Курсовая работа (т): Формирование основ исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения химии

Химия - это наука экспериментально-теоретическая. Изучение веществ и процессов в этой области основано на анализе фактов, полученных в результате эксперимента, и их теоретическом объяснении и обобщении. Если факты можно объяснить на основе уже имеющихся законов и теорий, то они служат подкреплению этих законов и теорий. Но наиболее интересны факты, которые противоречат существующим теориям. И тогда поиск их объяснения приводит к открытию новых законов, созданию новых теорий. Такова логика химических открытий: в сочетании индуктивного (обобщение накопленных фактов) и дедуктивного (применение теорий и законов к объяснению фактов) путей исследования.

Основное содержание и требования к процессу освоения химии как школьного учебного предмета изложены в государственном стандарте общего образования. Здесь определены нормы и требования, определяющие обязательный минимум содержания учебного предмета, максимальный объем учебной нагрузки обучающихся, уровень подготовки выпускников образовательных учреждений, а также основные требования к обеспечению образовательного процесса [37].

В качестве примера рассмотрим рабочую программу базового курса «Химия» для 10 класса средней общеобразовательной школы, которая полностью соответствует Федеральному компоненту государственного образовательного стандарта общего образования.

Данный вариант рабочей программы по химии для 10 класса разработан на основе авторской программы Н.Е. Кузнецовой, соответствующей федеральному компоненту государственного стандарта общего образования. Рабочая программа ориентирована на использование учебника Н.Е. Кузнецовой «Химия. 10 класс» [14]. Программа рассчитана на 35 часов в год, 1 час в неделю, включая 3 практические работы, 3 контрольные работы, 11 лабораторных работ.

Согласно этой программе, изучение химии на базовом уровне среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

освоение важнейших знаний об основных понятиях и законах химии, химической символике;

овладение умениями наблюдать химические процессы и явления, оформлять результаты наблюдений,

овладение умением проводить химический эксперимент, производить расчеты на основе химических формул веществ и уравнений химических реакций;

овладение умением правильно обращаться с лабораторным оборудованием;

развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе проведения химического эксперимента, самостоятельного приобретения знаний в соответствии с возникающими жизненными потребностями.

Содержание рабочей программы направлено на освоение учащимися знаний, умений и навыков на базовом уровне. Программа включает все темы, предусмотренные федеральным компонентом государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по химии. В таблице 1 представлено учебно-тематическое планирование курса химии 10 класса.

Таблица 1 - Учебно-тематическое планирование курса химии 10 класса

В таблице 2 приведены данные о некоторых темах и соответствующих им практических занятиях, демонстрационных и лабораторных опытах, которые необходимо проводить при изучении химии.

В школьном курсе химии предусмотрено формирование определенных групп умений, позволяющих приобщить учащихся к пониманию сущности химического исследования:

проверка выдвинутой гипотезы экспериментом, вывод, теоретическое осмысление, использование в практике;

приобретение умений работать с посудой, материалами, реактивами, инструментами, приборами, освоение приемов, операций, манипуляций, техники химического эксперимента;

безопасного обращения с горючими и токсичными веществами;

освоение химической символики, методов моделирования веществ и процессов и др.

Таблица 2 - Перечень практических работ, лабораторных и демонстрационных опытов

Для освоения навыков исследовательской работы на уроках химии основная нагрузка ложится на лабораторные опыты, которые являются сочетанием экспериментальной задачи, расчетной части и теоретической работы в виде формирования научной гипотезы и выводов и отражает основные этапы научно-исследовательской деятельности. Однако в наиболее полной мере развитие исследовательских умений происходит при проведении практических работ [5; 7; 31]. Данный вид занятий, на наш взгляд, может быть представлен качественным и количественным анализами, содержание которых соответствовало бы современным требованиям: прежде всего способствовало формированию и развитию творческого мышления и самостоятельности учащихся, прививало школьникам навыки исследовательского подхода к выполнению лабораторных и практических работ.

Существуют различные исследовательские методы в процессе преподавания химии. К ним относят следующие:

Наблюдение. Это активный метод познавательной деятельности, опирающийся на работу органов чувств. Чтобы быть плодотворным, наблюдение должно отвечать ряду требований:

) преднамеренности, означающей, что наблюдение должно вестись для решения определенной задачи; 2) планомерности, состоящей в наблюдении по определенному плану, разработанному учителем; 3) активности наблюдения, что означает, что ученик не просто наблюдает все попадающее в поле зрения, а ищет нужное, используя запас знаний; 4) систематичности, т.к. получить нужную информацию можно лишь тогда, когда наблюдения ведут по определенной системе, позволяющей воспринимать наблюдаемое многократно и в различных условиях [16].

Моделирование. Сущность метода заключается в том, что при изучении какого-либо явления создается модель, которая служит для учеников объектом рассмотрения. Так, модельные представления используются при изучении объектов микромира. Например, представление электронного облака служит моделью электрона [16].

Описание. Описание переводит данные эксперимента на язык науки. Используя химические уравнения реакций, учащиеся описывают данные экспериментов. Особенно помогает описание в обучении тогда, когда изучаемые химические процессы необходимо представить во временном аспекте, когда трудно показать экспериментально процессы, идущие годами. Когда формируются представления о сталеварении, о производстве чугуна, стекла, перегонке нефти и др [16].

Химический эксперимент является важнейшим методом и главным средством наглядности на уроке. Его используют для проверки истинности выдвигаемых гипотез, для решения учебных проблем. Посредством эксперимента ученики познают вещества и происходящие с ними изменения. Педагогическая ценность эксперимента в том, что в ходе его наблюдения ученик убеждается в том, что сложными химическими процессами можно управлять, что в кажущихся сначала непонятными явлениях нет ничего загадочного. В этом отношении эксперимент как метод обучения выполняет развивающую и воспитывающую функцию.

В школьной программе по химии оговорены все виды химического эксперимента, которые должны быть выполнены в той или иной форме [34]. Различают учебный демонстрационный эксперимент, выполняемый в основном преподавателем на демонстрационном столе, и ученический эксперимент - практические работы, лабораторные опыты, которые проводят учащиеся на своих рабочих местах. Своеобразным видом эксперимента является мысленный эксперимент.

Ученический эксперимент - это вид самостоятельной работы. Он не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки приобретенных ими знаний. Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Цель лабораторных опытов - приобретение новых знаний. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы и служат для закрепления и совершенствования знаний, формирования практических умений, совершенствования имеющихся умений и навыков.

Рекомендуется проводить выполнение ученического эксперимента по следующим этапам: 1) осознание цели опыта; 2) изучение веществ; 3) сборка прибора или использование готового; 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов и выводы; 6) объяснение полученных результатов и составление уравнений реакций; 7) составление отчета. Приступая к выполнению эксперимента, ученик должен понимать, для чего он делает опыт и что он должен сделать, чтобы решить поставленную проблему. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов или индикаторов. После самостоятельно сделанного анализа работы ученик должен сделать выводы, используя соответствующие химические теории. Должная роль должна отводиться отчету о выполнении экспериментальной работы, так как составление отчета учит краткому и точному формулированию мысли, правильной записи. За отчет по практической работе ставят отметку.

Демонстрационные опыты - это опыты, которые проводит учитель. Возможны два варианта использования демонстрационного эксперимента:

В первом случае сначала дается теоретическое объяснение того или иного материала, после чего перед учащимися ставится проблема, которая заключается в применении на практике полученных знаний. Далее проводится демонстрационный эксперимент, благодаря которому ученики убеждаются в том, что химическими процессами можно управлять, осуществлять их целенаправленно, что в кажущихся сначала непонятными явлениях нет ничего загадочного и таинственного, что они подчиняются естественным законам, знание которых обеспечивает возможность широкого использования химических превращений в практической деятельности людей. В заключение делается вывод по сделанной работе.

Второй путь заключается в обратном. Учитель проводит демонстрационный эксперимент по новой теме, после которого перед учениками ставится проблема: объяснить какое-либо явление с теоретической точки зрения. Делается вывод.

Демонстрационный эксперимент проводится главным образом при изложении нового материала для создания у школьников конкретных представлений о веществах, химических явлениях и процессах, а затем для формирования химических понятий. Он позволяет за небольшой промежуток времени сделать понятными важные выводы или обобщения из области химии, научить выполнять лабораторные опыты и отдельные приемы и операции.

Внимание учащихся направлено на выполнение опыта и изучение его результатов. Они не будут пассивно наблюдать проведение опытов и воспринимать излагаемый материал, если преподаватель, демонстрируя опыт, сопровождает его объяснениями. Тем самым он сосредоточивает внимание на опыте, приучает наблюдать явление во всех подробностях. В этом случае все приемы и действия преподавателя воспринимаются не как волшебные манипуляции, а как необходимость, без которой выполнить опыт практически невозможно. При демонстрационных опытах по сравнению с лабораторными наблюдения явлений проходят более организованно. Но демонстрации не вырабатывают необходимые экспериментальные умения и навыки, поэтому должны дополняться лабораторными опытами, практическими работами и экспериментальными задачами.

Демонстрационный эксперимент проводится в следующих случаях:

в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования;

опыт сложный, его не могут провести сами школьники;

учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта;

опыты с небольшим количеством веществ или в небольшом масштабе не дают должного результата;

опыты представляют опасность (работа с щелочными металлами, с применением электрического тока высокого напряжения и др.);

необходимо увеличить темп работы на уроке.

Естественно, что каждый демонстрационный опыт имеет свои особенности в зависимости от характера изучаемого явления и конкретной учебно-воспитательной задачи. В то же время химический демонстрационный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

быть наглядным (все, что делается на демонстрационном столе, должно быть хорошо видно всем учащимся);

быть простым по технике проведения и доступным для понимания;

проходить удачно, без срывов;

заранее подготавливаться преподавателем так, чтобы ребята легко воспринимали его содержание;

быть безопасным.

Педагогическая эффективность демонстрационного эксперимента, влияние его на знания и экспериментальные умения и навыки зависят от техники эксперимента. Под этим понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования. Последняя представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность. Методика демонстрирования - совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.

Лабораторные опыты - вид самостоятельной работы, предполагающий выполнение химических опытов на любом этапе урока для более продуктивного усвоения материала и получения конкретных, осознанных и прочных знаний. Кроме того, во время лабораторных опытов совершенствуются экспериментальные умения и навыки, т. к. ученики работают в основном самостоятельно. Выполнение опытов занимает не весь урок, а только часть его.