Описание опыта работы

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Кораблинская средняя общеобразовательная школа №1

муниципального образования - Кораблинский муниципальный район

Рязанской области

«Использование химического эксперимента при формировании учебно-познавательной компетенции обучающихся на уроках химии в соответствии с требованиями ФГОС»

учитель химии

Ильичева Оксана Анатольевна

Кораблино

2015

«КРАСИВЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ САМ ПО СЕБЕ ЧАСТО ГОРАЗДО ЦЕННЕЕ, ЧЕМ ДВАДЦАТЬ ФОРМУЛ, ДОБЫТЫХ В РЕТОРТЕ ОТВЛЕЧЕННОЙ МЫСЛИ» А.Эйнштейн

1. Актуальность.

Преподавая химию в школах, многие учителя сталкиваются с проблемой низкой учебной мотивации, а также познавательной активности школьников при изучении химии как наукоёмкого предмета. Проанализировав причины этого явления, можно прийти к выводу, что современный курс химии для средней школы включает в себя большое количество абсолютно новых для обучающихся понятий, требующих не только элементарного запоминания, но и понимания взаимосвязи между ними.

Химический эксперимент – неотъемлемая часть изучения предмета химии, придающая ему особую специфику.

Только через эксперимент можно сформировать у школьников универсальные учебные действия личностного, учебно-познавательного, коммуникативного и регуляторного характера.

Одной из первоочередных задач, поставленных перед современной школой в проекте ФГОС второго поколения [4], является подготовка выпускника школы с активной жизненной позицией, т.е. формирование личности, способной к непредвзятой оценке фактов и мнений, к критическому анализу.

Преподавание химии требует выполнения практических и лабораторных работ, проведение которых не всегда возможно в условиях школы по ряду причин. Отсутствие же практической направленности предмета ведет к снижению уровня познавательной активности учащихся. Для повышения мотивации и интереса к изучению химии необходимо было искать новые методы и организационные формы обучения.

При анализе данной ситуации я столкнулась с проблемой поиска технологии, которая будет способствовать повышению уровня качества образования. Познакомившись с технологией внедрения современных информационных технологий в образовательный процесс, я решила, что возникающие в процессе преподавания предмета противоречия можно решить, используя в своей работе компьютерные технологии. Это привело к осознанию необходимости использования мультимедийных дисков, презентаций, видеосюжетов. Это стало возможным благодаря федеральной программе компьютеризации школ и мероприятиям по модернизации общего образования в Рязанской области.

Для внедрения информационных технологий в образовательную систему Государственная Дума и Совет Федерации РФ приняли Национальную доктрину образования до 2025 г., которая гласит: «Система образования призвана обеспечить: … создание программ, реализующих информационные технологии в образовании и развитие открытого образования; …подготовку высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий…» [6].

Современные информационные технологии открыли ещё одну возможность получения знаний, обеспечив выход в мировое информационное пространство. На современном этапе развития общества компьютерные технологии все активнее входят в жизнь человека. Образовательные учреждения не должны остаться в стороне от нововведений и обязаны шагать в ногу со временем, внедряя информационные технологии в процесс обучения. Одним из примеров является использование моделей различных химических процессов. Компьютерное моделирование даёт возможность обучающимся увидеть те эксперименты, которые по ряду причин трудно или вообще невозможно воспроизвести в условиях школьной лаборатории.

1. Ценностные ориентиры и ведущая идея педагогического опыта.

Ведущей педагогической идеей опыта является формирование учебно-познавательной компетенции обучающихся средствами современных педагогических технологий в рамках учебного предмета Химия.

Крупнейшие методисты-химики: К.Я.Парменов, В.Н.Верховский, А.Д.Смирнов, В.С.Полосин, И.Н.Чертков, Л.А.Цветков, Т.С.Назарова, А.А.Грабецкий, И.Л.Дрижун - рассматривают эксперимент как специфический метод и средство обучения химии, ведь именно он отличает процесс обучения химии от обучения другим учебным предметам естественно-научного цикла. Именно поэтому применение в обучении химического эксперимента является в настоящее время самой разработанной проблемой в методике обучения химии. Химические опыты дают возможность легче уяснить суть протекаемых процессов или запомнить свойства веществ. Просмотр опытов дает возможность получить полную картину происходящего и оставляет ощущение присутствия.

На протяжении долгого времени роль учебного химического эксперимента не оспаривалась и была очевидна.

Однако в современных школах в настоящее время складывается очень напряженная ситуация в связи с проблемами безопасного использования реактивов, так как постоянно растет список веществ, запрещенных к применению и хранению в школьном химическом кабинете и школьной химической лаборатории [1]. В сети Интернет находятся в свободном доступе видеозаписи экспериментов и компьютерные программы, имитирующие эксперименты. Сократилось количество часов, выделяемых на изучение предмета.

В последние годы педагоги столкнулись ещё с одной проблемой: в школу приходят ученики с аллергическими заболеваниями, очень восприимчивые к различным запахам. Но в процессе изучения нового материала демонстрация экспериментов, которые невозможно провести «вживую», просто необходима: описание этих реакций приводится в школьном учебнике, записаны уравнения. Именно в таких ситуациях виртуальный эксперимент - единственная возможность для обучающегося познакомиться с этими реакциями наглядно, «материализовать» в своём сознании то, что порой невозможно увидеть или даже описать, как макрообъект. Поэтому я стала применять виртуальный эксперимент в своей практике при проведении уроков химии. Это позволило демонстрировать виртуально химические эксперименты, для проведения которых требуются реактивы, запрещённые для использования в школьных кабинетах химии и лабораториях, а также виртуально изучать свойства любых веществ, в том числе взрывоопасных или ядовитых.

Это означает, что проблема соотношения знаний по химии и практических навыков обращения с веществом весьма актуальна.

В последние годы неоднократно поднимался вопрос о необходимости практической части экзамена. И в 2014 году было принято решение о введении химического эксперимента в часть С ОГЭ по химии. Поэтому для учителей актуальным вопросом преподавания химии является наиболее эффективная подготовка выпускников к сдаче экзаменов.

Формирование учебно-познавательной компетенции в процессе обучения химии – один из путей решения данной проблемы.

Все новинки технологического прогресса с особым восторгом встречают именно дети. Поэтому очень важно использовать высокую познавательную активность и любознательность учащихся для целенаправленного развития их личности.

Для этого необходима разработка методического подхода, направленного на осуществление самостоятельной поисковой деятельности учащихся в процессе проведения экспериментальных работ по химии.

1. Цели, задачи.

Целью работы является формирование учебно-познавательной компетенции учащихся через организацию химического эксперимента на уроках химии (главный результат образования – это не отдельные знания, умения и навыки, а способность и готовность человека к продуктивной и эффективной деятельности в различных социально-значимых ситуациях).

Основные задачи исследования:

1. Формирование химической грамотности учащихся, формирование исследовательских навыков и умений при проведении химического эксперимента,

2. Формирование у учащихся метапредметной компетенции, что необходимо для успешного овладения другими предметами.

1. Описание педагогического опыта.

Теоретическая база опыта основывается на методиках компетентностного подхода (В. И. Байденко, И. А. Зимняя, А. В. Хуторской); личностно-ориентированного подхода в обучении (Е. В. Бондаревская, А. Н. Леонтьев); системно - деятельностного подхода П.Я.Гальперина.

Проблема активизации учебно-познавательной деятельности школьников привлекала к себе внимание многих ученых: В.П.Гаркунов, И.Я.Лернер, М.А.Шаталов разрабатывали проблемные задания, В.В.Половцев – экспериментальные задачи, А.А.Журин, Л.М.Кузнецова, П.А.Оржековский – творческие задания, А.Н.Лямин, М.К.Толетова – интегративные задания, М.М.Шалашова – ситуационные задания и контекстные задачи.

Комплексное использование заданий этих типов способствует формированию учебно-познавательной компетенции учащихся.

В школьном курсе химии эксперимент является не только методом исследования, источником и средством нового знания, но и объектом изучения.

В государственном образовательном стандарте по химии для полной средней общеобразовательной школы в требованиях к уровню подготовки выпускников перечислены основные экспериментальные компетентности. Большинство из них являются обобщенными: растворять твердые вещества, проводить отстаивание, фильтрование, обращаться с простейшим лабораторным оборудованием, с кислотами и щелочами, собирать из готовых деталей приборы, готовить растворы с определенной массовой долей растворенного вещества, определять с помощью характерных реакций неорганические и органические вещества, в том числе и полимерные материалы. При формировании экспериментальных компетентностей необходимо постоянно обращать внимание учащихся на соблюдение техники безопасности во время проведения того или иного эксперимента.

Развитие регулятивных УД эффективно только в том случае, когда химический эксперимент осуществляют сами ученики. В это же время происходит совершенствование и закрепление учебно-познавательных компетентностей. Для качественного проведения химического эксперимента необходимо овладеть целым рядом компетентностей, отсутствие которых может помешать учащимся сосредоточить внимание на сущности происходящих химических явлений, т.к. в этом случае им необходимо больше времени уделять технике проведения опытов.

При индивидуальном выполнении опытов ученики, используя уже известные им приемы и операции, быстрее и прочнее закрепляют и совершенствуют полученные знания.

Экспериментальная часть работы – это возможность проверить достоверность информации, изложенной учителем. В дальнейшем ученик может ее проанализировать, обработать, систематизировать и, как результат, превратить первичную информацию в прочное, устойчивое знание, которое сохранится и после того, как все выученное в школе забудется.

В настоящее время с появлением современных информационных технологий возможности использования эксперимента на уроках химии значительно расширились. Форма экспериментальной работы не претерпела изменений – это лабораторные опыты, практические работы и демонстрационный эксперимент. С точки зрения новых педагогических технологий особенностью лабораторных опытов и практических работ является то, что происходит видоизменение цели работы – это не только отработка умений и навыков, но и приобщение учащихся к исследовательской деятельности.

На уроках использую эффективные методы обучения и методические приемы, которые активизируют умственную деятельность учеников, стимулируют их к самостоятельному приобретению знаний. Забочусь о том, чтобы каждый ученик работал активно и увлеченно и использую это как отправную точку для возникновения и развития познавательного интереса, любознательности. Ведь в теории поэтапного формирования умственных действий П.Я.Гальперина познавательный интерес выступает как цель воспитания, как средство формирования личности, как условие эффективности учебного процесса, как значимый элемент структуры личности, как мотив учения. В своей работе чаще всего применяю такие элементы ИКТ как мультимедиа, обеспечивающий реальное представление процессов и объектов, и интерактив, который содержит подробную поэтапную инструкцию к работе и обеспечивает наглядность.

Провожу обучающие лабораторные опыты различного уровня сложности с использованием виртуальной лаборатории.

Виртуальный химический эксперимент - это вид учебного химического эксперимента, в котором компьютерная техника является средством моделирования химических процессов и явлений или демонстрации их.

И.С. Иванова предложила оригинальное определение виртуального эксперимента. Она полагает, что виртуальный эксперимент – это «компьютерная симуляция лабораторных работ, которая предполагает, что объект исследования и экспериментальная установка находятся в мнимом виртуальном пространстве».

Можно выделить два основных типа виртуального химического эксперимента – виртуальные лаборатории и виртуальные демонстрации.

Виртуальная демонстрация – компьютерная программа, с помощью которой на компьютере воспроизводятся динамические изображения, создающие визуальные эффекты, имитирующие признаки и условия протекания химических процессов. Такая программа не допускает вмешательства пользователя в алгоритм, реализующий ее работу.

Виртуальная лаборатория – компьютерная программа, которая даёт возможность моделировать на компьютере химический процесс, изменять параметры и условия его проведения. Данная программа предоставляет особые возможности для реализации интерактивного обучения. Виртуальные лаборатории позволяют моделировать химический эксперимент, который по причинам дороговизны реактивов, опасности, временных ограничений невозможно реализовать в школьной химической лаборатории. Компьютерные модели дают возможность получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации опасных или сложных химических опытов, воспроизводить их тонкие детали, которые можно не заметить при проведении реального эксперимента. Компьютерное моделирование позволяет варьировать в широких пределах условия и параметры проведения опыта, изменять временной масштаб, а также моделировать ситуации, недоступные в реальном эксперименте.

Выполняя практические работы и лабораторные опыты с использованием виртуальных лабораторий, учащиеся самостоятельно исследуют закономерности и химические явления, на практике убеждаясь в их достоверности. Естественно, что любая практическая деятельность учеников, в том числе и виртуальная, не может осуществляться без учителя, его руководящего слова. Одним из главных достоинств виртуального учебного эксперимента является то, что учащиеся могут возвращаться к нему неоднократно, что приводит к более глубокому и прочному усвоению материала.

Виртуальная лабораторная работа может быть использована и для подготовки и проведения учащимися реального химического эксперимента. Реальный эксперимент должен быть тщательно спланирован. За основу обучающиеся берут инструкцию, предложенную в виртуальной лабораторной работе. В своей практике в качестве виртуальных работ использую электронные учебные модули Открытых Мультимедиа Систем (ОМС). Учитель управляет процессом проведения лабораторных опытов прямо на интерактивной доске или со своего компьютера. Учащиеся наблюдают за действиями на экране, а затем выполняют лабораторные опыты, пользуясь инструкцией, предложенной в виртуальной работе. Ученики имеют право выбора уровня сложности лабораторного опыта.

I уровень сложности – выполнение лабораторного опыта в соответствии с инструкцией, предложенной в виртуальной лабораторной работе (интерактив).

Учащиеся проводят опыт в виртуальной лаборатории и фиксируют его результат.

II уровень сложности – просмотр видеоэксперимента (мультимедиа) и самостоятельное выполнение лабораторного опыта по инструкции.

Учащиеся просматривают видеофрагмент, затем выполняют фрагмент аналогичного лабораторного опыта с использованием реальных химических реактивов в соответствии с инструкцией.

III уровень сложности – просмотр видеоэксперимента (мультимедиа) и самостоятельное выполнение подобного лабораторного опыта по инструкции.

Учащиеся просматривают видеофрагмент, затем выполняют подобный лабораторный опыт в соответствии с инструкцией.

Навыки, приобретённые в процессе выполнения экспериментальных работ, обучающиеся могут использовать при подготовке различных учебных проектов и представлении результатов своей самостоятельной деятельности в виде презентаций. При этом ученик получает не только знания по химии, но и развивает способности к «экспериментальному» и аналитическому мышлению.

Выполнение лабораторных опытов с помощью компьютерных технологий вносит определенные особенности в учебный процесс.

Появляется возможность проведения опытов как в процессе изложения нового, так и при закреплении материала, обобщении знаний, решении экспериментальных задач.

Совершенствуется организация практических и лабораторных работ. Учащиеся получают возможность индивидуально выполнять опыты, что, во-первых, сказывается на развитии самостоятельности, во-вторых, на формировании общих лабораторных, организационных и других практических умений.

При выполнении виртуальных опытов экономится учебное время, в результате обучающиеся получают дополнительные возможности для решения творческих экспериментальных задач, правильного осмысления сути происходящих реакций или закрепления материала.

Химический эксперимент побуждает учащихся экспериментировать и дает возможность получать удовлетворение от собственных открытий.

1. Новизна и результативность.

Новизна опыта заключается в том, что для формирования учебно-познавательной компетентности обучающихся необходимо выделить следующий комплекс педагогических условий:

- организация стимулирующей среды;

- сотрудничество педагога и учащегося;

- организация взаимодействия учащихся, педагогов и родителей.

Учебно-познавательная компетентность обучающихся представляет собой осознанную готовность своими силами продвигаться в усвоении и построении систем новых знаний, проходя ступени понимания, смыслотворчества и саморазвития.

Обобщая свой опыт работы, хотелось бы отметить, что химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению изучаемым материалом. Систематическое использование на уроках химии эксперимента позволяет развивать УУД (учебно-познавательные, коммуникативные, регулятивные, личностные), вырабатывать алгоритм наблюдения за явлениями и процессами, формирует и совершенствует экспериментальные компетентности. Химический эксперимент способствует всестороннему развитию и общему воспитанию личности.

Использование виртуального эксперимента позволяет:

- увеличивать объем учебного материала при значительной экономии времени;

- улучшать наглядность подачи учебного материала за счет цвета, звука и движения;

- проводить демонстрации тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей;

- ускорять темп урока за счет эмоциональной составляющей.

Все это повышает интерес у учащихся к предмету и, как следствие, приводит к улучшению качества знаний.

В подтверждение этого я проводила сравнительный анализ процента качества знаний тем, изучаемых с применением информационных технологий и без их использования. Результаты можно рассмотреть на примере двух тем из органической химии «Алкены» и «Арены». В процессе изучения тем проводились практические работы: «Получение этилена и изучение его свойств» (в условиях школьной лаборатории) и «Ароматические углеводороды» (с использованием «Виртуальной лаборатории»). Контроль знаний и умений по темам осуществлялся в виде тестовых заданий [11]. Результаты работ показывают эффективность использования электронного издания «Виртуальная химическая лаборатория для 8–11 классов» (табл. 1).

Таблица 1. Анализ результатов практических и контрольных работ

Стабильное качество знаний и успешность обучения учащихся химии

Динамика успеваемости обучающихся

за последние три года по химии

На протяжении трех лет у учащихся наблюдается стабильно высокий уровень успеваемости по химии, что свидетельствует об эффективности применяемых методов и средств;

Устойчивый познавательный интерес учащихся к предмету и качественная динамика учебной мотивации

Динамика качества знаний обучающихся

за последние три года по химии

На протяжении 3-х учебных лет прослеживается стабильно высокое качество знаний учащихся по химии (52%- 52% - 55%).

Развитие новых отношений «Ученик-учитель»;

Уровень развития школьной мотивации обучающихся

Следует отметить положительную динамику к увеличению количества обучающихся с высоким уровнем познавательной мотивации за последние 3 года. Это подтверждается увеличением детей, выбравших естественно- научное направление, соответственно по годам 2 – 6 – 7 обучающихся.

Список литературы и цифровых образовательных ресурсов

1. Адаменко А.А. Анализ роли химического эксперимента в средней школе.

2. Андреева И.Ю., Азизова Н. А. Электронное пособие как интерактивное средство обучения, //Журнал «Биология в школе». 2008. № 1стр. 48-49.

3. Гриншкун В.В., Григорьев С.Г. Образовательные электронные издания и ресурсы. // Учебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов и слушателей системы повышения квалификации работников образования. / Курск: КГУ, Москва: МГПУ - 2008, 98 с.

4. Злотников Э.Г. Химический эксперимент в условиях развивающего обучения. Химия в школе, 2001, № 1.

5. Леонова О.Н. Методика использования образовательных ресурсов на электронных носителях. Химия (ИД «Первое сентября»), 2005, № 8, с.13–21.

6. "О национальной доктрине образования в Российской Федерации". Постановление Правительства Российской Федерации от 4 октября 2000 г. N 751. - http://www.rg.ru/2000/10/11/doktrina-dok.html

7. Учебное электронное издание: Химия. 8–11 класс. Виртуальная лаборатория. (2 CD + методическое пособие.) Лаборатория систем мультимедиа, МарГТУ, 2004.

8. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования. – http://standart.edu.ru/

9. Федеральный государственный образовательный стандарт  среднего (полного) общего образования. –http://standart.edu.ru/

10. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Пособие для учителя/ Под редакцией А.Г.Асмолова.-М.:Просвещение,2010.

11. Шмаков Ю.А. Тесты по органической химии. Саратов: Лицей, 2001, 80 с.

12. http://www.chem.msu.su/rus/books/2011/estestv-obraz/zhilin.pdf.