Основные аспекты реализации образовательной программы по учебному предмету «Химия» с использованием оборудования центра «Точка роста»

Вопросы для обсуждения:

1. Цели и задачи, нормативная правовая база.

2. Содержание примерной рабочей программы, организация учебных занятий.

3. Оценка результативности освоения учебного предмета.

Цели и задачи, нормативная правовая база.

В обучении химии большое значение имеет эксперимент. Анализируя результаты проведенных опытов, учащиеся убеждаются в том, что те или иные теоретические представления соответствуют или противоречат реальности. Только осуществляя химический эксперимент, можно проверить достоверность прогнозов, сделанных на основании теории. В процессе экспериментальной работы учащиеся приобретают опыт познания реальности, являющийся важным этапом формирования у них убеждений, которые, в свою очередь, составляют основу научного мировоззрения. Реализация этих целей возможна при оснащении школьного кабинета химии современными приборами и оборудованием. В рамках национального проекта «Образование» это стало возможным благодаря созданию в общеобразовательных организациях, расположенных в сельской местности и малых городах, центров образования естественно-научной и технологической направленностей «Точки роста».

Центры образования естественно-научной направленности «Точка роста» созданы с целью развития у обучающихся естественно-научной, математической, информационной грамотности, формирования критического и креативного мышления, совершенствования навыков естественно-научной направленности, а также для практической отработки учебного материала по учебным предметам «Физика», «Химия», «Биология».

Задачи центров образования естественно-научной направленности «Точка роста»:

1) реализация основных общеобразовательных программ по учебным предметам естественно-научной направленности, в том числе в рамках внеурочной деятельности обучающихся;

2) разработка и реализация разноуровневых дополнительных общеобразовательных программ естественно-научной направленности, а также иных программ, в том числе в каникулярный период;

3) вовлечение учащихся и педагогических работников в проектную деятельность;

4) организация внеучебной деятельности в каникулярный период, разработка и реализация соответствующих образовательных программ, в том числе для лагерей, организованных образовательными организациями в каникулярный период;

5) повышение профессионального мастерства педагогических работников центра, реализующих основные и дополнительные общеобразовательные программы.

Создание центра «Точка роста» предполагает развитие образовательной инфраструктуры общеобразовательной организации, в том числе оснащение общеобразовательной организации:

- оборудованием, средствами обучения и воспитания для изучения (в том числе экспериментального) предметов, курсов, дисциплин (модулей) естественно-научной направленности при реализации основных общеобразовательных программ и дополнительных общеобразовательных программ, в том числе для расширения содержания учебных предметов «Физика», «Химия», «Биология»;

- оборудованием, средствами обучения и воспитания для реализации программ дополнительного образования естественно-научной направленности;

- компьютерным и иным оборудованием.

Профильный комплект оборудования может быть выбран для общеобразовательных организаций, имеющих на момент создания центра «Точка роста» набор средств обучения и воспитания, покрывающий своими функциональными возможностями базовые потребности при изучении учебных предметов «Физика», «Химия» и «Биология».

Перечень, минимально необходимые функциональные и технические требования и минимальное количество оборудования, расходных материалов, средств обучения и воспитания для оснащения центров «Точка роста», определяются Региональным координатором с учетом Примерного перечня оборудования, расходных материалов, средств обучения и воспитания для создания и обеспечения функционирования центров образования естественно-научной направленности «Точка роста» в общеобразовательных организациях, расположенных в сельской местности и малых городах.

Профильный комплект оборудования обеспечивает эффективное достижение образовательных результатов обучающимися по программам естественно-научной направленности, возможность углубленного изучения отдельных предметов, в том числе для формирования изобретательского, креативного, критического мышления, развития функциональной грамотности у обучающихся, в том числе естественно-научной и математической.

Эксперимент является источником знаний и критерием их истинности в науке. Концепция современного образования подразумевает, что в учебном эксперименте ведущую роль должен занять самостоятельный исследовательский ученический эксперимент.

Современные экспериментальные исследования по химии уже трудно представить без использования не только аналоговых, но и цифровых измерительных приборов. В федеральном государственном образовательном стандарте (далее – ФГОС) прописано, что одним из универсальных учебных действий, приобретаемых учащимися, должно стать умение «проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов».

Учебный эксперимент по химии, проводимый на традиционном оборудовании, без применения цифровых лабораторий, не может позволить в полной мере решить все задачи в современной школе. Это связано с рядом причин:

1) традиционное школьное оборудование из-за ограничения технических возможностей не позволяет проводить многие количественные исследования;

2) длительность проведения химических исследований не всегда согласуется с длительностью учебных занятий;

3) возможность проведения многих исследований ограничивается требованиями техники безопасности и др.

Цифровая лаборатория полностью меняет методику и содержание экспериментальной деятельности и решает вышеперечисленные проблемы. Широкий спектр датчиков позволяет учащимся знакомиться с параметрами химического эксперимента не только на качественном, но и на количественном уровне. Цифровая лаборатория позволяет вести длительный эксперимент даже в отсутствие экспериментатора, а частота их измерений неподвластна человеческому восприятию.

В процессе формирования экспериментальных умений ученик обучается представлять информацию об исследовании в четырех видах:

- в вербальном: описывать эксперимент, создавать словесную модель эксперимента, фиксировать внимание на измеряемых величинах, терминологии;

- в табличном: заполнять таблицы данных, лежащих в основе построения графиков (при этом у учащихся возникает первичное представление о масштабах величин);

- в графическом: строить графики по табличным данным, что дает возможность перехода к выдвижению гипотез о характере зависимости между величинами (при этом учитель показывает преимущество в визуализации зависимостей между величинами, наглядность и многомерность);

- в виде математических уравнений: давать математическое описание взаимосвязи величин, математическое обобщение.

Переход от каждого этапа представления информации занимает довольно большой промежуток времени. В 7-8 классах этот процесс необходим, но в старших классах можно было бы это время потратить на решение более важных задач. В этом плане цифровые лаборатории существенно экономят время. Это время можно потратить согласно ФГОС на формирование исследовательских умений учащихся, которые выражаются в следующих действиях:

1) определение проблемы;

2) постановка исследовательской задачи;

3) планирование решения задачи;

4) построение моделей;

5) выдвижение гипотез;

6) экспериментальная проверка гипотез;

7) анализ данных экспериментов или наблюдений;

8) формулирование выводов.

Нормативная правовая база, регулирующая деятельность  центров образования естественно-научной направленности «Точка роста»:

1. Федеральный закон от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации».

2. Паспорт национального проекта «Образование» (утв. президиумом Совета при Президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам, протокол от 24.12.2018 № 16).

3. Государственная программа Российской Федерации «Развитие образования» (утверждена постановлением Правительства РФ от 26.12.2017 № 1642 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие образования»).

4. Профессиональный стандарт «Педагог (педагогическая деятельность в дошкольном, начальном общем, основном общем, среднем общем образовании), (воспитатель, учитель)»  (Приказ Министерства труда и социальной защиты РФ от 18 октября 2013г. № 544н).

5. Профессиональный стандарт «Педагог дополнительного образования детей и взрослых» (Приказ Министерства труда и социальной защиты РФ от 22 сентября 2021 г. № 652н «Об утверждении профессионального стандарта «Педагог дополнительного образования детей и взрослых»).

6. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 декабря 2010 г. № 1897).

7. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 г. № 413).

8. Письмо Минпросвещения России от 30 ноября 2023 г. № ТВ-2356/02 «Методические рекомендации по созданию и функционированию общеобразовательных организациях, расположенных в сельской местности и малых городах, центров образования естественно-научной и технологической направленностей».

На базе центра «Точка роста» обеспечивается реализация образовательных программ естественно-научной и технологической направленностей, разработанных в соответствии с требованиями законодательства в сфере образования и с учетом рекомендаций Федерального оператора учебного предмета «Химия».

Использование оборудования «Точка роста» при реализации образовательной программы позволяет создать условия:

- для расширения содержания школьного химического образования;

- для повышения познавательной активности обучающихся в естественно-научной области;

- для развития личности ребенка в процессе обучения химии, его способностей, формирования и удовлетворения социально значимых интересов и потребностей;

- для работы с одаренными школьниками, организации их развития в различных областях образовательной, творческой деятельности.

Таким образом, химия – наука экспериментально-теоретическая. Основной метод обучения предмета ‒ химический эксперимент. При изучении химии обучаемые выполняют лабораторные опыты, практические работы, решают экспериментальные задачи. Необходимым условием выполнения работ является применение нагревания. Поэтому с первых уроков химии необходимо сформировать у учащихся навыки работы с нагревательными приборами, в частности со спиртовкой.

Содержание примерной рабочей программы, организация учебных занятий.

Примерная рабочая программа по химии для 8-9 классов с использованием оборудования центра «Точка роста» включает:

- планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» с описанием универсальных учебных действий, достигаемых обучающимися;

- формы контроля;

- тематическое планирование;

- содержание и форму организации учебных занятий по химии в 8-9 классах с использованием материально-технического оснащения «Школьного кванториума».

Контроль результатов обучения проводится в форме письменных и экспериментальных работ, предполагается проведение промежуточной и итоговой аттестации.

Для осуществления промежуточной аттестации используются контрольно-оценочные материалы, отбор содержания которых ориентирован на проверку уровня усвоения системы знаний и умений – инвариантного ядра содержания действующих образовательной программы по химии для общеобразовательных организаций. Задания промежуточной аттестации включают материал основных разделов курса химии.

Для осуществления итоговой аттестации используются контрольно-измерительные материалы, содержание которых ориентировано на проверку уровня усвоения знаний и определяется системой требований к подготовке выпускников основной школы.

В образовательной программе представлены следующие разделы:

1. Методы изучения веществ и химических явлений. Экспериментальные основы химии.

2. Первоначальные химические понятия.

3. Растворы.

4. Основные классы неорганических соединений.

5. Теория электролитической диссоциации.

6. Химические реакции.

7. Химические элементы (свойства металлов, неметаллов и их соединений).

В основу выделения таких разделов заложен химический эксперимент, традиционная система изучения химии. Основной формой учебной деятельности является химический эксперимент, проводимый в виде лабораторных, практических работ и демонстраций. Демонстрационный эксперимент проводится в том случае, если он опасен для выполнения учащимися или имеющийся прибор представлен в единственном экземпляре.

Организация учебного занятия предполагает составление плана урока.

Например, если тип урока – практическая работа с элементами исследования, то цель урока – создать условия для формирования у обучающихся познавательных универсальных учебных действий, умений проводить простейшие исследования, навыка составлять отчет о работе и делать выводы.

При планировании урока педагогу также необходимо определить оборудование, программное обеспечение, расходные материалы и разработать ход урока, который включает следующие этапы.

Этапы хода урока по химии (пример):

1. Организационный.

Предполагаемая продолжительность: 1-2 мин.

Педагогическая деятельность учителя: проверяет готовность к уроку, организует работу класса на уроке, создает положительный эмоциональный настрой у обучающихся.

Учебная деятельность обучающихся: эмоционально настраиваются на предстоящую учебную деятельность.

2. Актуализация знаний.

Предполагаемая продолжительность: 5 мин.

Педагогическая деятельность учителя: проводит фронтальную беседу; актуализирует знания о правилах работы в химической лаборатории, о приемах работы со штативом и спиртовкой, с датчиком температуры; создает для обучающихся проблемную ситуацию; побуждает к высказыванию предложений о способе и средствах достижения поставленной цели.

Работа с терминами и понятиями.

Описание проблемной ситуации.

Учебная деятельность обучающихся: отвечают на вопросы, высказывают свои предположения; строят гипотезы; предлагают способы и средства решения учебной задачи.

3. Выполнение практической работы.

Предполагаемая продолжительность: 25 мин.

Педагогическая деятельность учителя: знакомит учеников с методикой проведения практической работы, дает задание, распределяет оборудование и раздает инструкции по работе.

Учебная деятельность обучающихся: выполняют лабораторную работу; работая в парах (в группах) строго по инструкции, заносят результаты работы в тетради или в специальные бланки.

4. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Предполагаемая продолжительность: 7 мин.

Педагогическая деятельность учителя: организует обсуждение результатов работы, коррекцию выводов по работе; на основе выводов – решение проблемной ситуации; обсуждение ответов на контрольные вопросы.

Учебная деятельность обучающихся: сравнивают полученные данные с результатами других учащихся или групп; при необходимости корректируют выводы и оформляют результаты практической работы в тетради или на специальных бланках; отвечают на контрольные вопросы.

5. Информация о домашнем задании и рефлексия.

Предполагаемая продолжительность: 6 мин.

Педагогическая деятельность учителя:  информирует о домашнем задании, дает комментарий по его выполнению; предлагает для заполнения анкету рефлексии к уроку и предлагает рассчитать «Индивидуальный индекс качества урока»; подводит рефлексивную статистику урока по количеству учеников, у которых индекс качества выше значения 5;  демонстрирует запись проблемы и цели урока, спрашивает: «Как вы думаете, решена ли проблема, достигнута ли цель?». Если проблема не решена и цель не достигнута, дает объяснение и предлагает в дополнение к домашнему заданию подумать над причинами такого результата.

Учебная деятельность обучающихся: задают уточняющие вопросы о выполнении домашнего задания»; рассчитывают «Индивидуальный индекс качества урока; определяют степень соответствия поставленной цели и результатов деятельности; степень своего продвижения к цели; высказывают оценочные суждения и соотносят результаты своей деятельности с целью урока.

Анкета для расчета индивидуального индекса качества урока

1. На уроке я работал: не активно (0 баллов), активно (1 балл)

2. Своей работой на уроке я: не доволен (0 баллов), доволен (1 балл)

3. За урок я: устал (0 баллов), не устал (1 балл)

4. Мое настроение: стало хуже (0 баллов), стало лучше (1 балл)

5. Материал урока мне был: не понятен, бесполезен, скучен, труден (0 баллов), понятен, полезен, интересен, не труден (1 балл)

6. Связь урока с другими науками: не заметна (0 баллов), заметна (1 балл)

Выберите подходящие вам утверждения и подсчитайте сумму баллов.

Важно отметить, что на уроке химии проводятся демонстрационные и лабораторные опыты и эксперименты, а также лабораторные и практические работы, включающие теоретическую практическую части, с применением методического инструментария и оборудования.

Оценка результативности освоения учебного предмета.

Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» с описанием универсальных учебных действий (далее – УУД), достигаемых обучающимися, включают личностные, метапредметные и предметные результаты.

Обучающийся получит возможность для формирования следующих личностных УУД:

1) определение мотивации изучения учебного материала;

2) оценивание усваиваемого учебного материала, исходя из социальных и личностных ценностей;

3) повышение своего образовательного уровня и уровня готовности к изучению основных исторических событий, связанных с развитием химии и общества;

4) знание правил поведения в чрезвычайных ситуациях;

5) оценивание социальной значимости профессий, связанных с химией;

6) владение правилами безопасного обращения с химическими веществами и оборудованием, проявление экологической культуры.

Обучающийся получит возможность для формирования следующих регулятивных УУД:

- целеполагание, включая постановку новых целей, преобразование практической задачи в познавательную, самостоятельный анализ условий достижения цели на основе учета выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале;

- планирование пути достижения целей;

- установление целевых приоритетов, выделение альтернативных способов достижения цели и выбор наиболее эффективного способа;

- умение самостоятельно контролировать свое время и управлять им;

- умение принимать решения в проблемной ситуации;

- постановка учебных задач, составление плана и последовательности действий;

- организация рабочего места при выполнении химического эксперимента;

- прогнозирование результатов обучения, оценивание усвоенного материала, оценка качества и уровня полученных знаний, коррекция плана и способа действия при необходимости.

Обучающийся получит возможность для формирования следующих познавательных УУД:

1) поиск и выделение информации;

2) анализ условий и требований задачи, выбор, сопоставление и обоснование способа решения задачи;

3) выбор наиболее эффективных способов решения задачи в зависимости от конкретных условий;

4) выдвижение и обоснование гипотезы, выбор способа ее проверки;

5) самостоятельное создание алгоритма деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;

6) умения характеризовать вещества по составу, строению и свойствам;

7) описывание свойств: твердых, жидких, газообразных веществ, выделение их существенных признаков;

8) изображение состава простейших веществ с помощью химических формул и сущности химических реакций с помощью химических уравнений;

9) проведение наблюдений, описание признаков и условий течения химических реакций, выполнение химического эксперимента, выводы на основе анализа наблюдений за экспериментом, решение задач, получение химической информации из различных источников;

10) умение организовывать исследование с целью проверки гипотез;

11) умение делать умозаключения (индуктивное и по аналогии) и выводы;

12) умение объективно оценивать информацию о веществах и химических процессах, критически относиться к псевдонаучной информации.

Обучающийся получит возможность для формирования следующих коммуникативных УУД:

- полное и точное выражение своих мыслей в соответствии с задачами и условиями коммуникации;

- адекватное использование речевых средств для участия в дискуссии и аргументации своей позиции, умение представлять конкретное содержание с сообщением его в письменной и устной форме, определение способов взаимодействия, сотрудничество в поиске и сборе информации;

- определение способов взаимодействия, сотрудничество в поиске и сборе информации, участие в диалоге, планирование общих способов работы, проявление уважительного отношения к другим учащимся;

- описание содержания выполняемых действий с целью ориентировки в предметно- практической деятельности;

- умения учитывать разные мнения и стремиться к координации различных позиций в сотрудничестве;

- формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать и координировать ее с позициями партнеров в сотрудничестве при выработке общего решения в совместной деятельности;

- осуществлять взаимный контроль и оказывать в сотрудничестве необходимую взаимопомощь;

- планировать общие способы работы; осуществлять контроль, коррекцию, оценку действий партнера, уметь убеждать;

- использовать адекватные языковые средства для отображения своих чувств, мыслей, мотивов и потребностей;

- отображать в речи (описание, объяснение) содержание совершаемых действий, как в форме громкой социализированной речи, так и в форме внутренней речи;

- развивать коммуникативную компетенцию, используя средства устной и письменной коммуникации при работе с текстами учебника и дополнительной литературой, справочными таблицами, проявлять готовность к уважению иной точки зрения при обсуждении результатов выполненной работы.

В отношении предметных результатов обучающийся научится следующему:

1) применять основные методы познания: наблюдение, измерение, эксперимент;

2) описывать свойства твердых, жидких, газообразных веществ, выделяя их существенные признаки;

3) раскрывать смысл закона сохранения массы веществ, атомно-молекулярной теории;

4) различать химические и физические явления, называть признаки и условия протекания химических реакций;

5) соблюдать правила безопасной работы при проведении опытов;

6) пользоваться лабораторным оборудованием и посудой;

7) получать, собирать газообразные вещества и распознавать их;

8) характеризовать физические и химические свойства основных классов неорганических соединений, проводить опыты, подтверждающие химические свойства изученных классов неорганических веществ;

9) раскрывать смысл понятия «раствор», вычислять массовую долю растворенного вещества в растворе, готовить растворы с определенной массовой долей растворенного вещества;

10) характеризовать зависимость физических свойств веществ от типа кристаллической решетки, определять вид химической связи в неорганических соединениях;

11) раскрывать основные положения теории электролитической диссоциации, составлять уравнения электролитической диссоциации кислот, щелочей, солей и реакций ионного обмена;

12) раскрывать сущность окислительно-восстановительных реакций, определять окислитель и восстановитель, составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций;

13) называть факторы, влияющие на скорость химической реакции;

14) характеризовать взаимосвязь между составом, строением и свойствами неметаллов и металлов;

15) проводить опыты по получению и изучению химических свойств различных веществ;

16) грамотно обращаться с веществами в повседневной жизни.

Обучающийся получит возможность научиться:

- выдвигать и проверять экспериментально гипотезы о химических свойствах веществ на основе их состава и строения, их способности вступать в химические реакции, о характере и продуктах различных химических реакций;

- характеризовать вещества по составу, строению и свойствам, устанавливать причинно-следственные связи между данными характеристиками вещества;

- составлять молекулярные и полные ионные уравнения по сокращенным ионным уравнениям;

- прогнозировать способность вещества проявлять окислительные или восстановительные свойства с учетом степеней окисления элементов, входящих в его состав;

- выдвигать и проверять экспериментально гипотезы о результатах воздействия различных факторов на изменение скорости химической реакции;

- использовать приобретенные знания для экологически грамотного поведения в окружающей среде;

- использовать приобретенные ключевые компетенции при выполнении проектов и решении учебно-исследовательских задач по изучению свойств, способов получения и распознавания веществ;

- объективно оценивать информацию о веществах и химических процессах;

- осознавать значение теоретических знаний по химии для практической деятельности человека;

- создавать модели и схемы для решения учебных и познавательных задач;

- понимать необходимость соблюдения предписаний, предлагаемых в инструкциях по использованию лекарств, средств бытовой химии и др.

Таким образом, поставляемые в школы современные средства обучения, в рамках проекта «Точка роста» содержат как уже хорошо известное оборудование, так и принципиально новое. Это цифровые лаборатории и датчиковые системы. В основу образовательной программы заложено применение цифровых лабораторий. Тематика предложенных экспериментов, количественных опытов соответствует структуре примерной образовательной программы по химии, содержанию ФГОС среднего (полного) общего образования.

Многолетняя практика использования химических приборов, цифровых (компьютерных) лабораторий в школе показала, что современные технические средства обучения нового поколения позволяют добиться высокого уровня усвоения учебного материала, устойчивого роста познавательного интереса школьников, т.е. преодолеть те проблемы, о которых так много говорят, когда речь заходит о современном школьном химическом образовании.