Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние проблемы реализации преемственности в содержании школьного курса химии 10
1. Роль преемственности в практике развивающего обучения химии 10
2. Анализ содержания систем понятий в органической химии и пути их совершенствования 27
Выводы по I главе 36
ГЛАВА II. Методика использования и развития системообразующих понятий об ОВР в школьном курсе органической химии 38
1. Реализация принципов системности и преемственности с целью оптимизации развивающих задач обучения органической химии . 38
2. Методика формирования и развития понятий об окислительно-восстановительной реакции на уроках по органической химии 55
Выводы по II главе 90
ГЛАВА III. Исследование эффективности методики использования внутрипредметных связей на основе системы понятий об ОВР в школьном курсе органической химии 92
1. Методика экспериментального исследования 92
2. Результаты экспериментального исследования 103
Выводы по III главе 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
ЛИТЕРАТУРА 118
ПРИЛОЖЕНИЕ 136
- Роль преемственности в практике развивающего обучения химии
- Реализация принципов системности и преемственности с целью оптимизации развивающих задач обучения органической химии
- Методика экспериментального исследования
Введение к работе
Современная парадигма образования, носящая личностно-ори-ентированный характер, предполагает такие методические подходы к организации усвоения учебного материала, которые способствовали бы развитию познавательной активности и личностных качеств школьников. Важной стороной развивающего обучения является создание условий в учебном процессе для творческой деятельности по использованию знаний, их обобщению и систематизации. В решении поставленной задачи особая роль принадлежит преемственным связям в содержании изучаемого материала. Они способствуют установлению взаимосвязи нового учебного материала с ранее изученным как элементами целостной, единой системы знаний об окружающем мире, позволяют расширить границы применения знаний, что способствует более качественному их усвоению.
Преемственность в обучении - понятие достаточно объемное, поэтому в своей работе мы рассматриваем лишь один ее аспект -преемственность в содержании изучаемого материала, которая основывается на использовании внутрипредметных и межпредметных связей в ходе учебно-воспитательного процесса. Их систематическое применение позволяет актуализировать знания, уже имеющиеся у школьников, что способствует "встраиванию" нового учебного материала в контекст ранее изученного, повышая тем самым интерес к предмету и позволяя учащемуся ощущать свою компетентность на протяжении всего процесса обучения химии. Необходимым условием компетентности является овладение учеником базовыми знаниями по химии. Поэтому в своем исследовании мы сосредоточили внимание на установление внутрипредметных связей в содержании курсов органической и неорганической химии и развитие некоторых основополагающих, системообразующих химических понятий.
Выбор темы исследования сделан по следующим причинам:
во-первых, формирование основных системообразующих понятий необходимо проводить так, чтобы на каждом этапе изучения учебного материала по химии происходило их обогащение и дальнейшее развитие;
во-вторых, как выявлено нами, некоторые базовые понятия, формируемые в курсе неорганической химии, не находят своего дальнейшего развития в процессе изучения органических соединений, а иногда и вообще теряются, что нарушает целостность системы знаний по химии;
в-третьих, с позиции системного подхода, непрерывности и преемственности в обучении основной целью является формирование у учащихся представлений о том, что органическая и неорганическая химии - это составляющие единого химического курса, поэтому знания, полученные школьниками при изучении неорганических соединений, должны служить базой для их дальнейшего развития в предмете органической химии.
Проблеме использования внутрипредметных и межпредметных связей в обучении, формированию целостного системного представления об окружающем мире уделялось большое внимание в научно-методической литературе (Г.И.Аверкиева, Е.В.Вереснева, Д.П.Ерыгин, О.С.Зайцев, М.В.Зуева, Р.Г.Иванова, Н.Е.Кузнецова, Л.И.Лагунова, А.А.Макареня, Е.Е.Минченков, Г.П.Никифорова, М.С.Пак, И.М.Титова, А.А.Тыльдсепп, Н.Н.Суртаева, Г.М.Чернобельская и др.). Психологические и дидактические аспекты данной проблемы освещены в трудах Б.Г.Ананьева, А.В.Батаршева, А.П.Беляевой, В.В.Давыдова, Л.Я.Зориной, ИДЗверева, Ю.А.Самарина, Н.Ф.Талызиной, А.В.Усовой и др.
Однако, практика показала, что учителя, широко используя межпредметные связи в учебном процессе, недостаточно обращают внимание на применение внутрипредметных связей в содержании изучаемого материала. Поэтому методика изучения отдельных разделов курса химии должна непрерывно совершенствоваться и осно-
вываться не только на межпредметной, но и внутрипредметной интеграции. Примером расширения и систематического использования внутрипредметных связей в обучении химии является проникновение знаний общей химии в органическую через основные, системообразующие понятия, к которым, в частности, относятся понятия об окислительно-восстановительной реакции (ОВР).
Актуальность темы исследования обусловлена:
раскрытием взаимосвязи между органической и неорганической химией на конкретных примерах взаимного превращения как органических, так и неорганических веществ;
разработкой эффективных методов и средств обучения, способствующих взаимопроникновению знаний, умений и навыков при изучении органической и неорганической химии, необходимостью систематически их закреплять, развивать и логически завершать, вносить коррективы в программы и учебники по химии.
Объект исследования - процесс преподавания органической химии на основе взаимосвязи ее с содержанием общей и неорганической химии (на примере включения в курс органической химии системы понятий об ОВР).
Предметом исследования является выявление влияния систематического использования внутрипредметных связей в содержании курса химии на эффективность учебного процесса.
Цель исследования определяется выбранным объектом и предметом. Она состоит в поиске оптимальных методических путей включения некоторых системообразующих, основных общехимических понятий в процесс изучения органической химии, обеспечивающих реализацию внутрипредметных связей, непрерывность и преемственность в формировании и развитии понятий.
В соответствии с целью была выдвинута рабочая гипотеза: если систематически использовать внутрипредметные связи между органической и неорганической химией (на примере применения системы понятий об ОВР), то можно добиться сохранения базовых знаний и
дальнейшего их развития, способствуя тем самым активизации познавательной деятельности учащихся и формируя навыки их творческого мышления. Цель исследования и выдвинутая гипотеза определили следующие задачи:
На основе анализа учебной и научно-методической литературы обосновать значение систематизации и преемственности знаний по химии на базе усиления и систематического использования внутри-предметных связей.
Выделить систему основных, общехимических понятий об ОВР и дать схему ее развития в процессе изучения органической химии.
Разработать методическую систему, интегрирующую важнейшие понятия курсов органической и неорганической химии, обеспечивающую непрерывность и преемственность изучения учебного материала.
Провести педагогический эксперимент и на основе анализа его результатов дать оценку эффективности разработанной методической системы.
Для решения поставленных задач использовали целый ряд методов исследования, предусматривающих анализ методологической, психолого-педагогической и методической литературы по данной проблеме; изучение и обобщение опыта работы учителей; педагогическое наблюдение; анкетирование; проведение бесед с учителями и учащимися; педагогический эксперимент; статистическую обработку результатов эксперимента.
Методологической основой исследования явились положения теории познания человеческой деятельности; теории системного подхода; идеи интеграции обучения.
Исследование осуществлялось в три этапа:
- на первом этапе (1992-1993 гг.) проведен анализ состояния
проблемы в педагогической, психологической и методической науках,
изучение химической литературы по теме исследования; дано обоб-
- щение полученного материала; разработана методика констатирую-
щего эксперимента, поставлен констатирующий эксперимент; выявлены трудности и недостатки в преподавании органической химии в целях систематического использования внутрипредметных связей химических дисциплин; выявлены условия для проведения экспериментальной работы; разработана методика преподавания органической химии с позиции преемственности в содержании курсов органической и неорганической химии; проведено анкетирование учителей и учащихся;
на втором этапе (1993-1994 гг.) разработан методический аппарат формирующего эксперимента, проведен его начальный этап; выявлен уровень знаний учащихся основных химических понятий и законов; определены дидактические условия преемственного изучения курсов органической и неорганической химии; обобщены результаты эксперимента; разработаньуиетодические рекомендации для внедрения в школьною практику;
на третьем этапе (1994-1997 гг.) проведен обучающий эксперимент по проверке разработанной методики преподавания органической химии на основе систематического использования внутрипредметных связей с общей и неорганической химией в Ново-Усадской средней школе (Арзамасского района Нижегородской области), школах № 4, 5, 6, 10 г.Арзамаса и школе-лицее г. Первомайска Нижегородской области; определены показатели уровня достижения результатов, выполнена их качественная и количественная обработка; проделана теоретическая интерпретация выводов и результатов исследования.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
Обоснованы требования, предъявляемые к содержанию учебного материала, призванные обеспечить непрерывность, преемственность и развитие базовых, системообразующих понятий на всем протяжении изучения отдельных разделов школьного курса химии.
Выявлено влияние процесса обучения на основе расширения и систематического применения внутрипредметных связей как средства
активизации познавательной деятельности учащихся на эффективность развития их мыслительной активности. 3. Разработана методическая система обучения химии, направленная на использование внутрипредметных связей в содержании основ органической и неорганической химии на базе развития общехимических понятий об ОВР.
Практическая значимость исследования определяется следующим:
1. Предложена методическая система преподавания органической
химии в средней школе, направленная на повышение эффективности
учебно-воспитательного процесса через систематическое применение
внутрипредметных связей.
2. Разработаны конкретные методические рекомендации по примене
нию системы общехимических понятий об ОВР при изучений органи
ческих соединений, ориентированные на установление преемствен
ности в содержании курсов органической и неорганической химии.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Система преподавания органической химии может быть построена
на основе использования понятий об ОВР как системообразующего
фактора;
2. Эффективность изучения школьного курса органической химии
зависит от реализации принципов непрерывности и преемственности
по отношению к неорганической химии.
Апробация работы.
Практическое внедрение и проверку предложенной методической системы осуществляли в средних общеобразовательных школах № 4, 5, 6, 10 г. Арзамаса Нижегородской области, Ново-Усадской средней школы Арзамасского района, школе-лицее г. Первомайска Нижегородской области. Результаты исследования и внедрения их в практику освещены в докладе на апрельском методическом объединении учителей химии Арзамасского района (1996 г.), на сентябрьском совещании учителей химии г.Арзамаса (1996 г.). Основные положения
и выводы исследования обсуждены на следующих научно-практических конференциях: V Всероссийском координационном совещании по актуальным проблемам химического и химико-педагогического образования на довузовском, вузовском и послевузовском этапах, РГПУ им. А.И.Герцена (С.-Петербург, 1995 г.); 42 Герценовских Чтениях РГПУ им. А.И.Герцена (С.-Петербург, 1995 г.); межрегиональной научной конференции, АГПИ им. А.Гайдара (Арзамас, 1995 г.); 43 Всероссийской научной конференции по актуальным проблемам непрерывного химико-педагогического и химического образования в средней и высшей школе, РГПУ им. А.И.Герцена (С.-Петербург, 1996 г.); на научно-практических конференциях в НГПУ им. М.Горького (Н.Новгород, 1995-1997 гг.) и в АГПИ им. АТайдара (Арзамас, 1995-1997 гг.).
Публикации: По материалам диссертации опубликованы 10 тезисов докладов, 1 статья и направлены в печать 2 статьи. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, содержит 11 таблиц, 5 диаграмм, 5 рисунков, 4 схемы. Библиография включает 212 наименований.
Роль преемственности в практике развивающего обучения химии
Формирование в процессе обучения системных знаний, обобщенных умений, интегрированного стиля мышления учащихся стало социальной необходимостью.
Особенность диалектического понимания системности мышления состоит в следующем [86]:
1. Объект мышления предстает как система.
2. В процессе познания происходит выделение реальных элементов системы, выступающих в форме определенных понятий, одновременно мышление выявляет и связи между ними.
3. Мышление воспроизводит не застывшую схему познавательной системы, а рассматривает ее как диалектически развивающуюся. Здесь необходимо отметить, что, во-первых, в системе понятий вос производится история развития данной системы. И, во-вторых, сама система понятий развивается в процессе все более углубленного по- знания объективной системы.
4. Мышление как система представляет собой противоречивое единство взаимосвязанных элементов. Эта противоречивость и есть внутреннее свойство самого мышления.
Фундаментальные исследования по использованию системного подхода в научном познании представлены работами В.С.Афанасьева, А.Н.Аверьянова, И.В.Блауберга, В.П.Кузьмина, И.Б.Новика, В.Н.Садовского, Б.Г.Юдина, Э.Г.Юдина и др.
Идея системности в обучении не является новой. Она встречается в отдельных высказываниях педагогов прошлого (Я.А.Коменский, Г.Песталоцци, К.Д.Ушинский и др.), содержится в положениях дидактического принципа системности и последовательности в обучении, известного со времен Платона.
К.Д.Ушинский подчеркивал, насколько важно приводить знания в систему по мере их накопления: Толова, накопленная отрывочными, бессвязными знаниями, похожа на кладовую, в которой все в беспорядке и где сам хозяин ничего не отыщет; голова, где только система без знания, похожа на лавку, в которой на всех ящиках есть надписи, а в ящиках пусто" [155, с.178].
Но это педагогическое требование систематичности в обучении получило статус дидактического принципа только в начале 30-х годов и было направлено против комплексных программ, дававших учащимся разрозненные, бессистемные знания. Принцип систематичности связан в некоторой степени с системностью, т.е. предполагает отражение в сознании учащихся системы научных знаний. Однако систематичность предусматривает и определенное построение содержания [174]. Систематичность курса выражается в строгой логической последовательности построения учебного материала, в подчинении его единой идее. Понятие системы часто связывается с понятием структуры [116]. Считается, что система - это логически упорядоченная совокупность ее составляющих, а также связей между ними, выполняющая определенные функции.
В дидактике существует два подхода к определению понятия "системность знаний учащихся" [147]. Первый из них базируется на определении понятия системности знаний как качества усвоения содержания обучения (Л.Я.Зорина, И.И.Кулибаба, Т.Л.Коган, И.Я.Лернер и др.). После определения данного понятия вводится принцип системности, на основе которого разрабатывается содержание обучения, а также формы и методы его организации.
В соответствии со вторым подходом (В.И.Загвязинский, А.С.Шепетов, П.М.Эрдниев и др.) вначале вводится дидактический принцип системности, а системность знаний рассматривается как требование к обучению и его результатам. Так, А.С.Шепетов [195] рассматривает системность в обучении в двух аспектах, связанных с задачей формирования системного подхода в обучении и проявлением его в процессе изучения каждого учебного предмета.
Понятие системности как качества знаний впервые было четко определено в работах П.Я.Зориной: "Системность - такое качество некоторой совокупности знаний, которое характеризует наличие в сознании ученика структурных связей (связей строения), адекватных связям между знаниями внутри научной теории" [55, с.5]. Она отмечает, что необходимо разграничивать понятия системность и систематичность, под которой понимается качество знаний, характеризующее наличие в сознании ученика содержательно-логических связей между отдельными компонентами знаний.
Реализация принципов системности и преемственности с целью оптимизации развивающих задач обучения органической химии
В своих работах Л.С.Выготский, высоко оценивая значение формирования у учащихся системы понятий, еще в 30-х годах нашего столетия, подчеркивал, что "...система является тем кардинальным пунктом, вокруг которого как вокруг центра, вращается вся история развития понятий в школьном возрасте..." [25]. Важность вооружения учащихся системными знаниями по химии осознается и является основой в исследованиях ведущих методистов (О.С.Зайцев, М.В.Зуева, Р.Г.Иванова, Н.Е.Кузнецова, А.АТыльдсепп, Г.М.Черно-бельская, И.Н.Чертков и др.). Некоторые дидактические аспекты данной проблемы рассмотрены нами в обзоре (Глава I).
Системные знания - это знания, структурирующиеся в сознании учащихся по схеме: основные научные понятия - основные положения -следствия - приложения [35]. Основным принципом построения учебного материала является принцип систематичности. Определенные выводы о структуре систематизируемого материала можно сделать на основе ассоциативной теории умственной деятельности Ю.А.Самарина [136], согласно которой последняя представляет собой усложняющуюся систему ассоциаций, проходящую в своем развитии путь от локальных связей через частносистемные, внутрисистемные к уровню межсистемных.
А.А.Тыльдсепп [147], изучая пути оптимизации построения учебного материала, отмечает, что данный процесс возможен на основе принципов компактности и преемственности. Наиболее полную преемственность в содержании (т.е. максимальную опору на предыдущий материал) обеспечивает сквозное применение основных понятий при изложении каждого структурного элемента учебного материала. Увеличение компактности и преемственности происходит за счет сокращения временного интервала между взаимосвязанной учебной информацией, за счет уменьшения объема фактического материала, выделения оптимальной структуры системы понятий, ее инварианта. А также за счет сквозного применения базовых знаний и учета индивидуальных особенностей познавательной деятельности школьников. Отбор учебного материала следует вести так, чтобы с помощью одних и тех же элементов знаний можно было объяснить наибольшее количество излагаемой информации. Такой отбор никогда не приводит к перегрузке учащихся, содействует максимальной опоре на предыдущие знания и придает всему учебному процессу компактность и концентрированность. Кроме того, при отборе изучаемой информации необходимо исходить из того, чтобы она не только соответствовала уровню современной науки, но и, в первую очередь, должна иметь педагогическую значимость [147]. Л.В.Занков в своей работе "Дидактика и жизнь" [48] также отмечает необходимость при изучении нового материала постоянно возвращаться к "старым" понятиям, представляя их в разнообразных связях и отношениях в рамках единого целого. Имеется и ряд других работ по данному вопросу (см. главу I).
Анализируя принципы изложения материала в учебниках, отмечаем, что кроме дидактических принципов научности, системности, доступности, наглядности и др., необходимо соблюдать такие, как [124]:
- принцип экономичности, который требует устранения всех повторений, не способствующих изучению нового материала, расширению знаний учащихся и развитию их способностей;
- принцип симметрии, который требует при изложении учебного материала раскрывать прежде всего существенные различия и противоположности, а затем уже их тождественные стороны;
- принцип соответствия и дополнительности, среди которых первый охватывает вопросы преемственности в обучении, а согласно второму, для полного выяснения сущности явлений иногда требуется последовательное использование различных теорий, иногда и противоположных;
- методологический ПРИНЦИП науки:
- ПРИНЦИП историзма.
В соответствии с вышеперечисленными требованиями к структуре и содержанию учебного материала мы предлагаем использование и дальнейшее развитие в курсе органической химии системы общехимических понятий об ОВР. Применение данных понятий позволяет, в соответствии с принципом экономичности, устранить повторения темы "ОВР" в XI классе, так как целью данного повторения является обобщение материала об ОВР, который уже забыт школьниками в силу того, что не использовался при изучении органических соединений. Как правило, классификация реакций на ОВР и не ОВР рассматривается чаще всего на примере неорганических веществ. Хотя авторы некоторых современных учебников (в частности, Г.Е.Рудзитис и Ф.Г.Фельдман [134]) пытаются провести аналогию и на органические соединения. Однако, на наш взгляд, для выполнения данного задания не заложена необходимая база, требующая развития понятий "степень окисления", "ОВР", "окислитель", "восстановитель" и др. при изучении органической химии (см. схему 1).
Методика экспериментального исследования
Педагогический эксперимент проводили в несколько этапов. На первом этапе (1992-1993 гг.) - констатирующий эксперимент - изучали состояние проблемы преемственности в содержании курсов органической и неорганической химии на основании анализа психолого-педагогической литературы и школьной практики преподавания химии. Был осуществлен отбор экспериментальных и контрольных групп, равноценных по уровню знаний и сформированности умений учащихся. По результатам анкет, бесед с учениками и учителями было установлено, что данная проблема значима, вызывает интерес у учащихся и у учителей. Также было выявлено, что в настоящее время использование внутрипредметных связей осуществляется эпизодически, а не системно. Поэтому мы пришли к выводу о целесообразности разработки методики преподавания школьного курса органической химии на основе внутрипредметной преемственности с содержанием общей и неорганической химии.
На втором этапе (1994-1996 гг.) проводили формирующий эксперимент с учащимися школ № 4, 5, 6, 10 г.Арзамаса, школы-лицея г. Первомайска, а также Ново-Усадской средней школы (Арзамасского района). Нами был составлен план экспериментальной работы, в соответствии с которым осуществляли педагогическое исследование (таблица 4). В ходе эксперимента была разработана методика изучения органической химии на основе использования уже имеющихся у школьников знаний из предыдущего курса неорганической химии (на базе системы знаний об ОВР при ознакомлении с органическими соединениями).
На третьем этапе (1996-1997 г.) проводили проверку предлагаемой методики изучения основ органической химии.
Констатирующим экспериментом было охвачено 30 учителей г. Арзамаса. Использовались следующие методы исследования: наблюдение, беседа, анкетирование. В выбранных нами для исследования школах были выделены экспериментальные и контрольные классы, определен исходный уровень их знаний (примерно одинаковый в контрольных и экспериментальных классах). Причем обращалось внимание не только на наличие у школьников конкретно-предметных знаний об объекте изучения, но и на степень сформированности у них общеучебных и интеллектуальных умений.
В ходе констатирующего эксперимента с целью выявления применения внутрипредметных связей в школьной практике преподавания органической химии было проведено анкетирование и беседы с учителями школ города Арзамаса и Арзамасского района, а также школы-лицея г. Первомайска. В анкетировании приняло участие 30 учителей из 29 школ. При проведении исследования мы исходили из того, что важным условием повышения эффективности учебного процесса, развития мыслительной активности школьников является применение внутрипредметных и межпредметных связей в обучении, опора при изучении нового материала на уже имеющиеся у учащихся знания с целью их дальнейшего развития.
Большинство опрошенных учителей (83,3%) отмечало, что в школьной практике преподавания органической химии существует лишь слабая взаимосвязь с курсом неорганической химии. На вопрос: "В чем, на Ваш взгляд, причина слабой внутрипредметной связи между названными курсами?" большая часть учителей (73,3%) ответила, что причиной является отсутствие методического подхода в преемственности между содержанием органической и неорганической химии. В качестве других причин они указывают на следующие: узкая специфика каждого курса (20%), мастерство работы самого учителя (6,7%). Среди групп учителей с разным стажем работы мнения разделились. Наглядно это представлено в таблице 5.
