Проектная и экспериментальная деятельность учащихся на уроках химии

Сусликов А. А., учитель химии МОУ «СОШ № 3 г. Ершова Саратовской области»

Проектная и экспериментальная деятельность учащихся на уроках химии.

Стандарт второго поколения ориентирует образовательный процесс на достижение учащимися планируемых результатов освоения основных образовательных программ и получение объективной информации о достижении результатов образования. Эти результаты должны быть представлены системой предметных знаний и предметных действий, обеспечивающих применение, преобразование и получение нового знания, а также системой метапредметных и личностных результатов.

Необходимым условием реализации требований Стандарта является оценка результатов обучения, выявление уровня овладения учащимися системой химических знаний и умений. Объектом итоговой оценки по химии является достижение планируемых результатов в основной и полной средней школе, отражающих способность учащихся решать учебно-познавательные и учебно-практические задачи, построенные в рамках основного содержания химического образования.

В соответствии со Стандартом планируемые результаты конкретизируют и уточняют общее содержание личностных, метапредметных и предметных результатов обучения химии. Личностные характеристики и ценностные ориентации не подлежат измерению и оценке с помощью количественных измерителей.

Метапредметные результаты по химии формируются в ходе освоения содержания курса основной и полной средней школы. К метапредметным результатам по химии относят: овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умение видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы, давать определения понятиям, классифицировать, наблюдать, проводить эксперименты, делать выводы и заключения, структурировать материал, объяснять, доказывать, защищать свои идеи, планировать и выполнять учебные исследования и проекты, представлять их результаты.

Важнейшей составляющей планируемых результатов являются те предметные знания, которые обеспечивают решение учебно-познавательных задач на данной ступени обучения, служат основой для последующего обучения химии на старшей ступени школы, необходимы для полноценного интеллектуального развития и воспитания школьников. При обучении химии формируются разнообразные приёмы мыслительной деятельности учащихся: анализа, синтеза, обобщения, сравнения, установления связи и аналогий, выявления разнообразных признаков изучаемых химических явлений, их классификации.

В связи с переходом на стандарты второго поколения меняется целевая ориентация химического образования, все большее значение приобретает системно-деятельностный подход, который наряду с иллюстративными и констатирующими опытами, позволяет включать в образовательный процесс проблемные и исследовательские экспериментальные работы.

Какие педагогические условия необходимы при формировании исследовательской компетенции обучающихся?

Исследовательская компетентность может быть сформирована только в исследовательской деятельности. Ключевые понятия, которые определяют необходимые условия для организации такого рода деятельности учащихся в школе, следующие – это поиск, самостоятельность, инициатива, практическое действие, эксперимент, совместная работа, противоречия, разные точки зрения.

Для того чтобы деятельность обучающихся стала исследовательской, учитель должен обучить обучающихся методам, принципам, формам и способам научного исследования, основам научного знания и научного познания, дать возможность учащемуся самореализоваться через решение задач научного характера по индивидуальной теме. При этом исследователь должен четко представлять, что он должен получить, каким образом и когда сможет достичь конечного результата.

Педагогические условия необходимые при формировании исследовательской компетенции обучающихся: это готовность учащихся к исследовательской деятельности, направленное на развитие универсальных способов познавательной деятельности;

организация образовательного процесса ставит учащегося в активную позицию исследователя, овладевающего универсальными способами познавательной деятельности, вовлекает в критический анализ, отбор и конструирование личностно-значимого содержания исследовательской деятельности;

учитель осуществляет руководство исследовательской деятельностью учащихся и психолого-педагогическую поддержку ее на основе сформированной у него готовности к такой работе.

Каковы методические требования к исследовательскому эксперименту по химии?

Ученический эксперимент с точки зрения процесса учения должен проходить по следующим этапам: 1) осознание цели проведения опыта; 2) изучение предложенных веществ; 3) сборка или использование готового прибора; 4) выполнение опыта; 5) анализ результатов и выводы; 6) объяснение полученных результатов и использование химических уравнений; 7) составление отчета.

Экспериментальная химическая задача – это модель проблем­ной ситуации, решение которой, в отличие от расчетной задачи, требует от учащихся не только  мыслитель­ных, но  и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления. Решение экспериментальной задачи предполагает не только наличие у учащихся определенных теоретических знаний, но и владение ими соответствующих навыков химического эксперимента. В ходе решения таких задач ученик продолжает расширять и углублять свои знания по химии, а также совершенствует специальные умения в проведении химических опытов, приучая учащихся применять свой знания на практике.

Примером использования исследовательского эксперимента – это исследование химических свойств кислых солей в 9 классе по теме «Подгруппа кислорода»

Работа выполняется по группам с использованием технологической карты, в которой прослеживаются основные этапы исследовательского ученического эксперимента.

Проблема исследовательского эксперимента: изучить свойства кислых солей.

Цель ученического эксперимента: Какими химическими свойствами обладают кислые соли серной кислоты на примере гидросульфатов натрия и калия.

Технологическая карта исследовательского эксперимента.

1. Какими физическими свойствами обладают выданные вам кристаллические вещества.

2. Растворите гидросульфат натрия в воде, обратите внимание на растворимость выданной соли. В раствор полученной соли добавьте раствор лакмуса. Сделайте вывод.

3. Используя раствор гидросульфата натрия, добавьте в пробирку раствор кислой соли объемом 2 мл. и добавьте в неё стружки магния. Что наблюдаете?

4. В пробирку с оксидом меди (II) добавьте гидросульфат натрия. Пробирку слегка нагрейте на спиртовке, сделайте вывод.

5. В пробирку с раствором кислой соли добавьте лакмус синий, а затем 1 мл. раствора гидроксида натрия, что наблюдаете? В пробирку с гидроксидом железа (III) добавьте 2 мл. раствора гидроксида натрия. Что произошло с нерастворимым в воде основанием?

6. В две пробирки налейте по 2мл. раствора гидросульфата натрия, в одну из них добавьте 1 мл. раствора карбоната натрия, а в другую раствор силиката натрия. Какие свойства кислых солей вы наблюдали в данных опытах?

7. Какие свойства проявляет гидросульфат натрия, если к 2 мл. его раствора мы добавим несколько капель раствора хлорида бария.

Сделайте выводы по проведенному исследованию.

Исследование свойств кислой соли серной кислоты доказывает, что катионы водорода, имеющиеся в ее растворе, обуславливают возможность протекания таких же химических реакций, в которые вступают растворы хлороводородной или серной кислот. Опыт с хлоридом бария подтверждает, что данная кислая соль имеет не только свойства кислот, но и свойства обычных солей.

На основе решения экспериментальной химической задачи учащиеся формулируют выводы:

кислые соли серной кислоты проявляют свойства, как кислот, так и солей и это объясняется с позиций теории электролитической диссоциации наличием определенных видов ионов в растворе.

Проведенный учащимися исследовательский эксперимент по изучению кислой соли серной кислоты позволяет учащимся повторить теорию электролитической диссоциации, гидролиз солей, характерные химические свойства солей и кислот.

Ученик должен понимать, для чего он делает эксперимент и что он должен сделать, чтобы решить поставленную перед ним проблему.

Выполнение эксперимента требует владения приёмами и манипуляциями, умения наблюдать и замечать особенности хода процесса, отличать важные изменения. На основании своих наблюдений, анализ которых он должен сделать самостоятельно, он делает вывод. Не следует недооценивать составленный отчёт. Он учит кратко и точно формулировать мысли, более чётко продумывать, учит писать, мыслить.

Отчёт должен быть написан в классе немедленно после выполнения эксперимента. Иначе психологический процесс формирования действий окажется незавершённым и прервётся. Организация лабораторных опытов может быть индивидуальной, групповой, коллективной. Успех лабораторного опыта на уроке зависит от его подготовки. Перед началом работы обращаю особое внимание на требования техники безопасности.

Определенную подготовку к решению экспериментальных, расчетно-экспериментальных задач учащиеся имеют, и моя роль заключается в осуществлении дифференцированного подхода к учащимся: одним учащимся предлагаю дополнительные задания, другим оказываю дифференцированную помощь.

Исследовательский эксперимент по теме: «Получение гидроксида алюминия и изучение его свойств»

Цель исследования: экспериментально доказать наличие у оксида и гидроксида алюминия кислотно-основных свойств, записать уравнения соответствующих реакций, привести в систему знания о гидролизе и электролизе солей алюминия.

Технологическая карта исследовательского эксперимента.

1. Используя имеющиеся реактивы, получите гидроксид алюминия.

2. В две пробирки внесите по 5 – 7 капель раствора хлорида алюминия, в каждую пробирку добавьте по 3 капли раствора гидроксида калия. Отметьте наблюдаемые изменения.

3. В первую пробирку добавьте раствор соляной кислоты. Отметьте наблюдаемые изменения.

4. Во вторую пробирку добавьте раствор гидроксида калия. Отметьте наблюдаемые изменения.

5. Опишите наблюдаемые в пробирках изменения, сделайте выводы, запишите уравнения реакций.

4. Самостоятельная работа учащихся.

1 вариант

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Al → AlCl₃ → Al(NO₃)₃ → Al(OH)₃ → Al₂(SO₄)₃

↓

Al₂O₃

2 вариант

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

AlCl₃ → Al → Al(OH)₃ → Al₂(SO₄)₃ → AlCl₃ → Al(NO₃)₃

3 вариант

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Al(OH)₃ → Al₂O₃ → AlCl₃ ^{электролиз раствора}→ Al(OH)₃ → Al(NO₃)₃ ^{+КОН(изб.)}→ ?

Реализуя Стандарты второго поколения, провожу исследовательские проекты с применением химического эксперимента с целью развития исследовательской компетенции обучающихся.

Исследовательский проект, с применением химического эксперимента: «Взаимодействие нерастворимых оснований с кислотами» (8 класс)

Цель исследовательского проекта: изучить реакции между нерастворимыми основаниями и кислотами.

Задачи исследования: 1) проверить, будут ли реагировать с кислотами нерастворимые основания;

2) какие продукты реакции образуются в результате взаимодействия кислот с нерастворимыми основаниями;

3) к какому типу реакций (по признаку состава и числа участвующих веществ) можно отнести реакции щелочей и нерастворимых в воде оснований с кислотами.

Гипотеза: Какой общий существенный признак щелочей и нерастворимых оснований позволяет считать их соединениями одного класса – класса оснований?

Выход на гипотезу. Проверьте, будут ли реагировать с кислотами нерастворимые основания?

Выполнение химического эксперимента. 1. В одну пробирку внесите немного гидроксида железа (III), а в другую – гидроксида меди (II). Добавьте в каждую пробирку по 1 мл. воды и встряхните.

Сделайте вывод: гидроксиды не растворились в воде. Значит, данные гидроксиды относятся к группе нерастворимых оснований.

2. К гидроксиду железа (III) прилейте раствор соляной кислоты, а к гидроксиду меди (II) – серной. Что произошло с нерастворимыми в воде основаниями?

По каким признакам вы судили о протекании химических реакций? Проверьте результаты опытов друг у друга. Составьте уравнения проведенных реакций и подпишите названия всех участвующих в ней веществ. Заполните таблицу:

Сделайте выводы по исследовательскому проекту.

Ученик должен понимать, для чего он делает эксперимент и что он должен сделать, чтобы решить поставленную перед ним проблему.

Выполнение эксперимента требует владения приёмами и манипуляциями, умения наблюдать и замечать особенности хода процесса, отличать важные изменения. На основании своих наблюдений, анализ которых он должен сделать самостоятельно, он делает вывод. Не следует недооценивать составленный отчёт. Он учит кратко и точно формулировать мысли, более чётко продумывать, учит писать, мыслить.

Отчёт должен быть написан в классе немедленно после выполнения эксперимента. Иначе психологический процесс формирования действий окажется незавершённым и прервётся. Организация лабораторных опытов может быть индивидуальной, групповой, коллективной. Успех лабораторного опыта на уроке зависит от его подготовки. Перед началом работы обращаю особое внимание на требования техники безопасности.

Определенную подготовку к решению экспериментальных, расчетно-экспериментальных задач учащиеся имеют и моя роль заключается в осуществлении дифференцированного подхода к учащимся: одним учащимся предлагаю дополнительные задания, другим оказываю дифференцированную помощь.

Задачи проецируются на экран.

Для обнаружения катионов использую соли серной кислоты, а для анионов – соли, в состав которых входит катион натрия.

Задача 1. С помощью характерных реакций определите, в какой из пробирок находятся:

а) сульфат натрия, сульфат калия, сульфат кальция и сульфат алюминия;

б) сульфат аммония, сульфат железа (II), сульфат железа (III) и сульфат хрома (III);

в) сульфат натрия, сульфит натрия, сульфид натрия, нитрат натрия и карбонат натрия;

г) хлорид натрия, бромид натрия, иодид натрия, фосфат натрия и силикат натрия. Объясните ход решения задач.

Для распознавания органических соединений предлагаю 17 веществ, из которых 10 полимеры.

Задача 2. С помощью характерных реакций определите, в какой из пробирок находятся:

а) фенол, глицерин, глюкоза и крахмал;

б) белок, анилин, формальдегид, уксусная кислота. Объясните ход решения задач. Для обнаружения органических веществ, которые исключены из перечня используемых химических реактивов в школах, использую мультимедийные обучающие программы с виртуальными экспериментальными работами.

Ученический эксперимент – это вид самостоятельной работы обучающихся. Его разделяют на лабораторные опыты и практические занятия. Они различаются по дидактической цели. Цель лабораторных опытов – приобретение новых знаний, изучение нового материала. Практические занятия обычно проводятся в конце изучения темы и служат для закрепления и совершенствования, конкретизации знаний, формирования и совершенствования универсальных учебных действий.

Используя различные формы химического эксперимента на уроках химии, выполняя учебные исследования и проекты можно достичь желаемого результата, так как продуманная организация, выбор доступных методик и актуальных объектов сделает учебную экспериментальную работу и проектную деятельность учащихся важным фактором в формирование метапредметных и предметных результатов обучения химии.

Список используемой литературы.

1. Л. А. Громова. Организация проектной и исследовательской деятельности школьников. М.: Вентана-Граф, 2015.

2. М. Ю. Горковенко. Поурочные разработки по химии. М.: ВАКО, 2007.

3. Поливанова К. Н. Проектная деятельность школьников. М.: Просвещение, 2007.

4. Г. С. Ковалева, О. Б. Логинова. Химия. Планируемые результаты. Система заданий 8 – 9 классы. М.: Просвещение, 2013 г.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/309942-proektnaja-i-jeksperimentalnaja-dejatelnost-u