Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Пропедевтическое обучение химии в современной школе в условиях модернизации общего образования: потребности, проблемы, опыт, перспективы 19
1.1. Анализ современного химического образования школьников. Химия в стандартах второго поколения. Элективное обучение школьников 19
1.2. Анализ пропедевтических химических курсов, практика их реализации в российских школах и за рубежом 31
1.3. Возрастные особенности учащихся 5-7 классов. Проблема учебной мотивации, познавательной активности учащихся основной школы 40
1.4. Теоретико-методологические подходы к разработке пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих» для учащихся 5 – 7 классов 49
Выводы по главе 1 58
Глава 2. Разработка пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих» и методика его изучения, направленная на формирование первоначальных химических понятий, ууд, учебной мотивации и познавательной активности школьников 5 – 7 классов 59
2.1. Теоретическая модель системы обучения пропедевтическому курсу «познавательная химия для начинающих» учащихся 5-7 классов 59
2.2. Модули содержания пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих», основанного на интеграции химических, математических, биологических, гуманитарных знаний и умений 64
2.3. Организация и методика изучения пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих»: методы, формы и средства 98
2.4. Формирование универсальных учебных действий при изучении пропедевтического курса химии «познавательная химия для начинающих» в 5-7 классах 119
Выводы по главе 2 132
Глава 3. Экспериментальное исследование обучения учащихся 5-7 классов пропедевтическому курсу «познавательная химия для начинающих» 135
3.1. Общая характеристика основных этапов экспериментального исследования и методов количественной обработки полученных данных 135
3.2. Анализ результатов обучения учащихся 8-11 классов на подготовительном этапе исследования 145
3.3. Итоги опытно-экспериментальной проверки результативности пропедевтического обучения школьников 5-7 классов 153
Выводы по главе 3 185
Заключение 187
Список сокращений 190
Список литературы
- Анализ пропедевтических химических курсов, практика их реализации в российских школах и за рубежом
- Теоретико-методологические подходы к разработке пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих» для учащихся 5 – 7 классов
- Модули содержания пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих», основанного на интеграции химических, математических, биологических, гуманитарных знаний и умений
- Анализ результатов обучения учащихся 8-11 классов на подготовительном этапе исследования
Анализ пропедевтических химических курсов, практика их реализации в российских школах и за рубежом
Содержание химического образования определяется интересами и отношением современного общества к науке, которая сегодня направлена на "вхождения новых поколений в глобализованный мир". При этом проведение реформы в области школьного образования приводит к тому, что предмет "Химия" может быть заменен интегрированным курсом "Естествознание", что не может в полной мере способствовать формированию у школьников единой научной картины мира, химической ее составляющей, необходимой для жизни человека в современном мире [135, 159, 200, 266]. Сегодня огромное количество синтетических веществ используется человеком в процессе его жизнедеятельности (продукты питания, лекарственные препараты, бытовая химия, косметические средства, строительные материалы и т.д.) многие из которых, попадая в жизненно важные объекты (вода, воздух, почва), загрязняют окружающую среду, что приводит к необратимым последствиям, отражающихся на состояние окружающей среды и здоровье человека [73, 142, 262].
Таким образом, современный человек вступил в эпоху искусственно меняющегося мира, в котором на фоне роста материального благосостояния населения ухудшается его здоровье, утрачиваются жизненно важные ценности [54]. Причина этого кроется в снижении уровня химического образования и отсутствии у современного человека бытовой химической грамотности, являющейся важной частью культуры человека.
В школьном возрасте формируется целостное представление о мире и культуре поведения в окружающей среде, а также привычки гигиенического характера, осознанное отношение к проблемам окружающей природы [73, 81, 168]. Особое место в процессе формирования личности школьника занимает здоровьесберегающий фактор как один из самых важных и необходимых для воспитания здорового поколения молодых людей [70, 71, 178]. Исследованиями в данном направлении занимались ученые: Г.Е. Гун, Д.Д. Зуев, Н.Е. Кузнецова, Е.Е. Минченков, Н.М. Полетаева, Л.Г. Татарникова и др.
Недостаточное внимание и привлечение школьников к проблемам их собственного здоровья приводит к тому, что они ежедневно подвергаются разного рода воздействиям (экологические последствия, последствия синтетического питания, вредных привычек), влияющих на их здоровье [185, 262].
К сожалению, сокращение часов, отведенных на изучение предметов естественнонаучного цикла, и увеличение часов, отводимых на уроки физической культуры, не решает проблему формирования здорового образа жизни. Школьникам необходимо знать о влиянии веществ, которыми «насыщается» организм при курении, употреблении наркотиков, алкоголя, некачественных продуктов питания, косметики и др., о негативных последствиях этого влияния, связанных со здоровьем человека. В современной школе данной проблеме уделяется недостаточное внимание, хотя культуру отношения человека к собственному здоровью нужно формировать на самых ранних стадиях обучения школьников в условиях систематичности, научности, преемственности и полифункциональности [70, 71, 266].
Мы считаем, что в условиях развития современного общества, необходимо формировать у школьников химическую картину мира, воспитывать ценностное отношение к природе, к здоровью через призму химических знаний, необходимых для гармоничного развития человека, что особенно актуально для обучения и воспитания молодого поколения.
Экономические, социальные, политические реформы в нашей стране способствуют изменениям и в сфере школьного образования, главная цель которого – создание условий для развития и самоорганизации творческих способностей личности обучаемых, воспитания у них способностей анализировать и принимать самостоятельные решения, т.е. подготовить школьника умелого и мобильного, владеющего не набором фактов, а способами и технологиями их получения [2, 4, 5, 78].
Однако уровень школьного химического образования продолжает падать, на что указывают не только результаты ЕГЭ по химии, но и результаты международных сопоставительных исследований PISA, показывающие отставание российских подростков от сверстников из большинства развитых стран мира по ключевым направлениям, в том числе по владению умениями применять полученные знания на практике [80, 99, 101, 131, 162].
Для качественного обучения учащихся важным является не объединение предметов и последующее сокращение времени, отведенного для изучения конкретной учебной дисциплины естественнонаучного направления, а согласованные учебные планы по данным дисциплинам, при этом большое внимание необходимо уделять межпредметной связи, так как огромное количество перекрестных тем, к сожалению, не являются согласованными в системе школьного образования [50, 198].
В школьной программе, среди основных естественнонаучных дисциплин, химия вводится в план обучения позже биологии, географии, физики. Более того, количество часов (8, 9 класс - 2 часа, в перспективе – 1 час, 9 -11 – 1час в неделю) продолжает сокращаться. Минимальное количество времени, отведенного на изучение химии в основной школе, недостаточно для реализации огромного потенциала развивающих возможностей химии как предмета, слабая ориентировка на индивидуальные способности ученика, обучение всех школь 22 ников на одинаково высоком уровне приводит к пассивному отношению школьников к процессу обучения, что порождает ряд негативных последствий: - исключается положительная мотивация, возникает неприязнь к учебе, к школе, к учителю. - школьник видит себя «слабым звеном», появляются психоэмоциональные комплексы, которые ведут к снижению учебной мотивации и познавательной активности учащихся;
С целью привлечения внимания учащихся к химии необходимо приблизить их к реально существующим проблемам и способам их решения через путь познания.
Результаты анкетирования школьников 8 классов (МБОУ СОШ №39, МБОУ гимназии №23), показали, что 85% учащихся, изучающих химию с 8 класса, считают, что современная химия – источник негативных и опасных для человека процессов (анкеты с ответами школьников приведены в Приложении 1) [242].
Усилиями средств массовой информации химия выступает не в качестве важной части мировоздания, а как негативное явление в обществе, повлекшее массу экологических проблем, проблем связанных со здоровьем человека, что вызывает «хемофобию» и усугубляет отрицательное отношение школьников к предмету уже на начальном этапе его изучения.
Интенсивное развитие современной химической науки выводит ее на более высокий уровень, усложняется ее структура, терминология, повышается научный уровень школьных учебников, материал которых для многих учащихся оказывается непосильным и сложным. Подобного рода проблема является причиной того, что школьники не воспринимают и не понимают уровень современного витка научного знания, а значит, процесс формирования современного мировоззрения у молодого поколения нельзя назвать полноценным и качественным [33, 55, 85, 134, 135].
Теоретико-методологические подходы к разработке пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих» для учащихся 5 – 7 классов
При отборе содержания модулей пропедевтического курса химии мы учитывали возрастные особенности учащихся, их адаптацию к новым условиям и требованиям обучения, заложенными ФГОС [4].
В современной методике обучения школьников химии, одним из способов формирования первоначальных химических понятий, повышения учебной мотивации является межпредметная интеграция. Исследованиями в данном направлении занимались В.М. Байкова, О.И. Близнецова, Л.Н. Крючок, А.Э. Карпушов, Н.Е. Кузнецова, А.Н. Лямин, М.С. Пак, И.В. Родыгина, М.А. Шаталов и др.
Проблему интеграции в обучении химии исследовали ученые, методисты-химики: - М.С. Пак - методология, теория и методика интегративного подхода к обучению химии; - В.П. Гаркунов и др - система межпредметных связей при преподавании химии; - П.В. Загрекова, Е.Е. Минченков, Ф.П. Соколова – интеграция физики и химии; - Н.М. Верзилин, Д.П. Ерыгин, И.Д. Зверев, Д.М. Кирюшкин, В.Н. Фёдорова – интеграция биологии и химии; химия - математика (Т.К. Александрова), - В.П. Гаркунов, М.С. Пак, Н.Е. Кузнецова – интеграция химии и экологии; - Т.А. Белова – интеграция химии и русского языка; - А.И. Дахин – интеграция химии и логики; - А.А. Егорова – интеграция химии и естествознания; - Л.И. Хахичева – интеграция химии и экономики; - Н.Е. Кузнецова, М.А. Шаталов - проблемное обучение на основе межпредметной интеграции; - Т.Н. Литвинова - дидактико-методические основы реализации межпредметных связей в естественнонаучном образовании; - С.Л. Баев и др. - элементы геохимии и минералогии в курсе химии в средней школе.
В нашем пропедевтическом курсе химии важное значение имеет интеграция предметов гуманитарного, естественнонаучного, прикладного направлений с многочисленными химическими, биологическими, экологическими, математическими, физическими компонентами [9, 169, 217, 239, 254].
Познавательный интерес к учебному материалу не может поддерживаться за счет ярких опытов и интересных фактов, насыщенных привлекательностью, вызывающих удивление, порождающее воображение. Для поддержания познавательного интереса важно учить школьников умению в повседневности видеть что-то новое [31, 65, 66, 89, 152, 229, 235]. Такой подход подводит школьников к осознанию того, что в окружающем мире веществ и явлений, с которыми они встречается в повседневной жизни, множество интересных фактов из которых постепенно складывается единая научная картина мира.
Анализ работ отечественных педагогов-исследователей показал, что познавательный интерес – первооснова, с помощью которой в дальнейшем развивается учение [18, 153]. Важно, чтобы познавательный интерес не превратился в элементарное любопытство: «Взорвется или нет?», а что взорвется и почему – неважно.
В качестве ведущего подхода для проектирования и структурирования курса мы выбрали ИМП, с помощью которого учебный материал, в рамках каждого модуля, представляет собой структурно-организованный блок, скрепленный внутри- и межпредметной интеграцией [50, 55, 91, 96, 130, 132, 232]. Разработанный нами пропедевтический курс представляет собой систему 12 модулей содержания, названия которых соответствуют названию отдельных тем, изучаемых в 8 классе, что на наш взгляд, привлекает внимание школьников 5-7 классов к первоначальной химической терминологии и создает психоэмоциональный комфорт, снижающий тревожность школьников 8 класса при изучении основного курса химии.
Каждый из модулей пропедевтического курса химии содержит инвариантную и вариативную части. Инвариантная часть направлена на формирование первоначальных химических понятий, достижение предметных, метапредмет-ных и личностных результатов школьников. Вариативная часть позволяет использовать широкий спектр методов, средств обучения, видов химического эксперимента, разнохарактерных и разноуровневых заданий.
Химический компонент в разработанном нами пропедевтическом курсе, выполняя системообразующую функцию, объединяет математические, физические, биологические, гуманитарные, медицинские составляющие, служит интегратором знаний, УУД, как основы будущих компетенций школьника.
Фундаментальные первоначальные понятия имеют сквозной характер их формирования, развития и широкий спектр их полифункционального применения, они пронизывают весь курс и все выделенные системы знаний, отражая в них определенную систему видов деятельности, ориентируя на предметные, метапредметные и личностные результаты [17, 113, 227, 236].
В процессе отбора модулей содержания пропедевтического курса мы использовали глобальное и локальное модульное структурирование [21, 125, 226]. Модули содержания пропедевтического курса химии представлены в Таблице 2.1.
Модули содержания пропедевтического курса «познавательная химия для начинающих», основанного на интеграции химических, математических, биологических, гуманитарных знаний и умений
Одновременно с проведением теоретико-методического исследования мы осуществляли экспериментальное исследование, опираясь на опыт дидактики и методики в соответствии с требованиями современной методологии педагогического исследования [29, 49, 82, 114, 182, 199].
Теоретико-экспериментальное исследование проводилось нами в период с 2000 по 2013 год на базе образовательных учреждений города Краснодара. За весь период нашего педагогического исследования (2000-2013 г.) в пропедевтическом обучении приняли участие три выпуска учащихся 5-7 классов: МБОУ СОШ №39 (2000-2003 г.; 2003-2006 г.); МБОУ гимназия №23 (2008-20013 г.), общее количество школьников составило около 600 человек.
В общей сложности проанализировано более 2500 работ учащихся (тесты, самостоятельные, контрольные, практические работы, химические диктанты, анкеты). В соответствии с целями нашего исследования было изучено влияние разработанного пропедевтического курса химии «Познавательная химия для начинающих» на формирование у школьников: первоначальных химических понятий, первоначальных основ химических предметных знаний и умений; универсальных учебных действий (УУД), направленных на метапредмет-ный, предметный и личностный результат учащихся; устойчивой мотивации и познавательной активности.
Был проведен анализ учебных и личностных достижений школьников экспериментальных и контрольных классов на предмет результативности внедрения авторской методики в рамках пропедевтического обучения учащихся основной школы.
В соответствии с поставленными целями экспериментального пропедевтического обучения мы определили систему методов сбора и обработки экспериментальных данных, ведущим из которых является педагогический эксперимент, другие методы рассматривались нами как дополнительные (анкетирование, тестирование, наблюдение, беседы и др.).
Цель педагогического эксперимента, как ведущего метода экспериментального исследования, - доказать возможность и целесообразность введения пропедевтического обучения химии для учащихся 5-7 классов, состоятельность и достоверность рабочей гипотезы, проверить результативность освоения школьниками пропедевтического курса химии «Познавательная химия для начинающих», проследить итоги усвоения курса и проанализировать результаты ЕГЭ у участников эксперимента.
В качестве методов сбора экспериментальных данных мы использовали прямое и косвенное педагогическое наблюдение в школах, наблюдение на уроках; анализ действующих программ и учебников для школьников по химии, математике, биологии, физике; анкетирование, тестирование, педагогический эксперимент, анализ результатов письменных работ, химических диктантов, тестов, творческих проектов учащихся, лабораторных работ, домашнего эксперимента; изучение педагогического опыта в направлении пропедевтического обучения школьников [186, 227, 242, 245, 247].
В нашем исследовании мы выделяем четыре этапа педагогического исследования [28, 256], представленные в Таблице 3.1.
Этапы педагогического исследования (2000 – 2013гг.) подготовительный этап теоретико- практический результативно (2000 - 2008) проектировочный этап этап обобщающий (2008 - 2010) (2010-2012) (2012-2013)
Изучение информации Изучение состояния Создание си- Создание си о состоянии проблемы проблемы пропедев- стемы методи- стемы це современного школь- тического обучения ческого, органи- лостного ме ного химического об- учащихся основной зационно- тодического, разования: методиче- школы в сравнитель- управленческо- организаци ский анализ современ- ном аспекте; опреде- го и материаль- онно-управ ных учебников и про- ление теоретико- ного обеспече- ленческого и грамм по химии, в том методологической ния учебного материально числе пропедевтиче- базы исследования и процесса, уточ- го обеспече ских химических зна- структурирование, нение концеп- ния процесса ний; анализ уровня хи- выстраивание логи- ции и теорети- обучения мической подготовки ческой последова- ческой основы пропедевти выпускников основной тельности модулей исследования, ческому кур и полной средней шко- пропедевтического совершенство- су химии, лы; выявление проти- курса на ее основе; вание содержа- включаю воречий в системе выявление требова- ния и процесса щий: школьного химическо- ний к формированию обучения про- контроль го образования; анализ знаний, УУД, как ос- педевтическому знаний и синтез исходных новы общеучебных курсу химии; школьников, данных для разработки умений; реализация тео- обработку и гипотезы исследования разработка теорети- ретической мо- анализ полу теоретических предпо- ческой модели про- дели пропедев- ченных ре ложений; педевтического обу- тического обу- зультатов, определение методов чения химии; опре- чения химии. коррекцию исследования, анкети- деление условий ее отдельных рование, тестирование реализации; выбор модулей со школьников 5-11кл. показателей и крите- держания и риев для оценивания структуры результатов обуче- пропедевти ния. ческого курса.
На каждом из этапов нашего исследования был проведен педагогический эксперимент, включающий основные этапы: констатирующий, поисковый, формирующий и коррекционно-контролирующий.
1) Констатирующий эксперимент ставил задачу рассмотреть состояние химической подготовки школьников основной и полной средней школы, определить затруднения и проблемы при изучении химии в 8 классе, выявить противоречия в существующей школьной подготовке по химии, изучить характер 138 ные особенности преподавания естественных дисциплин и математики в 5-7 классах, возможности включения химии, как пропедевтического предмета, в группу дисциплин для 5-7 классов.
2) Поисковый этап педагогического эксперимента был нацелен на апробирование отдельных фрагментов авторской программы по химии, поиск методологических подходов к отбору содержания, структурированию химического материала пропедевтического курса, доступность некоторых методов обучения, уровень понимания отдельных химических понятий, доступность и целесообразность разнохарактерных заданий для школьников 5-7 классов, их отношение к разным видам деятельности и др.
3) Основной, формирующий этап эксперимента, направлен на установление результативности авторского пропедевтического курса химии, построенного на интегративно-модульном подходе, его влияние на повышение качества обучения, на развитие личности школьников в ходе модульного процесса его реализации, формирование у них УУД.
4) Коррекционно-контролирующий этап позволил на основе данных формирующего эксперимента доказать целесообразность введения пропедевтического обучения с 5-го класса, результативность обучения школьников химии по курсу «Познавательная химия для начинающих», определить его влияние на формирование УУД, развитие личности обучаемых, внести коррективы в методику пропедевтического обучения.
Экспериментальное исследование носило характер лонгитюдного и сравнительного исследования, так как наблюдение за учащимися проводилось до введения экспериментальной методики, в период ее разработки и после внедрения в школьный учебный процесс изучения пропедевтического курса химии «Познавательная химия для начинающих».
Лонгитюдное исследование (англ. longitude – долгота) – длительное и систематическое наблюдение в ходе учебно-воспитательного процесса одних и тех же педагогических явлений, позволяющее их глубоко изучить, проанализировать и на основе этого сделать определенные выводы [201].
В основе сравнительного исследования лежит наблюдение в ходе учебного процесса, которое позволяет сравнивать разного рода качественные характеристики контрольных и экспериментальных групп. Этапы нашего педагогического эксперимента представлены в Таблице 3.2.
Анализ результатов обучения учащихся 8-11 классов на подготовительном этапе исследования
Основу подготовительного этапа составляет получение информации о состоянии проблемы современного школьного химического образования, в связи с чем, был осуществлен информационный поиск данных, методический анализ современных учебников и программ по пропедевтике химических знаний, а также синтез исходных данных для исследования теоретических предположений. Для сбора экспериментальных данных мы применяли различные методы исследования: анализ современных учебников по пропедевтике химических знаний, наблюдения на уроках, беседы с учащимися, анализ устных и письменных ответов, контрольных работ, итоговой аттестации школьников.
На подготовительном этапе исследования (2000 - 2008) был проведен констатирующий эксперимент лонгитюдного и сравнительного характера на базе МБОУ СОШ №39 г. Краснодара. В эксперименте принимали участие 330 учащихся 5-11кл, среди них два экспериментальных класса, которые прошли пропедевтическое обучение химии с 2000 по 2006 год и с 2003 по 2006 год.
Перед проведением констатирующего эксперимента была изучена и проанализирована необходимая педагогическая, дидактико-методическая, психологическая литература [107, 114, 132, 227]. Констатирующий эксперимент включал в себя следующие основные направления: - исследование состояния предметного обучения химии в основной и пол ной средней школе, выявление уровня усвоения химии школьниками; - исследование состояния пропедевтического обучения, сравнение про грамм, используемых на пропедевтическом этапе; 146 -исследование мотивации, познавательной активности школьников 5-11 классов, наличие интереса к изучению химии; - выявление позитивных и негативных сторон обучения химии по действующим в то время ГОС и программам; - установление типичных затруднений и ошибок учащихся при изучении химии, поиск путей их устранения.
Для получения полных и адекватно отражающих состояние исследуемых вопросов экспериментальных данных, а также для повышения уровня их достоверности мы применяли совокупность таких методов исследования, как наблюдение, беседы, анализ, анкетирование, тестирование.
С целью выявления причин низкого уровня знаний школьников по химии, на начальном этапе нашего исследования, мы предлагали учащимся 5-11 контрольных классов анкеты, содержащие составленные нами вопросы [242]. Результаты анкетирования школьников представлены в Приложении 1.
Наблюдение на уроках, беседы, анализ анкетирования и тестирования школьников 8 - 11 классов указывают на то, что у значительной части школьников снижается интерес к школе, к предмету (Приложение 1).
При изучении химии у школьников 8 класса, (особенно в начале изучения предмета) проявляется не интерес, а любопытство, связанное с ожиданием впечатляющих эффектов от химических опытов, в этом направлении школьники проявляют активность, которая начинает заметно снижаться при дальнейшем изучении теоретической составляющей химии.
Если в 8 классах (2000-2001) затруднения при изучении химии испытывает 45%, то в 11 классах – 84% (Приложение 1).
Для выявления затруднений, которые испытывают школьники 8-11 классов при изучении химии, в конце учебного года мы проводили диагностические контрольные работы, тематический анализ которых позволил выявить уровни обученности школьников 8-11 классов (Таблица 3.4).
Анализируя письменные работы учащихся 8-11 контрольных классов, мы увидели, что значительная часть школьников испытывает серьезные затруднения при изучении химии, начиная с 8 класса. В 11 классе, особых затруднений не вызывают задание в области знаний о физико-химических явлениях и расчет молекулярной массы вещества.
При обработке полученных данных мы проводили их количественный и качественный анализ, стремясь найти оптимальное соотношение между ними.
Полученные нами результаты согласуются с данными ряда исследователей. Например, для определения исходного уровня знаний и умений за курс базовой средней школы преподаватели ФДП КУБГМУ составили и провели диагностическую работу [202, 203], которая содержала вопросы и задания по основным темам базового курса химии за 8–9 класс.
Результаты тематических диагностических работ учащихся приведены в Таблице 3.5 и на Рисунке 3.1.
Полученные данные подтверждают, что у выпускников 9 классов общий уровень химической подготовки – низкий: в 2004 г. средний процент правильного выполнения работы составлял 46%, в 2005 г. – 30,5%, в 2006–07 г. упал до 18,8% [202].
