Химический эксперимент как средство формирования универсальных учебных действий учащихся.
статья по химии

Химический эксперимент как средство формирования универсальных учебных действий учащихся.

Самостоятельно и активно разбираться в новом материале учащиеся будут тогда, когда учитель сумеет пробудить в них интерес к исследованию. Для этого не только нужно систематически предоставлять им возможность участвовать в такой работе на уроке, но и обучать всем необходимым приемам проведения самостоятельного исследования. Разумеется, речь в данном случае идет об ученическом исследовании, значение которого выражается не в объективной ценности полученных результатов, а в субъективной необходимости их для развития обучающихся.

Исследовательские умения — это система интеллектуальных, практических умений, необходимых для самостоятельного выполнения исследования. Исследование может проводиться с целью открытия  новых знаний, их обобщения и с целью приобретения учащимися умений применять полученные знания. При создании системы исследовательских заданий необходимо различать такие признаки ученического исследования:

1) характер учебного материала (исследование теоретического вопроса или свойств вещества);

2) метод проведения (теоретический анализ, эксперимент и др.);

3) объем и круг вопросов программы, используемых при этом (проведение исследования с привлечением знаний из одной темы или из различных разделов курса).

При выполнении исследовательского задания учащиеся осуществляют действия в таком порядке:

1. Ознакомление с содержанием задания и формулирование цели деятельности.

 2. Прогнозирование направлений выполнения заданий и выбор методов исследования.

 3. Проведение исследования и оценка полученных результатов в соответствии с поставленными целями.

Учитель создает ситуации, при которых учащимся либо необходимо выбрать определенный путь решения из ряда возможных вариантов, либо разрешить противоречия между имеющимися знаниями и новыми фактами, требующими теоретического объяснения, либо осознать необходимость в систематизации, обобщении знаний, найти закономерности для объяснения нового факта, явления или процесса.

Подобные ситуации вызывают интерес и стимулируют активную мыслительную деятельность учащихся.

Например, при исследовании процесса гидролиза солей учащиеся обнаруживают, что растворы некоторых средних солей имеют кислую или щелочную реакцию среды. Это не согласуется с имеющимися у них знаниями, и они активно включаются в поиск теоретического объяснения возникшего противоречия. В учебный процесс как бы вводятся элементы научного исследования: учащиеся пользуются методом проведения теоретического анализа, выдвигают гипотезу и используют метод экспериментальной ее проверки.

Исследовательское задание может быть дано при выяснении свойств конкретного вещества на основе приобретенных теоретических знаний.

Например, учащимся предлагают задание: предположить свойства кальция, зная, что свойства веществ определяются строением атома, видом химической связи и типом кристаллической решетки. Учащимся известно, что изучить химические свойства — это значит выяснить, в какие химические реакции вступает данное вещество с веществами — представителями других классов неорганических соединений. На основе этих знаний строится план рассуждений:

1. Выяснить строение атома, тип химической связи и тип кристаллической решетки, предсказать свойства.

2. Исследовать отношение данного вещества к другим веществам: простым (металлы, неметаллы), сложным (вода, кислоты, основания, соли).

Учащиеся могут предсказать возможность и условия протекания той или иной реакции. Исследовательские самостоятельные работы могут успешно применяться только при условии целенаправленной подготовки учащихся к такого рода деятельности.

Для обучения учащихся умениям исследовательской деятельности можно применять различные методические приемы. При этом особое внимание обращается на выработку у учащихся умений строить логическую цепь рассуждений при выполнении заданий.

Рассмотрим один из способов обучения учащихся умению осуществлять последовательные умственные действия, а именно — использовать упражнения в составлении уравнений реакций на основе схем превращений одних веществ в другие. В схемах в известной мере отражена связь между свойствами веществ и их превращениями. Выполняя такие упражнения, учащиеся вырабатывают умение совершать действия по плану. Управление мыслительной деятельностью осуществляется путем комментирования выполняемых заданий.

 Задание: Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: Cu(0H)2 -Cu0-CuS04  

При выполнении этого задания учащиеся, прежде всего называют полученное вещество, устанавливают принадлежность его к определенному классу соединений, вспоминают способы получения веществ данного класса и их общие свойства, обращают внимание на свойства исходного вещества.

 Учащиеся комментируют это задание так: «Требуется получить оксид меди (II) — основной оксид, вещество черного цвета, нерастворимое в воде, но взаимодействующее, как все основные оксиды, с кислотами. Нерастворимые оксиды, а значит, и оксид меди (II) могут быть получены разложением соответствующих нерастворимых гидроксидов. Нерастворимые гидроксиды разлагаются при нагревании на оксид металла и воду. Исходное вещество для получения СиО — гидроксид меди ( I I ) — нерастворимое основание голубого цвета. При нагревании гидроксида меди (II) образуется вещество черного цвета — оксид меди (II): Си(ОН)2 = СиО + Н 20 Сульфат меди — белое кристаллическое вещество. Его можно получить взаимодействием основного оксида меди (II) с серной кислотой. Черный осадок растворится, а раствор станет голубым за счет образования гидратированного сульфата меди: CuO + H 2S 0 4 = CuS04 + Н 2О

 Твердую кристаллическую соль из раствора можно выделить выпариванием.

Получим сначала кристаллы голубого цвета CuS0 4 *5H 20; при их прокаливании образуется соль CuS0 4 — кристаллы белого цвета».

Учащиеся сопровождают комментирование демонстрацией образцов промежуточных и исходных веществ. Некоторые химические реакции по указанию учителя они выполняют экспериментально. Комментирование способствует более осознанному пониманию сущности реакций, позволяет закрепить умение оперировать понятиями «оксиды», «кислоты», «соль», «основание».

Используя этот прием, учащиеся тем самым планируют свои умственные действия. Мышление в данном случае опирается на чувственное восприятие образцов исходных и промежуточных веществ, выставленных на демонстрационном столе. Вспомнив их свойства, учащиеся указывают условия и признаки реакций, сопровождающих превращения.

Химический эксперимент должен служить выработке у учащихся исследовательских умений, обеспечивать самоконтроль рассуждений и служить доказательством правильности предположений.

Например, учащимся VIII класса предлагаю следующее задание, которое они выполняют экспериментально.

Задание: Определите опытным путем химический характер предложенного оксида.

Выдаю каждому учащемуся в пробирке без надписи оксид меди (II) и предлагаю до начала работы высказать свои соображения о последовательности действий при выполнении задания.

Учащиеся строят рассуждения так: «По-видимому, предложенный оксид является оксидом металла, поскольку он твердый. Из оксидов неметаллов нам известны два твердых оксида — оксид кремния (IV) и оксид фосфора (V), которые белого цвета и отличаются от предложенного оксида черного цвета. Если исследуемый оксид реагирует с водой, то образуется щелочь, которую легко обнаружить индикатором, например фенолфталеином. Если оксид металла нерастворим, то следует провести реакцию с кислотой. При этом должны образоваться в растворе соль и вода. Значит, нужно провести два опыта:

1) реакцию оксида с водой и испытание полученного раствора индикатором;

 2) взаимодействие оксида с кислотой».

Учащиеся высказывают и другие предположения о возможной экспериментальной проверке химического характера неизвестного оксида, например, рассуждают: «Если данный оксид основной и о реакции его с водой нам неизвестно, то нужно учесть общее свойство всех основных оксидов взаимодействовать с кислотами. Следовательно, надо провести один опыт для определения характера предложенного оксида: провести реакцию его с кислотой». При обсуждении предположения обращаю внимание учащихся на то, что важно не только уметь воспроизвести известный материал, но и научиться выбирать рациональный путь проведения опыта. Анализируя высказанные предположения, учащиеся, отмечают преимущество второго пути исследования характера оксида. Только после этого они выполняют опыт. Подобным образом учащиеся анализируют и другие экспериментальные задания, например такие, в которых предлагается опытным путем проверить, с каким из данных веществ будет реагировать указанное вещество.

При выполнении заданий учащиеся должны работать в соответствии со схемой:

систематизация фактов, явлений, процессов

— построение гипотезы

— проектирование опыта для проверки гипотезы— составление плана эксперимента

—осуществление эксперимента—

оформление результатов эксперимента—

 -формулирование вывода.

В процессе обучения необходимо постепенно усложнять исследовательскую деятельность учащихся и увеличивать долю их самостоятельности в выполнении задания в такой последовательности: сначала проведение простейших опытов и соответствующих рассуждений под непосредственным руководством учителя с использованием единичных понятий изучаемой темы; затем выполнение несложных исследований по плану, предложенному учителем, с привлечением совокупности знаний темы; наконец, самостоятельное планирование и выполнение исследовательских заданий, в которых используются знания из разных тем курса. Таким путем постепенно у учащихся будут формироваться умения все более высокого уровня.

Габриелян О.С. Воскобойникова Н.П. Настольная книга учителя химии – М. Дрофа – 2003- 411 с.

 Иванова Р.Г., Иодко А.Г. Система самостоятельных работ учащихся при изучении неорганической химии-М.: Просвещение,1988,-158с.

Иванова Р.Г Изучение химии в 9 класса--М.: Просвещение