Проблемное обучение в курсе химии как средство активизации учебно-познавательной деятельности учащихся
статья по химии

Проблемное обучение в курсе химии как средство активизации учебно-познавательной деятельности учащихся

Вопросы активизации учения учащихся относятся к числу наиболее актуальных проблем современной педагогической науки и практики. Реализация принципа активности в обучении имеет определенное значение, т.к. обучение и развитие носят деятельностный характер, и от качества учения как деятельности зависит результат обучения, развития и воспитания учащихся.

Решение задачи повышения эффективности учебного процесса требует научного осмысления проверенных практикой условий и средств активизации школьников. Один из наилучших способов развития познавательной активности школьников – проблемное обучение. Несомненно, что развитие образовательных компетенций, таких как добывание знаний непосредственно из реальности, владение приемами действий в нестандартных ситуациях, владение эвристическими методами решения проблем, невозможно без проблемного обучения.

Создание проблемной ситуации на уроках имеет большое значение для мобилизации внимания учащихся, формирования их интереса, желания познать неизвестное. Мышление начинается с вопроса, требующего разрешения, значит, чтобы возбудить мысль ученика, перед ним следует поставить познавательную проблему. Причем ее недостаточно просто сообщить учащемуся, она должна быть принята им, осознана, как действительно требующая выяснения, и этот процесс должен представлять для него личный интерес. Если этого стремления к установлению истины не будет, восприятие будет пассивным и неполноценным.

  Концепция проблемного обучения имеет довольно древнюю и богатую историю. Эвристические методы обучения применяли еще Сократ и Платон, затем выдающийся чешский философ и педагог-гуманист Ян Коменский (1592-1670) проповедовал использование учебных игр, что по своим целям довольно близко к проблемному обучению. Из педагогов 18 века Ж.Ж. Руссо (1712-1778) писал об учащихся так: «пусть он достигает знания не через вас, а через самого себя, пусть он не заучивает науку, а постигает ее сам». Этот французский мыслитель по праву считается одним из виднейших педагогов-гуманистов своего времени: он утверждал о самодостаточности детей, заявлял о необходимости самостоятельности и активности учеников в процессе обучения, в качестве основной цели образования выделял развитие учащихся. И.Г.Песталоцци (1746-1827), который ввел концепцию элементарного (или поэлементного образования); основными его принципами были деятельностный подход к процессу обучения и активная самостоятельная работа учащихся в противовес катехизисному (догматическому) обучению. Русский педагог К.Д.Ушинский назвал великим открытием его идею развивающего обучения. Сам К.Д.Ушинский (1824-1870) внес заметный вклад не только в российскую, но и, отчасти, в мировую педагогику. Его образовательная концепция уже во многом близка основам проблемного обучения. Так, одной из основных целей образования он считал развитие активной и творческой личности учащегося. К.Д.Ушинский также полагал, что задача образования не сводится к передаче учащимся знаний, умений и навыков: по его мнению, в процессе обучения «следует передать ученику не только те или иные познания, но и развить в нем желание и способность самостоятельно, без учителя, приобретать новые познания».

В 20-м веке развитие концепции проблемного обучения связано, в первую очередь, с американским психологом и педагогом Дж. Дьюи (1859-1952). Дьюи декларировал важность применения в педагогическом процессе игровых и проблемных методов, разработал принципы и методику формирования критического мышления, способствующего активному и сознательному усвоению учебного материала, а также разработал основные правила нового специфического метода обучения, названного исследовательским, в котором обучение воспроизводит ход реальных событий, имевших место в науке и технике.

В нашей стране исследования в области проблемного обучения в полной мере начались в 60-х годах 20-го века. Концепция проблемного обучения, как и развивающего, изначально основывалась на тенденции усиления роли ученика в образовании, понимании необходимости личностного развития учащихся. Разработкой тех или иных аспектов проблемного обучения и проблемного обучения как концепции в целом занимались с того времени и занимаются сегодня многие ученые и практики: М.Н.Скаткин, И.Я.Лернер, В.Оконь, Н.А.Менчинская, М.А.Данилов, Ю.К.Бабанский, М.И.Махмутов, А.М.Матюшкин, А.В.Хуторской и мн. др.

Развитие учащихся в процессе обучения осуществляется средствами каждого учебного предмета, в том числе и химии. Поэтому первым и важнейшим условием развивающего обучения следует считать овладение учащимися системой научных знаний и умений по каждому учебному предмету.  

Важнейшими умениями учащихся, обучающихся химии, являются: умение применять знания или осуществлять их перенос, умение решать химические задачи, умение выполнять определенные виды химического эксперимента, проявляя при этом такие частные умения, как: наблюдать, сравнивать, фиксировать устно или письменно результаты химического эксперимента, обобщать, делать соответствующие выводы, умение отражать устно или письменно решение химических задач.

Химия как теоретическая наука оказывает существенное влияние и на развитие научного, творческого мышления учащихся. Поэтому второе обязательное условие развития учащихся в процессе обучения – овладение не только знаниями по предмету, но и приемами мышления.

Основными приемами мышления или приемами умственных действий, без умения пользоваться которыми затруднено или невозможно овладение знаниями по химии, являются сравнение, абстрагирование и обобщение.  При развитии мышления учащихся необходимо использовать проблемное изложение нового материала, широко внедрять эвристический метод, применять дедуктивный подход при решении химических задач.  

Проблемное обучение - это тип развивающего обучения, в котором сочетаются самостоятельная систематическая поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых выводов науки, а система методов построена с учетом целеполагания и принципа проблемности; процесс взаимодействия преподавания и учения ориентирован на формирование мировоззрения учащихся, их познавательной самостоятельности, устойчивых мотивов учения и мыслительных (включая и творческие) способностей в ходе усвоения ими научных понятий и способов деятельности, детерминированного системой    проблемных ситуаций.  

Каждый учитель стремится найти наиболее эффективные методы обучения, которые ведут к высокому качеству усваиваемых знаний и способствуют развитию учащихся. Процесс усвоения знаний всегда связан с познавательной потребностью, которая является главным источником психического развития человека. При отсутствии познавательной потребности процесс усвоения знаний невозможен. Для возникновения познавательной потребности у ребенка необходимо создать условия, вызывающие эту потребность.  

Интеллектуальное развитие человека осуществляется только в условиях преодоления препятствий, интеллектуальных трудностей. Особенности условий, вызывающих интеллектуальные затруднения, заключаются в том, что ребенок не может выполнить известными ему способами поставленного перед ним задания. Чтобы выполнить его, он должен найти новый способ выполнения задания. Такие ситуации, вызывающие необходимость процессов мышления, называются в психологии проблемными ситуациями, а соответствующие задания – проблемными заданиями.  

Переход от любого известного способа к новому неизвестному способу выполнения действия предполагает выполнение ребенком проблемного задания. Типичный случай проблемной ситуации – задача-проблема, требующая от ребенка объяснения еще не познанных явлений, открытия новых законов. Для ребенка усвоение новой для него закономерности является открытием, которое он совершает в условиях проблемных ситуаций, специально организованных для обучения.

Психологические исследования показывают, что закономерности мышления и процессов усвоения новых знаний совпадают, а процесс мышления осуществляется прежде всего как процесс решения проблем.  

Проблемная ситуация характеризует прежде всего определенное психическое состояние учащегося, возникающее в процессе выполнения такого задания, которое требует открытия новых знаний о предмете, способах или условиях выполнения задания. Усвоение или открытие нового совпадает в данном случае с таким изменением психического состояния учащегося, которое составляет микроэтап в его развитии. Открытие неизвестного в проблемной ситуации, таким образом, совпадает с процессом становления элементарных психических новообразований. Эти новообразования могут относиться к самым различным элементам усваиваемого действия или чертам личности человека. Условием возникновения проблемной ситуации является необходимость в раскрываемом новом отношении, свойстве или способе действия. Такая необходимость в выполнении поставленного задания может определяться как непосредственными практическими обстоятельствами выполнения действия, так и широкими общественными потребностями. Главный элемент проблемной ситуации – неизвестное, новое, то, что должно быть открыто для правильного выполнения задания, для выполнения нужного действия. Для того чтобы создать проблемную ситуацию в обучении, нужно поставить учащегося перед необходимостью выполнить такое практическое или теоретическое задание, при котором подлежащие усвоению знания будут занимать место неизвестного.  

 Таким образом, явления, обозначаемые понятием проблемная ситуация, включают три главных компонента: а) необходимость выполнения такого действия, при котором возникает познавательная потребность в новом, неизвестном отношении, способе или условии действия; б) неизвестное, которое должно быть раскрыто в возникшей проблемной ситуации; в) возможности учащегося в выполнении поставленного задания, в анализе условий и открытии неизвестного. Ни слишком трудное, ни слишком легкое задания не вызовут проблемной ситуации. Таким образом, в условиях обучения могут быть поставлены такие практические или теоретические задания, предваряющие усвоение новых знаний, которые вызывают необходимость в новом знании и в процессе выполнения которых усваиваемые знания предстают перед учащимся как необходимые для выполнения задания неизвестные знания.

Процесс проблемного обучения оказывается как бы слагающимся из двух необходимых этапов: 1) этапа постановки практического или теоретического задания, вызывающего проблемную ситуацию, и 2) поиска неизвестного в этой проблемной ситуации либо путем самостоятельного исследования учащегося, либо путем сообщения учителем сведений, необходимых для решения поставленной проблемы.

Процесс выявления неизвестного в проблемной ситуации совпадает с процессом усвоения учащимися новых знаний. Управление усвоением в условиях обучения – это, прежде всего, управление процессом открытия неизвестного в проблемных ситуациях. Главное различие между двумя подходами к пониманию усвоения заключается в том, как предлагается ученику знание, подлежащее усвоению, и что он должен сделать для его усвоения. В одном случае знание предлагается в виде известного учителю образца, который учащийся должен запомнить и воспроизвести или – если это усвоение действия – "отработать" в процессе тренировки. Главное психологическое звено этой схемы заключается в том, что усваиваемое знание должно занять место цели в учебной деятельности ученика. А сама учебная деятельность фактически сводится к запоминанию предлагаемого учителем образца или подлежащих усвоению сведений. Во втором случае – в соответствии с позицией проблемного обучения – ученик усваивает знания не потому, что учитель сообщает ему некоторые известные взрослым истины, а потому, что у него самого возникла потребность в этих знаниях. Ученик как бы открывает усваиваемое знание в процессе решения поставленных перед ним учителем проблемных заданий. Разработка оптимальных способов создания проблемных ситуаций и условий, обеспечивающих оптимальное управление решением проблем, составляет главную специфику и центральную задачу в исследованиях проблемного обучения. В чем же заключаются закономерности процесса решения проблемных ситуаций и каковы способы управления этим процессом в обучении?

Главный механизм, обеспечивающий человеку возможность обнаружения нового, ранее неизвестного отношения, свойства, новую смысловую характеристику явления, составляет образование новой связи. Новое, неизвестное человеку отношение, закономерность раскрываются лишь через установление новых связей с уже известным. Новая связь служит рычагом, с помощью которого раскрывается неизвестное. Поиск неизвестного – это постоянное включение объекта во все новые системы связей, через которые человек раскрывает новые свойства. Наиболее адекватными примерами проявления этой закономерности в нашем мышлении могут служить случаи понимания, главная характеристика которых и состоит во включении некоторых идей или положений, содержащихся в книге или рассуждении другого человека, в систему своих знаний. В этом смысле процесс обнаружения нового, неизвестного совпадает с процессом микроразвития психики и мышления человека.  Важнейшая характеристика процесса поиска и обнаружения неизвестного в проблемной ситуации заключается в том, что в этом процессе кроме закономерностей логических преобразований проявляются также закономерности интуитивного мышления человека.

Проблемная ситуация включает в себя в качестве одного из необходимых компонентов мотивы и потребности ребенка. В условиях проблемного обучения процесс усвоения перестает быть только интеллектуальным процессом, он становится процессом личностным. Именно потому он позволяет слить воедино процесс обучения и процесс воспитания, процесс усвоения знаний и процесс формирования мировоззрения ребенка.

Проблемная ситуация характеризует прежде всего психическое состояние учащегося, возникающее в процессе выполнения учебного задания, а не само это учебное задание. Целесообразно в этой связи различать задания, вызывающие проблемные ситуации у учащегося, с одной стороны, и сами проблемные ситуации как состоянии процесса мышления учащегося – с другой. Задания, вызывающие проблемные ситуации, следует называть проблемными заданиями. К числу таких заданий могут относиться практические задания (сделать что-либо), вопросы, различные виды интеллектуальных задач и т. п. Во всех этих случаях соответствующие задания будут называться проблемными – "проблемное задание", "проблемный вопрос", "проблемная задача" и т. п.

Подготовка учебного материала для целей проблемного обучения должна представлять собой подготовку таких проблемных заданий, которые могут вызывать у учащихся соответствующие проблемные ситуации, вызывать потребность в усвоении определенного учебного материала, необходимость в раскрытии неизвестного. Создавая такие учебные задания, учитель должен исходить из тех возможностей, которыми обладает учащийся в усвоении данного учебного предмета. В одних случаях учителю достаточно лишь выявить и хорошо знать эти возможности для того, чтобы поставить задание, вызывающее проблемную ситуацию. В других – необходима специальная предварительная работа, которая подготовит учащихся к возможности возникновения проблемной ситуации при постановке проблемного задания.

В создаваемой системе проблемных ситуаций одни проблемные ситуации будут выступать как основные, в которых неизвестное составляет основное отношение, закономерность, усваиваемые в данной теме. Другие проблемные ситуации выступают как вспомогательные частные проблемные ситуации, позволяющие раскрывать усваиваемое основное отношение.

Главная дидактическая трудность в создании проблемного задания заключается в том, чтобы выполнение учеником предлагаемого учебного задания привело его к потребности в том знании или способе действия, который составляет неизвестное. Искусство учителя заключается в том, чтобы представить подлежащие усвоению знания как систему неизвестных знаний, которые должны открыть учащиеся на уроке.

Пути усвоения новых знаний в проблемных ситуация различны. Они могут включать практическую, экспериментальную деятельность учащихся или теоретическое доказательство истинности некоторого предположения. Планирование проблемного изучения темы должно предусматривать овладение всеми теми практическими и теоретическими действиями, которые необходимы для постановки эксперимента, выполнения вычислений, практических работ или умственных действий. Однако все усваиваемые действия должны быть подчинены решению учеником основного проблемного задания и осмыслены им в возникающей проблемной ситуации. Процесс решения проблемных задач может осуществляться как индивидуально, так и всем коллективом класса; с помощью учителя или самостоятельно. При подготовке проблемного изучения темы нужно планировать характер участия учащихся и учителя в постановке и решении предлагаемых проблемных заданий.

Эффективность обучения может оцениваться различными показателями. Так, показателем эффективности обучения может служить время, затрачиваемое на изучение нового учебного материала. При одинаковом качестве достигаемых знаний и умений тот метод обучения будет более эффективным, при котором соответствующие знания и умения усваиваются быстрее. Важнейшим общим показателем эффективности обучения являются следствия обучения. К ним относятся такие следствия обучения, которые заключены в последующих возможностях психического развития личности человека. Чем большими возможностями обладает учащийся, обученный тем или иным методом, тем более эффективным будет данный метод. Создание таких предпосылок для психического развития с помощью того или иного метода обучения включает формирование общих и специальных способностей ребенка. Ибо именно возможности формирования таких общих и специальных способностей выступают, как важнейшие общие показатели эффективности конкретного метода обучения или дидактической системы. Есть многие доказательства эффективности таких отдаленных последствий проблемного обучения. Однако отмеченные выше показатели (кроме времени) не всегда могут быть выражены в виде достаточно четких и конкретных экспериментальных данных. Ближайший показатель эффективности обучения – качество усваиваемых с помощью данного метода знаний и навыков. Зависимость качества усвоения от степени интеллектуальной активности учащихся.

В ряде психолого-педагогических исследований все более подтверждается одна из общих закономерностей процесса усвоения – зависимость эффективности процесса усвоения от собственной интеллектуальной активности учащихся, обеспечиваемой различными типами учебных заданий. Все более подтверждается и расшифровывается та известная педагогическая истина, что успешность усвоения в значительной степени зависит от собственной интеллектуальной деятельности учащегося, что результаты усвоения – это, прежде всего, результаты деятельности учащегося, организуемой и управляемой педагогом. Это условие заключается в том, что при проблемном обучении учащиеся раскрывают усваиваемые закономерности или способы действия как обобщенные, позволяющие использовать их в широком классе условий действия и объяснять с их помощью широкий класс явлений.

Для создания проблемной ситуации перед учащимся должно быть поставлено такое практическое или теоретическое задание, при выполнении которого учащийся должен открыть подлежащие усвоению новые знания или действия. При постановке задания, вызывающего проблемную ситуацию, необходимо соблюдать следующие основные условия:

1. Задание основывается на тех знаниях и умениях, которыми владеет учащийся. Они должны быть достаточными для понимания условий задания, достигаемой конечной цели и путей его выполнения. Задание должно включать один неизвестный элемент (отношение, способ или условия действия), потребность в котором должна вызываться у учащегося в процессе выполнения задания.
2. Неизвестное, которое нужно открыть для выполнения поставленного задания, составляет подлежащую усвоению общую закономерность, общий способ действия или некоторые общие условия выполнения действия.
3. Выполнение проблемного задания должно вызвать у учащегося потребность в усваиваемом знании.

Предлагаемое ученику проблемное задание должно соответствовать его интеллектуальным возможностям. Степень трудности предлагаемого проблемного задания можно оценивать по двум главным показателям:

1. по степени новизны подлежащего усвоению учебного материала
2. по степени его обобщенности.

Чем большими интеллектуальными возможностями обладает учащийся, тем большей степени новизны и тем большей степени обобщенности могут быть те подлежащие усвоению знания и способы действия, необходимость в которых возникает при выполнении проблемного задания.

Проблемное задание должно предшествовать объяснению подлежащего усвоению учебного материала. Однако при отсутствии у учащихся достаточных сведений об изучаемом явлении или некоторых элементарных способов действия первым этапом в обучении будет этап сообщения учащимся таких сведений или обучение их таким действиям, которые необходимы для создания проблемной ситуации.

Следует различать учебный материал, необходимый для постановки проблемного задания (его сообщение должно предшествовать постановке самого проблемного задания), и тот учебный материал, который усваивается после постановки проблемного задания, после возникновения у учащегося потребности в этом учебном материале. При подготовке учебного материала, подлежащего усвоению, нужно выделять в нем материал, который должен быть сообщен учащимся, и тот материал, который должен быть усвоен ими творчески. К первому типу учебного материала относятся фактические сведения, описания процессов и т. п., а также необходимые умения. Ко второму типу учебного материала относятся общие закономерности, общие способы действия, общие условия выполнения усваиваемых действий.

В качестве проблемных заданий могут служить: а) учебные задачи, б) вопросы, в) практические задания и т. п. Однако нельзя смешивать проблемное задание и проблемную ситуацию. Проблемное задание само по себе не является проблемной ситуацией. Оно может вызывать у учащихся проблемную ситуацию только при строгом соблюдении перечисленных выше условий. Вопрос, поставленный учителем, не составляет сам по себе проблемной ситуации. Вопрос может быть показателем проблемной ситуации в том случае, когда он возникает у учащегося при выполнении поставленного перед ним практического или теоретического задания. Формулирование вопроса учителем должно соответствовать тому реальному вопросу, который возникает y учащегося. В том случае, когда учитель формулирует вопрос, не соответствующий тому реальному вопросу, который возник у учащегося, такой вопрос не отвечает условиям проблемного обучения. Вопрос, формулируемый учителем, должен соответствовать вопросу, возникающему у учащегося.

Одна и та же проблемная ситуация может быть вызвана различными типами заданий. Так, проблемная ситуация может быть вызвана с помощью теоретического проблемного задания, требующего объяснить или предсказать определенные события, процессы или действия. В этом случае постановке теоретического задания должны предшествовать демонстрация, описание или сообщение необходимых фактов. Теоретическое задание, вызывающее проблемную ситуацию, должно основываться на соответствующих фактах, составляющих условие постановки проблемного задания. Проблемная ситуация может быть создана с помощью практического задания. При этом проблемная ситуация возникает в результате того, что поставленное учебное задание не может быть выполнено учеником. Невозможность его выполнения с помощью известных учащемуся способов вызывает проблемную ситуацию, центральным звеном которой становится потребность в новом неизвестном способе действия, в неизвестной новой закономерности.

Возникшую проблемную ситуацию должен формулировать учитель путем указания ученику на причины невыполнения им поставленного практического учебного задания или невозможности объяснить им те или иные продемонстрированные факты. Например, "Вы не могли объяснить этого явления, потому что не знаете соответствующего закона химии" и т. п. Такое фиксирование проблемной ситуации учителем подчеркивает учебный характер предлагаемого ученику проблемного задания и определяет область поиска требуемого неизвестного. Оно завершает этап создания проблемной ситуации и является необходимым переходным звеном к объяснению учебного материала, требуемого созданной проблемной ситуацией.

Объяснение (изложение) усваиваемого учебного материала должно следовать за возникшей проблемной ситуацией и отвечать возникшей познавательной потребности. Подлежащие усвоению знания и способы действия учащийся приобретает из уст учителя, из учебных предметов или с помощью специальных средств обучения (учебного кино, с помощью телевидения, программированных пособий и т. п.). Однако при проблемном обучении изложению учебного материала, демонстрации образцов усваиваемых действий предшествует создание проблемной ситуации.

Возможны различные типы сообщения усваиваемых сведений для учащихся с разной степенью подготовленности и с неодинаковыми творческими возможностями. В одних случаях, при большей подготовленности учащихся, можно ограничиться лишь отдельными подсказками, позволяющими учащемуся самостоятельно понять и сформулировать требуемую закономерность, найти нужный способ или условие действия. В других случаях, при меньшей подготовленности учащихся, необходимо помочь учащимся сформулировать усваиваемую закономерность, продемонстрировать усваиваемый способ действия, выполнить требуемое действие в новых условиях.

Учащийся должен использовать полученные сведения или требуемый способ действия для выполнения поставленного в начале обучения проблемного задания. В одних случаях использование усваиваемых сведений (закона) будет составлять объяснение некоторых фактов, в других выполнение нужных действий, определение искомого в случаях решения проблемных задач.

В случае большой трудности предлагаемого учебного задания оно может быть дано учащемуся в виде последовательной системы частных проблемных заданий, включающих в качестве неизвестного менее информативные и менее общие отношения. Так одно проблемное задание может быть представлено в виде двух или трех последовательно предъявляемых проблемных заданий.

Чтобы обеспечить проблемное усвоение более или менее сложной системы знаний и действий, необходимо создать последовательную систему проблемных ситуаций. При этом в каждой проблемной ситуации в качестве неизвестного выступает одно усваиваемое отношение, принцип действия или существенное условие его выполнения. При подготовке учебного материала к проблемному обучению необходимо предварительно разработать такую систему заданий, которую учитель мог бы поставить перед учащимися для создания проблемных ситуаций при изучении соответствующего учебного материала.

Разрабатываемая система проблемных заданий, вызывающих проблемные ситуации, должна охватывать ту или иную изучаемую тему целиком. Система проблемных ситуаций должна обеспечивать последовательное развитие усваиваемых учащимся знаний и действий, развитие возможности теоретического анализа изучаемого учебного материала и возможности совершенствования усваиваемых действий.

В системе проблемных ситуаций на различных этапах усвоения системы знаний (темы) различные проблемные ситуации выполняют различные дидактические функции. Первая проблемная ситуация, которая создается в начале изучения темы, должна вызывать у учащегося познавательную потребность в усвоении общей закономерности, изучаемой в данной теме. Такие проблемные ситуации, которые предшествуют усвоение изучаемой системы знаний, называются основными или тематическими. Вся система последующих конкретных проблемных ситуаций служит дальнейшему раскрытию этого основного проблемного задания, вызывающего необходимость не в отдельном конкретном знании, а во всей системе усваиваемых знаний и действий. Проблемные ситуации, служащие усвоению тех или иных частных закономерностей, способов действия и условий их выполнения, составляют частные, вспомогательные проблемные ситуации.

Последовательные проблемные ситуации, вызываемые системой проблемных учебных заданий, составляют те последовательные шаги в процессе усвоения новых знаний и действий, которые должен осуществить каждый учащийся в обучении. Индивидуальные различия в возможностях учащихся определяют трудность тех шагов, которые они должны делать в процессе обучения. Чем большими возможностями обладает учащийся, тем меньшее число шагов необходимо ему для усвоения новой системы знаний и действий. Чем меньшими возможностями обладает учащийся, тем большее число шагов необходимо ему для усвоения новой системы знаний и действий. Соответственно информативность каждого шага усвоения в первом случае значительно выше, чем во втором, значительно выше при этом и достигаемая в каждом шаге ступень обобщения.

При разработке системы проблемных ситуаций необходимо сначала выделить основные единицы подлежащих усвоению знаний и действий, определить степень их обобщенности (их уровень) и оптимальную последовательность, обеспечивающую возможности развития познавательной деятельности и усваиваемых действий. В соответствии с намеченной системой усваиваемых закономерностей и способов действия далее должна разрабатываться система проблемных заданий, обеспечивающих возникновение требуемых проблемных ситуаций.

Таким образом, на основе анализа изученной литературы можно сделать вывод о том, что проблемное обучение ориентировано на формирование мировоззрения учащихся, познавательной самостоятельности устойчивых мотивов учения и мыслительных способностей.

В психологическую структуру проблемной ситуации входят следующие три компонента: неизвестное, познавательная потребность и интеллектуальные возможности человека.

Процесс мышления начинается с анализа проблемной ситуации, которая должна создаваться систематически и с учетом реальных, значимых для учащихся противоречий. Использование на уроках проблемных ситуаций позволяет управлять мыслительной деятельностью учеников, что является необходимым условием развития их умственных способностей, повышения познавательной активности в процессе овладения знаниями.

Проблемное обучение является одним из самых эффективных средств активизации познавательной деятельности ученика. Интерес и эмоциональность – главные факторы активизации познавательной деятельности учащихся. Суть активности, достигаемой при проблемном обучении, заключается в том, что ученик должен анализировать фактический материал и оперировать им так, чтобы самому получить из него новую информацию. Другими словами, это расширение, углубление знаний при помощи ранее усвоенных знаний или новое применение прежних знаний. Нового применения прежних знаний не может дать ни учитель, ни книга, оно ищется и находится учеником, подставленным в соответствующую ситуацию. Это и есть поисковый метод учения как антипод методу восприятия готовых выводов учителя (хотя последний метод тоже вызывает определенную активность ученика.  

Опытно-исследовательская работа по применению проблемного обучения представляет собой проведение уроков химии в 9 классе. До проведения уроков в классе проведена диагностика методом наблюдения за учащимися с точки зрения сформированности универсальных познавательных действий – умений ставить проблему и решать ее; после проведения уроков диагностика того же параметра, что и на первом этапе, а также сравнение результатов диагностик по проведения уроков и после, и анализ эффективности применения проблемного обучения в курсе естествознания с помощью критерия обученности.

Методическая разработка уроков с применением метода проблемного обучения

Проблемное задание 1.

Это проблемное задание основано на использовании противоречия между имеющимися знаниями и изучаемыми фактами.

Учитель спрашивает у учеников: «Может ли при пропускании углекислого газа через раствор известковой воды получиться прозрачный раствор?». На основании уже имеющихся у них знаний ученики отвечают – нет. Тогда учитель предлагает ученикам провести лабораторный опыт, в котором при пропускании углекислого газа через известковую воду получается мутный раствор, который они демонстрируют в доказательство своей правоты. Тогда учитель предлагает им продолжать пропускать углекислый газ через мутный раствор и через некоторое время раствор становится абсолютно прозрачным.

На втором этапе ученики выдвигают разные гипотезы о причинах наблюдаемого явления (в результате реакции углекислого газа с нерастворимым веществом образовалось растворимое вещество). После прочтения параграфа гипотеза получает теоретическое обоснование.

Известковая вода стала мутной в результате образования нерастворимого карбоната кальция: Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О . При дальнейшем пропускании углекислого газа нерастворимый карбонат кальция превращается в растворимый гидрокарбонат кальция:

СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2 

Здесь проблемное задание можно дополнить, упомянув, что все приведенные в параграфе уравнения реакций происходят в природе, в результате этих реакций образуются карстовые пещеры, украшенные замечательными образованиями – сталактитами и сталагмитами. Учитель предлагает установить правильную последовательность реакций в этом процессе.

Проблемное задание 2:

Нахождение рационального пути решения, когда заданы условия и дается конечная цель.

Учитель: - Я знаю, что вы часто испытываете желание беспорядочно смешивать выданные вам вещества. Сегодня у вас есть такая возможность.

Даны три нумерованные пробирки с веществами: карбонат натрия Na2CО3, хлорид кальция Са(NO3)2, нитрат серебра (I) AgNO3, соляная кислота HCl. Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ.

До этого ученикам уже приходилось решать задачи на распознавание веществ, и они знают качественные реакции всех ионов, участвующих в задаче. Проблема состоит в том, что в задачах, которые им уже приходилось решать, всегда присутствовали открытые, известные им вещества в маркированных пробирках. Эти вещества надо было добавлять к веществам в нумерованных пробирках и по наличию осадка или выделению газа делать вывод о том, где какое вещество.

Работа ведется в группах и после обсуждения ученики понимают, что нужно добавлять одно вещество к другим, перебирать варианты и комбинации. После серии опытов в одной из пробирок происходит выделение газа, что позволяет им сделать вывод о том, что в использованных ими пробирках находятся соляная кислота HCl и карбонат натрия Na2CО3. Возникает вопрос: - Как узнать, где кислота и где карбонат натрия? По таблице растворимости ученики определяют, что ионы Са2+ и Ag+ в присутствии карбонат-иона СО32- образуют нерастворимые вещества, и добавляют уже определенные ими вещества к еще неизвестным растворам. Так им удается определить номера, под которыми находятся соляная кислота и карбонат натрия. С помощью соляной кислоты определяется нитрат серебра (I) AgNO3, а хлорид кальция Са(NO3)2 определяется методом исключения.  

Проблемное задание 3:

Это задание представляет собой демонстрацию или сообщение некоторых фактов, которые учащимся неизвестны и требуют для объяснения дополнительной информации. Они побуждают к поиску новых знаний.

Цель задания: сформировать у учеников знания о понятиях «химическое строение», «изомеры», «гомологи», знания о причинах многообразия органических веществ – явлениях гомологии и изомерии, сформировать умения составлять модели молекул, полные и сокращенные структурные формулы органических веществ, умение узнавать изомеры и гомологи среди написанных формул органических веществ.

В начале урока учитель сообщает ученикам тему урока, затем предлагает ознакомиться с таблицей, которая находится на столе у каждого ученика в инструктивном листе.  

Органические и неорганические вещества

Учитель спрашивает у учеников, не замечают ли они ничего странного в этой таблице. После короткого обмена мнениями между собой и учителем, они приходят к выводу, что из меньшего количества химических элементов образуется гораздо больше веществ, чем из всех химических элементов, встречающихся в природе. Затем ученики сами формулируют проблемный вопрос: Почему из меньшего количества элементов образуется больше веществ, чем из большего количества элементов.

Затем учитель предлагает ученикам собрать из имеющихся у них на столах наборов для моделирования молекул любую молекулу, которая у них получится. В каждом наборе по три модели атома углерода, по шесть моделей атомов водорода, одна модель атома кислорода и одна модель атома азота, а также большое количество гибких стержней для обозначения химических связей. Каждая модель атома имеет свой цвет, и в каждой такое количество отверстий, которое соответствует валентности данного элемента.

Правила моделирования указаны в инструктивной карте на столе:

Черные шары – атом углерода С

Белые шары – атом водорода Н

Оранжевые шар – атом кислорода О

Синий шар – атом азота

1) Каждый атом связан с другими атомами таким количеством химических связей, какова его валентность (в модели не должно остаться неиспользованные отверстия)

2) Химические связи не должны пересекаться и переплетаться.

3) У вас не могут остаться неиспользованные атомы водорода.

4) между атомами углерода, кислорода и азота могут образовываться двойные и тройные связи.

5) Атомы углерода, азота и кислорода могут образовывать замкнутые цепочки – циклы.

После этого каждая пара учеников приступает к работе, на которую учитель отводит пять минут. По окончании этого времени обнаруживается, что у большей части класса получились совершенно разные молекулы. Это позволяет ученикам догадаться, что причина разнообразия органических веществ в том, что атомы шести химических элементов могут соединяться в разном порядке. Вместе с учителем они формулируют понятие «химическое строение – порядок соединения атомов в молекулах органических веществ согласно их валентности».

Затем учитель предлагает сравнить молекулы, получившиеся у разных пар. Через некоторое время обнаруживается, что все молекулы имеют одинаковый состав. Учитель учит учеников записывать полные и сокращенные структурные формулы веществ и сообщает, что такие вещества называются изомерами. Совместно формулируется и записывается понятие изомеры – вещества, имеющие одинаковый состав молекулы и разное ее химическое строение и, следовательно, свойства, после чего ученики увлеченно трансформируют свои молекулы и молекулы соседей по ряду в структурные формулы.  

На следующем этапе урока учитель добавляет в каждый набор гомологическую разность – один атом углерода, два атома водорода и просит собрать новую молекулу, стараясь при этом максимально сохранить предыдущую. Не всем удается собрать гомолог с первой попытки, приходится восстанавливать свою молекулу по записанной структурной формуле. Когда модель собрана и записана под структурной формулой предыдущей модели, обнаруживается сходство молекул по строению. Ученики говорят в этом случае, что «цепочка просто стала длиннее». Здесь многие высказывают догадку, что атомы можно добавлять снова и снова, а вновь получившиеся молекулы будут иметь новые изомеры. С помощью учителя формулируется понятие гомологов, веществ, имеющих сходное строение и сходные свойства, отличающихся друг от друга на одну или несколько групп СН2, которая называется гомологической разностью.

В конце урока учитель предлагает среди написанных структурных формул определить: 1) формулы одного и того же вещества; 2) изомеры;3) гомологи.

Проблемное задание 4:

Принцип историзма использует в обучении исторический путь открытия закона, явления или другого научного факта.

Цель задания: Сформировать у учащихся знания о строении молекулы этилового спирта.

Учитель предлагает по молекулярной формуле спирта написать возможные структурные формулы. Дети делают вывод, что возможны только две структурные формулы, отвечающие составу С2Н6О: СН3 – СН2 – ОН или СН3 – О – СН3.

На втором этапе ученики высказывают гипотезы о том, какая из структурных формул соответствует строению молекулы этилового спирта.

Третий этап – проверка гипотезы в ходе демонстрационного эксперимента. Здесь проводится именно демонстрация, так как металлический натрий, применяемый в опыте, учащимся не выдается. Реакция проводится с 1,65г этилового спирта, на который выделяется около 0,28 л водорода, то есть на 2 моль спирта выделяется 1 моль водорода. Составляется уравнение: 2 С2Н6О + 2Na → С2Н5ОNa + H2

Из уравнения делается вывод об особом положении одного атома водорода, следовательно, правильная формула спирта СН3 – СН2 – ОН.

Проблемное задание 5:

Нахождение самостоятельного решения при заданных условиях.

Цель задания: Сформировать у учащихся универсальные учебные действия: умение видеть проблему, умение ставить вопрос, умение выдвигать гипотезы умение планировать эксперимент, умение фиксировать наблюдения и делать выводы.

На столах у учащихся на группу из четырех человек набор лабораторного оборудования, в котором по три образца стирального порошка, дистиллированная вода, химические стаканы, кристаллизатор, пинцет, универсальная индикаторная бумага, стеклянная палочка.

Учитель: - Синтетические моющие средства, в частности, хорошо известные вам стиральные порошки, должны обладать такими характеристиками, как стирающая способность, наличие оптических отбеливателей, способность к вымыванию. Вам предлагаются три образца стирального порошка, и сегодня у нас снимается передача «Контрольная закупка». Итак, какая задача стоит перед нами на съемках этой передачи?

Ученики: - Определить, какой порошок лучше. А как это сделать?

Учитель: - Здесь у меня на столе, в черном ящике, находятся предметы, с помощью которых вы можете определить качество стирального порошка и выбрать среди них лучший образец. Отгадайте, что лежит в черном ящике с помощью подсказки: «Здесь лежит то, что всегда присутствует в рекламе стирального порошка «Тайд». Вы можете задать мне любые пять вопросов, по одному от каждой группы.

После обсуждения в группах и вопросов ученикам удается определить, что в черном ящике находятся лоскутки белой ткани, загрязненные и чистые. Затем им предлагается провести эксперименты, которые позволят определить, какой порошок обладает наилучшей стирающей способностью. Ученики без труда определяют, что нужно поместить загрязненные лоскутки в воду и простирать их разными порошками и сравнить их между собой и с контрольным образцом.  

Определить способность к вымыванию гораздо труднее, для этого ученики читают параграф «Жиры», где указывается, что растворы синтетических моющих средств имеют щелочную реакцию среды и делают вывод: «Нужно проверить универсальным индикатором уровень рН до того, как промыли ткань в чистой воде, и после. Если порошок плохо вымывается, то после промывания уровень рН изменится незначительно».

И, наконец, самое трудное задание – определить наличие оптических отбеливателей. Здесь необходима помощь учителя, которые предлагает рассмотреть состав сухих стиральных порошков, в которых дети обнаруживают гранулы синего цвета. Теперь, приложив промытые лоскутки к листу белой бумаги, можно сделать вывод о наличии оптических отбеливателей по синей окраске ткани.

Применение в учебном процессе  проблемных ситуаций помогает учителю формировать у учащихся самостоятельное, активное, творческое мышление. Развитие же таковых способностей может осуществляться лишь в творческой самостоятельной деятельности учеников, специально организуемой учителем в процессе обучения. Поэтому педагог должен знать о тех условиях, в которые следует ставить школьников, чтобы стимулировать подлинное продуктивное мышление. Одним из таких условий является создание проблемных ситуаций, которые составляют необходимую закономерность творческого мышления, его начальный момент.

Однако эффективное развитие творческого мышления обеспечивает лишь система проблемных ситуаций.

Нами было проведено исследование по выяснению уровня сформированности универсальных познавательных действий – умений ставить проблему и решать ее.

Исходя из гипотезы нашего исследования, мы применяли проблемное обучение в данном классе на протяжении пяти недель, систематично и учитывая индивидуальные особенности учащихся. После применения проблемного обучения, по результатам диагностики, было выявлено, что у учащихся существенно повысилась активность в познавательной деятельности, возросла самостоятельность в поисках решения заданий, появилась внутренняя мотивация к познанию, а также улучшилось эмоциональное отношение к учению.

Проблема в том, что оценить эффективность той или иной педагогической технологии чрезвычайно трудно. Для этого на данный момент используются десятки методик, разработанные российскими и зарубежными педагогами и психологами, в той или иной степени иллюстрирующие результаты обучения: с точки зрения уровня интеллектуального развития, объема знаний, умений и навыков, уровня развития ученических коллективов и личности учащихся, уровня сформированности учебной деятельности. Но эти методики, не дают в достаточной степени объективной картины

Кроме того, не весь учебный материал можно построить в виде органичных проблемных ситуаций, обладающими всеми требуемыми характеристиками. Это объективное ограничение распространения проблемного обучения. Во-вторых, нельзя не признать, что проблемные методы предъявляют к преподавателю совершенно новые требования, и не все педагоги способны с ними справиться: обучение творчеству предполагает и творческое обучение.

И, в-третьих, для передачи учащимся одного и того же объема информации при проблемном обучении будет затрачено значительно больше учебного времени, чем при традиционном.

В связи с вышеуказанным, проблемное обучение не предполагает полного отказа от таких традиционных методов, как объяснительно-иллюстративный и репродуктивный. Но в отдельных отраслях и в наиболее благоприятствующих тому ситуациях применение проблемных методов способно позволить добиться высоких результатов в образовании и расширить его традиционно суженные целевые рамки.

Библиографический список

1. Бабанский Ю.К. Избранные педагогические труды/Сост. М.Ю.Бабанский. – М.: Педагогика, 1989
2. Бабанский Ю.К. Проблемное обучение как средство повышения эффективности учения школьников. Ростов-на-Дону, 1970.
3. Выготский Л.С. Педагогическая психология. М.: Педагогика-Пресс, 1996.
4. Габриелян О.С. Химия. Настольная книга учителя/О.С. Габриелян, И.Г.Остроумова. – М.: Дрофа, 2007
5. Габриелян О.С. Химия. 9 класс.: учеб. для общеобразоват. учреждений/О.С. Габриелян. – М.: Дрофа, 2010.  
6. Габриелян О.С., Краснова В.Г., Сладков С.А. Материалы курса «Современная дидактика школьной химии» : лекции 5–8. – М. : Педагогический университет «Первое сентября», 2008.
7. Драгунова Т.В. Психологические особенности подростка/в кн. Психология подростка. Хрестоматия./Сост.И.С.Фролов. – М.: Российское педагогическое агентство, 1997.
8. 9. Зуева М.В. Развитие учащихся при обучении химии. – М.: Просвещение, 1978.
9. Коджаспиров А.Ю., Коджаспирова Г.М. Педагогический словарь. М.: Академия, 2000.
10. Леенсон Н.А. Увлекательная химия. В 2-х книгах. – М.: Просвещение, 1985
11. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М., 1972.
12. Махмутов М. И.    Организация   проблемного   обучения   в   школе. Книга для учителей. М., «Просвещение», 1977.
13. Мухина В. С.Возрастная психология: феноменология развития, детство, отрочество: Учебник для студ. вузов. - 4-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 1999
14. Примерные программы по учебным предметам. Химия. 8-9 классы: проект. – М.: Просвещение, 2011
15. Сгибнева Е.П., Скачков А.В. Современные открытые уроки химии 8-9 классы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.  
16. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. М., 1998.
17. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе активизации, интенсификации и эффективного управления. М.: НИИ «Школа технологий»,2005.
18. Симонов В.П. Диагностика степени обученности учащихся: Учебно-справочное пособие. – М.: MRA, 1999.
19. Современные технологии в процессе преподавания химии: Развивающее обучение, проблемное обучение, проектное обучение, кооперация в обучении, компьютерные технологии/авт.-сост. С.В.Дендебер, О.В.Ключникова. – М.: Пять за знания, 2008.  
20. Сурин Ю.В. Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент. – М.: Просвещение, 1998
21. Формирование универсальных учебных действий в основной школе: от действия к мысли. Система заданий: пособие для учителя/[А.Г.Асмолов, Г.В.Бурменко, И.А.Володарская и др.]; под ред.А.Г.Асмолова. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2011
22. Хуторской А.В. Эвристическое обучение: Теория, методология, практика. - М.: Международная педагогическая академия. 1998.
23. Чернобельская Г.М. Основы методики обучения химии. – М.: Просвещение, 1987.
24. Цветков Л.А. Общая методика обучения химии. – М.: Просвещение, 1982.
25. Щукина Г.И. Активация познавательной деятельности учащихся в учебном процессе. М.: Просвещение, 1979.
26. Эльконин Д.Б. Избранные педагогические труды. Проблемы возрастной и педагогической психологии. М.: Международная педагогическая академия, 1995.
27. Эткинс П. Молекулы. – М.: Мир, 1985
28. Якиманская И.С Личностно-ориентированное обучение в современной школе. М.: Сентябрь, 2000
29. Якобсон П.М. Психологические проблемы мотивации поведения человека. М.: Просвещение, 1969.