Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже - для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.
Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного - на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов - как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2-3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.
Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.
Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае, можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.
После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.
Лабораторные опыты по химии могут быть индивидуальными (опыты все учащиеся выполняют индивидуально), групповыми (учащиеся, сидящие за одним столом, выполняют одну и ту же работу, но функции между ними распределены), коллективными (учащиеся, сидящие за разными столами, выполняют разные опыты, а затем докладывают о результатах и делают коллективные выводы). Так как лабораторная работа является частью обычного урока, она должна быть заранее тщательно продумана и технически подготовлена. Лабораторная работа может проводиться перед теоретическим объяснением для создания проблемной ситуации.
Например, ученики проводят следующий эксперимент при изучении темы «Растворы электролитов. Реакции в растворах электролитов» в 9 классе.
Опыт 1. Сухой гидроксид кальция смешивают с сухим фенолфталеином. При этом окраска индикатора вопреки ожиданиям не изменяется.
Опыт 2. К полученной смеси порошков добавляют воду и сразу наблюдают появление малиновой окраски индикатора. Как объяснить наблюдения? Какова роль воды в этом процессе? Чтобы доказать, что это не единичное явление проводится еще один опыт.
Опыт 3. К сухой соли нитрата серебра добавляют сухую соль иодида калия. Никаких изменений не происходит. При добавлении воды к смеси солей появляется ярко-желтое окрашивание.
Учащимся непонятны увиденные явления, у них возникают различные предположения: вода является источником ионов водорода и гидроксил ионов, что и влияет на изменение окраски индикатора; индикаторы изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора, происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение Таким образом с помощью эксперимента создается проблемная ситуация на уроке. Далее учитель переходит к объяснению процесса диссоциации, роли воды в нем.
Другим вариантом использования ученического эксперимента может быть проведение его для подтверждения теоретических объяснений учителя. Например, при изучении реакции нейтрализации после рассказа учителя о типе таких реакций проводятся лабораторные опыты: 1) действие раствора серной кислоты на раствор гидроксида натрия; 2) действие раствора серной кислоты на гидроксид меди (II); 3) действие азотной кислоты на гидроксид натрия; 4) действие азотной кислоты на гидроксид меди (II). Проводя цикл опытов, учащиеся подтверждают возможность взаимодействия кислот и с растворимыми, и с нерастворимыми основаниями, а также то, что реакция нейтрализации является общим свойством различных кислот.
Практическая работа - вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков. Вначале на них приобретаются умения обращаться с нагревательными приборами, осваиваются приемы лабораторной техники, изучаются правила техники безопасности. Затем учащиеся занимаются исследованиями свойств простых и сложных веществ, получением их в лабораторных условиях. Каждая новая практическая работа требует все большей самостоятельности, совершенствования умений и навыков.
Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.
Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи. Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.
Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция - это ориентировочная основа деятельности учащихся. В ней подробно в письменном виде изложен каждый этап выполнения опытов. Экспериментальные задачи не содержат инструкции, а только условие. Разрабатывать план решения и осуществлять его учащиеся должны самостоятельно. Практическая работа, посвященная решению экспериментальных задач, является разновидностью контрольной работы. Экспериментальные задачи целесообразно распределять по вариантам, чтобы добиться большей самостоятельности и активности учащихся.
Мысленный эксперимент - это метод обучения, использующий воображение учащихся, благодаря которому строится мысленный образ осуществления отдельных стадий опыта. Его часто применяют при решении качественных задач, которые могут быть различными по содержанию.
Приведем примеры этого вида эксперимента.
Задание 1. В трех пробирках находятся растворы этанола, глицерина и глюкозы. Предложите схему идентификации каждого из веществ.
Задание 2. Как доказать экспериментально, что соль железо(II)-сульфат содержит примесь соли железо(III)-сульфата?
Задание 3. Как разделить смесь порошков магния и меди химическим путем?
Все эти задачи должны быть решены устно, с указанием последовательности предлагаемых реакций, ожидаемых их внешних эффектов.
Й. Гальбых отмечал значение эксперимента в развитии личности ученика через применение не только умственной, но и наблюдательной и моторной деятельности, а также овладение общими методами работы и умением решать различные проблемы. Й. Гальбых также отмечает развитие навыков принятия решения, для чего нужны не просто знания и умения, но и способность выбирать необходимые из имеющихся. На современном языке можно сказать, что эксперимент развивает компетентность учащихся [4].
Химический эксперимент необходимо проводить на уроках химии, поскольку он представляет собой самостоятельную ценность, и личностно значим для школьников. Ни имитации, ни видеозаписи его при этом не заменят. Естественно, эксперименты следует ставить так, чтобы их самостоятельная ценность и личностная значимость была максимальной [6].
Важность развития экспериментальных умений и навыков учащихся отмечали Д. М Кирюшкин и В.С. Полосин [12], однако, на наш взгляд, в условиях быстро меняющегося мира, сами по себе навыки проведения химического эксперимента имеют лишь вспомогательное значение. Гораздо важнее, что задачи химического эксперимента могут быть использованы как инструмент развития технического творчества (на уровне самостоятельного конструирования и сбора экспериментальных установок).
Таким образом, учебно-исследовательская деятельность, способствует выработке следующих знаний и умений:
• самостоятельно объяснять и доказывать новые факты, явления закономерности;
• классифицировать, сравнивать, анализировать и обобщать ранее изученные явления, закономерности;
• проводить эксперименты, выдвигать и обосновывать гипотезы;
• устанавливать причинно-следственные связи и отношения;
• рассматривать одни и те же факты, явления, закономерности под новым углом зрения;
• применять научные методы исследования (теоретического анализа и синтеза, экспериментального, моделирования и т.д.);
• находить несколько вариантов решения, выбирать и обосновывать наиболее рациональный;
• рецензировать и оценивать собственную работу исследовательского характера, а также работы товарищей.
В приобщении детей к исследовательской
деятельности учитель нацелен не на результат, а на процесс. Главное -
заинтересовать ребенка, вовлечь в атмосферу деятельности, и тогда результат
будет закономерен.
3. Обобщение опыта учителей по организации
учебно-исследовательской деятельности учащихся на уроках и во внеурочной работе
по химии
Задачей современной школы является не только обеспечение высокого уровня образования учащихся, но и всестороннее развитие их мышления, умений самостоятельно пополнять свои знания. В преподавании естественных наук, и в частности химии, основная задача состоит в том, чтобы, прежде всего, заинтересовать учащихся процессом познания: научить их задавать вопросы и пытаться найти на них ответы, объяснять результаты, делать выводы.
В процессе изучения предметов естественнонаучного цикла существует много возможностей для развития умений и навыков, необходимых для исследовательской деятельности. Главная цель исследовательского обучения - формирование у учащихся способности самостоятельно, творчески осваивать новые способы деятельности, активизировать обучение, передать учащимся инициативу в организации познавательной деятельности.
Утверждение, что исследовательской деятельностью можно заниматься только с одаренными детьми на наш взгляд неверное. Даже со слабыми учащимися, занятие исследовательской деятельностью может дать свои положительные результаты, в случае если учитель сумеет заинтересовать ученика темой исследования, если ученики осмыслили все этапы работы над исследованием. Выполнение работы требует инициативного, самостоятельного, творческого решения школьником выбранной проблемы, а сама исследовательская деятельность имеет в основном продуктивный характер. В этом коренное отличие исследовательской деятельности ученика от его учебной (в основном репродуктивной деятельности на уроке). Также в ходе исследовательской деятельности возникает новая образовательная ситуация, которая значительно шире обычной учебной, которая традиционно выстраивается учителем в ходе урока [2].
Рассмотрим некоторые примеры организации учебно-исследовательской деятельности учащихся на уроках химии и во внеурочное время.
Так, Л.Д. Лунина, учитель химии МОУ СОШ № 26 (г. Заречный, Пензенская обл.), разработала авторскую методику организации работы над учебным исследованием, которая предусматривает следующие этапы:
подготовка - основное содержание работы на этой стадии - определение темы и цели исследования. Учитель знакомит школьников со смыслом исследовательского подхода и мотивирует учащихся, помогает им в постановке целей;
планирование - определение источников информации, способов сбора и анализа информации, определение способа представления информации. Учитель предлагает идеи, высказывает предложения, учащиеся разрабатывают план действий, формулируют задачи, выдвигают гипотезы;
исследование - это стадия сбора информации, решения промежуточных задач;
представление результатов - формы представления результатов разнообразны: устный отчет, письменный отчет, представление модели;
оценка результата и процесса - учащиеся принимают участие в оценке исследования, они обсуждают его и дают самооценку. Учитель помогает оценивать деятельность в школьников [21].
В своей работе Л.Д. Лунина практикует выполнение учениками исследований разной сложности. Учащимся перед началом работы над исследованием даются инструкции - это требования к проекту, методические рекомендации, памятки - как правильно оформить результаты, подготовить сообщение и презентацию. Преподаватель предварительно знакомит ребят с работами прошлых лет, в зависимости от поставленного вопроса готовит небольшие презентации, буклеты, где старается заинтересовать учащихся заняться исследовательской работой. Ребятам предлагаются примерные темы работ: история развития химии, химическое производство, химия в быту, химия и здоровье, жизнь и деятельность великих химиков, химия и экология и т.д. Применительно к школьному курсу химии система исследовательской работы может быть представлена двумя подходами: связь исследования с учебными темами (на уроке) и использование исследовательской деятельности во внеклассной работе (внеурочная деятельность) [21].
В свою очередь учитель химии МОУ «Краснохолмская СОШ №1» Белякова Н.В. на основании изучения уровня познавательного интереса, а также уровня сформированности исследовательских умений и навыков организует уроки с элементами исследования и уроки-исследования. На уроке с элементами исследования учащиеся отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность: уроки по выбору темы или метода исследования, по выработке умения формулировать цели исследования, уроки с проведением эксперимента, работа с источниками информации, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д.
Так, на уроке в 9 классе по теме «Азот» ученики выполняют следующее задание: «Изучите текст учебника О.С. Габриеляна «Химия - 9 класс» на стр. 109-110 «Круговорот азота в природе». Определите значение этого процесса в природе, предложите свою схему круговорота азота». Данное задание побуждает учащихся выбрать направление поиска, предположить ответ, а затем сравнить его с готовым результатом.
На уроке в 9 классе по теме «Углерод», изучая аллотропные видоизменения углерода, ученики выполняют задание: «Предложите, как можно доказать, что алмаз и графит образованы одним химическим элементом». Данное задание формирует умение выдвигать гипотезу, проверять её, устанавливать закономерности, искать новые факты, которые подтвердили бы правильность выдвинутой гипотезы.