Эксперимент на уроках химии.
статья по химии

Проблемный развивающий эксперимент на уроках химии.

            В настоящее время информатизация стала основой всех сфер жизни общества. Учитывая сложившуюся реальность, обществу необходимо найти такую организацию образовательного процесса, которая соответствовала бы естественному пути культурного самоопределения и способствовала бы дальнейшему развитию молодого поколения в условиях формирования современных общественных отношений.
Один из наиболее эффективных путей такой организации - обеспечить учащимся достаточно высокую степень познавательной самостоятельности.

            Чтобы занять правильную педагогическую позицию, я использую элементы теорий развивающего обучения и элементы технологий дифференцированного и разноуровнего обучения. Мной в 1996 году составлена модель комбинированной педагогической технологии «Развитие познавательной самостоятельности на основе внутренне мотивированной собственной деятельности обучающихся». Чтобы реализовать технологию в практической деятельности, при тематическом планировании «выстраиваю» систему учебных занятий разнообразных организационных форм, среди которых есть проблемный развивающий эксперимент, главной задачей которого является развитие мышления. В качестве подтверждения этой мысли приведу пример. Многие десятилетия учителя демонстрируют опыт «Взаимодействие железа с раствором медного купороса», иллюстрируя особенности взаимодействия металлов с растворами солей. Но при этом они не акцентируют внимание учащихся на различных факторах, влияющих на направление реакций между металлами и растворами солей (возможность взаимодействия металла с водой, гидролиз соли и т.д.). К сожалению, существующие методические руководства содержат лишь отдельные рекомендации по проведению проблемного эксперимента, разработка этих опытов в доступной для учащихся форме является трудной методической задачей.
Учащиеся глубоко вникают в сущность проводимых опытов, задумываются над их результатами и пытаются ответить на вопросы только в том случае, если эксперимент поражает воображение и сильно влияет на эмоциональную сферу. Но для того, чтобы эксперимент не приобрел развлекательный характер, учащимся с самого начала должна быть ясна цель проводимых опытов. Эксперимент дает возможность не только устанавливать новые факты, но также исправлять ошибки в знаниях учащихся. Некоторые «издержки» использования концентрического принципа в обучении могут быть преодолены с помощью применения проблемного эксперимента.

       На мой взгляд, условием успешности обучения является организация внутренне мотивированной деятельности, что требует развёрнутого содержания, сконструированного по восхождению от абстрактного к конкретному, где предметом содержания является не только содержание химического материала, но и способы его познания. Система организации УПД помогает ученику выстраивать индивидуальную траекторию обучения.
Перед учителем химии стоит задача не только дать учащимся определенный круг знаний, но и привить экспериментальные умения и навыки. Этого можно достичь, если постоянно учитывать индивидуальные особенности и подготовку учащихся. В применении к химическому эксперименту это означает, что процесс обучения должен быть направлен на то, чтобы учащиеся умели не только правильно выполнять химический опыт, но и могли объяснять его сущность. Поэтому задача преподавателя – научить школьников четко выполнять приемы или операции, вникать в суть происходящих явлений, уметь правильно и логично объяснять увиденное. Классификация экспериментальных умений и навыков, а также определение трех уровней их формирования позволяет осуществлять в ходе проведения эксперимента индивидуально-дифференцированный подход к учащимся в зависимости от их потенциальных трудовых возможностей.

               Психолого-педагогическое обоснование дифференцированного подхода при проведении химического эксперимента обусловлено следующими факторами:
- разной трудовой подготовкой учащихся к началу про ведения эксперимента;
- различным отношением учащихся к труду;
- неодинаковым уровнем способностей школьников к изучению предмета «Химия»;
- различным уровнем возможностей в усвоении тех или иных приемов, операций;
- различным состоянием темпа работы у учащихся;
- различным уровнем самоконтроля и возможностями устранения неисправностей по ходу выполнения опыта.

          Вопросы, связанные с формированием экспериментальных умений и навыков, а также развитием мышления у учащихся, необходимо решать на основе всевозрастающей их самостоятельности, обеспечивающей активную работу школьниковВ этом направлении можно многое сделать, не изменяя тематики и количества предусмотренных программой практических занятий. Необходимо учитывать, что не каждое практическое занятие может обеспечить самостоятельное приобретение знаний учениками в условиях творческого поиска.

           Первый уровень экспериментальных умений и навыков обучающихся. К первому уровню относятся типичные умения и навыки, необходимые для усвоения содержания учебной программы по химии всеми обучающимися. На этом уровне ученики выполняют практические работы и лабораторные опыты по инструкциям и еще нуждаются в контроле и помощи преподавателя. По мере овладения обязательными умениями необходимо требовать от учащихся проявления при выполнении эксперимента все большей самостоятельности.

                                         Организационные умения и навыки
- составление плана эксперимента по инструкции;
- определение перечня реактивов и оборудования по инструкции;
- подготовка формы отчета по инструкции;
- выполнение эксперимента в заданное время, использование знакомых средств, методов и приемов в работе;
- осуществление самоконтроля по инструкции;
- знание требований к письменному оформлению результатов эксперимента;
- отсутствие, как правило, чистоты и порядка на рабочем месте;
- потребность в систематическом контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.

                                     Технические умения и навыки
- правильное обращение с известными реактивами и оборудованием;
- сборка приборов и установок из готовых деталей по инструкции;
- выполнение химических операций по инструкции;
- соблюдение не всех правил безопасности труда.

                               Измерительные  умения и навыки
- работа с измерительными приборами в соответствии с инструкцией;
- знание и использование методов измерений по инструкции;
- обработка результатов измерений по инструкции.

                             Интеллектуальные  умения и навыки
- уточнение цели и определение задач эксперимента согласно инструкции;
- выдвижение гипотезы эксперимента с помощью преподавателя;
- отбор и использование теоретических знаний по указанию преподавателя;
- наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов по инструкции;
- сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение полученных результатов и - формулировка выводов под руководством преподавателя.

                                   Конструкторские умения и навыки
- исправление простейших неполадок в оборудовании, приборах и установках по инструкции под контролем преподавателя;
- пользование готовым оборудованием, приборами и установками;
- изготовление простейшего оборудования, приборов и установок под руководством преподавателя;
- изображение оборудования, приборов и установок в виде рисунка.

         Второй уровень экспериментальных умений и навыков обучающихся. Второй уровень предполагает приобретение учащимися таких умений и навыков, которые позволяли бы им выполнять химический эксперимент без подробных инструкций, в измененных условиях, пользоваться алгоритмическими предписаниями к опьпам, а в работе проявлять самостоятельность. При этом в контроле и помощи преподавателя такие ученики нуждаются эпизодически.

                               Организационные умения и навыки
- составление плана эксперимента без подробной инструкции;
- определение перечня реактивов и оборудования без подробной инструкции;
- подготовка формы отчета без подробной инструкции;
- рациональное использование времени, средств, методов и приемов в ходе выполнения работы;
- осуществление самоконтроля без инструкции;
- письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной литературы, с рисунком или схемой;
- содержание рабочего места в чистоте и порядке;
- эпизодическая потребность в контроле и помощи в работе со стороны преподавателя.

                          Технические умения и навыки
- правильное обращение с различными реактивами и оборудованием;
- сборка приборов и установок из готовых деталей по рисунку или схеме без подробной инструкции;
- установление очередности выполнения операций без подробной инструкции;
- постоянное соблюдение всех правил безопасности труда.

                             Измерительные  умения и навыки
- работа с измерительными приборами без подробной инструкции;
- знание и использование методов измерений без подробной инструкции;
- обработка результатов измерений без подробной инструкции.

                          Интеллектуальные умения и навыки
- определение цели и задач эксперимента без подробной инструкции;
- выдвижение гипотезы и определение содержания эксперимента с незначительной помощью преподавателя;
- использование теоретических знаний по аналогии;
- наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов без подробной инструкции;
- сравнение, анализ, установление причинно-следственных связей, обобщение  полученных результатов и формулировка выводов с незначительным участием преподавателя.

                              Конструкторские умения и навыки
- осуществление ремонта оборудования, приборов и установок по указанию преподавателя;
- внесение некоторых изменений в конструкцию оборудования, приборов и установок;
- изготовление простейшего оборудования, приборов и установок по инструкции;
- изображение оборудования, приборов и установок в виде схемы.

       Третий уровень экспериментальных умений и навыков обучающихся. Третий уровень составляют умения и навыки, характерные для учеников, проявляющих глубокий интерес к химии, самостоятельность и творческий подход при выполнении химического эксперимента. В контроле и помощи преподавателя такие ученики не нуждаются.

                                 Организаторские умения и навыки
- самостоятельное планирование эксперимента и теоретическое его обоснование;
- самостоятельное определение перечня реактивов и оборудования;
- внесение изменений в форму отчета;
- экономное расходование времени и отбор наиболее эффективных средств, методов и приемов в процессе выполнения работы;
- увеличение количества критериев самоконтроля;
- письменное оформление результатов эксперимента с привлечением справочной и научной литературы, чертежей;
- содержание рабочего места в чистоте и порядке в течение всего эксперимента;
- самостоятельное выполнение эксперимента.

                                       Технические умения и навыки
- правильное обращение с различными реактивами и оборудованием и замена одних другими;
- сборка приборов и установок из готовых деталей по чертежу;
- самостоятельное составление очередности всех операций и выполнение их в процессе эксперимента;
- строгое соблюдение всех правил безопасности труда.

                                 Измерительные умения и навыки
- самостоятельная работа с различными измерительными приборами;
- использование различных методов измерения;
- привлечение к обработке результатов измерений вычислительной техники, таблиц, справочной литературы и др.

                                 Интеллектуальные  умения и навыки
- самостоятельное определение цели и задач эксперимента;
- самостоятельное выдвижение гипотезы и составление алгоритма про ведения эксперимента;
- самостоятельное использование теоретических знаний в новых условиях;
- самостоятельное наблюдение и установление характерных признаков явлений и процессов;
- самостоятельное осуществление синтеза, анализа, установление причинно-следственных обобщений,

   - формулировка и сопоставление выводов с целью и задачами эксперимента.

                                     Конструкторские умения и навыки
- самостоятельное проведение ремонта оборудования, приборов и установок;
- усовершенствование конструкции оборудования, приборов и установок;
- изготовление приборов по чертежу;
- изображение оборудования, приборов и установок в виде чертежа.

                    Практическое занятие «Получение и свойства кислорода».                                            1 уровень

Задачи работы
- получить кислород разложением перманганата калия при нагревании и собрать его методом вытеснения воздуха;
- доказать, что полученный газ - кислород;
- проверить горение уголька в кислороде.

План работы
- собрать прибор для получения кислорода;
- проверить его на герметичность (как?);
- вставить комочек ваты в прибор (для чего?);
- приготовить пробирки, колбы для наполнения их кислородом;
- осторожно нагреть по всей длине пробирку (почему?), в которой находится перманганат калия, а потом греть то место, где находится реактив;
- следить за началом выделения кислорода (по какому признаку?);
- собрать выделяющийся газ;
- испытать полученный газ в пробирке (как?);
- изучить горение уголька на воздухе и в кислороде;
- влить в пробирку или колбу, в которой сжигали уголек, немного известковой воды (что наблюдается?);
- составить уравнение химической реакции горения уголька и сделать соответствующие выводы;
- составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля
Как проверить герметичность прибора для получения газов?
Какую роль играет вата в приборе для получения кислорода из перманганата калия?
Как определить начало выделения кислорода?
Как можно распознать кислород среди других газов?
Чем объяснить неодинаковое горение веществ на воздухе и в кислороде?

                  Практическое занятие «Получение и свойства кислорода».                                                    2 уровень

Задача работы: рассмотреть способы собирания кислорода в зависимости от его растворимости и плотности.

План работы
получить кислород и собрать его способами вытеснения воды и воздуха;
выяснить различия в приборах для собирания кислорода над водой и вытеснением воздуха;
составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля
В каких случаях оба способа можно применять с одинаковым успехом?
Как влияет растворимость газов на выбор способа их собирания?
Как влияет плотность газов на выбор способа их собирания?
Можно ли по форме газоотводной трубки определить способ собирания газов?

             Практическое занятие «Получение и свойства кислорода».                                          3 уровень
Задачи работы
- проверить возможность получения кислорода из следующих веществ: КN03, Н2О2, KMnO4.
- выяснить условия протекания реакции разложения для каждого из указанных веществ;
- установить, какое из этих веществ наиболее пригодно для получения кислорода в лаборатории.

План работы
- перечислить вещества, из которых можно получить кислород в лаборатории;
- назвать (или предположить) оптимальные условия для получения кислорода из перечисленных  выше веществ;
- разработать план и провести самостоятельно эксперимент по проверке теоретических предположений;
составить отчет о проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля
Какие вещества могут быть использованы для получения кислорода в лаборатории и на практике?
Какие факторы влияют на выбор веществ, необходимых для получения кислорода в лаборатории и на практике?

По содержанию задание 1 уровня сходно с инструкцией, приведенной в учебнике. В тоже время оно отличается от нее тем, что в нем имеются вопросы, требующие от учащихся не исполнительской, а творческой деятельности. Ученики выполняют такие задания на первых уроках, после чего они готовы к более сложной самостоятельной работе.
От учащихся 2 уровня требуют обосновать целесообразность и необходимость своих действий прежде, чем они приступят к выполнению эксперимента. Его описание приведено в общем виде, и они должны не только уметь провести эксперимент, но и сделать самостоятельные выводы из полученных результатов. Это задание требует от учащихся самостоятельности в работе, элементов творческой деятельности.
Выполнение задания 3 уровня требует от учащихся не только умения теоретически обосновывать явления, обобщать полученные результаты, но и получать нужную информацию из научной и научно-популярной литературы.