Статья: Использование технологии проблемного обучения на уроках химии

Кожевникова Наталия Владимировна, учитель химии ГБОУ СОШ № 592

Санкт-Петербурга

Статья по теме: Использование технологии проблемного обучения на уроках химии

ЭПИРГАФ:

В. Гете сказал: «Человек должен верить, что непонятное можно понять…». Не секрет, что ученикам на уроке интересно тогда, когда понятно. Для того, чтобы учиться с интересом и увлечением, обучающиеся должны быть вовлечены в разнохарактерную деятельность на основе личного опыта. Помочь им в этом – задача всех учителей.

Современное общество характеризуется стремительным развитием науки и техники, созданием новых информационных технологий, коренным образом преобразующих жизнь людей. Темпы обновления знаний настолько высоки, что на протяжении жизни человеку приходится неоднократно переучиваться, овладевать новыми профессиями. Непрерывное образование становится реальностью и необходимостью в жизни человека.

Развитие СМИ и сети Интернет приводит к тому, что школа перестает быть единственным источником знаний и информации для школьника.

В общественном сознании происходит переход от понимания социального предназначения школы как задачи простой передачи знаний, умений и навыков от учителя к ученику к новому пониманию функции школы.

В этой ситуации, возникает вопрос - какова роль школы? Интеграция, обобщение, осмысление новых знаний, связь их с жизнью на основе формирования умения учиться (учить себя) - вот задачи, в решении которых школе сегодня альтернативы нет.

В связи с этим возникают вопросы:

- Чему учить (обновление содержания)?

- Ради чего учить (ценности образования)?

- Как учить (обновление средств обучения)?

Решение данных вопросов становится возможным благодаря формированию системы универсальных учебных действий (УУД) в условиях реализации ФГОС нового поколения.

Универсальные учебные действия (УУД) – способность субъекта к саморазвитию и самосовершенствованию путем сознательного и активного присвоения нового социального опыта; совокупность действий учащегося, обеспечивающих его культурную идентичность, социальную компетентность, толерантность, способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая организацию этого процесса.

Приоритетной целью школьного образования становится развитие у учащихся способности самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения. Иначе говоря, формирование умения учиться. Учащийся сам должен стать «архитектором и строителем» образовательного процесса.

Сущность проблемного обучения

Как формировать УУД в рамках конкретной предметной дисциплины? Важнейший показатель всесторонне и гармонично развитой личности - наличие высокого уровня мыслительных способностей. Одним из инструментов, развивающим дискурсивную компетенцию современного ученика, является технология проблемного обучения.

Проблемное обучение – это такая организация педагогического процесса, когда ученик систематически включается учителем в поиск решения новых для него проблем. Структура процесса проблемного обучения представляет собой систему связанных между собой и усложняющихся проблемных ситуаций.

Если обучение ведет к развитию творческих способностей, то его можно считать развивающим обучением, то есть таким обучением, при котором учитель, опираясь на знание закономерностей развития мышления, специальными педагогическими средствами ведет целенаправленную работу по формированию мыслительных способностей и познавательных потребностей своих учеников в процессе изучения науки. Такое обучение является проблемным.

Активизация учебной деятельности учащихся через проблемные ситуации

Большинство современных публикаций по теории обучения связано с идеей активизации учебного процесса и учебной деятельности учащихся. Под активизацией, понимают эффективное использование тех приемов и методов обучения, которые известны из традиционной дидактики. Авторы говорят об активизации с помощью проблемного обучения, понимая при этом создание проблемных ситуаций и постановку познавательных задач.

Цель активизации путем проблемного обучения состоит в том, чтобы обучить не отдельным мыслительным операциям, а системе умственных действий для решения не стереотипных задач. Эта активность заключается в том, что ученик, анализируя, сравнивая, синтезируя, обобщая, конкретизируя фактический материал, сам получат 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, они ищутся и находятся учеником, поставленным в соответствующую ситуацию. Это и есть поисковый метод учения.

Умственный поиск - сложный процесс, он, как правило, начинается с проблемной ситуации, проблемы. Но не всякий поиск связан с возникновением проблемы. Если учитель дает задание ученикам, указав, как его выполнить, то даже самостоятельный поиск не будет решением проблем.

Подлинная активизация учащихся характеризуется самостоятельным поиском не вообще, а поиском пути решения проблем. Если поиск нацелен на решение теоретической, технической, практической учебной проблемы, он превращается в проблемное учение.

Различия между проблемным и традиционным обучением

Основное различие между проблемным и традиционным обучением заключается в двух моментах: они различаются по цели и принципам организации педагогического процесса.

Цель проблемного типа обучения не только усвоение результатов научного познания, системы знаний, но и формирования познавательной деятельности ученика и развития его творческих способностей.

Цель традиционного типа обучения - усвоение результатов научного познания, вооружение учащихся знаниями основ наук, привитие им соответствующих умений и навыков.

В основе организации учителем объяснительно-иллюстративного обучения лежит принцип передачи учащимся готовых выводов науки. В основе организации процесса проблемного обучения принцип поисковой учебно-познавательной деятельности ученика, то есть принцип открытия им выводов науки, способов действия, изобретения новых предметов или способов приложения знаний к практике.

Проблемная ситуация - это интеллектуальное затруднение человека, возникающее в случае, когда он не знает, как объяснить возникшее явление, факт, процесс, не может достичь цели известным ему способом. Это побуждает человека искать новый способ объяснения или способ действия. Проблемная ситуация есть закономерность продуктивной, творческой познавательной деятельности.

Развитию познавательных и творческих интересов у учащихся, исследовательских навыков учащихся способствуют различные виды технологий: компьютерные технологии, технология проблемного и исследовательского обучения, технология игрового обучения, использование тестов и т.д.

Способы организации  проблемного   обучения

Наиболее эффективны следующие три способа  проблемного   обучения:

-  проблемное  изложение это способ организации  проблемного   обучения  наиболее уместен в тех случаях, когда учащиеся не обладают достаточным объемом знаний, когда они впервые сталкиваются с тем или иным явлением и не могут установить необходимые ассоциации;

- поисковая беседа это такая беседа, в процессе которой учащиеся, опираясь на уже известный им материал, под руководством учителя ищут и самостоятельно находят ответ на поставленный  проблемный  вопрос;

-самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность учащихся является высшей формой самостоятельной деятельности и возможна лишь тогда, когда они обладают достаточными знаниями, необходимыми для построения научных предположений, а также умением выдвигать гипотезы.

Условия и приемы осуществления  проблемного   обучения

Осуществление  проблемного   обучения  возможно при следующих условиях:

– наличие  проблемной  ситуации;

– готовность ученика к поиску решения;

– возможность неоднозначного пути решения.

При этом выделяют следующие приемы осуществления  проблемного   обучения:

приёмы создания проблемных ситуаций – постановка проблемных вопросов, задач, опытов;

приёмы формирования учебных гипотез по разрешению проблемных ситуаций – высказывание предположений о причинах явлений, о связях между понятиями, величинами;

приёмы доказательства учебных гипотез – доказательства на основе сравнений, логических рассуждений, результатов учебно-исследовательских опытов;

приёмы формирования новых учебных выводов и обобщений.

Ситуации интеллектуального затруднения чаще всего создаются с помощью проблемного вопроса.

В проблемном вопросе должны быть:

1)сложность, выступающая в форме противоречия,

2)ёмкое содержание,

3)увлекательная форма,

4)доступный для ученика уровень сложности.

В процессе работы наиболее часто учитель использует проблемные вопросы в форме познавательной (проблемной) задачи.

Для построения процесса проблемного обучения требуется создание соответствующихпроблемных ситуаций, из которых наиболее характерными являются следующие:

Первый тип. Проблемные ситуации чаще всего возникают тогда, когда учащиеся сталкиваются с необходимостью использовать ранее усвоенные знания в новых практических условиях. При этом учащиеся часто сталкиваются с фактом недостаточности знаний, умений и навыков для решения практической задачи. Осознание этого факта учащимися возбуждает познавательный интерес и стимулирует поиск новых знаний.

Второй тип. Проблемная ситуация легко возникает в том случае, если имеется противоречие между теоретически возможным путём решения задачи и практической неосуществимостью избранного способа.

Третий тип. Проблемная ситуация возникает тогда, когда имеется противоречие между практически достигнутым результатом выполнения учебного задания и отсутствием у учащихся знаний для его теоретического обоснования.

Четвёртый тип следует считать самым распространённым. Проблемные ситуации возникают, если учащиеся не знают способа решения поставленной задачи, т.е. в случае осознания учащимися недостаточности прежних знаний для объяснения нового факта.

 Методы решения проблемной ситуации

· Исследовательский: индуктивное (от частного к общему) и дедуктивное (от общего к частному) исследование.
· Проектирование.

 Средства решения проблемной ситуации (проблемы)

· Эксперимент.
· Работа с информацией (текстовой, визуальной и др.).
· Наблюдение.
· Моделирование.

Проблемное обучение является одним из методов развития учащихся. Постановкой проблем, проблемных вопросов или проблемных ситуаций учитель создает определенные организационные условия для активизации мыслительной деятельности учащихся, стимулируя поиск недостающих знаний для разрешения познавательного противоречия.

Метод проблемного обучения – творческий, оригинальный подход к обучению, требующий активной, поисковой, исследовательской работы школьников. Учащиеся в ходе урока получают не готовые объяснения нового материала, а работают с ним самостоятельно.

Проблемное обучение рассчитано на всех, а не только на хорошо успевающих учащихся. Проблемный подход призван заинтересовать всех школьников предстоящей проблемой, позволяет управлять размышлениями учащихся, быстро получать информацию от учащихся и оперативно реагировать на неё. К слабоуспевающим учащимся нужен особы подход. При постановке проблемных задач необходимо привлекать их к ответам на более лёгкие вопросы, поощряя их ответы и создавая тем самым стимулы для дальнейшего участия в размышлениях над более сложными проблемами.

Наиболее эффективное применение методов проблемного обучения возможно в тех случаях, когда содержание учебного материала направлено на формирование понятий, законов и теорий в соответствующей области науки; когда содержание учебного материала не является принципиально новым, а логически продолжает ранее изученное на базе которого, ученики могут сделать самостоятельные шаги в поиске знаний; когда содержание доступно для самостоятельных поисков учащихся.

Каждый учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимать химическую картину мира, умели логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю.

Для этого необходимо сделать из ученика активного соучастника учебного процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому учителю нужно забыть о роли информатора, он должен исполнять роль организатора познавательной деятельности ученика.

Самостоятельное открытие малейшей крупицы знания учеником доставляет ему огромное удовольствие, позволяет ощутить свои возможности, возвышает его в собственных глазах. Ученик самоутверждается как личность. Эту положительную гамму эмоций школьник хранит в памяти, стремится пережить еще и еще раз. Так возникает интерес не просто к предмету, а что более ценно – к самому процессу познания – познавательный интерес.

Курсы неорганической и органической химии, построенные на идеях зависимости свойств веществ от их строения, представляют особенно широкие возможности для использования методов проблемного обучения. Поэтому изучение всего основного содержания предмета можно построить как систему познавательных проблем и способов их решения, но масштабы проблем будут различны. Одни из них широкого плана, и решению их подчиняется изучение отдельных тем или целых разделов химии, другие более узкие, охватывающие содержание нескольких уроков или одного, являющиеся ступенями к решению более общих проблем.

Использование методов проблемного обучения, по моему мнению, следует начинать уже на первом году обучения химии, то есть с восьмого класса. С первых уроков учащиеся знакомятся с основными химическими понятиями и законами, расширяют знания о строении веществ и их свойствах. Таким образом, оперируя основными положениями «Атомно-молекулярного учения», учащиеся достаточно активно участвуют в решении проблемных вопросов и задач при изучении основных законов химии: сохранения массы веществ, постоянства состава вещества и других.

Например, урок в 8 классе «Закон сохранения массы веществ». Проблемная задача мною ставится в форме демонстрационного опыта: в замкнутой системе взвешиваются вещества, вступающие в реакцию, растворы сульфата меди (II) (CuSO₄) и гидроксида калия (m1) (KOH) и образующиеся в результате реакции вещества, гидроксид меди (II) (Cu(OH)₂) и раствор сульфата калия (m2) (K₂SO₄); по одному из признаков протекания реакций учащиеся убеждаются в том, что химическая реакция прошла - выпал осадок голубого цвета. Результаты взвешивания веществ до и после реакции подтверждают закон сохранения массы веществ. Учащиеся стоят перед решением проблемной задачи: почему m1=m2? Благодаря актуализации ранее полученных знаний о строении веществ, учащиеся сравнительно легко приходят к следующему выводу: m1=m2, так как атомы и их количество в результате химических превращений не изменяются, а только соединяются по-другому с образованием новых веществ.

Очень часто для решения проблемных ситуаций на уроке требуется от учащихся привлечения не только ранее изученных внутрипредметных связей, но и межпредметных связей (природоведение, биология, физика и др.). Например, уроки по круговороту веществ в природе в 8 и 9 классах. При изучении вопроса о круговороте кислорода в природе (8 класс) я ставлю проблемный вопрос: «Почему запасы атмосферного кислорода остаются на постоянном уровне (21% по объёму), не смотря на огромный расход этого вещества в различных процессах (дыхание, горение)? Используя сведения о кислороде, полученные на уроках биологии и химии, учащиеся приходят к выводу о том, что постоянное содержание кислорода в атмосфере является следствием равновесия двух процессов противоположных по действию, так как продукты одного процесса служат исходными веществами для другого, это окисление (дыхание, горение) и фотосинтез.

На уроках по изучению свойств оксидов, оснований, кислот и солей целесообразней ставить проблему перед учащимися в ходе выполнения исследовательских, лабораторных задач с последующим обобщением знаний по этим темам. Так, например, на уроке «Соли аммония» (9 класс) мною предлагается задания по ознакомлению со свойствами солей аммония:

1. Изучите внешний вид и растворимость солей аммония в воде - NH₄Cl

(1 вариант), (NH₄)₂SO₄(2 вариант).

При обсуждении результатов опытов делается вывод об общих физических свойствах солей аммония.

2. Составьте уравнения диссоциации этих солей.

Следует вывод, на основании анализа уравнений диссоциации, о схожем механизме с другими солями и возможности проявления общих с ними свойств.

3. Исследуйте, как эти соли относятся к действию щелочей. К растворам солей добавьте 3 - 4 капли раствора гидроксида натрия, встряхните и определите запах.

Обсуждение результатов опытов позволяет сделать выводы: об общем признаке протекания реакций между солями аммония и щелочами (появление запаха аммиака); о возможном использовании данной реакции для качественного определения катионов аммония.

4. Составьте молекулярное и ионные уравнения данной реакции.

Большое значение в химии имеет понимание генетической связи между неорганическими и органическими веществами. Добиться положительных результатов можно быстрее, если вначале выяснить характерное строение веществ данного класса и их химические свойства, а потом на этой основе выявить генетические связи с другими классами соединений. Если в основу урока (8 класс) по теме «Генетическая связь между различными классами неорганических соединений» заложить проблемную задачу в форме демонстрационного опыта, то ученики сами придут к выводу о существовании взаимосвязи между веществами разных классов в их строении и свойствах.

Задача.

Экспериментально докажите принадлежность оксида фосфора (V) и оксида кальция к определённым группам оксидов. Установите взаимосвязь их состава и свойств с представителями других классов.

Решение:

Опытным путём учащимися осуществляются реакции:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂– лакмус меняет цвет на синий, значит, образовалось растворимое основание, следовательно, оксид кальция – основный оксид;

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ - лакмус меняет цвет на красный, значит, образовалась кислота, следовательно, оксид фосфора(V) – кислотный оксид;

при сливании полученных растворов, лакмус принял первоначальный цвет – фиолетовый, значит, при взаимодействии основания и кислоты образуется соль

3Са(ОН)₂ + 2Н₃РО₄ = Са₃(РО₄)₂ + 6Н₂О.

Анализируя результаты опытов, учащиеся, под моим руководством, составляют схему, отражающую генетическую связь между различными классами неорганических соединений:

Са → СаО → Са(ОН)₂

м еталл основный основание

оксид

Са₃(РО₄)₂

соль

Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄

неметалл кислотный кислота

оксид

Основные способы создания проблемных ситуаций на уроках химии

1.Сообщение учителем новых фактов, которые не вписываются в рамки изученных школьниками теорий, усвоенных законов и понятий.

Примеры:

а) тема: «Закон сохранения массы». Колба, запаянная с металлом, взвешена до реакции. После прокаливания сосуд был открыт и взвешен. Почему его масса увеличивается?

б) тема: « Предельные одноатомные спирты». Исходя из молекулярной формулы спирта, выводятся две структурные формулы изомерных веществ. Какая структурная формула действительно отражает строение этилового спирта? Проводим реакцию взаимодействия этилового спирта (в безводной среде) с металлом натрием. Выявляем выделение газа (этим газом является водород). После обсуждения и высказывания своих предположений, ученики приходят к правильной формуле C2H5OH.

При установлении структурной формулы этилового спирта, мы сталкиваемся с двумя другими проблемными задачами:

- почему реакцию проводят в безводной среде;

- данная реакция о проявлении каких свойств спиртов свидетельствует?

2. Показ двойственности свойств соединений (амфотерность) или возможность проявления одним и тем же веществом окислительных и восстановительных свойств.

Примеры:

а) тема: «Основания». При исследовании свойств Zn(OH)2 учащиеся обнаруживают, что данное вещество способно проявлять свойство кислоты. Эта информация рождает проблемную ситуацию.

б) тема: «Аминокислоты». Проговариваем и записываем определение с общей формулой аминокислот R – СH(NH2) – CООН. Акцентируем внимание на знакомые группы атомов. Возникает проблемная ситуация о зависимости свойств от строения:

- какие реакции возможны для аминокислот? Написать уравнения реакций?

- о каком важном свойстве свидетельствуют эти реакции?

- с какими неорганическими соединениями можно провести аналогию?

3. Создание условий, когда ученики на основе известных им закономерностей будут моделировать процессы, которые невозможно осуществить экспериментально.

Примеры: тема «Соли». Тема «Металлы». На основе ряда напряжений металлов учащиеся делают ошибочный прогноз о характере взаимодействия Na с раствором CuSO4.

4.Напоминание учащимся о таких жизненных сведениях, которые они не могут объяснить на основе имеющихся у них знаний.

Примеры:

а) тема: «Пероксид водорода». Ребята знают, что обработка раны 3%-м раствором H2O2 наблюдается вспенивание. Объяснить это явление не могут. Это незнание служит источником для возникновения проблемной ситуации.

б) тема: «Нитраты». Соли азотной кислоты являются нормальным продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. Поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах до 100 и более мг нитратов. Казалось бы, мы не должны обращать внимание на содержание нитратов в овощах, фруктах. Но всякого рода рекламы нас побуждают обращать внимание. Правильно ли мы поступаем? И почему надо обращать внимание?

5. Выявление противоположных свойств у веществ, принадлежащих к одной группе, разных способов получения.

Примеры:

а) тема: «Оксиды». Изучение свойств P2O5 и CaO, взаимодействия их с водой, исследование продуктов реакции формируют проблемную ситуацию, решающую вопрос о классификации оксидов.

б) тема: «Основания». Изучая способы получения оснований, ученики выявляют, что нерастворимые основания не получают как растворимые. Как они получаются? Это создает проблемную ситуацию, решающую вопрос о классификации оснований.

6. Предложение решить экспериментальную задачу. Известен набор реактивов и конечный результат, но не известны способы решения.

Примеры: При изучении классов неорганических и органических веществ.

а) Реактивы: Zn,H2O,HCl,NaOH,NaCl.

Получить:Zn(OH)2

б) Реактивы: этилен, вода, сульфат ртути,AgNO3, раствор NH3,CuO.

Получить: (CH3COO)2Cu

Используя элементы проблемного обучения на разных этапах урока, создается осознанное затруднение учащегося, преодоление которого требует творческого поиска, заставляет ученика мыслить, искать выход, рассуждать, переживать радость от правильно найденного решения, что способствует развитию познавательных интересов к предмету.

Разрешение проблемных ситуаций под руководством учителя заставляет учащихся сравнивать, обобщать, анализировать явления, а не просто их механически запоминать. Процессы выдвижения и разрешения проблемных ситуаций, представляют собой непрерывную цепь, так как при выдвижении проблемы одновременно начинается её решение, которое в свою очередь, ведёт к постановке новых проблем. То есть осуществляется противоречивый и непрерывный процесс активного познания новых научных понятий. Используя на уроках методы проблемного обучения, убеждаешься на опыте, что они способствуют развитию познавательной активности, творческой самостоятельности учащихся, формированию их мировоззрения, интеллектуальному развитию, и как следствие этого, повышению качества знаний.

Литература:

Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий, Москва.: НИИ школьных технологий, 2006.

С.В. Дендебер, О.В. Ключникова. «Современные технологии в процессе преподавания химии», Москва 2008 г.

Махмутов М.И.  Проблемное   обучение : Основные вопросы теории. – М.: Педагогика, 1975.

Чернобельская Г.М. Основы методики обучения химии. – М.: Просвещение, 1987

Грабовый А.К. Технологизация обучения во взаимосвязи с химическим экспериментом // Химия в школе. – 2006. - № 1. – с. 64-65

Сериков В.В. Личностный подход в образовании, концепции и технологии. Волгоград: Изд-во Волгоград, гос.ун-та, 1994

http://www.xumuk.ru/nekrasov/

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/32653-statja-ispolzovanie-tehnologii-problemnogo-ob