Исследовательская деятельность учащихся на уроках химии

Учитель химии Старогородковской сош Юбко Ольга Николаевна.

Исследовательская деятельность учащихся на уроках химии.

Скажи мне – и я забуду;

Покажи мне – и я запомню;

Дай сделать – и я пойму.

Китайская притча.

Без применения в жизни никакое знание не имеет цены и не даёт ожидаемых результатов. В химическом образовании школьников это особенно важно, т. к. основным критерием сформированности знаний, умений и навыков является способность личности к конкретным действиям.

Одной из форм организации деятельности учащихся, позволяющей максимально приближать обучение к жизни, является исследовательская работа, в процессе которой учащиеся встречаются со всем многообразием фактов и явлений. Ребята самостоятельно или с помощью учителя отбирают нужные им данные из наблюдений, печатных источников, результатов эксперимента и, конечно, сети Интернет. При этом используются методы современной науки: лабораторный эксперимент, моделирование, социологический опрос. В школьном курсе химии заложены большие потенциальные возможности для постановки исследовательской работы. Круг проблем может быть обширным: исследование воды, воздуха, почвы на содержание в них загрязнителей; изучение влияния избытка и недостатка минеральных удобрений, нефти и нефтепродуктов на жизнедеятельности организмов.

В своей работе я использую исследовательский метод, развивая творческие способности учащихся, способность прогнозировать свойства веществ на основании их строения. Определяется тема, выдвигается проблема, выбираются пути решения проблемы (прогноз свойств на основании строения вещества), ведется практическая проверка гипотез, делаются выводы о решении проблемы.

Исследование можно проводить групповое и фронтальное (с коллективом учащихся всего класса).Здесь можно выделить следующие этапы:

Выбор тем. Учащиеся выбирают интересующие их темы в общем «проблемном пространстве» и образуют небольшие (2-5 человек) проблемно- ориентированные группы.

Совместное планирование. Учитель и учащиеся сообща планируют учебные задачи в соответствии с выбранными подтемами.

Выполнение. В процессе реализации планов и поиска необходимых средств привлекаются самые разнообразные источники (учебник, справочная литература, эксперимент). Учитель обсуждает с группами ход работы, предлагает помощь, когда она необходима (консультант).

Анализ и синтез. Учащиеся анализируют и обобщают собственную информацию, обсуждают, оформляют ее для презентации в классе.

Представление конечного результата. Группы делают интересные представления своих тем. При этом важно, чтобы действие было коллективным по существу, а не представляло бы собой сумму отдельных отчетов.

Оценка. Учитель и учащиеся вместе оценивают каждую презентацию и величину вклада группы в работу класса. В оценку могут быть включены не только групповые, но и индивидуальные достижения.

Схема проведения исследовательской работы по изучению влияния загрязнителей природной среды на живые объекты:

Рассмотрим варианты исследовательской деятельности на примере некоторых тем курса химии. Тема «Вода». Исследовательская работа может проводиться по трём направлениям:

1. роль воды в питании растений; 2) сравнение чистой и загрязнённой воды (цвет, запах, прозрачность, рН, наличие осадка); 3)влияние загрязнённой воды на рост и развитие растений, обитателей водоёмов.

Учащимся можно предложить смоделировать защитные мероприятия и проследить последствия их реализации для живых организмов. Например, выведение определённых ионов методом осаждения, нейтрализацию веществ, фильтрование, обработку хлором.

При изучении темы «Производство серной кислоты» учащимся можно предложить определить влияние сернистого газа на растительные организмы. В опыте имитируется процесс образования кислотных дождей. Под полиэтиленовую плёнку с отверстиями помещают проросшие зёрна пшеницы. Рядом укрепляют пробирку с концентрированной серной кислотой и медной проволокой. В течение 7 дней исследуют почву и воду на кислотность, исследуют внешний вид растений. Группа учащихся собирает материал о районах, наиболее загрязнённых соединениями серы, о случаях гибели экосистем, о природоохранных мероприятиях, направленных на защиту окружающей среды от оксидов серы и сероводорода. Определённый интерес могут вызвать и теоретические исследования некоторых проблем. Например, последствия взаимозаменяемости серы на селен, который входит в состав серосодержащих руд и выделяется в атмосферу при их обжиге. Селен может заменить серу в аминокислотах. Это вызывает такие последствия как, например, облысение овец, болезни копыт, выпадение перьев у птиц, нарушение координации у животных. Аналогичную работу можно провести по исследованию влияния на живые организмы соединений мышьяка, также являющегося отходом сернокислотного производства.

При изучении темы «Минеральные удобрения» можно организовать ряд исследовательских опытов и провести обобщающий урок-семинар. Организуется работа по группам. 1 группа изучает влияние удобрений(азотных, фосфорных, калийных) на рост и развитие растений. Ставятся опыты по проращиванию семян: а) при нормальных дозах удобрений в почве; б) при исключении какого-либо питательного элемента; в) при завышенных дозах удобрений. 2 группа изучает влияние избытка удобрений на водную экосистему. В опыте имитируется смыв удобрений с полей во время паводка и дождей.3 группа проводит анализ воды после окончания эксперимента (рН, присутствие ионовS^2-,Cl^-,Fe³⁺,NH4⁺,Ca²⁺,SO4^2- ). Этот опыт имитирует также эвтрофикацию водоёмов и их зарастание в природных условиях, приводящие к дефициту кислорода, замору рыб, «цветению воды».

Постановка исследовательской работы в данной теме углубляет знания учащихся о микро- и макроэлементах, о составе почвенных растворов, о двойственной роли минеральных удобрений. Учащиеся делают вывод, что несоблюдение приёмов работы с минеральными удобрениями приводит к нарушению сложившихся природных циклов оборота веществ, вымыванию удобрений из почвы, минерализации поверхностных и грунтовых вод.

При изучении темы «Природные источники углеводородов» (10 класс) , учащиеся знакомятся не только с положительной ролью углеводородов в народном хозяйстве, но и отрицательной ролью в качестве загрязнителей природной среды. Можно провести исследование влияния нефтепродуктов на водные растения и обитателей водоёмов. В ёмкость помещают аквариумную воду с водными растениями(если возможно моллюсками, простейшими), добавляют в них немного нефти, бензина. Уже на 2-3 день наблюдается гибель моллюсков, на 6-7 день – «загнивание» воды, гибель растений. Качество воды резко ухудшается, изменяется цветность, прозрачность, запах. В этой теме можно поставить опыты по очистке воды от нефтяного загрязнения. На образовавшуюся нефтяную плёнку высыпают пробковую крошку, которая служит адсорбентом. Через некоторое время пропитанную нефтью крошку собирают с поверхности воды. В качестве адсорбента можно использовать опилки, кусочки пенопласта, жгуты из пеньки.

10, 11 класс. Практическая работа по теме «Исследование воздействия загрязнителей на белковые вещества». В ходе этой работы ребята исследуют воздействие на природные белки солей тяжёлых металлов, минеральных и органических кислот(серной, азотной, уксусной), щелочей, фенола. По результатам работы учащиеся делают выводы: загрязнение окружающей среды кислотами, щелочами, фенолами отрицательно сказывается на природных белках. Они теряют присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют. Поэтому недопустимы выбросы в окружающую среду сточных вод предприятий, содержащих фенолы и их производные, кислоты, щёлочи. В случае отравления людей тяжёлыми металлами используют молоко, белки которого связывают их.

Ещё больше возможностей при организации исследовательской деятельности при проведении интегрированных уроков. Например, при проведении интегрированного урока по химии и географии в 10 классе по теме «Загрязнение окружающей среды и экологические проблемы человечества» учащиеся изучали экологическую ситуацию в п. Старый городок и его окрестностях. По результатам исследования на карте п. Старый городок отметили основные загрязнённые места, подготовили фотовыставку. Также ребята посетили лабораторию авиаремонтного завода, находящегося на территории посёлка, проанализировали и сравнили результаты исследований воды, воздуха специалистов со своими данными. Со своими выводами выступили на семинаре.

При разработке проектов, особенно исследовательских и практико-ориентированных, деятельность учащихся обязательно включает исследование. Создаваемый ими проект, как правило, имеет практическую ценность или имитирует её. Это очень важно, т. к. одна из задач учебного предмета химии – показать прикладное значение химических знаний. Приведу пример интегрированного урока по химии и экономике в 11 классе «Проектируем товары бытовой химии». Урок проводился в форме деловой игры. Перед каждой группой (фирмой) была поставлена задача – разработать технолого-экономический проект нового средства для мытья окон. В ходе игры ребята исследовали состав и свойства стандартных моющих средств, затем разработали собственную рецептуру моющего средства, изготовили экспериментальный образец и провели его испытания. Параллельно фирмам работала экспертная группа, которая оценивала остаточную загрязнённость. На следующем этапе фирмы рассчитывали себестоимость разработанного средства и проводили маркетинговое исследование на предмет определения оптимального красителя и наиболее привлекательного названия моющего средства, строили графики спроса и предложения. Затем фирмы проводили защиту своих проектов и получили сертификаты качества. На заключительном этапе ребята проводили рекламную кампанию.

Исследовательские и поисковые методы обучения эффективно использовать при организации работы учащихся с различными источниками информации. Приведу пример урока в 11 классе по теме «Синтетические высокомолекулярные соединения». После изучения основных теоретических вопросов по химии полимеров, учащиеся знакомятся с разными группами синтетических высокомолекулярных веществ. Работа организуется по группам с использованием разных источников информации. 1 группа осуществляет поиск и исследование информации по теме «Синтетические волокна» в сети Интернет, 2 группа – по теме «Пластмассы», используя школьную локальную сеть, где собраны работы учащихся школы и учителей: рефераты, научно-исследовательские работы, статьи, 3 группа – по теме «Синтетические каучуки», используя печатные издания, 4 группа –по теме «Пластмассы», используя видеоматериалы, 5 группа-«Синтетические каучуки», используя электронный учебник. Далее каждая группа отчитывается по своей теме. В ходе урока ребята делают вывод, что синтетические полимеры (пластмассы, волокна, каучуки) находят широкое применение в разных отраслях народного хозяйства и в быту на основании своих свойств. В качестве домашнего задания можно предложить учащимся оформить собранный материал в форме электронной презентации.

Итак, исследовательская деятельность учащихся многогранна, эффективна, формирует опыт, который становится бесценным достоянием учащегося, соединяя в себе знания и умения, компетенции и ценности, приоритетно нацелена на развитие познавательного интереса учащихся.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/479912-issledovatelskaja-dejatelnost-uchaschihsja-na