Статья из опыта работы. Проектно - исследовательская деятельность по химии.
статья по химии (8, 9, 10 класс) на тему

Стремительные преобразования в различных сферах жизни нашей страны приводят к реформированию российской системы образования. В современном обществе возрастает потребность в специалистах, обладающих исследовательскими умениями в решении практических задач. Поэтому я большое внимание уделяю проектно-исследовательской деятельности учащихся.

Проектно-исследовательская деятельность – деятельность по проектированию собственного исследования, предполагающая выделение целей и задач, выделение принципов отбора методик, планирование хода исследования, определение ожидаемых результатов, оценка реализуемости исследования, определение необходимых ресурсов.

Занятие проектно-исследовательской деятельностью, в ходе которой заложенные от природы потребности школьников в поиске решения возникающих задач, приобретают характер научного познания действительности, предоставляет значительные возможности, для саморазвития личностного потенциала в процессе приобретения необходимых знаний и умений.

Задачи проектно-исследовательской деятельности:

1. Создать условия для организации деятельности обучающихся: определять ее цели и задачи, выбирать средства реализации и применять их на практике, взаимодействовать с другими людьми в достижении общих целей, оценивать достигнутые результаты.

2. Создать условия для подготовки  к профессиональному выбору, то есть научить ориентироваться в мире профессий, в системе профессионального образования, в собственных интересах и возможностях, подготовить к условиям обучения в профессиональном учебном заведении, сформировать знания и умения, имеющие опорное значение для профессионального образования определенного профиля.

3. Создать условия  для формирования  у школьников навыков самостоятельного добывания новых знаний, сбора необходимой информации, умения выдвигать гипотезы, делать выводы и строить умозаключения.

Функции проектно-исследовательской деятельности:

- воспитание познавательного интереса;

- создание положительной мотивации учения и образования;

- формирование глубоких, прочных и действенных знаний;

- развитие интеллектуальной сферы личности;

- формирование умений и навыков самообразования;

- развитие познавательной активности.

Обучение обучающихся проектно-исследовательской деятельности возможно и вполне осуществимо через урок, дополнительное образование, защиту проектов и рефератов, научно-образовательную и поисково-творческую деятельность. Процесс обучения началам исследования представляет собой поэтапное, с учетом возрастных особенностей, целенаправленное формирование всех компонентов исследовательской культуры школьников.

Общеучебные умения и навыки, формирующиеся в процессе проектно- исследовательской деятельности:

1. Рефлексивные: при оказании учителем консультативной помощи в ходе выполнения проектов и обозначаются проблемы, возникновение которых поможет выявить рефлексия. Пример вопросов рефлексии:

- Что мне лично дало выполнение проекта?

- Что у меня не удалось по личной вине, в чём это заключалось?

- Что у меня не удалось по объективной причине, в чём это заключалось и как следует избежать неудач в будущем?

- Если всё прошло успешно, то в чём залог этого успеха?

2. Мыследеятельностные: выдвижение идеи (мозговой штурм), проблематизация, целеполагание и формулирование задачи, выдвижение гипотезы, постановка вопроса (поиск гипотезы), формулировка предположения (гипотезы), обоснованный выбор способа или метода, пути в деятельности, планирование своей деятельности, самоанализ и рефлексия.

3. Поисковые (исследовательские): находить информацию по каталогам, проводить контекстный поиск, в гипертексте, в Интернете, формулирование ключевых слов.

4. Презентационные: построение устного доклада (сообщения) о проделанной работе, выбор способов и форм наглядной презентации (продукта) результатов деятельности, изготовление предметов наглядной презентации (продукта) результатов деятельности, изготовление предметов наглядности, подготовка письменного отчёта о проделанной работе.

5. Информационные: структурирование информации, выделение главного, прием и передача информации, представление в различных формах, упорядоченное хранение и поиск.

6. Коммуникативные: слушать и понимать других, выражать себя, работа в сотрудничестве,  находить компромисс, взаимодействовать внутри группы, находить консенсус, отвечать на незапланированные вопросы.  

Проектно-исследовательская  деятельность осуществляется самостоятельно обучающимися  под руководством  педагога-руководителя.

Условия эффективности данного процесса

1. Ученик должен хотеть проводить исследование.

2. Ученик должен суметь это сделать.   Для выполнения работы у ученика уже должны быть сформированы определённые компетентности.

3. Ученик должен получить удовлетворение от своей работы.  

    Наиболее важными видами исследований учащихся по химии являются следующие:

• Решение качественных химических задач.
• Решение химических, физико-химических и химико-технологических проблем.
• Поисковая деятельность и написание рефератов.
• Самостоятельное прогнозирование и моделирование химических процессов и реакций.
• Проектная деятельность.

   Возможность применения на уроке исследовательского метода обучения определяю  следующими критериями:

1. Наличие базовых знаний учащихся.
2. Знания, приобретаемые на данном уроке, находятся в зоне ближайшего развития ученика.
3. Объём новых знаний невелик, так как экономить время на исследовании и торопить учащихся нежелательно.
4. У учащихся должен быть навык подобной деятельности.
5. Учащиеся должны владеть методами научного познания.

    На основании изучения уровня познавательного интереса, а также уровня сформированности исследовательских умений и навыков для приобщения учащихся к исследовательской деятельности организую уроки с элементами исследования и уроки-исследования. На уроке с элементами исследования учащиеся отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность: уроки по выбору темы или метода исследования, по выработке умения формулировать цели исследования, уроки с проведением эксперимента, работа с источниками информации, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д.  

Так на первом уроке в 8 классе по теме «Предмет химии»  провожу совместное исследование по теме «Роль химии в жизни человека». На уроке использовался методический прием «покопаемся в памяти», электронная презентация, содержащая дополнительный материал по данному вопросу. В качестве домашнего задания было предложено написание рассказа «Жизнь без химии». В теме: «Что изучает химия? Каков путь изменения этого предмета?»,предлагаю

для исследования вопрос: зачем нужно изучать химию? Создание, как бы, мини педагогическая мастерская, где каждый ученик делится своим эмпирически полученным жизненным опытом, знаниями, которые складываются в совместную научную копилку. Каждой паре учащихся предлагаю научно-популярную литературу по вопросам прикладной химии, через 10 минут эта «копилка» пополняется дополнительными сведениями. То есть мы совместно подходим к осознанию значимости данной науки и можем оценить высказывание нашего знаменитого соотечественника М.В. Ломоносова: «широко распростирает химия руки свои в дела человеческие.» И так, шаг за шагом, от собирания фактов к обобщению, мы осваиваем основные химические понятия и законы.

В 8-х классах учащиеся знакомились с элементами исследования на уроках: "Физические и химические явления", "Разделение смесей веществ", "Типы химических реакций".

На уроке-исследовании учащиеся овладевают методикой научного исследования, усваивают этапы научного познания, учатся формулировать и решать исследовательские задачи. На таких уроках использую технологию сотрудничества (работу в малых группах).    

     Исходя из характера учебной деятельности ученика при выполнении заданий, использую следующие виды самостоятельной работы учащихся на уроке:   1) учебные задания,  опосредующие учебную информацию. В таких заданиях необходимая информация даётся непосредственно или указывается источник, из которого можно получить необходимую информацию. Эти задания предназначены для первоначального восприятия учебного материала. Так на уроке в 8 классе по теме «Экологические проблемы загрязнения воздуха» ученики в группах или парах изучают текст с информацией по данной теме и выполняют задание:

Изучите экологическую проблему. Заполните таблицу:

Каждая группа из текста выбирает информацию по своей теме, а затем выступает с сообщением перед классом.

   Какая-то из проблем может быть вынесена на домашнюю работу с указанием литературы или Интернет-сайта, где о ней говорится.

2) Учебные задания, направляющие работу ученика с учебным материалом. Такие задания ориентируют ученика на осмысление и систематизацию учебного материала, а также на самоконтроль, наводят на сравнение, выводы, обобщения.

Широкие возможности для исследовательской деятельности представляет учебный материал 9 класса

К 9 классу багаж знаний уже достаточен, чтобы перейти к освоению нового этапа научно-исследовательской деятельности. В 9 классе проводились уроки-исследования: "Гидролиз солей", "Очистка питьевой воды", "Скорость химических реакций", "Коррозия металлов", "Жесткость воды и способы ее устранения".

На уроке в 9 классе по теме «Азот» ученики выполняют задание:

Изучите текст учебника О.С.Габриеляна «Химия – 9 класс» на стр. 109-110 «Круговорот азота в природе».  Определите значение этого процесса в природе, предложите свою схему круговорота азота.

На уроке в 9 классе по теме «Углерод», изучая аллотропные видоизменения углерода, ученики выполняют задание: «Предложите, как можно доказать, что алмаз и графит образованы одним химическим элементом».

Так, после изучения темы «Сера и ее соединения», ученики Васильева Наташа и Толстошеев Павел  выполнили исследовательскую работу «Изучение влияния кислотных осадков на окружающую среду». Работа началась с урочного эксперимента по созданию искусственного кислотного осадка путем сжигания серы в колбе.

Большими возможностями для моделирования исследования на уроке располагает органическая химия. Это связано с тем, что в курсе органической химии можно выделить много интересных и актуальных проблем. Немаловажно и то, что к этому времени учащиеся уже имеют определенный опыт проведения учебных исследований.

В 10 классе я проводила уроки-исследования: "Спирты", "Углеводы", "Белки", "Витамины", «Мыла» и др.

При подготовке и проведении урока-исследования я разрабатываю поисковую структуру урока (выбор темы, построение "логики" исследования и др.). Следует отметить, что на подготовку и проведение урока-исследования требуется больше времени, чем на подготовку и проведение традиционного урока по той же теме, но это компенсируется развивающим результатом урока-исследования.

Исследование может проводиться с целью получения новых знаний, обобщения, приобретения умений применять полученные знания, изучения конкретных веществ, явлений, процессов. Так, при изучении солей азотной кислоты в IX классе первый урок провожу с  элементами исследования. На нем учащиеся знакомятся со способами получения, свойствами и областями применения нитратов. На уроке с помощью вопросов лишь направляю мысль учащихся, иногда показываю, как воспользоваться теоретическими знаниями для предсказания и объяснения свойств веществ. Особое внимание обращаю на выработку умения строить логическую цепь рассуждений при выполнении заданий. В ходе урока учащиеся ставят цель, планируют этапы ее достижения, проводят теоретический анализ изучаемого материала, прогнозируют способы получения и свойства солей азотной кислоты, доказывают их. При этом они используют данные учебника, справочника, самостоятельно проводят химический эксперимент, наблюдают и обсуждают результаты демонстрационных опытов

На уроке в 11 классе по теме «Дисперсные системы» учащиеся представили интересный материал о применении различных видов дисперсных систем в быту, природе и промышленности.  

     Основные направления интенсификации самостоятельной работы учащихся кроются в коренном изменении организации лабораторно-практических занятий в сторону усиления исследовательской деятельности учащихся.

    При решении экспериментальных задач учащиеся последовательно овладевают следующими этапами исследования: постановка проблемы - построение гипотезы - проектирование опыта -  составление плана эксперимента - осуществление эксперимента - оформление результатов эксперимента - формулирование ответа.

  Учащимся заранее перед практической работой даются задания, которые требуют предварительной домашней подготовки. Сначала ученик теоретически решает задачи и планирует свою деятельность на уроке, а затем проверяет гипотезы экспериментально.

На этом этапе ученики, проводя мысленный эксперимент, заполняют таблицу. Например, в 9 классе при выполнении экспериментальной задачи: «Определить, в какой из трех пронумерованных пробирок находятся вода, раствор соляной кислоты, раствор гидроксида натрия», таблица может быть составлена следующим образом:

Затем выбирается наиболее рациональный путь выполнения эксперимента и проводится исследование.

 На последнем этапе ученик анализирует полученные результаты и делает самостоятельные выводы. При этом объём заданий не должен быть слишком большим, а оформление работы должно быть чётким и лаконичным, не требующим больших затрат времени. В этом случае в течение урока ученик предоставляет продукт своей экспериментальной деятельности, краткое описание работы и логические выводы, сделанные в ходе работы. При решении экспериментальных задач происходит  самообразование учащихся, актуализация необходимых знаний, построение плана деятельности, анализ деятельности и результатов, рефлексия.

Можно выделить следующие типы экспериментальных задач:

1. Задачи на получение веществ:

- Осуществите опытным путем следующие превращения: оксид меди (+2) → сульфат меди (+2) → гидроксид меди (+2). Выделите полученный гидроксид меди (+2) из смеси.

- Исходя из железа, получите гидроксид железа (+2).

- Получите гидроксид алюминия и докажите его амфотерный характер.

- Получите и соберите в пробирки водород и углекислый газ, докажите их наличие.

- В пробирку с раствором сульфата меди (+2) добавили кусочек натрия. Какие вещества при этом образовались?

2. Задачи на распознавание веществ:

- В трех пронумерованных пробирках находятся растворы хлорида, сульфата и карбоната натрия. Распознайте каждое вещество.

- В трех пронумерованных пробирках находятся растворы хлоридов железа (+2), железа (+3), алюминия. С помощью одного реактива определите каждое вещество.

3. Задачи на доказательство качественного состава веществ:

- Докажите, содержит ли хлорид натрия примеси сульфата натрия.

- Докажите качественный состав хлорида бария.

4. Задачи на объяснение наблюдаемого явления:

- Испытайте лакмусом растворы карбоната калия, хлорида алюминия, хлорида натрия. Объясните результаты испытаний.

- Прилейте к порции долго хранившегося в лаборатории оксида кальция раствор соляной кислоты. Объясните наблюдаемые явления.

  В связи с сокращением числа часов на изучение химии происходит постепенное сокращение химического эксперимента. Одним из выходов из сложившейся ситуации может служить домашний эксперимент, как вид самостоятельной исследовательской работы. Такими опытами могут быть:

- Определение щелочного характера мыльного раствора с помощью самодельных индикаторов (сока черной смородины или свекольного сока).

- Выращивание кристаллов;

- Определение жесткости воды.

С результатами домашнего исследования ученики выступают на уроке.

Большую роль в формировании исследовательских умений играет внеклассная работа по химии. Систематически учащиеся интересующиеся химией  проводили исследовательские работы.

       В начале учебного года они знакомились с основными принципами исследовательской работы. На первых занятиях рассматривались основные виды   исследовательских работ,  схемы научного исследования, методы научного познания и поиска информации.   От выбора темы во многом зависит успех работы .Выбранные для исследования вопросы должны быть интересными   для  учеников.

  При определении тематики ученических исследований необходимо учитывать следующие критерии:

1) актуальность темы,   важность ее в практическом отношении;

2) соответствие интересам учащегося-исследователя;

3) реальная выполняемость;

4) обеспеченность необходимым количеством различных источников информации.

   Исследовательскую работу ученики выполняют в определенной последовательности:

1) формулирование темы;

2) формулирование цели и задач исследования;

3) теоретические исследования;

4) экспериментальные исследования;

5) анализ и оформление научных исследований;

6)   эффективность научных исследований;

7) публичное представление работ на разного рода конференциях, чтениях.

   При организации внеклассной работы я использую метод проектов, который коренным образом меняет функцию учащегося в образовательном процессе. Этот метод делает ученика не объектом, на который направлена обучающая активность учителя, а субъектом процесса обучения, поскольку для решения поставленной задачи действия по образцу недостаточно, необходимо проявить инициативу в поиске, освоении и применении новых знаний. Проектное обучение всегда ориентировано на самостоятельную деятельность учащихся – индивидуальную, парную, групповую

  В этом году   успешно выполнили    проекты такие учащиеся:

Васильева Наташа и Толстошеев Павел - Кислотные осадки. Феоктистова София- Мороженое- вред или польза.  Антоновская Анна и Полохова  Лариса - Металлы в организме человека.

   С результатами своих исследований ученики выступали на уроках химии при изучении соответствующих тем курса, на конференциях ЮГЗ университета на кафедрах химии и экологии, на заседании Альтаира в школе.

     Анализируя результаты проведенных исследований, готовясь к выступлению, учащиеся осмысливают, систематизируют и обобщают приобретенные знания, развивают свое мышление.

  Возможность применения в работе не только учебного, но и реального жизненного опыта позволяет проделать серьезную исследовательскую работу. Результатом работы над проектом, его выходом, является продукт, который создается участниками проекта  в ходе решения поставленной проблемы.

Опыт показывает, что целенаправленная и систематическая работа по формированию исследовательских умений учащихся способствует:

• усилению мотивации учебной деятельности;
• изменению качества учебного процесса в связи с использованием технологий научно-исследовательской деятельности (содружества);
• повышению интереса учащихся к химии;
• развитие самостоятельности в деятельности по приобретению знаний;
•  интеллектуальному  росту обучающихся.
• научно-исследовательской деятельности (содружества);
• повышению интереса учащихся к химии;
• развитие самостоятельности в деятельности по приобретению знаний;
•  интеллектуальному  росту обучающихся.

Я познакомила вас с проектно – исследовательской деятельностью учащихся и надеюсь, что мой опыт хотя бы немного поможет вам вырастить настоящих творцов, а не простых исполнителей. Ведь главный результат этой работы – не просто красивая, детально проработанная схема, подготовленное ребёнком сообщение, составленная яркая презентация или даже склеенный из бумаги робот. Педагогический результат – это, прежде всего, бесценный в воспитательном отношении опыт самостоятельной, творческой, исследовательской работы, новые знания и умения, составляющие целый спектр новообразований.