Постановка проблемы на уроках химии как средство развития способности обучающихся к познавательной деятельности.
учебно-методический материал

Постановка проблемы на уроках химии как средство развития способности обучающихся к познавательной деятельности.

    В основе ФГОС лежит системно-деятельностный подход, включающий, в том числе, и активную учебно-познавательную деятельность учащихся, организованную методами и средствами развивающего обучения.  Поэтому в настоящее время перед школой ставится задача не только дать учащимся систему знаний, умений и навыков, но и в процессе формирования этой системы развить их мышление, умение творчески оперировать приобретенными знаниями, научить способам самостоятельного приобретения новых знаний.

Овладение при решении практических задач методами познания – наблюдением, описанием, измерением, экспериментом, умениями обрабатывать, объяснять результаты опытов и делать выводы – через организацию проблемно-развивающего обучения является одним из важных требований к предметным результатам химического образования согласно ФГОС основного и среднего образования.

     Творческие способности школьников могут быть развиты в том случае, когда они активно участвуют в процессе усвоения новых знаний, в процессе поиска истины. Наибольшее значение для развития творческого мышления имеет проблемное обучение, так как именно оно наиболее близко к творческой деятельности ученого, которая характеризуется применением гипотезы, доказательства, эксперимента. Под проблемным обучением понимается такая организация учебного процесса, которая предполагает создание под руководством учителя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению. 

Проблемное обучение – тип развивающего обучения, в котором сочетается систематическая самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых выводов науки. (М.И. Махмутов)

      В отечественной педагогике идеи проблемного обучения стали актуальными начиная со второй половины 1950-х гг., а в 1960-е гг. в научно-педагогической и методической литературе обосновывается богатый потенциал решения учебных проблем и выявляются способы организации проблемного обучения.

 Цель проблемного обучения: развитие интеллекта и творческих способностей учащихся; формирование прочных знаний; повышение мотивации через эмоциональную окраску урока; воспитание активной личности.

Модель организации учебного процесса называют "ОБУЧЕНИЕ через ОТКРЫТИЕ"

Этапы проблемного обучения:

Методы:

1. Проблемное изложение - учащиеся не обладают достаточным объёмом знаний, впервые сталкиваются с тем или иным явлением.
2. Поисковая беседа – учащиеся обладают минимумом знаний, необходимых для активного участия в решении учебной проблемы.
3. Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность учащихся.

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.

Сравнительная характеристика

традиционного и проблемного видов обучения

        Что же такое «проблема» и «проблемная ситуация»?

 Проблема (от греческого – 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.

Создание проблемной ситуации возможно при изучении почти любой учебной темы, на всех этапах процесса обучения. Для того, чтобы отыскать учебную проблему, необходимо проанализировать содержание, т. е. выделить элементы содержания и связи между ними.

   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.

Проблемные ситуации могут создаваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении, закреплении, контроле. Оптимально – это сочетание традиционного изложения с включением проблемных ситуаций.

Методические приёмы создания проблемных ситуаций:

• Подвести учащихся к противоречию и предложить им самим найти способ его решения;
• Столкнуть противоречия в практической деятельности;
• Изложить различные точки зрения на один и тот же вопрос;
• Предложить рассмотреть проблему с различных позиций;
• Побуждать учащихся делать сравнения, обобщения, выводы из ситуаций, сопоставлять факты;
• Ставить конкретные вопросы, направленные на обобщение, обоснование, конкретизацию, логику рассуждения;
• Предложить проблемные теоретические и практические задания;
• Поставить проблемные задачи (например, с недостаточными, избыточными или заведомо ошибочными данными, с неопределённостью в постановке вопроса, с ограниченным временем решения).

 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.

Вот несколько примеров способов создания проблемных ситуаций при обучении химии:

1. Демонстрация или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний.

Например: Тема: «Химические реакции». Учащиеся уже знают, что такое химическая реакция. И им предлагается записать уравнение химической реакции. Предварительно они получили информацию о том, что в основе написания любой химической реакции лежит закон сохранения массы вещества: «Масса веществ, вступивших в реакцию равна массе получившихся веществ».

Учащимся показывается опыт: горение магния. Предлагается составить уравнение.

Mg + O2 = MgO

Вопрос? – Будут ли равны массы исходных веществ и продуктов реакции? Нет. Проблема: Почему?  И дальше в ходе диалоговой беседы организуется поиск решения данной проблемы.

2. 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) через известковую воду получиться прозрачный раствор? Учащиеся на основании  опыта отвечают отрицательно, а учитель показывает опыт с образованием гидрокарбоната кальция.

 3. 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.

4. 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.

 5. 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.

 6. Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях. Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока. Нужно дать учащимся возможность подумать дома, использовать дополнительную литературу.

7. 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. 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.

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.

 Один из известных философов как - то заметил, что образование – это то, что остается в сознании ученика, когда все выученное забыто. Что должно остаться в голове ученика, когда забыты законы физики, химии, теоремы геометрии и правила биологии? Совершенно верно – творческие умения, необходимые для самостоятельной познавательной и практической деятельности. Поэтому истинное освоение учебного материала возможно лишь при его творческом восприятии. При этом огромную роль играет такая важная составляющая учебного процесса, как химический эксперимент, который является основным методом и средством обучения в химии.

Химический эксперимент служит опорой, источником знаний о веществе и, следовательно, является важной составляющей активизации познавательного процесса учащихся.

В.И Верховский  определил роль химического эксперимента в успешном решении учебно-воспитательных задач при обучении химии в следующих направлениях:

• Как первоначального источника познания явлений;
• Как необходимого средства доказательства правильности или ошибочности сделанного предложения, гипотезы, как средства подтверждения бесспорных положений, сообщаемых учителем или почерпнутых из учебника;
• Как единственного средства формирования практических навыков в обращении с лабораторным оборудованием;
• Как важного средства развития, совершенствования и закрепления теоретических знаний;
• Как метода проверки знаний и умений учащихся.

Во главу угла ставится задача такого применения химического эксперимента, которое заставляло бы учеников мыслить, искать противоречия с теорией, строить гипотезы. Химический эксперимент как цепочка разрешения учебных затруднений – это проблемный эксперимент.

Как правило, проблемному химическому эксперименту присуще исследовательское начало, которое сопровождается постановкой проблемы, гипотезами, а также дополнительными экспериментами (исследованиями), подтверждающими данные гипотезы или опровергающие их.

В результате этого у учащихся начинает формироваться система конструкторских, организационных, технических, измерительных и интеллектуальных умений, необходимых для самостоятельного выполнения различных видов химического эксперимента. Поэтому при использовании в проблемно-развивающем обучении проблемных ситуаций необходимо опираться, в том числе, и на проблемный химический эксперимент.

Мысленный эксперимент обладает большим познавательным значением, так как позволяет ставить перед учащимися проблемы (создавать проблемные ситуации) в процессе обучения, намечать пути их решения, подтверждать или опровергать предположения, что важно для развития мыслительной деятельности учащихся и их самостоятельности. Для него характерны продумывание, выдвижение гипотез, составление плана решения проблемы и высокая активность учащихся.

Использование проблемных экспериментов.

Тема: «Реакции ионного обмена»

При изучении данного материала урока предлагается проведение химического эксперимента, направленного не на констатацию условий протекания реакций обмена в растворах до конца, а на организацию несложной проблемной ситуации:

• из представленных на столах реактивов необходимо выбрать пары сложных веществ, между которыми, по мнению учащихся, возможно протекание химической реакции.

 Данную работу лучше проводить в группах. Выбор реактивов определяется учителем таким образом, чтобы в каждой группе было проведено 2-3 опыта. Например:

1-я группа: растворы серной кислоты, хлорида натрия, нитрата бария.

2-я группа: растворы гидроксида натрия, сульфата меди (II), соляной кислоты, индикатор фенолфталеин или лакмус.

3-я группа: растворы хлорида натрия, карбоната натрия, азотной кислоты.

Можно взять в каждой группе и больше реактивов, для проведения большего числа опытов. В этом случае задачей для учащихся является выявление условий протекания реакций обмена в растворах. И урок проводится  в виде самостоятельного получения новых знаний с дифференцированной помощью учителя. Таково вида урок можно отнести к проблемному.

Такой подход направлен на инициирование природного любопытства подростков. Как правило, выбор веществ, осуществляемый учениками, самый разнообразный. Именно это и приводит к недоумению, почему одни химические реакции обмена идут, а в других не наблюдается их признаков. Далее в процессе диалога учащиеся сами определяют необходимые условия протекания подобных реакций, а написание уравнений реакций в ионном виде приводит к выводу: реакции в растворах осуществимы при условии, когда часть ионов связывается в вещество, образующее осадок, газ или малодиссоциирующее вещество, которым является вода.

На данном этапе традиционное содержание химического школьного ученического эксперимента и проблемная его организация помогают освоить минимальную базу знаний о химической реакции обмена.

В конце урока можно предложить в качестве актуализации для следующего этапа познания проблемные опыты с одновременным протеканием  в растворе двух параллельных процессов - обменного и окислительно-востановительного.

• Для этого учащимся предлагается подумать над осуществлением реакции между FeCI3 и KI. Учащиеся записывают предполагаемое уравнение реакции и говорят о невозможности протекания реакции. Учитель проводит эксперимент, который опровергает предположение учащихся.

После проведения эксперимента возникает ситуация несоответствия теоретических знаний тому, что получено практическим путем: наблюдается окрашивание раствора в красно-коричневый цвет.

Учащимся можно предложить дома подумать над данной реакцией. Таким образом инициируется самостоятельная поисково-исследовательская деятельность учащихся.

Следующий урок можно начать с разрешения проблемного опыта. Проблемный вопрос: что может окрашивать раствор в коричневый цвет?   Произошло окисление:  2I- 🡪 I2

2KI + 2FeCI3 = I2 + 2KCI + 2FeI2     В растворе уже не ионы Fe3+ , а ионы   Fe2+

Инструктивные карты для проведения практических работ с индивидуальными проблемными опытами.

Практическим занятиям отводится особое место в обучении экспериментальной химии, так как целью этих работ является не только совершенствование, закрепление и контроль знаний, но и проверка умений планировать собственную деятельность, делать обобщенные выводы при анализе результатов химического экспериментирования, грамотно работать с химическими веществами и лабораторным оборудованием.

Практические работы могут сопровождаться как карточками-инструкциями, направленными на воспроизведение известных знаний и умений (репродуктивный характер), так и карточками-заданиями, придающими практическим занятиям проблемный характер и стимулирующими творческую деятельность.

Однако по-настоящему проблемными эти практические работы считать трудно. По -настоящему проблемным химический эксперимент становится тогда, когда в нем содержатся проблемные химические опыты, реализующие в полной мере развивающий характер обучения.

Направления развития методики и содержания практических работ обозначены в ФГОС и подразумевают изменение не только самого содержания практических заданий, но и структуры и формы проведения практических заданий.