Использование в учебном процессе метода развивающего обучения
статья на тему

Департамент образования города Москвы

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение города Москвы

«Московский образовательный комплекс имени Виктора Тададихина»

Левина В.Б.

Методическая разработка

для преподавателей

Москва

2016

Глобальные изменения в информационной, коммуникационной, профессиональной и других сферах современного общества требует корректировки содержательных, методических, технологических аспектов образования.

  Поскольку преподаватель химии включается в настоящее время и в ближайшей перспективе в педагогическую деятельность в условиях рыночной экономики и конкуренции, то его профессионально-дидактическая подготовка должна носить опережающий характер, учитывать современную  и квалификационную характеристику учителя химии, а также современные образовательные  тенденции дальнейшего развития теории и практики химического образования.

  Происходящие в современности изменения в общественной жизни требуют развития новых способов образования и педагогических технологий. В предлагаемом методическом пособии дается характеристика проблемному обучению, как одному из средств современного педагогического образования.

Рукопись рассмотрена на заседании цикловой комиссии технологических дисциплин, протокол № 5 от 20.01. 2016.

Проблемное обучение: историческая справка.

Плохой учитель преподносит истину,

хороший учит её находить.

А. Дистерверг

Один из известных философов как-то заметил, что образование – это то, что остаётся в сознании ученика, когда всё выученное забыто. Что должно остаться в голове студента, когда забыты законы химии?

 Совершенно верно – творческие умения, необходимые для самостоятельной познавательной и практической деятельности.

  Ещё в древние времена было известно, что умственная активность способствует и лучшему запоминанию, и более глубокому проникновению в суть предметов. Так, постановка проблемных вопросов собеседнику и его затруднение в поисках ответов на них были характерны для дискуссий Сократа, этот же приём был известен и пифагорийской школе.

  Во второй половине ХIХ века с критикой методов обучения выступал английский педагог Г.Э.Армстронг. Опытным путём он ввёл в преподавание химии эвристический метод, развивающий мыслительные способности учащихся. Суть его состояла в том, что ученик становился в  положение исследователя, когда вместо изложения фактов и выводовнауки ученик сам добывал и делал нужные выводы. Задачу эвристического метода Армстронг видел не в передаче ученикам готовых выводов науки, а в том, чтобы научить их методу познания, развивающему их мыслительные способности.

  Эвристический метод привлёк внимание педагогов Англии, США, Германии и России. В американской педагогике сложились две основные концепции проблемного обучения. Автором одной из них является Джон Дьюи. Это ещё не теория проблемного обучения, но это попытка применить в педагогике выводы психологов о том, что мышление есть решение проблемы. Однако Д.Дьюи игнорирует систему знаний, он предлагает изучать неупорядоченную сумму научных факторов, знание которых крайне необходимо в практической деятельности. Таким образом, дидактическая система Д. Дьюи не получает верного филосовского, психологического и педагогического обоснования и оказывается узкой теорией решения проблем, а не теорией целостного процесса обучения.

  Автором другой, наиболее существенной концепцией проблемного обучения является Дж. Брунер. В основе его теории лежат идеи структурирования учебного материала  и доминмрующей роли интуитивного мышления в процессе усвоения новых знаний. Он считал, что обучение должно вести к развитию интуитивного мышления. Однако его теория обучения отличается излишней психологизацией и для практики обучения неэффективна, так как преподаватель не получает научно обоснованных рекомендаций по рациональной организации процесса обучения.

  Научное обоснование проблемному обучению как дидактической системе дал российский диктат М.И. Махмутов.

Теоретические основы проблемного обучения

  В настоящее время под проблемным обучением понимается такая организация учебного процесса, которая предполагает создание под руководством преподавателя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность студентов по их разрешению.

  Данный вид обучения:

1. Направлен на самостоятельный поиск студентами новых понятий и способов действий.
2. Предполагает последовательное и целенаправленное выдвижение перед студентами познавательных проблем, разрешение которых приводит к активному усвоению новых знаний.
3. Обеспечивает особый способ мышления, прочность знаний и творческое их применение в практической деятельности.

При проблемном обучении преподаватель не сообщает готовых знаний, а организует студентов на их поиск: понятия, закономерности, теории познаются в ходе поиска, наблюдений, анализа факторов, мыслительной деятельности.

  Необходимыми составляющими проблемного обучения являются следующие понятия: “проблема”, “проблемная ситуация”, “гипотеза”, “эксперимент”.

  Что же такое “проблема” и “проблемная ситуация”?

  Проблема (от греч. Problema – 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 студенту заранее неизвестен, но студент обладает определёнными знаниями и умениями, для того ,чтобы осуществить поиск этого результата или способа выполнения задания. Вопрос, на который студент заранее знает ответ, не является проблемой.

 Для построения процесса проблемного обучения требуется преднамеренное и систематическое создание соответствующих проблемных ситуаций, из которых наиболее характерными для педагогической практики являются следующие:

  Первый тип. Проблемные ситуации чаще всего возникают тогда, когда студенты сталкиваются с необходимостью использовать ранее усвоенные знания в новых практических условиях. При этом студенты часто сталкиваются с фактором недостаточности знаний, умений и навыков для решения практической задачи.

  Второй тип. Проблемная ситуация 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 студентов знаний для его теоретического обоснования.

 Четвёртый тип следует считать самым распространённым. Проблемные ситуации возникают, если студенты не знают способа решения поставленной задачи.

  При использовании проблемного подхода нужно помнить. Что только тогда можно говорить о развитии мышления, когда проблемные ситуации используются регулярно, сменяя одна другую.

  Наиболее удачно найденной проблемной ситуацией следует считать такую, при которой проблему формулируют сами студенты.

  В современной теории проблемного обучения различают два вида проблемных ситуаций: психологическую и педагогическую. Первая касается деятельности студентов. Вторая представляет организацию учебного процесса.

  Педагогическая проблемная ситуация создаётся с помощью активизирующих действий, вопросов преподавателя, подчёркивающих новизну, важность объектов познания.

    Психологическая проблемная ситуация сугубо индивидуальная. Любая проблемная ситуация должна быть личностно значимой для студента, для того, чтобы он приступил к поиску решения поставленной проблемы.

  Технологическая схема проблемного обучения такова: преподаватель создаёт проблемную ситуацию, направляет студентов на её решение, организует поиск решения и применение полученных знаний в решении практических задач.

  Преподавателю следует помнить, что проблемное обучение может строиться на основе прочных знаний. Поэтому студентам следует предлагать в разумном количестве расчётные задачи, преследующие цель запоминания формул и операций, использование которых позволят в дальнейшем решать проблемные ситуации.

Этапы осуществления проблемного обучения в практической деятельности преподавателя

  Осуществление проблемного обучения возможно при следующих условиях:

1.Наличие проблемной ситуации.

2.Готовность студента к поиску решения.

3.Возможность неоднозначного пути решения.

  При этом выделяют следующие этапы осуществления проблемного обучения:

Первый этап – подготовка к восприятию проблемы. На этом этапе проводится актуализация знаний, которые необходимы для того, чтобы студенты могли решить проблему, так как при отсутствии необходимой подготовки они не могут приступить к решению. Например, если поставить перед студентом первого курса вопрос, почему вещества, имеющие одинаковый количественный и качественный состав, обладают разными свойствами, эта важнейшая химическая проблема не вызывает потребности её решать, так как их знаний пока недостаточно.

Второй этап - создание проблемной ситуации. Это самый ответственный и сложный этап проблемного обучения, который характеризуется тем, что студент не может выполнить задачу, поставленную перед ним преподавателем, только с помощью имеющихся у него знаний и должен дополнить их новыми. Студент обязан осознать причину этого затруднения.  Он примет задание к исполнению, когда будет четко сформулирована проблема.

Третий этап - формулирование проблемы – это итог возникшей проблемной ситуации. Она указывает, на то, что студенты должны направить свои усилия, на какой вопрос искать ответ. Если студенты систематически вовлекаются в решение проблем, они могут сформулировать проблему сами.

Четвертый этап -  процесс решения проблемы. Он состоит из нескольких ступеней: выдвижения гипотез (возможно использование приема “ мозгового штурма”, когда выдвигаются даже самые невероятные гипотезы), их обсуждение и выбор одной, наиболее вероятной гипотезы.

Пятый этап - доказательство правильности избранного решения, подтверждение его, если возможно, на практике.

Этап создания проблемной ситуации требует от преподавателя большого мастерства. Поэтому наибольшее внимание уделяется этому этапу.

Для того, чтобы сконструировать урок с элементами проблемного обучения, преподавателю необходимо выполнить следующие последовательные действия:

1. Оценить, насколько позволяет данный учебный материал создать проблемную ситуацию и есть ли необходимость в её создании, поскольку не всякий учебный материал может быть усвоен с помощью приемов проблемного обучения.
2. Начать разработку плана урока.

Для этого необходимо:

- подготовить ряд вопросов для актуализации знаний учащихся(т.е. осуществить подготовку студентов к восприятию проблемы):

- сформулировать проблему и создать проблемную ситуацию;

- спрогнозировать процесс решения проблемы: какие гипотезы могут быть выдвинуты студентами. Как они должны обсуждаться (может разработать общий план, по которому будет обсуждаться каждая из гипотез);

- подготовить информацию, оборудование, реактивы и все то, что должно помочь в теоретическом или практическом доказательстве выборной гипотезы.

Преподаватель должен заранее знать, какой из возможных вариантов решения оптимален, какой учебный материал должен быть усвоен в результате решения проблем.

3. Провести проблемный урок, сделать самоанализ, скорректировать план урока.

 Особенности использования проблемного обучения на  уроках  химии

Проблемное обучение является одним из методов развития студентов. Постановкой проблем, проблемных вопросов или проблемных ситуаций преподаватель создает определенные организационные условия для активизации мыслительной деятельности студентов, стимулируя поиск недостающих знаний для разрешения познавательного противоречия. Этот поиск может происходить при определенных 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 студенты не обладают достаточно объемом знаний, когда они впервые сталкиваются с тем или иным явлением и не могут установить необходимые ассоциативные связи. В этом случае  поиск осуществляет сам преподаватель. Так, например, формирование понятия об ароматической связи в молекуле бензола возможно, если проследить историю синтеза и изучения бензола через анализ формулы Кекуле. Таким образом, преподаватель не просто сообщает выводы науки, но и раскрывает путь, который привел 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 студенты  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 научится ставить проблему самому и научить студентов видеть ее, ознакомиться с любым  текстом и найти в нем какие-нибудь противоречия. Например, в газете”Известия” от 17 мая 2004 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 трех лет. Учителя давали детям жвачку с ксилитом. Чем больше ее держишь во рту, тем лучше для зубов. Уменьшается вредный налет 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 прекрастным: жуй жвачку с ксилитом и сохранишь здоровые зубы. Но студенты 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 разрешенный к применению в пищевых продуктах.

Постепенно вырисовывается проблема: как же быть? И далее вместе с преподавателем студенты пробудить решить её, выработав следующие рекомендации: жевать резинку необходимо только после еды; быть внимательным к экспертизе данного продукта, не употреблять вредных для здоровья жевательных резинок.

Преподаватель при проблемном изложении материала руководит познавательным процессом студентов, ставит вопросы, которые заостряют внимание студентов на противоречивости изучаемого явления и заставляют их задуматься. Прежде чем преподаватель даст ответ на поставленный вопрос, студенты уже могут дать про себя ответ и сверить его с ходом суждения и выводом преподавателя.

Как было отмечено выше, проблемное изложение применяется обычно в тех случаях, когда студенты не имеют достаточного запаса знаний, чтобы активно участвовать в решение проблемы. Если же студенты 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 преподавателя и ответов студентов, конечной целью которой являются решение целостной, новой для студентов проблемы или её части. Основные ценности эвристической беседы (по В.И. Андрееву):

1. Искусно   поставленные вопросы задают стратегию творческого мышления. Проблема разбивается на подпроблемы: снижается уровень сложности до уровня соответствующих творческих возможностей студента.
2. Каждый новый вопрос формирует новую стратегию - цель деятельности.
3. Стиль, манера, взгляды, убеждения преподавателя становятся достоянием его студентов.

Поисковая беседа обычно проводится на основе создаваемой преподавателем проблемной ситуации. При этом студенты самостоятельно намечают этапы поиска, высказывая различные предположения, выдвигая варианта решения проблемы . Например, при изучение комплексных соединений преподаватель может предложить студентам следующую учебную проблему: ”Чем объяснить изменения окраски раствора соли хрома (III) при нагревании?“ Проблемная ситуация возникает при демонстрации опыта нагревания раствора хлорида хрома (III). Для того, чтобы подготовить студентов 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 студенты при помощи преподавателя раскрывают сущность понятий изомерии комплексных соединение и дают ему определение.

По теме “Степень окисления” возможна эвристическая беседа такого рода:

- Преподаватель: Водород отдает электроны литию или наоборот?

- Студенты: Электроны отдает литий, т.к. у него радиус атома больше.

- Преподаватель: А во что превратиться водород?

Мнения разделились: одни студенты 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 студента на уровне исследования.

Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность студентов.

  Самостоятельная деятельность студента исследовательского характера является высшей формой самостоятельной деятельности  и возможна лишь тогда, когда студенты 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. Особенность исследовательских заданий является то, что сначала, как правило, выполняется практическая работа по сбору фактов (опыты, эксперимент, наблюдения, работа над книгой, сбор материалов), а затем их теоретический анализ и общение. При этом проблемы очень часто возникают 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 преподаватель может предложить проблемный вопрос: “Каким образом будет происходить реакция между литием и раствором сульфата меди(II)?” при проведении эксперимента и дальнейшем анализе его результатов студент приходит к пониманию сущности протекающих процессов.

   Чтобы студенты приняли к решению учебную проблему, необходимо создание проблемных ситуаций. По методике обучения химии способы создания проблемной ситуации сформулированы следующим образом.

1. Демонстрация или сообщение некоторых факторов, которые студентам 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. Или, например, студенты  ещё не знают, что хлорид аммония может возгораться, и предлагают вопрос, как разделить смесь хлорида аммония и хлорида калия.

2. Использование противоречия между имеющимся знаниями и изучаемыми фактами, когда на основании известных знаний студент высказывает неправильные суждения. Например, учитель создаёт вопрос: может ли при пропускании оксида углерода(IV) через известковую воду получится прозрачный раствор? Студент на основании предшествующего опыта отвечает отрицательно, а преподаватель показывает опыт с образованием гидрокарбоната кальция. Или другой пример: возможно ли протекание реакции между железом и раствором солей и железа(III)? Оказывается, такая реакция возможна. Реактивом на присутствие ионов железа(II) в образовывающихся растворе служит раствор щелочи (зелёный осадок) или красная кровяная соль (синий осадок турбулевой сини).

3.  Обяснение фактов на основании известной теории. Например, почему при электролизе раствора сульфата натрия на катоде выделяется водород, а на аноде кислород? Учащийся должен ответить на вопрос, пользуясь справочными таблицами: рядом напряжений металов, рядом анионов, расположенных в порядке убывания способности окисления, и сведениями об окислительно-востновительной сущности электролиза.

4.  С помощью известной теории строится теория и затем проверяется практикой. Например, будет ли уксусная кислота как органическая кислота проявлять общие свойства кислот? Студент высказывает предположение, преподаватель ставит эксперимент, затем предлагает теоретическое объяснение.

5.  Нахождение рациональнго пути решения, когда заданы условия и даётся конечная цель. Например, преподаватель предлагает экспериментальную задачу: даны три пробирки с веществами. Определить эти вещества наиболее коротким путём, наименьшим числом проб.

Приведём пример урока , включающий использование элементов проблемного обучения.

          Тема урока: “Этилен. Строение и физические свойства”

       Цель урока: изучение электронного и пространственного строения этилена, углубление знаний о химической связи.

       Оборудование: на демонстрационном столе: газометр с этиленов, масштабные и шаростержневые модели молекул этана, этилена, спиртовка, известковая вода.

   Ход урока

1. Обобщение пройденного материала об углеродах.

- В чем особенности, отличительные признаки строения парафинов и циклопарафинов?

- Какова зависимость свойств углеводородов от строения?

2. Изучение нового материала.

1 Преподаватель подчеркивает зависимость химических свойств углеводородов от строения: прочность и насыщенность связи у предельных углеводородов и устойчивость 5-6-членных циклопарафинов обуславливает их малую реакционную способность. Основная реакция - замещения галогенами.

2 Преподаватель сообщает, что многообразие углеводородов не исчерпывается рядами парафинов  и циклопарафинов. Демонстрирует физические свойства этана, определяет его качественный состав сжиганием.

3 Постановка проблемы: “Как установить молекулярную формулу этена?”. Студентам предлагаются два варианта расчета: по массе 1литр газа и исходя из процентного состава углеводорода. Оба расчета приводят к молекулярной формуле С2Н4. Возникает противоречие между найденной молекулярной формулой и валентностью углерода. Чтобы это противоречие разрешить, необходимо определить строение этилена.

4 Преподаватель напоминает студентам известный им факт о том, что в одной области пространства могут совмещаться два электрона с противоположными спинами. Обращается внимание студентов на новое противоречие. При наличии двойной связи между атомами углерода в одной и той же области пространства совмещаются не два, а четыре электрона. Почему это возможно? Привлекая знания об sp2 гибридизации и боковом прикрывании негибридизированных p-электронов, преподаватель вместе со студентами решают данную проблему.

5 Изучается вопрос об образовании сигма- и пи-связи в молекуле этана. Студентам предлагается  изготовить шаростержневую модель молекулы этана. Студенты убеждаются в отсутствии свободного вращения по двойной связи.

3. Закрепление изученного.

- Как доказать расчетом, что этилен легче воздуха.

- Как доказать, что этилен - углеводород?

- В чем состоит различие между сигма- и пи-связями в молекуле этана?

- Почему невозможно свободное вращение атомов углерода при двойной связи?

Приложение.

Отличие проблемного обучения от традиционного

Литература

1. Кульневич С.В., Лакоценина Т.П. Современный урок. Часть 3. Проблемные уроки. - Ростов   н/Д, 2006.

2. Дендебер С.В., Ключникова О.В. “Современные технологии в процессе преподавания химии”. - М., 2006.

3. Зайцев О.С. Методика обучения химии. - М., 1999.

4.Ганиченко Л.Г., Мочалов Ю. Е. “Использование элементов проблемного обучения при проведении уроков-лекций”; Химия в школе. - 1990. №5.

5. Гузеев В.В. “Инновационные идеи в современном образовании” Школьные технологии. - 1997.- №1.с. 5-7.