Организация исследовательской деятельности учащихся
методическая разработка по химии на тему

Тема: «Организация исследовательской и проектной деятельности

школьников разных возрастов

в условиях реализации современных образовательных стандартов»

В условиях огромного информационного потока последних десятилетий актуальной становится задача развития активности и самостоятельности школьника, его способности к познанию нового и решению сложных жизненных проблем.

Сегодня в наличие у учителя есть стандарт общего образования, который предполагает использовать системно-деятельный подход  к обучению учащегося, но нет четкой программы изучения практического материала. Очень мало времени отведено на отработку конкретных знаний и умений, решению экспериментальных задач.   В основной школе учащиеся должны овладеть элементами научного знания и учебной деятельностью, лежащими в основе формирования познавательной, коммуникативной, ценностно-ориентированной, эстетической, технико-технологической, физической культуры, формируемой в процессе изучения совокупности учебных предметов. Одним из направлений развития данных качеств является использование проектной деятельности. Проекты – образовательная тенденция будущего.

Метод проектов предоставляет учителю широчайшие возможности для изменения традиционных подходов к содержанию, формам и методам учебной деятельности, выводя на качественно новый уровень всю систему организации процесса обучения. Он может найти применение на любых этапах обучения, в работе с учащимися разных возрастов, способностей и при изучении материала различной степени сложности. Метод адаптируется к особенностям практически всех учебных дисциплин. Изучение химии и физики в школе способствует формированию мировоззрения учащихся и целостной научной картины мира, пониманию необходимости химического и физического образования для решения повседневных жизненных проблем, воспитанию нравственного поведения в окружающей среде.

В то же время, в условиях резкого сокращения времени, отводимого на изучение этих предметов  при сохранении объема ее содержания, снижается интерес учащихся к предмету.

Как организовать процесс обучения так, чтобы учащиеся воспринимали естественные дисциплины  как нужные и востребованные жизнью науки, как часть мировой культуры, необходимую каждому образованному человеку для формирования целостной картины мира?

Учить  только традиционными методами невозможно, т.е. формировать предметную грамотность, обучать расчетам, максимально включать теоретические знания.

Необходимо создавать условия для развития естественной познавательной активности ребенка и его самореализации через накопление индивидуального опыта.

Для реализации в полной мере развивающего потенциала школьного курса химии помогает метод проектов, учитывающий потребность сегодняшнего дня – смену приоритетов с усвоения готовых знаний на активную самостоятельную, познавательную деятельность каждого ученика.  

Цель проекта: разработать модель организации проектной и исследовательской деятельности школьников разных возрастов в условиях реализации ФГОС.

Задачи:

Поиск учителем канала проблемных ситуаций, интересных для школьников разных возрастов.

Определение экспериментального сопровождения проекта, безопасного для жизни и здоровья.

Соотнести поставленные задачи проекта или исследования с программой ФГОС для урочной деятельности.

Разработать и утвердить требования к исследовательской работе, проекту.

Для решения поставленных задач предлагаем ряд тем проектов по естественнонаучным дисциплинам для учащихся разных возрастов.

Список примерных тем проектов по химии

Исследование зависимости электрического сопротивления проводника от температуры.

Почему реки не текут прямо, а изгибаются?

Исследование теплоизолирующих свойств различных материалов.

Определение вольт-амперных характеристик для различных проводников.

Получение изображений в различных оптических системах.

Моделирование условий попадания в цель при движении под углом к горизонту в электронных таблицах.

Моделирование и исследование зависимости параметров колебательного движения от характеристик системы.

Моделирование движения заряженного тела в электрическом и магнитном полях.

Расчет траектории движения космического корабля при полете к Марсу.

Исследование характеристик звуковых волн.

Моделирование движение заряженной частицы в магнитном поле.

Создание программы для расчета силовых линий электрического поля.

Моделирование и исследование процесса образования планетарных систем и черных дыр.

История открытия законов динамики на основе астрономических наблюдений.

Почему скрипит мел, снег, а после снегопада тихо?

При каких условиях возникает полярное сияние?

Почему шумят водопроводные трубы?

При каких условиях возникает радуга?

Почему возникает тяга в печной трубе?

При каких условиях возникают миражи?

Почему палец примерзает к металлу?

При каких условиях возникает торнадо?

Почему при ядерных и других взрывах образуются грибовидные облака?

Как удержать равновесие при хождении по канату?

Почему снежинки имеют шестигранную форму?

Зачем кастрюлю закрывают крышкой?

Почему уходящие вдаль рельсы сходятся?

Почему на Солнце бывают пятна?

Откуда берутся кислотные дожди? Необычные дожди из лягушек и т.д.?

Как нужно трогаться автомобилю на скользкой дороге?

Почему лед прозрачный, а снег белый?

Почему велосипед не падает, когда едет?

При каких условиях возникает эхо?

Зачем в середине парашюта делают дырку?

При каких условиях возникает туман?

Можно ли днем увидеть звезды?

Как работает холодильник?

Как работает микроволновка?

Как работают батарейки?

Почему мы видим лучи звезд?

Какого цвета нужно делать противотуманные фары?

Почему возникает эффект обратного вращения колеса?

Что такое звук? Когда он возникает?

Правда ли, что Земля замедляет ход?

Как измеряют кровяное давление?

Почему Земля вращается вокруг своей оси?

До какой высоты может подняться древесный сок по стволу дерева?

Почему если приложить ухо к раковине, слышен шум моря?

Зачем планетам кольца?

Как измерить массу тела в космосе?

Почему мокрая рубашка темнее, чем сухая?

Будет ли гореть свеча в невесомости?

При каких условиях возникает лавина?

При каких условиях возникает грозовая туча?

Что вызывает загар и солнечный ожог?

Что такое одностороннее зеркало?

Как делают голограмму?

Как летает ракета?

Что происходит с организмом при поражении электрическим током?

Как делают светочувствительные солнечные очки?

Зачем к бензовозу прицепляют металлическую цепь?

Какие существовали проекты вечных двигателей?

Почему мыло делает тарелки чистыми?

Чему равна сила тяжести в центре Земли?

Что такое черная дыра?

Почему звезды светят?

Как измерить влажность воздуха?

Почему поет ветер?

Как работает лифт?

Определение экспериментального сопровождения проекта, безопасного для жизни и здоровья.

В качестве экспериментального сопровождения исследовательской деятельности предлагаем разработку темы: Знакомство с профессией эксперта криминалиста.

Цель :  знакомство с профессией эксперта криминалиста.

Задачи:

Познакомить учащихся с качественным анализом.

Способствовать развитию логического мышления.

Поднять экологическую проблему почв и водоемов.

Найти убийцу по результатам экспертиз и свидетельских показаний.

Для работы понадобится:

Карта местности.

Описание работы и методики.

5 видов почв.

4 вида вод.

 Лабораторная посуда.

Реактивы (азотная, серная, соляная кислоты, гидроксиды натрия и кальция, хлорид бария, нитрат серебра, перманганат калия).

Криминалистика – юридическая наука, изучающая методику, тактику и технику расследования.

Методы расследования:

Экспертиза документов.

Трассологическая (следы рук, ног, автомашин).

Баллистическая (огнестрельное оружие).

Исследование вещественных доказательств(здесь химические анализы. В частности анализ солей).

Часто определенные соли сопутствуют определенным профессиям. Так., в штукатурке присутствует сульфат кальция (гипс). Поэтому его почти наверняка можно обнаружить на теле и вещах штукатура. Люди, работающие на ферме,  часто соприкасаются с удобрениями (фосфаты, нитраты, сульфат аммония), кормами, навозом. При нагревании соединений аммиака с раствором гидроксида натрия образуется газообразный аммиак с характерным запахом. Карбонат кальция присутствует в известковой почве. Значит анализ почвы с ботинок человека может показать. Что в этих ботинках ходили по известковой почве. Судебный эксперт может легко различить образцы морской и дождевой воды.

В криминалистике не всегда важно знать количество тех или иных веществ. Гораздо важнее знать качественный состав воды, воздуха, почвы и т.д. Задача качественного анализа – определить, из каких компонентов, элементов , функциональных групп, фаз состоит   вещество или смесь веществ.  Данные реакции должны сопровождаться легко наблюдаемыми признаками (изменение окраски, выпадение или растворение осадка, выделение газа).

Итак, попробуем? Перед нами стоит цель: по результатам анализа вещественных доказательств определить убийцу среди подозреваемых.

 Предложены следующие вещественные доказательства:

Свидетельские показания:

Рабочий, обнаруживший тело.

Я занимался очисткой канавы, расположенной вдоль дороги, продвигаясь от города по направлению к деревне. Когда после обеда (14 часов)  я повернул домой, то вскоре я обнаружил тело мертвого мужчины, лежавшего лицом вниз в канаве, которую я очистил часа два назад. В этот день я встретил на дороге четырех человек: трое шли к городу, а один – штукатур, в деревню. На участке дороги, где я нашел труп, рано утром к городу прошел фермер с поклажей и прилично одетый молодой человек.

                                                                                                               Подпись.

Доктор, осмотревший тело.

После осмотра трупа я установил причину смерти – это утопление. В легких обнаружена вода. Анализ воды из легких может показать, утонул он в канаве или нет. Исследование почвы на подошве его ботинок возможно поможет определить, где он был перед смертью.

                                                                                                              Подпись.

Полицейский, осмотревший место преступления.

На месте обнаружения трупа не удалось сколь – нибудь  достоверно зафиксировать следы, так как их не видно на траве. Исследование окрестностей показало. Что вдоль мелового обрыва до самого города проехала машина. На краю обрыва видны следы, свидетельствующие о драке. Следы подошв нечеткие. Так как рано утром  прошел небольшой дождь, и не позволяет отнести их с большой долей вероятности к какому либо из подозреваемых. Возможно, помогут анализы почв с обуви подозреваемых.

                                                                                                           Подпись.

Задача группам:

1 группа. Проанализировать воду A1,B,C,D  на наличие катионов.

2 группа. Проанализировать воду A1,B,C,D  на наличие анионов.

3 группа. Проанализировать почву A2,  E, F, G, H как вещественные доказательства на наличие специальных веществ.

4 группа – аналитическая. Был ли неизвестный убит или погиб сам. Проверить совпадения по времени. Предположить, кто бы мог быть убийцей. С помощью карты предположить, как было совершено преступление.

Примечание: каждая группа предлагает свою версию убийства.

Вопросы группам:

краткий отчет анализа.

Какие вещества обнаружены и кому они принадлежат?

Кому принадлежат следы подравшихся на меловом обрыве?

В каких образцах обнаружен мел?

Написать уравнения химических реакций.

Таблица «заложенных» в почву и воду веществ.

Заключительное слово предоставить аналитической группе.

По результатам экспертиз определяем убийцу.

     Приложение 1. Анализ катионов. Схема.

Выпарить в фарфоровой чашке раствор

                                                                                             +Н2SO4

                                  Да.                                                                  Нет      

                                                                                                                +NaOH

Напишите уравнение реакции         

Осадок отфильтруйте.                                    Да.                                                 Нет

                         Нет.                               Да

Осадок отфильтруйте Уравнения

        +HCE

                                                                                              +HCE

                                                                                                        Да.                               Нет

NaOH(изб)

          Да.                                                   Нет

                                                                 Нет

Кислотно – основная классификация катионов:

Анализ анионов. Схема.

Анализ почвы.

Проекты в системе уроков естественных дисциплин

Для реализации метода проектов в учебном процессе за основу можно взять любую программу.

Можно использовать два вида урочных занятий для организации проектной деятельности.

Первый вид – проектный урок, который полностью состоит из работы над проектом. Это специально выделенные учебные часы, которых не может быть много ввиду высокой затратности работы над проектом. Оптимально использовать такие уроки 1–2 раза в год по какой-то определенной теме. В этом случае можно выиграть, как говорят, “качеством”, а не “количеством”.

Выбор количества часов и формы проведения таких уроков зависит от вида проекта. Предполагается высокая степень самостоятельности учащихся в выполнении проекта. Актуализируемые предметные знания закрепляются, углубляются, расширяются в процессе работы над проектом и освоения нового знания учащимися.

Второй вид – урок, на котором могут использоваться проекты, выполненные отдельными учащимися или группами учащихся во внеурочное время по каким-либо темам химического и физического содержания, или межпредметные проекты.

На таких уроках учащиеся презентуют свой проект. Презентация – важный навык, который развивает речь, ассоциативное мышление, рефлексию. Таким образом, овладение проектированием происходит не только при осуществлении целостного проекта на уроках, но и при включении в канву традиционного урока элементов проектной деятельности или какой-либо части проекта.

Для проектной деятельности на уроках можно использовать следующие виды проектов: индивидуальные и групповые, монопредметные, краткосрочные, информационные, исследовательские.

Проекты во внеурочной деятельности

Организация работы над проектами возможна в рамках факультативных курсов, кружков, элективных курсов, во внеклассной работе по химии. Требования к таким проектам остаются прежними, однако расширяются познавательные возможности, увеличивается время их выполнения, может изменяться возрастной состав участников.

Во внеурочной деятельности учащиеся выполняют проекты следующих видов: индивидуальные и групповые, межпредметные, среднесрочные и долгосрочные, информационные, исследовательские, творческие, практико-ориентированные (прикладные), ролевые.

При выполнении проектов качественно меняются роли учащихся и учителя. Они различны на разных этапах проектирования. Педагог на всех этапах выступает в роли консультанта и помощника, координатора проекта. Учащиеся выступают активными участниками процесса. Акцент делается не на содержание обучения, а на процесс применения имеющихся знаний.

Алгоритм проектной деятельности:

Моделирование идеальной (желаемой) ситуации.

Анализ имеющейся информации, определение потребности в информации.

Сбор и изучение информации.

Анализ реальной ситуации.

Определение и анализ проблемы.

Постановка цели проекта.

Определение задач проекта.

Определение способов решения проблемы.

Анализ риска.

Составление плана реализации проекта. Пошаговое планирование работ.

Анализ ресурсов.

Планирование продукта (какой он будет).

Выполнение плана работ.

Оформление дизайн - папки.

Подготовка к защите проекта в электронном варианте.

Работа по внедрению метода проектов начинается с простого ознакомления с методом и алгоритмами проектирования. Вначале сам педагог знакомится с технологией организации проектной деятельности. Затем учитель должен научить учащихся работать над проектами.

Мы знакомим учащихся с правилами и основами проектной деятельности, с требованиями, предъявляемыми к проектам. Основные требования таковы:

в проекте обязательно должна быть решена какая-либо проблема;

в процессе работы над проектом проводится исследование, используются исследовательские методы;

исследование, как и весь проект, выполняется самостоятельно учащимися;

учитель не вмешивается в работу над проектом, он выступает в роли консультанта;

содержательная часть проекта структурирована;

результаты выполненного проекта должны иметь практическую значимость;

результаты выполненных проектов должны быть материальны, т.е. оформлены;

если проект выполняется группой учащихся, то необходимо указать роль каждого на различных этапах;

по окончании работы над проектом на этапе рефлексии необходимо проанализировать причины неудач и отметить положительные результаты и т.д.

В помощь учащимся, начинающим работу над проектами, собраны в папку все необходимые материалы:

требования к проектам;

методические рекомендации по подготовке проекта;

памятки “Как оформить результаты проекта”, “Как подготовить защиту, презентацию проекта”, “Как оформить паспорт проекта”;

лист “Оценивание проекта”;

лист “Номинации проектов” и др.

Результаты применения метода проектов

Анализируя опыт организации проектной деятельности, мы постарались привести в систему накопившиеся факты, которые отчетливо указывают на следующие результаты применения проектного метода:

работа над проектами стимулирует внутреннюю познавательную мотивацию и способствует повышению интереса к химии и физике. Уроки проходят более оживленно, учащиеся с нетерпением ожидают как момент начала работы над проектами, так и заключительный этап – презентацию.

увеличилось количество учащихся, выбирающих химию и физику, как предметы по выбору, выбирающих экзамен для итоговой аттестации;

прикладной характер проектной деятельности, практическая направленность выбираемых исследований привлекают и делают проекты лично значимыми для учащихся (как отмечают ребята, “пригодятся в жизни”);

у ребят появился стимул не только получить хорошую оценку, но и получить хорошие результаты проделанной работы;

естественные дисциплины – трудные  для понимания науки  для большинства учащихся школы. Гуманистический смысл проектного обучения состоит в развитии творческого потенциала учащихся различных уровней развития, возможностей и индивидуальных особенностей;

у обучающихся, выполняющих проекты, формируются проектные умения:  проблематизация,  целеполагание,  планирование, поисковые (исследовательские) умения, коммуникативные умения, презентационные умения, рефлексивные умения;

учащиеся, выполняющие проекты по химии, принимают участие и занимают призовые места в школьных, районных, зональных, областных олимпиадах; участвуют в областных фестивалях учебных проектов.

Таким образом, как показывает практика, проектная деятельность реально способствует формированию нового типа учащегося, обладающего набором умений и навыков самостоятельной конструктивной работы, владеющего способами целенаправленной деятельности, готового к сотрудничеству и взаимодействию, наделенного опытом самообразования. 

Проекты расширяют кругозор учащихся, устанавливают межпредметные связи, позволяют воссоздать сложную эволюцию научных знаний, показать роль научного предвидения. Учащиеся при выполнении проектов могут “повторить” открытие ученого, проверить некоторые экспериментальные данные, полученные химиками в прошлом. Такой исторический подход к  эксперименту позволяет моделировать или реконструировать прошлое, становиться как бы участником процесса открытия.

Работая над проектами, школьники приобретают практические умения и навыки, позволяющие им не только жить в окружающем мире, не разрушая его, но и посильно участвовать в мероприятиях по защите природы.

Прикладной аспект содержания химического и физического образования школьников позволяет расширить научно-технический кругозор учащихся, способствовать становлению их мировоззрения, формировать грамотное поведение в быту, природе, на производстве

Самое главное, участие в проекте позволяет приобрести уникальный опыт школьнику, невозможный при других формах обучения.

Список литературы:

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ

 ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ. Утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «17» декабря 2010 г. № 1897

Примерные программы основного общего образования. Стандарты второго поколения. Просвещение, 2010

http://festival.1september.ru/articles/311944/

http://light-fizika.my1.ru/index/0-15

http://nsportal.ru/shkola/raznoe/library/issledovatelskaya-i-proektnaya-deyatelnost-uchashchikhsya

Авторская программа элективного курса «Химия в профессиях».  

http://do.gendocs.ru/docs/index-204657.html

http://otherreferats.allbest.ru/pedagogics/00106386_0.html