Проблемное обучение на уроках химии.
Технология классно-урочной системы на протяжении столетий оказывалась наиболее эффективной для массовой передачи знаний, умений, навыков учащимся. Происходящие в современности изменения в общественной жизни требуют развития новых способов образования, педагогических технологий, имеющих дело с индивидуальным развитием личности.
К таким технологиям относится технология проблемного обучения.
Учение вообще, как отмечал С.Л. Рубинштейн, есть «совместное исследование, проводимое учителем и учеником».
Проблемное обучение имеет длительную историю своего развития.
Ещё в древние времена было известно, что умственная активность способствует и лучшему запоминанию, и более глубокому проникновению в суть предметов, процессов и явлений. Так, постановка проблемных вопросов собеседнику и его затруднение в поисках ответов на них характерны для дискуссий Сократа, этот же приём был известен и в пифагорийской школе.
В дальнейшем идею активного обучения развивали такие педагоги и философы, как Я.А. Коменский, Ж.Ж. Руссо, И.Г. Песталоцци.
Научное обоснование проблемному обучению как дидактической системе дал российский дидакт М.И. Махмутов.
Теоретические основы проблемного обучения. Под проблемным обучением понимается такая организация учебного процесса, которая предполагает создание под руководством учителя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению.
Данный вид обучения:
направлен на самостоятельный поиск учащимися новых понятий и способов действий;
предполагает последовательное и целенаправленное выдвижение перед учащимися познавательных проблем, разрешение которых (под руководством учителя) приводит к активному усвоению новых знаний;
обеспечивает особый способ мышления, прочность знаний и творческое их применение в практической деятельности.
При проблемном обучении преподаватель не сообщает готовых знаний, а организует учащихся на их поиск: понятия, закономерности, теории познаются в ходе поиска, наблюдений, анализа фактов, мыслительной деятельности.
Необходимыми составляющими проблемного обучения являются следующие понятия: «проблема», «проблемная ситуация», «гипотеза», «эксперимент».
Что же такое «проблема» и «проблемная ситуация»?
Проблема ( от греч. – задача) – «сложный вопрос, задача, требующая решения» (С.И. Ожегов). Проблема может быть научной и учебной.
Учебной проблемой является вопрос или задание, способ решения или результат которого ученику заранее неизвестен, но ученик обладает определёнными знаниями и умениями, для того, чтобы осуществить поиск этого результата или способа выполнения задания. Вопрос, на который ученик заранее знает ответ, не является проблемой.
Проблемную ситуацию психологи определяют как психическое состояние личности, при котором возникает познавательная потребность в результате каких – либо противоречий.
Для построения процесса проблемного обучения требуется создание соответствующих проблемных ситуаций, из которых наиболее характерными являются следующие:
Первый тип. Проблемные ситуации чаще всего возникают тогда, когда учащиеся сталкиваются с необходимостью использовать ранее усвоенные знания в новых практических условиях. При этом учащиеся часто сталкиваются с фактом недостаточности знаний, умений и навыков для решения практической задачи. Осознание этого факта учащимися возбуждает познавательный интерес и стимулирует поиск новых знаний.
Второй тип. Проблемная ситуация легко возникает в том случае, если имеется противоречие между теоретически возможным путём решения задачи и практической неосуществимостью избранного способа.
Третий тип. Проблемная ситуация возникает тогда, когда имеется противоречие между практически достигнутым результатом выполнения учебного задания и отсутствием у учащихся знаний для его теоретического обоснования.
Четвёртый тип следует считать самым распространённым. Проблемные ситуации возникают, если учащиеся не знают способа решения поставленной задачи, т.е. в случае осознания учащимися недостаточности прежних знаний для объяснения нового факта.
Создание проблемной ситуации и её осознание учащимися, как отмечает М.И. Махмутов, возможно при изучении почти любой учебной темы, так как в большинстве случаев можно поставить перед учеником проблемный вопрос для самостоятельного его решения.
Проблемные ситуации могут создаваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении, закреплении, контроле.
Технологическая схема проблемного обучения такова: учитель создаёт проблемную ситуацию, направляет учащихся на её решение, организует поиск решения и применение полученных знаний в решении практических задач.
При реализации проблемного обучения учитель строит взаимоотношения с классом так, чтобы учащиеся могли проявлять инициативу, высказывать предположения, даже неправильные, но их во время дискуссии опровергнут другие участники.
Особенности использования проблемного обучения
на уроках химии.
Проблемное обучение является одним из методов развития учащихся. Постановкой проблем, проблемных вопросов или проблемных ситуаций учитель создаёт определённые организационные условия для активизации мыслительной деятельности учащихся, стимулируя поиск недостающих знаний для разрешения познавательного противоречия. Этот поиск может происходить при определённых способах организации проблемного обучения.
Наиболее эффективны следующие три способа организации проблемного обучения: проблемное изложение, поисковая (эвристическая) беседа, самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность учащихся.
Проблемное изложение.
Этот способ организации проблемного обучения наиболее уместен в тех случаях, когда учащиеся не обладают достаточным объёмом знаний, когда они впервые сталкиваются с тем или иным явлением и не могут установить необходимые ассоциативные связи. В этом случае поиск осуществляет сам учитель. Так, например, формирование понятия об ароматической связи в молекуле бензола возможно, если проследить историю синтеза и изучение бензола через анализ формулы Кекуле. Таким образом, учитель не просто сообщает выводы науки, но и раскрывает путь, который привёл к этим выводам.
При изучении темы «Углеводы» можно задать такой проблемный вопрос: почему хлеб, если его долго жевать, приобретает сладкий вкус? Или при демонстрации эксперимента по сравнению свойств глюкозы и фруктозы учащиеся сталкиваются с проблемой: глюкоза реагирует с гидроксидом меди (II), а фруктоза – нет. Почему?
В жизни проблемы есть всегда, а в учебной деятельности их иногда приходится моделировать. Простой способ научиться ставить проблему самому и научить учащихся видеть её – ознакомиться с любым текстом и найти в нём какие-нибудь противоречия. Например, в газете «Известия» от 17мая 1995 года была опубликована заметка «Жвачка без сахара»: «Сахарозаменитель ксилитол, получаемый из берёзы и известный у нас как ксилит, содержится во многих фруктах, в скорлупе миндаля. Финские и американские врачи провели исследования большого количества детей в одном из государств Центральной Америки, продолжавшиеся более трёх лет. Учителя давали детям жвачку с ксилитом. Чем дольше её держишь во рту, тем лучше для зубов. Уменьшается вредный налёт на зубах, во рту восстанавливается нормальное кислотно-щелочное равновесие. Ксилитол усиливает механизмы иммунной защиты полости рта. В итоге уменьшается количество стрептококков, способствующих появлению кариеса, в слюне возрастает содержание кальция».
Прочитав заметку, на первый взгляд всё кажется прекрасным: жуй жвачку с ксилитом – сохранишь здоровые зубы. Но учащиеся знают из биологии и органической химии, что если жевать резинку в перерывах между едой, то желудок работает вхолостую и переваривает собственные стенки. Кроме того, есть жевательная резинка, которая содержит бутадиенстирольный каучук, не разрешённый к применению в пищевых продуктах.
Постепенно вырисовывается проблема: как же быть? И далее вместе с учителем учащиеся пробуют решить её, выработав следующие рекомендации: жевать резинку необходимо только после еды; быть внимательным к экспертизе данного продукта, не употреблять вредных для здоровья жевательных резинок.
Учитель при проблемном изложении материала руководит познавательным процессом учеников, ставит вопросы, которые заостряют внимание учеников на противоречивости изучаемого явления и заставляет их задуматься. Прежде чем учитель даст ответ на поставленный вопрос, ученики уже могут дать про себя ответ и сверить его с ходом суждения и выводов учителя.
Как было отмечено выше, проблемное изложение применяется обычно в тех случаях, когда учащиеся не имеют достаточного запаса знаний, чтобы активно участвовать в решении проблемы. Если же школьники обладают минимумом знаний, необходимым для активного участия в решении учебной проблемы, то применяется следующий способ организации проблемного обучения: поисковая беседа.
Поисковая (эвристическая) беседа.
Эвристической беседой называют систему логически взаимосвязанных вопросов учителя и ответов учащихся, конечной целью которой является решение целостной, новой для учащихся проблемы или её части. Основные ценности эвристической беседы (по В.И. Андрееву):
Искусно поставленные вопросы задают стратегию творческого мышления. Проблема разбивается на подпроблемы: снижается уровень сложности до уровня соответствующих творческих возможностей ученика.
Каждый новый вопрос формирует новую стратегию – цель деятельности.
Стиль, манера, взгляды, убеждения учителя становятся достоянием его учеников.
Поисковая беседа обычно проводится на основе создаваемой учителем проблемной ситуации. При этом учащиеся самостоятельно намечают этапы поиска, высказывая различные предположения, выдвигая варианты решения проблемы.
Например, по теме «Степень окисления» возможна эвристическая беседа такого рода:
Учитель: Водород отдаёт электроны литию или наоборот?
Учащиеся: Электроны отдаёт литий, т.к. у него радиус атома больше.
Учитель: А во что тогда превратился водород?
Мнения разделились: одни учащиеся посчитали, что атом водорода, присоединяя электрон, превратился в атом гелия, т.к. у него два электрона; другие не согласились с этим, возразив, что у гелия заряд ядра +2, а у данной частицы +1.
Так что же это за частица?
Возникла проблемная ситуация, которую можно разрешить, ознакомившись с понятием «ион».
Беседа поискового характера является необходимой подготовительной ступенью к работе учащихся на уровне исследования.
Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность
учащихся.
Самостоятельная деятельность учащихся исследовательского характера является высшей формой самостоятельной деятельности и возможна лишь тогда, когда школьники обладают достаточными знаниями, необходимыми для построения научных предположений, также умением выдвигать гипотезы.
Одним из путей осуществления данного способа организации проблемного обучения является постановка исследовательских заданий. Особенностью таких заданий является то, что сначала, как правило, выполняется практическая работа по сбору фактов (опыты, эксперимент, наблюдение, работа за книгой, сбор материала), а затем их теоретический анализ и обобщение. При этом проблема очень часто возникает не сразу, а в ходе обнаружения несоответствия, противоречия между выявленными фактами.
Так, при изучении свойств щелочных металлов можно предложить следующее задание: «Выявить роль воды в реакциях взаимодействия щелочных металлов с растворами различных солей». Для создания проблемной ситуации учитель может предложить проблемный вопрос: «Каким образом будет происходить реакция между литием и раствором сульфата меди(II)?» При проведении эксперимента и дальнейшем анализе его результатов учащиеся приходят к пониманию сущности протекающих процессов.
При исследовательском методе обучения познавательная деятельность школьников по своей структуре приближается к исследовательской деятельности учёного, открывающего новые научные истины. Таким образом, исследовательский метод обучения – один из самых эффективных способов организации проблемного обучения, обеспечивающий наиболее высокий уровень познавательной самостоятельности учащихся.
Чтобы учащиеся приняли к решению учебную проблему, необходимо создание проблемных ситуаций. В методике обучения химии способы создания проблемной ситуации сформулированы следующим образом:
Демонстрация или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний. Например, учитель демонстрирует аллотропные видоизменения элементов и требует объяснить, почему они возможны.
Использование противоречия между имеющимися знаниями и изучаемыми фактами, когда на основании известных знаний учащиеся высказывают неправильные суждения. Например, учитель задаёт вопрос: может ли при пропускании оксида углерода(IV) известковую воду получиться прозрачный раствор? Учащиеся на основании предшествующего опыта отвечают отрицательно, а учитель показывает опыт с образованием гидрокарбоната кальция.
Объяснение фактов на основании известной теории. Например, почему при электролизе раствора сульфата натрия на катоде выделяется водород, а на аноде кислород? Учащиеся должны ответить на вопрос, пользуясь справочными таблицами: рядом напряжений металлов, рядом анионов, расположенных в порядке убывания способности к окислению, и сведениями об окислительно-восстановительной сущности электролиза.
С помощью неизвестной теории строится гипотеза и затем проверяется практикой. Например, будет ли уксусная кислота как органическая кислота проявлять общие свойства кислот? Учащиеся высказывают предположения, учитель ставит эксперимент, а затем даётся теоретическое объяснение.
Нахождение рационального пути решения, когда заданы условия и
дана конечная цель. Например, учитель предлагает экспериментальную задачу: даны три пробирки с веществами. Определить эти вещества наиболее коротким путём, с наименьшим числом проб.
Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях.
Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока. Нужно дать учащимся возможность подумать дома, использовать дополнительную литературу.
Принцип историзма также создаёт условия для проблемного обучения. Например, поиск путей систематизации химических элементов, приведший, в конечном счёте, Д.И.Менделеева к открытию периодического закона. Многочисленные проблемы, связанные с объяснением взаимного влияния атомов в молекулах органических веществ на основе электронного строения, также являются отражением вопросов, возникших в истории развития органической химии. Не обязательно, чтобы на уроке использовались все этапы проблемного обучения.
Для того, чтобы отыскать учебную проблему, необходимо проанализировать содержание, т.е. выделить элементы содержания и связи между ними. Например, при изучении свойств аммиака учащиеся вначале характеризуют строение атомов элементов водорода и азота, строение молекулы аммиака, определяют степени окисления атомов азота и водорода в аммиаке, а затем рассматривают химические свойства этого соединения.
Здесь решается несколько проблем. Даже на самом первом этапе урока при изучении состава аммиака можно не просто информативно сообщить, что его формула NН3, а связь между атомами полярная, а предложить учащимся обосновать состав этого соединения, т.е. установить связь между составом соединения и строением образующих его атомов.
При изучении химических свойств аммиака возможна постановка проблемного вопроса «За счёт чего аммиак может вступать в реакции присоединения, если все неспаренные электроны использованы на связи с водородом?»
Таким образом, этап создания на уроке проблемной ситуации требует от учителя большого мастерства. Обучающийся ставится в позицию субъекта обучения и, как результат, у него образуются новые знания.
Каждый учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимать химическую картину мира, умели логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю.
Для этого необходимо сделать из ученика активного соучастника учебного процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому учителю нужно забыть о роли информатора, он должен исполнять роль организатора познавательной деятельности ученика.
Самостоятельное открытие малейшей крупицы знания учеником доставляет ему огромное удовольствие, позволяет ощутить свои возможности, возвышает его в собственных глазах. Ученик самоутверждается как личность. Эту положительную гамму эмоций школьник хранит в памяти, стремится пережить еще и еще раз. Так возникает интерес не просто к предмету, а что более ценно – к самому процессу познания – познавательный интерес.
Развитию познавательных и творческих интересов у учащихся, исследовательских навыков учащихся способствуют различные виды технологий: компьютерные технологии, технология проблемного и исследовательского обучения, технология игрового обучения, использование тестов и т.д.
Идея активизации обучения имеет большую историю. Еще в древние времена было известно, что умственная активность способствует и лучшему запоминанию, и более глубокому проникновению в суть предметов, процессов и явлений. Так, постановка проблемных вопросов собеседнику и его затруднение в поисках ответов на них были характерны для дискуссий Сократа, этот же прием был известен в пифагорийской школе.
В новой истории стремление к активному обучению восходит к философским взглядам Ф. Бэкона. Эмпиризм критически относится к истинам, имеющим «словесное» происхождение, он требует истины путем изучения действительности.
В дальнейшем идею активного обучения развивали такие педагоги и философы, как Я.А. Коменский, Ж.Ж. Руссо, И.Г. Песталоцци.
Во второй половине XIX века с критикой схоластических методов обучения выступал английский педагог Армстронг. Опытным путем он ввел в преподавание химии эвристический метод, развивающий мыслительные способности учащихся. Суть его состояла в том, что ученик становился в положение исследователя, когда вместо изложения учителем фактов и выводов науки ученик сам добывал и делал нужные выводы. Задачу эвристического метода Армстронг видел не в передаче школьникам готовых выводов науки, а в том, чтобы научить учащихся методу познания, развивающему их мыслительные способности.
Первостепенное значение среди методов и приемов обучения занимают эвристическая беседа, проблемное изложение, дедуктивный подход. На широком использовании этих методов и строится современная теория проблемного обучения, разработанная М.И. Махмутовым, заслуга которого заключается в том, что он дал научное обоснование проблемному обучению как дидактической системе.
М.И.Махмутов считает, что проблемное обучение – это тип развивающего обучения, в котором сочетаются систематическая самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых выводов науки, а система методов построена с учетом целеполагания и принципа проблемности; процесс взаимодействия преподавания и учения ориентирован на формирование познавательной самостоятельности учащихся, устойчивых мотивов учения и мыслительных, включая и творческие способности в ходе усвоения ими научных понятий и способов деятельности, детерминированного системой проблемных ситуаций.
Остановимся на применении проблемного обучения для развития творческой активности и исследовательских навыков учащихся при изучении химии.
Круг знаний и умений, которыми должны овладеть учащиеся, определяется государственными программами по химии. Так, знания по предмету включают знания теорий и законов, знаний химического языка и основных химических понятий, знаний различных правил по химии, в частности, правил решения типовых расчетных задач, а также знаний определенного фактического материала.
Важнейшими умениями учащихся, обучающихся химии, являются следующие умения:
1)умение применять знания или осуществлять их перенос;
2)умение решать химические задачи;
3)умение выполнять определенные виды химического эксперимента, проявляя при этом такие частные умения, как: наблюдать, сравнивать, фиксировать устно или письменно результаты химического эксперимента, обобщать, делать соответствующие выводы;
4)умение отражать устно или письменно решение химических задач.
Знания и умения в процессе обучения подвергаются определенным изменениям – углубляются, расширяются, становятся более действенными, между ними устанавливаются сложные взаимосвязи. В этом и заключается их развитие, которое, в свою очередь, влияет и определяет развитие учащихся.
По мнению И.Г. Геращенко, химия как теоретическая наука оказывает существенное влияние и на развитие научного, творческого мышления учащихся. Поэтому второе обязательное условие развития учащихся в процессе обучения – овладение не только знаниями по предмету, но и приемами мышления.
Основными приемами мышления или приемами умственных действий, без умения пользоваться которыми затруднено или невозможно овладение знаниями по химии, являются сравнение, абстрагирование и обобщение.
Прием абстрагирования или выделения существенных сторон и признаков предметов и явлений и отличия от признаков несущественных является основой формирования научных понятий, творческих положений и представлений, созданных в процессе химического эксперимента. Овладение приемом абстрагирования способствует успешному изучению различных теорий и законов химии. На основе абстрагирования возможно обучить учащихся более сложным обобщениям в виде вывода правил, определения понятий, объяснения некоторых закономерностей, например, зависимости свойств веществ от их состава и строения, от величины радиуса и зарядов ионов.
При развитии мышления учащихся необходимо использовать проблемное изложение нового материала, широко внедрять эвристический метод, применять дедуктивный подход при решении химических задач. Поэтому третьим условием развития учащихся при обучении химии является широкое использование методов и средств обучения, в максимальной степени активизирующих мыслительную и учебную деятельность учащихся.
Химия – наука экспериментальная. Поэтому в основе преподавания лежит химический эксперимент как источник знаний, выдвижения и проверки гипотез, как средство закрепления знаний и их контроля. Внедрение исследовательского подхода в обучении химии способствует усилению мотивации учебной деятельности. Интеграция естественнонаучных знаний, полученных в результате проведения исследовательской работы учащимися, позволяет изменить качество учебного процесса и повысить успешность обучения школьников.
Майкл Фарадей говорил: “Ни одна наука не нуждается в эксперименте в такой степени как химия. Ее основные законы, теории и выводы опираются на факты. Поэтому постоянный контроль опытом необходим”.
Умению проводить научные исследования надо обучать уже в школе. Организация научно-исследовательской деятельности учащихся создает положительные результаты: у них формируется научное мышление, а не простое накопление знаний. Исследовательская деятельность дает ученику возможность развить свой интеллект в самостоятельной творческой деятельности, с учетом индивидуальных особенностей и склонностей. . В преподавании естественных наук, и в частности в химии, основная задача состоит в том, чтобы, прежде всего заинтересовать учащихся процессом познания: научить их ставить вопросы и пытаться найти на них ответы, объяснять результаты, делать выводы. исследовательская работа – прекрасное поле деятельности для учащихся, при выполнении которой решаются задачи: решение практических, общественно-значимых задач; самореализация личности; гуманность по отношению к окружающему миру; приобретение навыков правильного образа жизни.
Наиболее удачным приемом подачи материала является проблемное обучение.
Ведущей педагогической идеей опыта является глубокое усвоение учебного материала и осмысление его на уроке химии, формирование межличностных отношений у учащихся, обучение радостью, успехом, удачей при поиске и разрешении проблемных вопросов.
Для того чтобы возбудить мыслительную деятельность учащихся применяется один из приемов современных технологий обучения – проблемный подход при изучении неорганической и органической химии.
Проблемное обучение – это такая организация педагогического процесса, когда ученик систематически включается учителем в поиск решения новых для него проблем. Структура процесса проблемного обучения представляет собой систему связанных между собой и усложняющихся проблемных ситуаций.
В психолого-педагогической литературе проблемное обучение рассматривают как форму активного обучения, которое базируется на психологических закономерностях. Как обучение, в котором учащиеся систематически включаются в процесс решения проблем и проблемных задач, построенных на содержании программного материала. Как тип развивающегося обучения, в котором сочетаются систематическая самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых знаний.
Каждое из определений раскрывает одну из сторон проблемного обучения. Но во всех определениях подчёркиваются главные признаки, которые лежат в основе моделирования уроков в режиме технологии проблемного обучения. Это:
1)создание проблемных ситуаций,
2)обучение учащихся в процессе решения проблем,
3)сочетание поисковой деятельности и усвоения знаний в готовом виде.
Проблемная ситуация – состояние интеллектуального затруднения, которое требует поиска новых знаний и новых способов их получения. Проблемные ситуации различаются по ситуации неизвестного, по уровню проблемности, по виду «рассогласования» информации, по другим методическим особенностям.
Ситуации интеллектуального затруднения чаще всего создаются с помощью проблемного вопроса.
В проблемном вопросе должны быть:
1)сложность, выступающая в форме противоречия,
2)ёмкое содержание,
3)увлекательная форма,
4)доступный для ученика уровень сложности.
В процессе работы наиболее часто учитель использует проблемные вопросы в форме познавательной (проблемной) задачи.
Проблемное обучение является одним из методов развития учащихся. Постановкой проблем, проблемных вопросов или проблемных ситуаций учитель создает определенные организационные условия для активизации мыслительной деятельности учащихся, стимулируя поиск недостающих знаний для разрешения познавательного противоречия.
Метод проблемного обучения – творческий, оригинальный подход к обучению, требующий активной, поисковой, исследовательской работы школьников. Учащиеся в ходе урока получают не готовые объяснения нового материала, а работают с ним самостоятельно.
Практическое использование методики проблемного обучения в курсе химии включает в себя несколько этапов.
1. Разработка проблемных вопросов. Из опыта работы следует, что проблемный вопрос должен быть:
- сложным, сопряженным с противоречиями;
- увлекательным, но соответствующим логике науки;
- ёмким, способным охватить широкий круг вопросов;
- создающий затруднения, необходимые для проблемной ситуации.
2. Перевод проблемного вопроса в проблемную ситуацию осуществляется:
- через углубление проблемного вопроса;
- через поиск разных граней его решения;
- через сопоставление разных вариантов ответов.
3. Формы решения проблемных ситуаций:
- дискуссия;
- научный спор;
- проблемная лекция;
- проблемные задачи и задания;
- задачи исследовательского характера;
- исторические документы, тексты, материалы с проблемной направленностью.
4. Определение факторов создания проблемных ситуаций:
- уровень развития учащихся;
- характер исторического материала;
- педагогические цели;
- творческие и познавательные способности учащихся, их интересы и потребности;
- организация поисковой работы;
- стимуляция личной заинтересованности в разрешении проблемной ситуации;
- выявление причинно-следственных связей.
5. Создание блоков проблемных уроков.
6. Подготовка проблемных домашних заданий.
7. Разработка проблемного дидактического и контрольного материала.
Наиболее эффективны следующие три способа проблемного обучения: проблемное изложение, поисковая беседа, самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность учащихся.
Проблемное изложение наиболее уместно в тех случаях, когда учащиеся не обладают достаточным объемом знаний, когда они впервые сталкиваются с тем или иным явлением и не могут установить необходимые ассоциации. В этом случае поиск осуществляет сам учитель. Так, например, формирование понятия об ароматической связи в молекуле бензола возможно, если проследить историю синтеза и изучения бензола через анализ формулы Кекуле. Таким образом, учитель не просто сообщит выводы науки, а раскроет путь, который привел к этим выводам.
Учитель при проблемном изложении материала руководит познавательным процессом учеников, ставит вопросы, которые заостряют внимание учеников на противоречивости изучаемого явления и заставляют их задуматься. Прежде чем учитель даст ответ на поставленный вопрос, ученики уже могут дать про себя ответ и сверить его с ходом суждения и выводом учителя.
Проблемное изложение материала подводит учащихся к более высокому уровню проблемности, учит их проблемно мыслить. Выше было отмечено, что проблемное изложение применяется обычно в тех случаях, когда учащиеся не имеют достаточного запаса знаний, чтобы активно участвовать в решении проблемы. Если же школьники обладают минимумом знаний, необходимым для активного участия в решении учебной проблемы, то применяется поисковая беседа.
Поисковая беседа – это такая беседа, в процессе которой учащиеся, опираясь на уже известный им материал, под руководством учителя ищут и самостоятельно находят ответ на поставленный проблемный вопрос. Поисковая беседа обычно проводится на основе создаваемой учителем проблемной ситуации. При этом учащиеся самостоятельно намечают этапы поиска, высказывая различные предположения, выдвигая варианты решения проблемы. Например, при изучении комплексных соединений учитель может предложить учащимся следующую учебную проблему: «Чем объяснить изменение окраски раствора соли хрома (III) при нагревании?» Проблемная ситуация возникает при демонстрации опыта нагревания раствора хлорида хрома (III). Для того чтобы подготовить учащихся к выдвижению гипотезы, можно привлечь их знания о кристаллогидратах и предложить вспомнить опыты по обезвоживанию медного купороса и гидратации сульфата меди (II). В ходе поисковой беседы учащиеся при помощи учителя раскрывают сущность понятия изомерии комплексных соединений и дают ему определение.
Беседа поискового характера является необходимой подготовительной ступенью к работе учащихся на уровне исследования.
Самостоятельная деятельность учащихся исследовательского характера является высшей формой самостоятельной деятельности и возможна лишь тогда, когда они обладают достаточными знаниями, необходимыми для построения научных предположений, а также умением выдвигать гипотезы.
Одним из путей осуществления данного способа организации проблемного обучения является постановка исследовательских заданий. Особенностью исследовательских заданий является то, что сначала, как правило, выполняется практическая работа по сбору фактов (опыты, эксперимент, наблюдение, работа над книгой, сбор материала), а затем их теоретический анализ и обобщение. При этом проблема очень часто возникает не сразу, а в ходе обнаружения несоответствия, противоречия между выявленными фактами.
Так, при изучении свойств щелочных металлов можно предложить следующее задание: «Выявить роль воды в реакциях взаимодействия щелочных металлов с растворами различных солей». Для создания проблемной ситуации учитель может предложить проблемный вопрос: «Каким образом будет происходить реакция между литием и раствором сульфата меди (II)?» При проведении эксперимента и дальнейшем анализе его результатов учащиеся приходят к пониманию сущности протекающих процессов.
При исследовательском методе обучения познавательная деятельность школьников по своей структуре приближается к исследовательской деятельности ученого, открывающего новые научные истины. Таким образом, исследовательский метод обучения – один из самых эффективных способов организации проблемного обучения, обеспечивающий наиболее высокий уровень познавательной самостоятельности учащихся.
Перечисленные способы организации проблемного обучения не являются единственно возможными; могут быть и другие, целесообразность применения и эффективность которых может подтвердить лишь практика.
Способы создания проблемной ситуации могут быть самыми разнообразными.
К ним можно отнести:
1. Демонстрацию или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний. Например, учитель демонстрирует аллотропные видоизменения элементов и предлагает объяснить, почему они возможны, или, например, учащиеся еще не знают, что хлорид аммония может возгоняться, а им предлагают вопрос, как разделить смесь хлорида аммония и хлорида калия.
2. Использование противоречия между имеющимися знаниями и изучаемыми фактами, когда на основании известных знаний учащиеся высказывают неправильные суждения. Например, учитель задает вопрос: «Может ли при пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду получиться прозрачный раствор?» Учащиеся на основании предшествующего опыта отвечают отрицательно, а учитель показывает опыт с образованием гидрокарбоната кальция.
3. Объяснение фактов на основании известной теории. Например, почему при электролизе сульфата натрия на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород? Учащиеся должны ответить на вопрос, пользуясь справочными таблицами: рядом напряжения металлов, рядом анионов, расположенных в порядке убывания способности к окислению, и сведениями об окислительно-восстановительной сущности электролиза.
4. Построение гипотезы на основе известной теории, а затем ее проверку. Например, будет ли уксусная кислота как кислота органическая проявлять общие свойства кислот? Учащиеся высказывают предположение, учитель ставит эксперимент, а затем дается теоретическое объяснение.
5. Нахождение рационального пути решения, когда заданы условия и дается конечная цель. Например, учитель предлагает экспериментальную задачу: даны три пробирки с веществами; определить эти вещества наиболее коротким способом, с наименьшим числом проб.
6. Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях. Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока, поэтому для решения проблемы необходимо вне урока использовать дополнительную литературу, справочники. Например, подобрать условия для определенной реакции, зная свойства веществ, вступающих в нее, высказать предположения по оптимизации изучаемого производственного процесса.
7. Принцип историзма также создает условия для проблемного обучения. Например, поиск путей систематизации химических элементов, приведший, в конечном счете Д.И. Менделеева, к открытию периодического закона. Многочисленные проблемы, связанные с обеспечением взаимного влияния атомов в молекулах органических веществ на основе электронного строения, также являются отражением вопросов, возникавших в истории развития органической химии.
Наиболее удачно найденной проблемной ситуацией следует считать такую, при которой проблему формулируют сами учащиеся.
При использовании проблемного обучения нужно понимать, что только тогда можно говорить о развитии мышления, когда проблемные ситуации используются регулярно, сменяя одна другую. Использование проблемных ситуаций на уроках химии способствует формированию диалектического мышления школьников, развитию умений находить и решать противоречия. Отношение к противоречиям является показателем мышления человека.
Механизм проблемного обучения в наиболее кратком варианте может быть выражен такой последовательностью: учитель ставит перед детьми проблему и рассматривает на ее примере образец научного познания. В ходе решения он показывает рождение и развитие научного знания, а учащиеся тщательно следят за логической точностью этого движения, усваивая при этом и новую для себя информацию, и теоретически осваивая способы ее получения. Главное в этом случае – представить уже сделанные открытия в осмысленной и доступной для учащихся форме и дать им возможность самим пережить тот энтузиазм и драматизм, которым сопровождались эти важные открытия.
Например, учитель ставит проблему: алюминий – самый распространенный металл на Земле (на его долю приходится более 8% земной коры), а в технике он стал применяться сравнительно недавно (на Парижской выставке 1855 г. алюминий демонстрировался как самый редкий металл, который стоил в 10 раз дороже золота). Почему? Решение проблемы экономически выгодного промышленного способа получения алюминия иллюстрируется сообщениями учителя об открытии американским студентом Ч.М.Холлом способности глинозема растворяться в криолите уже при 950 °С. Это открытие позволило получать алюминий путем электролиза с более низкими затратами электроэнергии. Удивительно, но тогда же французский металлург П.Эру, которому в то время было столько же лет, сколько и Холлу, разработал тот же метод получения алюминия. Помимо этих совпадений судьбе было угодно отпустить создателям промышленного способа получения алюминия одинаковое число лет жизни.
Умение видеть проблемы – интегральное свойство, характеризующее мышление человека. Развивается оно в течение длительного времени в самых разных сферах деятельности, и все же для его развития можно подобрать специальные упражнения и методики, которые в значительной мере помогут в решении этой сложной педагогической задачи.
Рассмотрим некоторые из таких заданий применительно к химии.
Задание 1. «Необычное в обычном». Одно из самых важных свойств в деле выявления проблем – способность изменять собственную точку зрения, смотреть на объект исследования с разных сторон. Естественно, если смотреть на один и тот же объект с разных точек зрения, то обязательно увидишь нечто, ускользающее от традиционного взгляда. Например, при рассмотрении свойств воды или низших спиртов учащиеся вдруг обращают внимание на то, что вода и этиловый спирт находятся в жидком состоянии при обычных условиях, несмотря на низкие значения относительных молекулярных масс, тогда как имеющие гораздо большие значения Mr хлор и бутан являются газами. Решение этой проблемы позволяет сформировать представление о водородной связи. В свою очередь этот взгляд на агрегатное состояние воды дает возможность рассмотреть такую ее аномалию, как способность сжиматься при охлаждении, но лишь до +4 °С, и о значении этой аномалии для живой природы.
Задание 2. «Найти особенное и единичное в общем». Рассмотрение физических свойств галогенов позволит выделить единичное (йод – твердое вещество, бром – жидкость) и особенное (фтор и хлор – газы). Знакомство с химическими свойствами галогенов дает возможность в общем (вытеснительный ряд галогенов: фтор – хлор – бром – йод) показать особенное (вытеснение более активными галогенами менее активных из растворов их солей или бескислородных кислот, за исключением фтора) и единичное (способность фтора взаимодействовать с водой).
Задание 3. «Охарактеризовать химический объект многопланово». Классификационная характеристика азотной кислоты в этом ракурсе может быть представлена так: это одноосновная, кислородсодержащая, растворимая, сильная кислота, которая необратимо диссоциирует по одной ступени и поэтому образует только один ряд солей – средние или нитраты.
Задание 4. «Увидеть в другом свете». В обучении химии большие возможности для конструирования заданий этого типа дает использование приема анимации (от лат. anima – жизнь, душа). Т.е. наделение неживых объектов учебного предмета (элементов, веществ или химических реакций) характеристиками, свойственными живому, в частности человеку, – своеобразное «очеловечивание» этих объектов. Например, общую идею таких заданий может отражать общее название «Художественный образ вещества или процесса».
При выполнении заданий такого типа важно поощрять самые интересные, самые изобретательные, оригинальные варианты. Отмечать каждый поворот сюжетной линии, каждую черточку, свидетельствующую о глубине проникновения ученика в новый, непривычный для него образ вещества или химической реакции.
Решение поставленной проблемы достигается посредством умственной деятельности, протекающей в форме выдвижения догадок и гипотез. Новое знание впервые осознается исследователем в форме гипотезы. Гипотеза выступает необходимым и кульминационным моментом мыслительного процесса.
Таким образом, гипотезы дают нам возможность увидеть проблему в другом свете, посмотреть на ситуацию с другой стороны.
Упражнения на развитие гипотетического мышления. Делая предположение, мы обычно используем следующие слова: «может быть», «предположим», «допустим», «возможно», «что если…»
1. При каких условиях каждый из перечисленных объектов (названия веществ, реакций) будет очень полезным? Можете ли вы придумать условия, при которых полезными будут два или более из этих объектов (веществ, реакций)?
2. При каких условиях эти же объекты (вещества, реакции) будут совершенно бесполезны и даже вредны?
3. Найдите возможную причину явления, события.
Почему загорелась лампочка прибора при испытании раствора вещества на электропроводность?
4. Предложите несколько разных гипотез по следующему поводу.
Почему бензол, имеющий по формуле Кекуле непредельный характер, не обесцвечивает бромную воду?
Мой опыт работы с применением технологии проблемного обучения на уроках химии показывает, что она дает положительные результаты, способствует развитию творческой активности учащихся, развитию у них исследовательских навыков, способности мыслить неординарно. Нестандартные уроки, возможность учащихся самим формулировать вопросы и искать ответы на них, свободное изложение своих мыслей, рассуждение, совместный поиск истины, которая всегда где-то рядом – все это способствует формированию познавательной активности учащихся на уроках химии.
2 028
24 794 
