Роль исследовательского химического эксперимента в процессе обучения химии
статья по химии (8, 9, 10, 11 класс) по теме

Исследовательский эксперимент в процессе обучения химии

Учитель химии ГБОУ СОШ №355

Подокопная  Юлия  Константиновна

Исторический путь химической науки показывает, что в ее развитии огромная роль принадлежит эксперименту. Все значимые теоретические открытия в химии являются результатом обобщения большого числа экспериментальных фактов. Такое же важное значение химический имеет эксперимент при обучении основам химии в школе. Исследования многих ученых-методистов подтверждают этот важнейший тезис. Прежде всего, следует отметить труды В.Н.Верховского, А.Д.Смирнова, Ю.В.Плетнера, В.С.Полосина, И.Н.Черткова, П.Н.Жукова, Г.М.Чернобельской, Н.Е.Кузнецовой, М.С.Пак, Э.Г.Злотникова [1, 2, 3, 4]. 

Особое место среди химического экспериментирования занимают работы по эксперименту исследовательского характера, что имеет большое значение с точки зрения формирования и развития компетенций учащихся, их творческих способностей и потребностей.

Действительно химический эксперимент является основой успешного изучения химии в школе. Выполняя опыты самостоятельно или наблюдая за их демонстрационной постановкой учителем, учащиеся узнают о методах химии, об индивидуальной природе веществ, об их физических и химических свойствах, о способах и методах получения, устанавливают взаимосвязь между строением веществ, их свойствами и применением. Сегодня учитель вправе самостоятельно выбирать содержание, организационные формы, методы и средства обучения, позволяющие достигать запланированных результатов. Отбирая химический эксперимент нужно учитывать, что основные задачи обучения в настоящее время претерпевают существенное изменение. Раньше это была, в основном, передача учащимся определенного объема знаний. Теперь главная задача – усиление развивающего воздействия на личность учащегося. Основными являются развитие мышления, интеллектуальных возможностей, кругозора, развитие практических умений и навыков, развитие гуманитарно-культурологических свойств личности средствами учебного предмета.  

Важным в проведении научно-исследовательской работы учащихся по химии является осуществление исследовательского химического эксперимента. Что такое эксперимент?

Эксперимент – один из тех методов научного познания, который должен освоить учащийся при изучении химии. На основе ощущений создается более содержательное восприятие – важное условие для достижения осознанных и прочных знаний. Химический эксперимент является одним из самых эффективных методов стимулирования учебно-познавательной деятельности и должен отвечать следующим основным требованиям: наглядность, простота выполнения, безопасность, надежность, объяснимость.

Своеобразие исследовательского эксперимента заключается в том, что, получив от учителя познавательную задачу, учащиеся самостоятельно её разрешают. При этом они активно применяют ранее полученные знания и умения, выдвигают гипотезу, обдумывают, как поставить эксперимент, чтобы достичь поставленной цели и проверить гипотезу. Во время опыта, который проводится по созданному, разработанному плану, учащиеся наблюдают, анализируют полученные данные, объясняют их с теоретической точки зрения и формулируют вывод.

При выполнении исследовательской деятельности на основе эксперимента предполагаются следующие этапы общенаучной деятельности:

• Постановка цели эксперимента, цель определяет, какой результат намерен получить экспериментатор в ходе исследования.
• Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента. Гипотеза – совокупность теоретических положений, истинность которых подлежит проверке.
• Планирование эксперимента осуществляется в следующей последовательности:

а) отбор лабораторного оборудования и реактивов;

б) составление плана проведения эксперимента, и, при необходимости изображение конструкции прибора; продумывание работы после окончания эксперимента (утилизация реактивов, особенности мытья посуды и т.д.);

в) выявление источника опасности (описание мер предосторожности при выполнении эксперимента);

г) выбор формы записи результатов эксперимента.

• Осуществление эксперимента, фиксация наблюдений и измерений.
• Анализ, обработка и объяснение результатов эксперимента предусматривают:

а) математическую обработку результатов (при необходимости);

б) сравнение результатов эксперимента с гипотезой;

в) объяснение протекающих процессов в эксперименте;

г) формулировку вывода.

• Рефлексия – осознание и оценка эксперимента на основе сопоставления цели и результатов. Необходимо выяснить, все ли операции по выполнению эксперимента были успешными.

Использование в практике обучения исследовательского метода представляет собой высший этап процесса познания учащихся и предполагает развитие творческого мышления. Приобретение навыков творческого мышления возможно прежде всего через деятельность, моделирующую научную.

Воплотить эту идею мы попыталась, разработав исследовательскую работу по изучению пигментов растительного мира. При организации исследовательского химического эксперимента учащиеся оказываются в условиях, требующих от них умения планировать эксперимент, грамотно проводить наблюдения, фиксировать и описывать его результаты, обобщать и делать выводы, а также осваивать научные методы познания. Формирование творческого мышления учащихся происходит через проблемное построение обучения и мотивацию деятельности.

Занятия содержат ряд поисково-исследовательских заданий, которые помогают ответить на вопросы: существуют ли природные индикаторы; как экспериментально можно доказать аналогию, существующую между индикаторными свойствами антоцианов и свойствами кислотно-основных индикаторов? Важно создать на занятиях атмосферу свободы самовыражения, сделать так, чтобы даже допущенная учащимися ошибка послужила импульсом для неожиданного направления рассмотрения обсуждаемой проблемы, а также обеспечить условия для принятия самостоятельных решений. Только тогда по-настоящему раскроется творческий потенциал учеников, и они смогут осуществлять интеграцию знаний.

Мы продемонстрируем принцип исследовательской деятельности учащихся на примере одной из разработанных нами работ «Растительные пигменты - антоцианы». Учащиеся исследовали изменение цвета различных видов фиалок в кислой и щелочной средах. Эта экспериментальная работа вносит в процесс обучения существенный гуманитарно-культурологический аспект, т.к. воспроизводит исторический опыт английского химика Роберта Бойля. Для проведения эксперимента были подготовлены три одинаковых набора материала с одинаковым расположением фиалок. Затем учащиеся предложили поместить их в различные среды. Один набор – в атмосферу аммиака, второй – в атмосферу хлороводорода, третий является контрольным. По окончании опыта учащиеся выкладывают образцы в соответствии со средой, в которой они были выдержаны. Обнаружив изменение окраски фиалок в разных средах, учащиеся самостоятельно по предложенной литературе отыскивают причину цветовых изменений. И обнаруживают, что вся цветовая гамма природных объектов основана на антоцианах. После подведения итогов эксперимента учащиеся самостоятельно проводят исследование по обнаружению индикаторных свойств различного природного материала (ягоды клюквы и черники, сок свеклы и др.).

Подводя итоги можно утверждать, что совершенствование химического эксперимента в современной школе должно идти не в направлении увеличения количества иллюстративных опытов, а в направлении усиления продуктивности эксперимента, внедрения в процесс обучения исследовательских  опытов на основе доступного экспериментального материала.

В целом систематическое применение исследовательского метода обучения через организацию исследовательской работы учащихся на уроках химии, бесспорно, будет способствовать развитию исследовательских навыков учащихся, их творческих способностей и познавательного интереса. Такой подход позволяет тесно связать процесс обучения химии с познанием окружающей действительности и усилить интерес учащихся к этой науке.

В заключении можно привести слова Климентия Аркадьевича Тимирязева, которые ещё раз подтверждают, что химический эксперимент является одним из самых эффективных методов стимулирования учебно-познавательной деятельности и обеспечения условий для развития учащихся, для максимальной реализации их потребности и способности к саморазвитию и самообучению.

«Люди, научившиеся наблюдениям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь на более высоком умственном и нравственном уровне в сравнении с теми, кто такой школы не проделал»   К.А. Тимирязев

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Васильева П.Д., Кузнецова Н.Е. Обучение химии: Модернизация общего образования. – М.: Просвещение, 2003. – 128 с.

2. Верховский В.Н. Техника и методика химического эксперимента в школе. – Т.1. – Л., 1947. – 585 с.

3. Пак М.С. Дидактика химии: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Владос, 2004. – 315 с.

4.  Плетнер Ю.В., Полосин В.С. Практикум по методике преподавания химии. – М.: Просвещение, 1981. – 191 с.