург (апрель, 2005 г.); на Всероссийском научно-методическом семинаре при кафедре неорганической химии и методики преподавания химии химического факультета Московского педагогического государственного университета (октябрь, 2006 г.).
Анализ методических подходов к решению расчетных задач по уравнениям химических реакций
Химии заслуженно придается большое значение в системе школьного обучения. Изучение химии способствует формированию научного мировоззрения, развивает у учащихся умение выявлять сущность химических процессов, происходящих в природе и технике.
Большое значение имеет применение расчетов по уравнениям реакций, что ведет к лучшему пониманию учащимися химических превращений в свете важнейших теорий. Внимание к обучению решения расчетных задач по уравнениям химических реакций при изучении теоретического материала содействует конкретизации и упрочнению знаний, их применению. Задачи служат также средством закрепления в памяти учащихся химических законов, теорий и важнейших понятий [113].
Химическая задача - это учебное задание, содержащее условие и требующее от учащегося умений моделировать сущность химических процессов и выражать его в виде уравнений реакций или формул, одновременно учитывать происходящие физические процессы и описывать ко.шчественную часть задачи в виде математических действий.
Подчеркивается важность умения решать химические задачи для полноты понимания учащимися химических процессов и для развития их мышления, отмечается, что решение учебных химических задач при обучении является методом развития учащихся, а не самоцелью.
Значимость обучения решению задач при изучении химии подчеркивали еще В. Н. Верховский Я. Л. Гольдфарб ,Л. М. Сморгонский , Л. А. Цветков [70-72], С. Г. Шаповаленко [107], Ю. В. Ходаков [100].
Этот вопрос рассматривали Г. Л. Абкин [2,3], А.Я.Веденяпин [14], В, Н. Дайнеко [25], В. В. Еремин, Д. П. Ерыгин [29 ], А.А. Журин [30], В. В. Загорский, Э. Г. Злотников, М. В. Зуева [34,35 ], Р. Г. Иванова [36 ], Д. М. Кирюшкин [39], Н. Е. Кузьменко, Н. Е. Кузнецова, Э. Е. Нифантьев, П. А. Оржековский, Д. В. Пальчиков [76], М. С. Пак [74], В. С. Полосин [81 ], Г. П. Хомченко, И.К. Цитович [103], Г. М. Чернобельская [104,105 ], Е. А. Шишкин [ 109-111 ] и многие другие.
Решение задач - признанное средство развития мышления учащихся, которое легко сочетается с другими средствами и приемами обучения [19].
При недооценке роли расчетов главное внимание сосредоточивается на описательной части химических явлений, а количественные закономерности рассматриваются лишь от случая к случаю и не образуют единства со всем программным материалом. Ошибочно отделяя качественную сторону от количественной, мотивируют это тем, что на решение задач не хватает времени. Постоянная тренировка в решении задач вырабатывает умение устанавливать связь между явлениями, между причиной и следствием [28, 54, 64, 93, 97, 101]. При решении задач следует оптимально сочетать регламентированные и самостоятельные усилия учащихся. Развивающий эффект задачи теряется, учащиеся утрачивают интерес к задаче, перестают работать, если решение систематически осуществляется учителем и если в процессе обучения используются однотипные задачи. Для развития творческой активности учащихся, осознанного подхода к процессу решения задачи, необходимо формировать умение постоянно учиться в процессе работы с задачами [57,102, 116-120].
Решение задач должно подчиняться главной цели - приобретению учащимися химических знаний и развитию логического мышления при изучении химических явлений
Решение задач состоит из многих операций, которые связаны между собой определенным образом и применяются в последовательности, имеющей определенную логику.
Классификация задач в рамках методики опережающего обучения
В основе построения методической системы обучения, являющейся целью данного исследования, лежит теория опережающего обучения, представленная в виде следующих положений:
1. Основная идея методики опережающего обучения заключается в формировании устойчивых умений каждого обучающегося.
2. Воплощение этой идеи базируется на применении нового метода подхода обучения решению расчетных задач, который создает условия для многократного повторения одних и тех же способов решения, что позволяет добиваться прочных умений.
3. Методика осуществляется путем формирования особого подхода к классификации задач, которые группируются по количественным понятиям.
Данная методика не допускает эпизодического включения расчетных задач в учебный процесс.
В рамках опережающего обучения мы используем особый подход к классификации задач, который позволяет весь набор типов решений расчетных задач дать единым блоком, на основе введения только одного количественного понятия. Перестраивая классификацию задач, мы вычленяем поочередно три блока количественных понятий.
На схеме №1 показано, как строится последовательность обучения учащихся решению расчетных задач.
Понятно, что эти три блока тесно между собой связаны (схема №2), но в учебный процесс вводятся постепенно.
В качестве первого блока учащимся предлагаются расчетные задачи, содержащие весь набор типов решений с использованием только одной физической величины «количество вещества», как основной физической величины.
Понимание данной величины особенно часто вызывает затруднения у учащихся, так как не имеет опорных понятий и аналогов в предшествующих химии предметах.
Кроме того, для непосредственного измерения величины «количества вещества» нет соответствующих приборов. Можно измерить массу, объем, но не количество вещества в молях. Оно определяется опосредованно, расчетом.
Тем не менее, решать расчетные задачи на основе понятия «количество вещества», во-первых, более рационально, а во-вторых, химически грамотнее, так как вещества реагируют между собой в определенных молярных соотношениях.
На данном этапе в первую очередь происходит формирование умений вычисления количества вещества реагентов и продуктов в соответствии с уравнением химической реакции.
Начинается эта работа после введения понятия «уравнение химической реакции» и изучения закона сохранения массы применительно к химическим реакциям.
В результате практически в самом начале изучения химии учащиеся знакомятся с основными типами вычислений по уравнениям химических реакций на основе только одного количественного понятия: количество вещества (блок-схема№1).
Результаты констатирующего исследования
Констатирующее исследование заключалось в проведении анкетирования учителей химии Северо-Восточного и Юго-Западного округов города Москвы, а также педагогов, участвующих в 52 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием в г. Санкт-Петербурге. Участникам констатирующего этапа было предложено ответить на вопросы анкеты; результаты анкетирования представлены в таблице 1 и на диаграммах.
По результатам проведенного опроса были сделаны следующие выводы: одним из трудновоспринимаемых учащимися аспектов являются расчетные задачи по уравнениям химических реакций, что, во-первых, связано со спецификой химической науки, во-вторых, слабым контингентом детей в общеобразовательных школах, которому необходимо многократное повторение основных алгоритмов, а, в-третьих, нехватка времени на обучение решению расчетных задач по уравнениям химических реакций, иррациональное включение задач в программный материал.
Таким образом, обозначенная проблема в диссертационном исследовании является одной из актуальных проблем обучения химии, что подтверждают результаты анкетирования и определяют дальнейший ход педагогического эксперимента.
Началу экспериментального обучения предшествовал тестовый контроль на определение исходного уровня математических умений и психологический тест на учет психических особенностей учащихся, логическое и абстрактное мышление (приложение 3), результаты которого приводятся на гистограмме № 5. Учет психических особенностей учащихся является необходимым, так как познавательная активность невозможна без психических процессов [121, 124].
Как правило, выбираемый учителем средний темп работы на уроке оказывается нормальным лишь для определенной части учеников, для других он слишком быстрый, для третьих излишне замедленный. Одна и та же учебная задача для одних детей является сложной, почти неразрешимой проблемой, а для других она - легкий вопрос .
Один и тот же текст одни дети понимают после первого чтения, другим требуется повторение, а третьим необходимо разъяснение. Говоря иначе, успешность усвоения учебного материала, темп овладения им, прочность, осмысленность знаний, уровень развития ребенка зависят не от одной только деятельности учителя, но и от познавательных возможностей и способностей учащихся, обусловленных многими факторами, в том числе особенностями восприятия, памяти, мыслительной деятельности, наконец, физическим развитием.
Влияние применения данной методики на качество знаний учащихся определялось при сравнении результатов обучения учащихся контрольных и экспериментальных классов.
Экспериментальный и контрольный классы в СОШ № 287 СВАО г. Москвы обучались в течение 8-9 класса по одной и той же программе, с одним и тем же объемом часов.
