Химический эксперимент как основной метод преподавания химии в школе

ВЫВОДЫ

В ходе исследования было показано, что в школьном курсе химии учебный химический эксперимент является своеобразным объектом изучения, методом, средством обучения, воспитания, развития учащихся, и главным средством наглядности. Он выполняет в обучении химии образовательную, воспитательную, развивающую, стимулирующую и целевую функции.
Установлено, что учебный химический эксперимент - это поликомпонентная, полифункциональная, динамическая педагогическая система, связывающая деятельность учителя и учеников и обеспечивающая, используя средства экспериментирования, обучение, воспитание и развитие учащихся. Основными составляющими данной системы является цель, функции, учебные опыты, учебно-материальная база, методика и техника эксперимента, деятельность учителя и учащихся по химии. Осно ...

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Основные методы преподавания химии в школе и их особенности 5
1.2. Становление и развитие химического эксперимента в современном школьном образовании 9
1.3. Функции учебного химического эксперимента 14
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА УРОКАХ ХИМИИ 22
2.1. Взаимосвязь учебного химического эксперимента с технологиями обучения 22
2.2. Особенности методики применения химического эксперимента на уроке 29
2.3. Результаты и обсуждения 33
ВЫВОДЫ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 42


 

ВВЕДЕНИЕ

Химия как учебный предмет занимает одно из ведущих мест в решении комплексных задач обучения, воспитания и развития подрастающего поколения. Она способствует формированию у молодежи современных представлений об окружающем мире, формирует и развивает у школьников научный стиль мышления, раскрывает тесную связь науки с жизнью.
В то же время, анализ школьной практики показывает, что современная отечественная школа в своем развитии столкнулась со многими трудностями. Они негативно повлияли на состояние естественнонаучного образования вообще и химической частности.
Среди причин можно выделить социально-экономические, которые способствовали нарушению взаимосвязей общества, производства, науки и появлению негативного явления «хемофобии». Кроме того, значительно ослабла материальная база школ. Так, в большинстве школ химические кабинеты не укомплектовано необходимыми реактивами и материалами, химической посудой, приборами, моделями, учебными таблицами, техническими средствами и другим оборудованием. В результате в школьной практике наблюдается ослабление внимания учителей к выполнению практической части учебной программы по химии. На этом фоне произошло падение престижа естественно-научного образования, снижение интереса и к изучению химии. Другой причиной является явления в самой системе образования. Прежде всего - это постепенное уменьшение учебного времени, отводимого на изучение химии при сохранении того же объема содержания, повлекшее устойчивое увеличение учебной нагрузки школьников. Кроме того, меняется система школьного химического образования.
Как следствие, организация обучения химии, так же, как и других естественнонаучных дисциплин, вошла в противоречие с новой государственной политикой в области образования. Важнейшим фактором решения данного противоречия, безусловно, является улучшение финансового обеспечения школ. Другим возможным фактором решения противоречия является оптимальное сочетание методов познания в химии - теоретического и экспериментального.
Таким образом, учебный процесс по химии должен строиться на практической экспериментальной основе и в сочетании с теоретическим методом. При этом, независимо от метода познания, положенного в основу процесса обучения, школьный химический эксперимент должен быть обязательным его элементом и одновременно неотъемлемой составляющей методики обучения химии как научной дисциплины.
Учитывая это, насущной потребность анализа и обобщения школьной практики использования учебного химического эксперимента и разработки его теоретико-методических основ развития с учетом современных тенденций модернизации образования.
Проблема школьного химического эксперимента в методике обучения химии подробно изучена и нашла свое отражение в трудах ученых методистов-химиков: А. И. Астахова, А. А. Беликова, Н. М. Буринской, В. Н. Верховского, А. А. Грабецкого, А. С. Дробоцкого, Т. С. Назаровой, К. Я. Парменова, В. С. Полосина, Л. В . Цветкова, И. Н. Черткова, С. Г. Шаповаленко и др.
В новейшей отечественной методике обучения химии процесс становления и развития методики и техники учебного химического эксперимента еще не был предметом целостного, системного исследования. Разрабатывались и разрабатываются отдельные вопросы, связанные с реализацией факультативных курсов, спецкурсов (А. М. Бабенко, Т. И. Вороненко), профильного обучения химии (А. А. Гиря, Ю. В. Лицман), организации познавательной деятельности учащихся с начальным уровнем учебных достижений (А. А. Блажко), подготовкой будущих учителей химии к внеклассной работе (Т. С. Иваха).
Учитывая это налицо противоречие между требованиями настоящего (парадигма образования ориентирована на подготовку личности, рассмотрение ученика как активного субъекта учебно-воспитательного процесса) и реальной практикой использования учебного химического эксперимента в общеобразовательных учебных заведениях, состоянием ее научной разработки в методике обучения химии. Необходимость решения выявленной противоречия обусловливает актуальность темы исследования: «Химический эксперимент как основной метод преподавания химии в школе»
Объект исследования - учебно-воспитательный процесс по химии в общеобразовательных учебных заведениях в аспекте влияния методики учебного химического эксперимента на уровень знаний, познавательную деятельность учащихся и экспериментальных умений, навыков учащихся по химии.
Предмет исследования - значение, цель, задачи, содержание, методика, техника учебного химического эксперимента как основного метода преподавания химии в школе.
Цель исследования заключается в научном обосновании положения учебного химического эксперимента в общеобразовательных учебных заведениях как фундаментального метода преподавания химии.
Задачи исследования:
1. Рассмотреть основные методы преподавания химии и их особенности;
2. Рассмотреть специфику химического эксперимента в педагогическом процессе общеобразовательной школы;
3. Разработать методику применения химического эксперимента на уроке;
4. Экспериментально подтвердить эффективность экспериментального метода в сравнении с традиционными. 

Выполняя лабораторные опыты, практические роботы, ученики не только знакомятся с химической посудой, приборами, материалами, реактивами, которые используются в химических лабораториях предприятий, но и приобретают умения и навыки монтировать приборы, выполнять разнообразные химические операции. Выполняя химические операции, ученики глубже и более сознательно усваивают основы химии и приобретают элементарные трудовые умения. Правильная постановка химического эксперимента при этом способствует воспитанию у учеников общей культуры труда : умение планировать работу, содержать в чистоте рабочее место, сдерживать правила техники безопасности, тщательным образом выполнять трудовой процесс, контролировать результаты работы, экономно тратить материальные ресурсы, бережно к ним относиться.Трудолюбие можно воспитывать и на примерах отношения к труду выдающихся ученых-химиков, в частности на примере исторических опытов, связанных с творцами химической науки и техники.Важным средством трудового воспитания в процессе обучения химии является привлечение учеников к общественно полезному труду с оборудованием кабинета химии самодельными приборами, коллекциями сырья и химической продукции определенной отрасли промышленности и тому подобное.В процессе исследования выяснены возможности учебного химического эксперимента для эстетического воспитания учеников : 1) демонстрирование наглядных и интересных опытов; 2) четкий порядок в ведении лабораторного хозяйства; 3) культура записей на доске и в тетрадях; 4) использования на уроках химии специально подобранных отрывков из художественной и научно-популярной литературы [19]. Опрятность, стремление поддерживать чистоту воспитывается у учеников четким порядком в ведении лабораторного хозяйства. Чистота химической посуды, реактивы с четко написанными этикетками, порядок на демонстрационном столе учителя — все это помогает воспитывать у учеников опрятность, приучает к организованности в работе, становится наглядным примером настоящей культуры труда. Химические уравнения, которые иллюстрируют химические процессы, записываются на доске в таком порядке, который обеспечивал бы наилучшую наглядность восприятия.Значительное воспитательное излияние, в том числе и эстетический, производит на учеников использование на уроках химии специально подобранных отрывков из художественной и научно-популярной литературы, поэтических произведений, которые раскрывают сущность химических процессов.Важная роль учебного химического эксперимента в экологическом воспитании школьников. Практика и научные исследования [24] показывают, что химический экологический эксперимент способствует: 1) раскрытию роли химических процессов в жизнедеятельности живых организмов и в неживой природе: в этом случае отмечается позитивная роль химии в жизни живой и неживой природы; 2) показу губительного необдуманного вторжения химии в окружающую среду и к каким тяжелым последствиям это может привести; 3) воспитанию бережливого, гуманного отношения к природе, стремление к приобретению химических знаний о естественных процессах и факторах, которые могут на них повлиять.Достаточно большая роль учебного химического эксперимента в реализации заданий общекультурного контекста школьного химического образования. Он усиливает общекультурную компоненту школьного химического образования благодаря историко-познавательным сведениям о научных открытиях, личностных качествах и достижениях ученых-химиков.Развивающая функция химического эксперимента заключается в том, что он обеспечивает развитие умственных способностей учеников и их умений пользоваться логическими приемами мышления, наблюдать и объяснять химические явления, которые происходят в природе, лаборатории, на производстве и в повседневной жизни, логично и доказательно описывать наблюдаемые явления, самостоятельно добывать и применять знание; развивать творческие способности учеников; вызывать в них интерес к изучению химии.Развивающее обучение постоянно находится в центре внимания педагогов, психологов. Л. В. Занков сформулировал теорию развивающего обучения. Суть основных положений этой теории сводятся к такому:1. Построение учебы на высоком, но посыльному уровни сложности.2. Изучение материала быстрым темпом, но с учетом доступности.3. Резкое повышение удельного веса теоретических знаний. 4. Осознание учениками процесса обучения.Практика показывает, что обучение учеников по данной системе создает условия для напряженной работы учеников в процессе приобретения ими глубоких и крепких знаний и способствует их умственному развитию. Эти принципы возлагаются в основу учебы разным предметам, в том числе и химии, например комбинированная (лекционно-семинарская) система обучения.Идея формирования научно-теоретического мышления школьников положена в основу системы развивающего обучения, разработанной группой психологов под руководством Д. Б. Эльконина и В.В.Давыдова [29]. В программах и учебниках для старших классов, в том числе и из химии, учтены дидактичные требования данной системы развивающего обучения. Они выражаются в основных принципах построения школьного курса химии — принципы оптимального приближения теоретических вопросов к началу курса, принципы развивающего обучения. Более раннее обращение к теории дает возможность глубже изучать следующий материал и более успешно учить школьников применению теоретических знаний, реализации прогностической функции теории.Во время исследования выяснено, что учебный химический эксперимент в условиях развивающего обучения выполняет, кроме основных функций (учебная, воспитательная, развивающая) в зависимости от поставленной цели, еще и такие функции: эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую.Эвристическая функция учебного химического эксперимента связана с установлением учениками новых фактов, формированием химических понятий. Корректирующая функция позволяет исправлять ошибки учеников, осуществлять контроль добытых знаний, вносить коррективы в процесс приобретания учениками экспериментальных умений и навыков. Обобщающая функция связана с созданием предпосылок для выводов, обобщений. Исследовательская функция связана с развитием исследовательских умений и навыков учеников из анализа и синтеза веществ, конструирования приборов и установок, овладения доступными для школы методами научно-исследовательской работы.Проблему развития учеников во время обучения химии исследовала М. В. Зуева. Ею разработанная система упражнений относительно развития умения фиксировать химический эксперимент в устной и письменной форме, которые обеспечивают развитие учеников и в то же время способствуют реализации развивающей функции учебного химического эксперимента. М. В. Зуева отмечает три основных пути осуществления учителем развивающего обучения на уроках химии. Первый из них заключается в формировании более глубоких знаний из предмета; второй путь — обучение приемам умственных действий(приемам мышления) и третий путь — широкое использование приемов и методов обучения, что максимально активизируют учебную деятельность учеников, воспитывают у них самостоятельность и познавательный интерес, способствуют осмыслению, применению знаний в разных видах учебной и внеклассной работы.Г. М. Чернобельская [22] выделяет основные средства развития учеников во время изучения химии : 1) система курса химии, в основе которой лежит постепенное развитие понятий; 2) активный характер учебного процесса; 3) системность знаний учеников; 4) обобщения как вышей уровень умственной деятельности; 5) проблемное обучение; 6) широкое использование средств наглядности, усталость числе химического эксперимента, компьютерной и мультимедийной техники; 7) систематический контроль знаний; 8) система химических задач; 9) дифференцированный подход к ученикам.Мы разделяем мнения ученых относительно функций учебного химического эксперимента. Но, в литературных источниках не описывается стимулирующая функция эксперимента. Поскольку учебный химический эксперимент есть метод обучения, то он и выполняет функцию стимулирования [26].Таким образом, реализация функций учебного химического эксперимента обеспечивает качественное выполнение экспериментальной части программы из химии, способствует успешному формированию практических умений и навыков учеников.ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА НА УРОКАХ ХИМИИ2.1. Взаимосвязь учебного химического эксперимента с технологиями обученияМодернизация общего образования, направленная на повышение качества знаний учащихся, требует от учителя высокого уровня профессиональной подготовки. Современному учителю недостаточно обладать арсеналом методических подходов и технологий обучения, широким спектром приемов и методов обучения. В условиях вариативности и разноуровневости химического образования умение применять технологии обучения и их элементы помогает учителю добиваться высокого качества обучения. Технологии обучения позволят рационально спроектировать учебный процесс, реализовать его задачи. Поэтому определяющей тенденцией современного образования является ее направленность на технологизации предметного обучения [ REF _Ref442541936 \r \h 11].В отечественной педагогической теории понятие педагогическая технология рассматривается как научно обоснованный вариант дидактической системы мер, действует на оптимальное проектирование и конструирование учебного процесса и гарантирует достижение запланированных результатов обучения, выраженных действиями учеников. Технология обучения характеризуется: 1) постановкой главной цели и подчиненных ей целей дидактических задач (химическая задача, выполнение эксперимента и т.п.); 2) четкой ориентацией обучения на достижение поставленной цели и на гарантированное достижение результатов; 3) диагностикой текущего состояния обучения каждого ученика; 4) адекватной коррекцией процесса обучения, настроенного на улучшение результатов; 5) заключительным оценкой результатов обучения [ REF _Ref442541943 \r \h 38].Учитывая это актуальна проблема взаимосвязи химического эксперимента и технологий обучения [ REF _Ref442541951 \r \h 8].Технология химического эксперимента с малыми количествами веществ. Эксперимент с малыми количествами веществ - это эксперимент, в котором используются оптимальные количества твердых веществ, оптимальные концентрации растворов, обеспечивающих его наглядность, доказательность и безопасность. Работа с малыми количествами веществ в школьных условиях сочетает капельный метод, полумикрометод и частично микрометод.В работах с малыми количествами веществ используют малогабаритное оборудование: это пробирки высотой 100 мм и менее, химические стаканы и колбы (плоскодонные и конические) вместимостью 50 мл, набор различных газоотводящих трубок, воронки стеклянные или пластмассовые диаметром 30 мм, стакана с пипетками вместимостью 5- 20 мл, банки вместимостью 25-30 мл, стеклянная лопатка, стеклянные палочки длиной 100-120 мм с резиновыми наконечниками, предметное стекло размером 30 мм, ложечка для сжигания веществ, пробиркодержатель, тигельные щипцы, пластмассовый штатив для пробирок, пластина с углублением, мерная посуда [ REF _Ref437373546 \r \h 37].Оптимальное количество твердых веществ в ученических опытах составляет от 20 до 500 мг. Для отбора таких количеств веществ пользуются стеклянной лопаткой (в инструкции к опытам отмечается, сколько лопаток вещества необходимо для того или иного опыта).Оптимальная концентрация растворов является концентрация 0,5 моль / л. Для солей бария и свинца, обладающих токсичностью, концентрация растворов должна быть 0,25 моль / л. Для щелочей - гидроксида натрия и калия гидроксида - рекомендуются растворы концентраций: 0,5 моль / л - для обменных реакций и 2,5 моль / л - для опытов с органическими веществами. Концентрации кислот: соляная, азотная кислоты - 1: 3; серная кислота - 1: 5; 3: 2. В приведенных позициях первое число указывает объем кислоты, второе-объем воды [ REF _Ref442541992 \r \h 12].Технология технизации химического эксперимента на практике реализуется благодаря сочетанию химического эксперимента с педагогической техникой и электроникой [164, си 49-156]. С помощью педагогической техники (графопроекторы, диапроекторы и т.д.) проводится демонстрации опытов на экран [ REF _Ref442542003 \r \h 1].Наглядность эксперимента достигается благодаря проекции опытов на экран. Увеличен размер изображения по сравнению с натуральным дает возможность рассматривать существенные детали реального процесса. Значительное сокращение времени, необходимое на восприятие существенных признаков процессов и явлений, способствует более полному и глубокому осмыслению учебного материала.Опыты с применением графопроектора [ REF _Ref442542012 \r \h 36] демонстрируют таким образом. На кадровое окно графопроектора ставят проекционную посуду (чашки Петри, кюветы и т.п.). Затем включают свет и регулируют четкость изображения. Требующиеся увеличение получают, изменяя расстояние между экраном и графопроектором. Реагенты добавляют в посуду при включенном свете. Проектируя опыты на экран, реактивы добавляют в чашку Петри каплями; массовая доля веществ в растворах, при сливе которых образуются осадки должно быть 1-1,5%. Для демонстрации цвета осадка, проекционную посуду, в которой происходит опыт, поднимают над рабочим окном графопроектора, и тогда в сильном свете будет хорошо виден цвет осадка [ REF _Ref442542019 \r \h 16].Технология программированного обучения. Программированное обучение - это вид самостоятельной работы учащихся, управляемой учителем с помощью заранее составленной учебной программы. Характерными особенностями программированного обучения является программирование учебного материала - расчленение на порции (дозы) и шаги (этапы обучения), использование алгоритмов, неотложный контроль усвоения, обратная связь [ REF _Ref442542019 \r \h 16].Технология программированного обучения в практике обучения химии реализуется благодаря использованию тестов по технике химического эксперимента и алгоритмических предписаний по выполнению практических работ по химии, формирование умений решать экспериментальные задачи по химии.Технология использования опорных конспектов. Опорный конспект - это образный план раскрытия содержания учебного материала с помощью системы взаимосвязанных ключевых слов, условных знаков, рисунков и т.д.Исследования показывают, что опорные конспекты используются при выполнении лабораторных опытов с целью ознакомления учащихся с техникой эксперимента практических работ с целью формирования экспериментальных умений и навыков учащихся [ REF _Ref442542052 \r \h 35]. Используя опорные конспекты, ученик может не только под руководством учителя, но и самостоятельно выполнять предложенный эксперимент. Рассматривая опорный конспект после объяснения опыта учителем, ученик во мнении проделывает аналогичные действия, при этом активизируются как зрительные, так и моторные анализаторы. Имея перед глазами опорный конспект, ученик масс возможность уточнить непонятные моменты в постановке эксперимента, предотвращая возможные ошибки.Приведем примеры опорных конспектов к лабораторным исследованиям.Лабораторный опыт. Добыча железа (П) и железа (III) гидроксида, взаимодействие их с кислотами.Задание : добыть и исследовать свойства феррум(II) и феррум (III) гидроксидов Опыт 1. Получение феррум(II) и феррум (III) гидроксидовРисунок 1. Вариант опорного план-конспекта опыта 1.Опыт 2. Взаимодействие феррум(II) и феррум (III) гидроксидов с кислотамиРисунок 2. Вариант опорного план-конспекта опыта 2.Напишите уравнения реакций и выразите ее в сокращенной ионной форме.Технологии развивающего обучения. Развивающее обучение - такое обучение, которое максимально обеспечивает умственное развитие учащихся, способствует сознательному усвоению ими знаний по предмету, воспитанию самостоятельности действий школьников в учебной работе [ REF _Ref442542012 \r \h 36].Основными составляющими технологий развивающего обучения в практике обучения химии является технология проблемного, развивающего эксперимента [ REF _Ref442542099 \r \h 34] и технология исследовательской деятельности учащихся [ REF _Ref442541951 \r \h 8].Специфика развивающего эксперимента заключается в том, что он побуждает учеников творчески мыслить, включая их в активную познавательную деятельность, создает новые проблемы, создает условия для переноса теоретических знаний в незнакомые ситуации [ REF _Ref442542052 \r \h 35].Технология разноуровневого обучения реализуется на практике благодаря использованию экспериментальных дифференцированных задач. Задания, рассчитанные на разные по уровню подготовки группы учеников, получили название дифференцированных. В связи с этим различают следующие виды дифференцированных задач: 1) репродуктивные (копирующие) 2) частично-поисковые (эвристические) 3) исследовательские [ REF _Ref442541936 \r \h 11].Технология группового обучения на практике реализуется благодаря использованию групповых экспериментальных задач [ REF _Ref437372058 \r \h 4].Обязательными элементами такой групповой работы являются: постановка и осознание цели (общегрупповой задачи); выполнение индивидуального задания каждым участником работы согласно общей цели; обязательная взаимная проверка результатов каждого, помощь и объяснения друг другу затруднений, возникающих; формирование заключения вместе на основе обобщения результатов, полученных каждым членом группы; соотнесения заключения с поставленной в начале работы цели.В качестве примера групповой работы приведем выполнение учащимися лабораторного опыта «Выявление сульфат-ионов».ЗаданиеРабота для 4 учащихся.Цель: Изучение реакции, характерной для сульфат-ионов.1. Проделайте реакцию между данными веществами:а) (первый ученик) натрий сульфат и барий хлорид,б) (второй ученик) серная кислота и барий нитрат;в) (третий ученик) калий сульфат и барий гидроксидг) (четвертый ученик) серная кислота и барий гидроксид.Проверьте результаты опытов друг у друга. По какому признаку можно сделать вывод, что реакция произошла?2. Объясните суть реакций соответствующими уравнениями и запишите их в ионных формах.Проверьте правильность записей друг у друга. Объясните ошибки. Сделайте вывод о характерной реакции на сульфат-ион.Технология дидактической игры реализуется на практике благодаря применению дидактических игр с использованием химического эксперимента [ REF _Ref437372485 \r \h 6].Литературные источники свидетельствуют, что понятие "обучающие игры» не имеет однозначного определения в методической литературе. Мы придерживаемся более общего определения дидактической игры: дидактическая игра - это специально подготовленная игра, во время которой реализуется учебная и игровая цель, которая проводится в рамках определенных правил и по соответствующему сюжету [ REF _Ref437371647 \r \h 19].Дидактические игры должны отвечать определенным педагогическим требованиям:1. Игры должны соответствовать определенной учебно-воспитательной цели, нести смысловую нагрузку согласно программным требованиям к знаниям, умениям и навыкам учащихся. 2. Игры должны соответствовать учебному материалу и организовываться с учетом подготовки и психологических особенностей учеников. 3. Игры должны базироваться на свободном творчестве и самостоятельной деятельности учащихся; включать элементы соревнования между командами или отдельными участниками. 4. Игры должны иметь необходимые дидактические материалы, методические указания по их проведению.Структура учебного процесса с применением дидактической игры имеет несколько этапов: создание игровой проблемной ситуации, ход игры, подведение ее итогов.