Интеллектуальные задачи по химии

УДК 001

РАЗВИТИЕ СИСТЕМНОГО МЫШЛЕНИЯ УЧАЩИХСЯ ПОСРЕДСТВОМ РЕШЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ

Седых Ирина Юрьевна,

учитель химии, 

МБОУ «Гимназия  № 22» г. Белгорода

Аннотация: Сегодняшний выпускник школы должен быть успешным, конкурентноспособным и готовым к разнообразным видам деятельности в постоянно меняющихся условиях – должен обладать системным мышлением. Для этого необходимо использовать  интеллектуальные  задачи  - в основе решения которых заложен мощный эффект развития универсальных учебных действий и познавательных умений.

Ключевые слова: системное мышление, интеллектуальные задачи, качественные, расчетные, экспериментальные и исследовательские задачи.

DEVELOPMENT OF SYSTEMIC THINKING OF STUDENTS THROUGH SOLVING INTELLECTUAL PROBLEMS IN CHEMISTRY

Sedykh Irina Yurievna,

chemistry teacher,

MBOU "Gymnasium No. 22" in Belgorod

Abstract: Today's graduate of the school must be successful, competitive and ready for a variety of activities in an ever–changing environment - must have a systematic mindset. To do this, it is necessary to use intellectual tasks - the solution of which is based on the powerful effect of developing universal learning activities and cognitive skills.

Key words: systems thinking, intellectual tasks, qualitative, computational, experimental and research problems.

           Характерная особенность  нашего времени: невиданное ранее ускорение научно-технического прогресса, стремительная смена образа жизни и вида деятельности на протяжении жизни даже одного поколения.  Научные  знания во многих областях устаревают нередко уже к моменту окончания учащимися учебного заведения. Человек должен быть готов к непрерывному обновлению знаний и умений, уметь ориентироваться в огромном потоке информации и рациональном ее использовании.

          В основе реализации основной образовательной программы лежит системно-деятельностный подход, который предполагает воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества. Формирование познавательных УУД предполагает развитие  мыследеятельностного  подхода - способов познания окружающего мира, определения  самостоятельного и эффективного процесса поиска, систематизации и рационального использования полученной   информации.  Мыследеятельностный  подход реализуется при формировании системного мышления.

          Одно из условий для развития системного мышления обучающихся -  решение интеллектуальных задач.

     Интеллектуальные задачи  (ИЗ)  состоят из системы  заданий, каждое из них направлено на развитие отдельных интеллектуальных умений, и отвечает определенным  требованиям: все задания направлены на формирование аналитико-синтетической деятельности учащихся, которая необходима для определения сходства и различия объектов, их взаимосвязи и значимости. Выполнение ИЗ должно развивать интеллектуальные умения: сравнивать, сопоставлять, различать, определять значимое и второстепенное.  Выполнение ИЗ должно развивать  химические умения: характеризовать свойства вещества, выявлять признаки и условия химических реакций и осуществлять расчеты по ним. В составе ИЗ должны быть такие, выполнение которых направлено на развитие монологической речи учащихся, умение выстраивать диалог.

При организации работы по таким заданиям соблюдаются определенные  условия:

·        создание мотива деятельности;

·        использование многоуровневых заданий, позволяющих учитывать подготовленность и  качество их знаний по предмету;

·        постепенное усложнение задач: увеличение доли самостоятельности учащихся при их решении;

·        переход от работы по образцу и инструкции к полной самостоятельности;

использование различных форм работы учащихся: уроки обучения приемам решения задач; уроки формирования навыков выбора способов  решения задач;  уроки-исследования;  практические работы;  занятия по внеурочной деятельности, занятия научного общества.

          В химии существует несколько видов задач, которые можно классифицировать по некоторым признакам. По способу представления  условия задачи делятся на текстовые, графические, задачи схемы, экспериментальные, задачи-рисунки. По степени сложности -  простые и сложные. По способу решения различают вычислительные, экспериментальные,  качественные  и исследовательские задачи.  Вычислительные задачи по типу решения делят на: аналитические (решаются посредством использования одного или нескольких уравнений); схематические (решаются посредством работы по схемам и таблицам); оценочные (для их решения необходимо подобрать разумное значение физических и химических  величин и получить примерный числовой результат). Экспериментальные задачи требуют постановки опытов. Качественные задачи требуют аналитической деятельности – объяснение свойств веществ по строению и наоборот. Исследовательские  задачи позволяют объяснить заданную ситуацию на качественном уровне.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

В решении интеллектуальной задачи  выделяют  четыре этапа:

1. Знакомство  с условием задачи, его запись.  Определение типа задачи  (расчет по  химической  формуле или уравнению,   нахождение    определенной    физической  величины  по  данным условия, получение заданного вещества из предложенных реактивов или доказательство его качественного состава, получение вещества через цепь химических превращений).                                                                                                                      2. Выбор   инструментария   (расчет или эксперимент),  математического аспекта (уравнение, работа с формулами), способа решения.                                                          3. Непосредственно решение задачи, с использованием различных методов  (письменный, устный, эксперимент) и типов оформления (знаков и символов, графиков, таблиц). Решение содержит химическую часть – составление уравнения реакции, описание свойств веществ, выбор реагентов для проведения процесса. Математическая часть (для расчетных и исследовательских задач) – здесь в зависимости от условия может быть составлено уравнение с одним неизвестным, или система уравнений с несколькими неизвестными величинами.                                                                                                                            4. Анализ решения предполагает проверку математического расчета, химического  эксперимента  и оптимальности выбранного решения.

 При обучении решению задач по химии эффективно применять  следующие техники и  приемы: устное решение задач, использование алгоритмов, метод пошаговой детализации,  применение химического тренажера, использование логико-смысловых моделей, работа с картами мыследеятельности,  эвристические методы.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Расчетные задачи – помогают формировать рациональные приемы мышления. При решении задач в первую очередь происходит формирование  учебно-познавательных компетенций:

·        самостоятельная познавательная деятельность, включающая элементы логической,  методологической,  общеучебной деятельности;

·        креативные навыки по отношению к изучаемым объектам: добывание знаний непосредственно из  окружающей действительности, владением приемами действий в нестандартных ситуациях;

·        химическая функциональная грамотность.

В решении расчетной задачи  выделяют  два аспекта: химический и математический. Основа для расчетов  химические  формулы и уравнения. Для решения задачи необходимо знание строения и свойств веществ (химическая грамотность),  и владение  алгоритмом решения (математическая грамотность).

Решение расчетных задач имеет в своей основе  три физические величины : масса (m), объем (V), количество вещества – моль (n). Они составляют основу стехиометрических расчетов (табл. 1).

Таблица 1

Формулы для решения расчетных задач

Определение количества молей	Определение массы	Определение объема
n = m/M = V/Vm = N/NA	m = n (моль)* M  (г/моль)	V = n (моль) * Vm  (л/моль)
Химические константы
NA– число Авогадро NA = 6,02 х 1023	M  (г/моль) – молярная масса, расчитывается по значениям относительных атомных масс Периодической системы	Vm  (л/моль) – объем молярный Vm = 22,4 л/моль
Прием: Правила АВС
Массовая доля w =mвещества/ mраствора	Объемная для φ =Vгаза/Vвоздуха	Практический выход                          w =  mпракт/mтеор

Важный прием в решении расчетных задач –«Правила АВС».   Правило А:  Все химические расчеты ведутся по химически чистому веществу, по условию задачи оно может содержать примеси, находиться в растворе или использоваться в химической реакции не полностью. Правило В:  Расчеты ведутся только по той части вещества, которая полностью вступила в реакцию, определяется  по соотношению молей веществ в химическом уравнении. Правило С: Между физическими величинами устанавливаются стехиометрические расчеты. В основе которых лежат основные законы химии.

         Техники и приемы, которые  помогают  научиться  хорошо решать расчетные задачи: Устное решение задачи – динамический «тренинг», позволяющий быстро решать более простые задачи.                                                                                                           Прием «Сценарист» и «Аниматор», когда учащимся предлагается нарисовать и даже показать решение химической задачи. В решении химических задач помогают  «карты мыследеятельности», которые учащиеся составляют самостоятельно или под руководством учителя.  Логическая переформулировка задачи – учащимся предлагается решить задачу при иных условиях.   Прием «мудрые совы» - учитель, решая задачу, специально делает ошибки, исправить которые предлагается другим ученикам.

Качественные химические задачи  - это задачи, в которых отсутствуют количественные характеристики: объяснение наблюдаемых результатов химического эксперимента; распознавание веществ (осадков, газов, растворов), доказательство качественного  и качественного состава веществ; получение и превращение веществ различных классов и описание их свойств;                                                                                                                задачи мысленного эксперимента по описанным признакам. В решении качественных задач помогает прием «Радуга веществ» - при проведении практической работы учащиеся раскрашивают таблицу растворимости, обозначают эффекты, происходящие при разложении некоторых веществ. Качественные задачи могут быть элементами комбинированных задач: расчетных, исследовательских и экспериментальных. Для решения качественных химических задач важным приемом  является использование структурно-логических схем (рис 1).      

Рис. 1.  Cтруктурно-логическая  схема «Генетическая связь между классами неорганических   веществ»                                                                                                                                              

Экспериментальная химическая задача – это проблем­ная ситуация, для решения которой, необходимы не только мыслитель­ные и расчетные умения, но и практические действия на основе знания законов, теорий и методов химии. При решении экспериментальных задач развивается химическое мышление.  Экспериментальная задача   – эффективное  средство развития системного  мышления учащихся: ведь за абстрактными формулами стоят реальные вещества с определенными свойствами, которые  можно познать и изучить  на практике. Перед проведением эксперимента ученики должны предварительно наметить план работы, продумать перечень химических реактивов и оборудования.  Для повышения эффективности практических и лабораторных работ применяют прием «Фото-вопрос»: учащимся предлагается прокомментировать фотографии, сделанные во время эксперимента.

         Исследовательская задача  может включать в себя и расчетную, и качественную, и экспериментальную. Например: Определение эффективности антацидных лекарственных препаратов. Качественная задача – определение качественной реакции на различные антацидные препараты, экспериментальная задача – проведение титрования с целью определения качества антацидов, расчетная задача – проведение расчетов по результатам титрования. Успех решения исследовательских задач определяется правильно организованной исследовательской работой, осуществляемой строго по алгоритму  (рис. 2).

Рис. 2.  Алгоритм исследовательской работы

Для развития исследовательской культуры обучающихся применяют техники и приемы для развития творческого  мышления: поиск закономерностей, сравнение, классификация, соответствие, конвергенция, дивергенция, обобщение. Работа над решением исследовательских задач формирует у учащихся новые качества – широту кругозора, видение проблем и определенную системность, способность конструировать процессы, логичность мышления, умение создавать учащимися собственных продуктов в ходе освоения знаний

Список источников

1. Иваньшина  Е.В. Развитие системного мышления учащихся при изучении курса «Естествознание». Дис. канд. пед. наук : 13.00.02: СПб., 2005, — 240с.

2. Ляшко Е.Н. Интеграция педагогических условий развития системного мышления студентов — будущих педагогов. Дис. канд. пед. наук : 13.00.01: Казань: 2009, — 196 с.

3. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении.– Москва-Берлин: Директ-Медиа, 2014. – 274 с.

4. О'Коннор Дж. Искусство системного мышления: Необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем / Джозеф О'Коннор и Иан Макдермотт. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2006. — 256 с.

5. Сычев  И.А. Педагогические условия формирования элементов системного мышления учащихся старших классов. Дис. канд. пед. наук: 13.00.01: Барнаул, 2009. — 197 с.