Эксперимент- как средство активизации позвательной деятельности учащихся на уроках химии

На современном этапе развития России образование, в его неразрывной, органичной связи с наукой, становится все более мощной движущей силой экономического роста, повышения эффективности и конкурентоспособности народного хозяйства, что делает его одним из важнейших факторов национальной безопасности и благосостояния страны, благополучия каждого гражданина. Одной из основных задач, поставленных перед современной школой в проекте ФГОС второго поколения, является подготовка выпускника школы с активной жизненной позицией, т.е. формирование личности, способной к критическому анализу, к непредвзятой оценке фактов и мнений. Химия как учебный предмет средней школы вносит существенный вклад в ее решение. На мой взгляд, решение данной задачи следует искать в усилении критериальной функции химического эксперимента.

Эксперимент - это основной и специфический метод обучения, который непосредственно знакомит с химическими явлениями и одновременно развивает познавательную деятельность учащихся. Химический эксперимент на уроках, способствующий познанию свойств веществ, является одним из основных средств развития личности школьника, гармонично вписывается в систему химического образования и является составляющей его частью.

Как метод обучения, он освещается довольно широко в методической литературе (Н.Е. Кузнецова, Давыдов, Г.М. Чернобельская и др.), но большинство классических работ, посвященных химическому эксперименту (В.Н. Верховский, Глориозов, И.Н. Чертков, Г.П. Хомченко и др.), описывает в основном технику проведения опытов и почти не рассматривает его развивающие возможности по отношению к личности учащегося. Однако, в последнее время в связи с нарастающими процессами модернизации и трансформации образовательного пространства, с переходом на развивающее обучение многие авторы основательно взялись за пересмотр функциональных возможностей эксперимента в системе средств и методов обучения химии. При этом наметились две основные стратегические линии реализации дидактических функций эксперимента на уроке:

1. Проблемный (развивающий) эксперимент (Ю.В. Сурин, Э.Г. Злотников, О.С. Зайцев);

2. Формирование опыта химического творчества и опыта творческой деятельности в целом (П.А. Оржековский, В.Н. Давыдов).

До недавнего времени роль учебного химического эксперимента была очевидна и не оспаривалась. Однако за последние двадцать лет произошли следующие принципиальные изменения: стали доступны видеозаписи экспериментов и компьютерные программы, имитирующие эксперименты; усилилась озабоченность проблемами безопасности школьников, что выливается в попытки оградить их вообще от любого риска. Такой подход я считаю неприемлем. Современные уроки химии должны быть наполнены реальным химическим экспериментом, должна быть увеличена доля лабораторных работ исследовательского характера.

В процессе организованной познавательной деятельности развивается представление учащихся о научном факте, его отличии от единичного измерения, о погрешности и ее возможных источниках, о случайных и систематических ошибках. Информационный поиск, следующий за анализом экспериментальных данных, отличается четкой целенаправленностью и осознанной интерпретацией найденного, закрепляются знания о соединениях и реакциях. Важно, чтобы эксперимент не приобрел развлекательный характер. Для этого учащимся с самого начала должна быть ясна цель проводимых опытов: доказательство истинности теоретического положения, подтверждение или опровержение рабочей гипотезы, выявление новых фактов и взаимосвязей и т.д. Эксперимент дает возможность не только устанавливать новые факты, но также исправлять ошибки в знаниях учащихся, уточнять и корректировать понимание ими отдельных вопросов курса химии, а также подводить их к выводам обобщающего характера. Совершенствование химического эксперимента в современной школе должно идти не в направлении увеличения количества иллюстративных опытов, а в направлении усиления эффективности эксперимента, внедрения в обучение проблемных и исследовательских опытов.

Проблемный эксперимент – это форма применения химического эксперимента в обучении, дающая возможность организовать (создать) проблемную ситуацию и вызвать интерес учащихся к поиску причин наблюдаемого явления. Когда проведен нестандартный, оригинальный или неожиданный по наблюдаемым результатам эксперимент, то он своим содержанием или необычным направлением сразу создает проблемную ситуацию. После осознания проблемы ученики непроизвольно включаются в поисковую деятельность, которая требует от них нового оригинального подхода или нового, неизвестного им ранее способа ее решения.

Проблемный и исследовательский эксперимент – понятия не однозначные. Проблемный эксперимент ставит проблему в процессе обучения (путем создания противоречий, неожиданностей, несоответствий), а исследовательский эксперимент направлен на ее решение. Проблемный эксперимент может применяться на различных этапах учебного познания: при изучении нового материала, при совершенствовании знаний, при повторении, закреплении или контроле знаний. Проблемные опыты можно не только включать в содержание уроков, но и применять во внеурочной деятельности.

Химический эксперимент выполняет различную дидактическую нагрузку которая обеспечивается:

• различными формами его постановки - моновариантность, инвариантность, вариативность, системность;
• методической ролью и местом его в системе учебного занятия (урока) (для постановки проблемы, в качестве иллюстрации или подтверждения выводов и прочее);
• деятельностью субъектов учебного процесса - учителя и учащихся (беседа, диалог, полилог, групповая работа, игра, коллективная творческая деятельность и др.).

Пример 1:При изучении вопроса о взаимодействии металлов с растворами солей в 9 и 11-х классах эксперименты с алюминием обычно не проводят, хотя учащиеся знают, что алюминий активных металл и должен вытеснять менее активные металлы из растворов солей. Отсутствие эксперимента с алюминием, как правило, объясняют тем, что на поверхности алюминия имеется оксидная пленка, и поэтому реакция по вытеснению меди из растворов солей меди (II) не происходит. Но как раз в этом и заключается ценность эксперимента в познавательном отношении: с одной стороны, интересно доказать высокую химическую активность, а с другой подтвердить, что именно оксидная пленка препятствует протеканию подобных реакций. В методическом отношении эксперименты с алюминием и растворами солй меди важны еще и потому, что позволяют показать учащимся возможность одновременного протекания в растворе нескольких химических реакций. Сначала идет растворение оксидной пленки, затем алюминий начинает восстанавливать ионы меди и водорода, образующиеся при гидролизе соли и, наконец он взаимодействует с водой. В школьном учебнике химии для 9 класса описывается опыт взаимодействия алюминия с водой после предварительного разрушения оксидной пленки солью ртути. Проводить такой опыт в условиях школы нецелесообразно, так как соли ртути ядовиты. Вместо хлорида ртути (II) вполне можно применить хлорид меди (II) и достигнуть аналогичного результата, используя безопасный реактив. Подготовкой к созданию проблемной ситуации может служить следующий вопрос: будет ли взаимодействовать алюминий с растворами, например, нитрата и хлорида меди? Мнения учащихся чаще всего разделяются. Возникает ситуация неопределенности.

2Al + CuCl₂ = 3Cu + 2AlCl₃

Cu²⁺ + H₂O = CuOH⁺ +H⁺

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Сравнив результаты опыта по растворению алюминия в растворе хлорида меди с результатами опыта в лучае нитрата меди, учащиеся сделают вывод, что нитрат меди не обладает способностью разрушать оксидную пленку на поверхности алюминия. В растворе нитрата меди не происходит вытеснение меди и не выделяется водород, потому что алюминий как бы изолирован от раствора соли оксидной пленкой, находящейся на его поверхности.

Пример 2: Обобщающий эксперимент по общей химии с макроколичествами реактивов «Семь превращений в одной пробирке». Этот химический эксперимент по свойствам металлов побочных подгрупп разработан на основе методики Дианы Эпп, преподавателя химии из США. Особенностью методики является осуществление серии последовательных превращений соединений исследуемого вещества в одной и той же пробирке. Каждая серия превращений охватывает широкий круг химических явлений и закономерностей, исследую их на примере соединений металлов побочных подгрупп (в том числе, условия протекания реакций ионного обмена, кислотно-основное равновесие, гидролиз, окислительно-восстановительные реакции, комплексообразование). Таким образом, предлагаемый эксперимент является прекрасным средством обобщения материала по курсу общей химии, обладая к тому же наглядностью и простотой исполнения. Форма проведения эксперимента может быть разной: демонстрационный эксперимент, лабораторный опыт, практическая работа.

Задание: проследите за поведением иона железа в различных системах, осуществив практически следующие превращения:

FeCl₂ →Fe(OH)₃→Fe³⁺→Fe(CNS)₆^3-→FeF^3-→Fe(OH)₃→FeS

(все опыты выполняются последовательно в одной пробирке).

2 FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3CO₂+6 NaCl

Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O

Fe³⁺ + 6SCN^- = Fe (SCN)₆ ^3-

Fe(CNS)₆ ^3- + 6F^- = FeF₆ ^3- + 6 SCN^-

FeF₆ ^3- + OH^- = Fe(OH)₃ + 6F^-

2Fe(OH)₃ + 3Na₂S = 2FeS + S + 6NaOH

При постановке каждого химического опыта важно учитывать: особенности учебного материала, изучению которого помогает опыт; какие законы и теоретические положения, основные химические понятия должны быть усвоены, повторены, углублены, расширены и применены на практике; какие практические умения и навыки будут развиваться с помощью опыта; на что должно быть обращено особое внимание при развитии умственных способностей учащихся; какие воспитательные задачи могут быть реализованы при постановке опыта. В зависимости от подготовленности класса и целей, обсуждение результатов эксперимента можно дифференцировать в очень широком диапазоне. Например, рассмотренные серии превращений могут быть использованы на занятиях химического кружка в начальной стадии изучения химии. В этом случае следует ограничиться эффектной внешней частью эксперимента. В старших профильных классах результаты эксперимента могут стать поводом обсудить интересные физико-химические явления, такие, например, как окраска раствора. Кроме того, каждая серия превращений является еще и иллюстрацией термодинамической стабильности образующихся соединений. В классах базового уровня подготовки рассмотренный эксперимент может послужить средством обобщения материала по курсу общей химии. Такое включение учащихся в активную экспериментальную познавательную деятельность дает им возможность проникнуть в суть химического явления, освоить его на уровне общих закономерностей курса химии, использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания.

Актуальна необходимость разработки эффективных, безопасных и экономных опытов, а также методик их реализации в процессе обучения химии в качестве развивающего средства, социальной потребностью в преобразовании знаний по химии из сферы учебной в сферу личностную, для усиления общекультурного и утилитарного компонента.

Великий И.В. Гете сказал: «Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать» Химический эксперимент способствует развитию учащихся, помогая добиться становления внутренней мотивации к изучению предмета и формированию неформальных знаний по химии; организации активной учебно-познавательную деятельности, позволяющую обеспечить развитие у учащихся общеучебных и общелогических умений.

Приложение: Эксперимент – как средство активизации познавательной деятельности учащихся.pptx (374,4 kB)