Исследовательская технология в учебном процессе

Исследовательская технология в учебном процессе

Современный образовательный процесс направлен на формирование и развитие личности, в полной мере владеющей различными видами учебной деятельности, обладающей высокой информационной, управленческой культурой, владеющей знаниями в области экономики,  готовой к изменению характера и содержания профессиональной деятельности.  Таким образом,  перед учителем ставиться задача -  развивать знания, формировать умения, расширять опыт творческой деятельности и опыт ценностного отношения имеющихся знаний.

Для формирования ключевых компетенций необходимо выбрать такую технологию обучения, при которой обучающиеся большую часть времени работают самостоятельно, учатся планированию, организации, самоконтролю и оценке своих действий и деятельности в целом.

В связи с этим особенно актуальна задача приобщения учащихся к исследовательской деятельности, которая формирует не только способность к продуктивной деятельности, но и такие творческие качества личности, как самостоятельность, независимость суждений, гибкость, критичность, системность мышления и т.д., что необходимо специалисту в любой отрасли, даже если он не стал научным сотрудником.

Из многообразия современных образовательных технологий, как ведущую технологию я выбрала исследовательскую. Я считаю, что данная технология, как ни какая другая, способствует формированию практически всех выбранных мною ключевых компетенций у учащихся. Доминирование исследовательской технологии в обучении не означает полное исключение иных, оно предполагает лишь ее преобладание.

Основу педагогической технологии, моделирующей процесс научного исследования, составляет система понятий, определений, правил, дидактических средств и методических приемов. Реализация технологии идет через проведение уроков-исследований, исследовательских практикумов, домашних практических работ и внеурочной исследовательской работы.

Так, например, на уроке в 10 классе по теме: «Природные источники углеводородов» учащимся предлагается решить задачу с экологическим содержанием: « Нефтяной танкер потерпел крушение, пятно нефти расползается по воде. Нефть подступает к берегу, на котором обитают тюлени, моржи. Необходимо срочно собрать её».

Учащиеся, имея на столах инструктивные карты работают в группах. Предлагают выработанные  способы решения данной проблемы.

Инструкция по проведению эксперимента.

Цель работы:

1) рассмотреть характер воздействия нефти на природные объекты (импровизированный водоем) и птичье перо.

2)найти решение проблемы;

3)обсудить нравственные стороны ситуации.

Порядок действия:

Утилизация нефти в водоеме:

a.      налейте воду в чашку Петри;

b.     добавьте 2-3 капли нефти;

c.      запишите наблюдения;

d.     обсудите и выберите решение по утилизации нефтяного пятна.

Удаление нефти с птичьего пера:

a.        Рассматриваем птичье перо. Обращаем внимание на его внешний вид и вес.

b.       Обмакиваем  перо в «водоеме» с нефтью.

c.        С помощью воды, бензина, щетки очищаем  перо.

d.       Удалось ли вам очистить перо? Как выглядит перо после такой обработки?

1.       Покрываем машинным маслом песок. Находим способ его очистки. Какой метод вы использовали? Насколько успешно?

2.       Делаем выводы по эксперименту.

На примере нефтяных загрязнений у учащихся формируется бережное отношение к природе и ее богатству.

  I группа учащихся предлагает поджечь нефть.

 II группа – предлагает удалить нефть с помощью абсорбентов, которые осядут на дно, или собрать с поверхности воды пенькой, сетью.(на уроке фильтровальной бумагой)

Выводы: эти процессы требуют много времени.

III группа

Подвести под слой нефти метан и поджечь его. Тогда загорится и нефть.

IV группа учащихся предлагает распылить над загрязненным водоемом

Микроорганизмы, которые питаются нефтью. Но они легкие и их уносит ветром. Графит увеличивает массу бактерий, кроме того он не тонет, плавает на поверхности воды. Если бактерии, находящиеся  на поверхности графита, разбросать с вертолета, то они уничтожат нефтяное пятно с минимальными потерями для человека.

Учащиеся определяют все «за» и «против» (работают по группам), участвуют в обсуждении решения данной проблемы,  выбирают оптимальный вариант. 

       Учитель: Очень трудно взвесить все «за» и «против», чтобы принять правильное решение. Любое явление имеет свои положительные и отрицательные значения. Для этого необходимы глубокие знания.

На уроке «Сравнительная характеристика предельных спиртов»  учащиеся изучают свойства спиртов с помощью исследовательского подхода.

Исследование:  «Физико-химические и физиологические свойства спиртов предельного ряда».
Цель: Доказать  влияние водородной связи и величины радикала на свойства спиртов.

Ø     Выдвигаем гипотезу:

1.                     Чем больше величина радикала, тем ниже растворимость спиртов в воде;

2.                     Чем более разветвленный радикал, тем ниже растворимость данного спирта в воде.

3.                     Чем больше ОН-групп в молекулах спиртов, тем лучше их растворимость

4.                     Сравните процесс взаимодействия имеющихся у вас спиртов с металлическим натрием.

5.                     Выяснить влияние спиртовых растворов на живые организмы.

Ø     Проверка гипотезы.

1.                     Исследуем  растворимость выданных спиртов (этанол и н-бутанол; н-бутанол и изобутанол; этанол и этандиол и др.) в воде  и описываем наблюдения. Сделайте вывод о зависимости растворимости от количества ОН-групп и природы  радикала.

Исследуем процесс взаимодействия имеющихся у нас спиртов (этанол, н-бутанол,  изобутанол, этандиол и др.) с металлическим натрием.

2.                       Сделайте вывод о способности атома водорода ОН-группы замещаться на атом металла. Составьте уравнения соответствующих реакций. Соблюдайте технику безопасности.

Чтобы выяснить влияние спиртовых растворов на живые организмы учащиеся заранее получают задания типа: «Влияние спиртовых растворов на прорастание и развитие семян пшеницы, подсолнечника», «Процессы, происходящие с алкоголем в живом организме», «Влиянии этилового спирта на различные органы и системы органов человека», «Динамика заболеваемостей, связанных с употреблением алкогольных напитков»(работа проводиться совместно с медицинскими работниками).

3.                     Результаты своей работы учащиеся оформляют в виде проектов и презентаций.

Внеурочная работа с учащимися в области исследования мною ведется на протяжение многих лет.  Дети успешно выступают на научно-практических конференциях.

В 2010-1011  учебном году была подготовлена учащимся  8 «Г» класса Шатроповым Сергеем интересная работа по теме: «Определение качества меда».

Целью данной работы было исследование состава и определение качества различных сортов меда, имеющихся в торговых точках города.

В работе были поставлены следующие задачи:

1.                     Изучить литературу по данной теме;

2.                     Научиться проводить химические реакции, лежащие в основе аналитического метода исследования (например, титрование);

3.                     Определить состав, свойства  меда и продуктов пчеловодства (физических (органометрических) показателей меда, наличия падиевого меда примесей, крахмала и мела,  фермента диастазы).

4.                     На основании экспериментальных данных производить расчеты, сравнивать полученные результаты и делать соответствующие выводы о качестве исследуемого продукта.

Фрагменты исследовательской работы «Определение качества меды».

Разработка урока в 10 классе

АНАЛИЗ  ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

План – конспект урока

1.                     Знакомлю учащихся с планом работы на уроке, его целями

«контрольная закупка» мотивация – учащиеся выступают в роли лаборантов, исследующих продуктов питания на наличие в них белков , углеводов (глюкозы)

          Учитель.  Все смотрели передачу «Контрольная закупка»? О чём она?

          Учитель. Правильно. В ней говорится об исследовании качества товара, в 

          том числе и продуктов питания.

 Учитель. Сегодня вы окажетесь в роли лаборантов – исследователей, которые будут исследовать закупленный товар на наличие белка (молоко, отвар мяса, бульонные кубики) и углеводов (соки различных производителей, мед, колбаса «докторская»)

Учитель.  Что представляет собой пища с химической точки зрения?

Учащиеся. пища рассматривается как источник белка, минеральных веществ, углеводов и жиров, необходимых для нормального функционирования физиологических процессов в  живом организме)

Учитель. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма необходимо использовать в пищу качественные продукты питания, содержащие больше натуральных компонентов, а не их заменителей, оказывающих на организм неблагоприятное воздействие

Учитель. Чтобы приступить к исследованию контрольной закупки, давайте вспомним следующее: каким образом можно определить

1.                     Наличие белка в исследуемом растворе? 

           Учащиеся. Биуретовая реакция:  к раствору белка нужно добавит раствор гидроксида натрия (или     калия), а затем – сульфат меди (в соотношении 1:1:1)). При наличии белка раствор приобретает фиолетовую окраску . Данная реакция является качественной на пептидную связь, которая образует молекулы белков

2.                      Наличие глюкозы в исследуемом растворе?

 Учащиеся.  Взаимодействие со свежеприготовленном раствором гидроксида меди (II): к исследуемому раствору в пробирке объёмом 0,5мл прилить 2мл раствора гидроксида натрия (или калия) и 1мл медного купороса – CuSO₄ , затем пробирку нагревают  над  пламенем спиртовки. Образование желто - оранжевого (красного) осадка свидетельствует о наличии альдегидной группы в составе молекулы глюкозы или реакции «серебряного зеркала») 

                                                                       t  

CH₂ OH –(CHOH)₄ – CН =O + 2 Cu(OH)₂  à CH₂ OH –(CHOH)₄ – CОН =O + Cu₂ O +H₂ O

                Причина изменения окраски – изменение степени окисления меди:

                                 Cu(OH)₂ à   CuO  à Cu₂ O

                                Синий       желтый     красный

Выполнение работы.

Инструктаж по ТБ:

1)                    Работа со спиртовкой: а)правила нагревания, б) правила работы со спиртовкой.

2)                    Работа с едкими веществами (щёлочи)

3)                    Работа со стеклянной посудой (фиксирование пробирки в держателе).

(Работа выполняется по вариантам  группами по 2 человека)

1вариант:

Пробирка №1 куриный бульон (натуральный)

Пробирка №2 кубик  говяжий «Галина Бланка»

Пробирка №3 молоко «Домик в деревне»

Пробирка №4 сок «Мой»

Пробирка №5 раствор меда.

2вариант:

Пробирка №1 куриный бульон (натуральный)

Пробирка №2 кубик  грибной  «Галина Бланка»

Пробирка №3 молоко «Чудо»

Пробирка №4 сок «Добрый»

Пробирка №5 раствор меда.

Учащиеся выполняют  исследования по каждому образцу, делают выводы по полученным результатам, оформляют полученные данные в виде таблицы.

Обобщение

·     По завершении работы каждая группа (по белкам, по углеводам) сообщает о полученных результатах;

·     Результаты обобщаются, делаются выводы о качественном содержании исследуемых веществ - белков, углеводов (глюкозы) в продуктах питания.

·     Проанализируйте проделанную работу и оцените свою деятельность на уроке.

·     Предварительный итог урока.

   После выводов о проделанной работе:

 Учитель. Ребята, какие вещества ещё содержатся в продуктах питания?

 Учащиеся . витамины, ферменты -биологические катализаторы, пищевые добавки-вещества, которые делают еду вкуснее и привлекательнее, но не всегда полезные)

Учитель.  Пищевые добавки - эмульгаторы,

                                                   -  антиоксиданты

                                                   -  стабилизаторы

Многие ферменты имеют белковую природу. И по их наличию можно судить о качестве продукта, содержащего мясной белок.

   Фермент каталаза—катализируют расщепление пероксида водорода (2H₂ O₂ à 2H₂ O + O₂ )

Если поместить в H₂O₂  мясо, сырой картофель, то выделяется O₂ («шипит»). Чем интенсивнее «шипение», тем свежее мясо.

Домашнее задание:

1.  Исследуйте в домашних условиях содержание фермента каталазы, содержащейся в растительных и животных клетках (сырое мясо, картофель). Для этого в аптечный препарат пероксида водорода поместите с помощью пинцета по кусочку сырого  мяса, картофеля. При наличии каталазы выделяется газ – кислород.

Сделайте вывод о наличии каталазы в исследуемых продуктах питания.

2.  Проанализируйте продукты, используемые вами и вашей семьей на наличие в них биодобавок. Результаты занесите в таблицу:

Инструкция к практической работе №6

«Анализ пищевых продуктов».

I. Обнаружение  белков. Исследуйте выданные образцы растворов на наличие в них белка.

     1. К образцам раствора белка прибавить немного раствора щелочи и добавьте немного раствора медного купороса. При наличии белка  раствор приобретает фиолетовую окраску. 

II. Определение углеводов.

      1. Обнаружение крахмала.

А) Исследуйте на содержание крахмала выданные продукты.

На образец продукта поместите каплю раствора йода.

При наличии крахмала образуется сине-фиолетовое окрашивание.

Б) Сделайте вывод о содержании крахмала а в исследуемых образцах.

       2. Обнаружение моносахаридов (альдегидоспиртов)..

           К исследуемому раствору добавьте свежеприготовленный раствор гидроксида меди (II) и нагрейте над пламенем спиртовки. При наличии моносахаридов (глюкозы) раствор приобретает ярко красный цвет (красно-коричневый).

Опишите свои наблюдения; сделайте вывод о содержании в исследуемых растворах моносахаридов класса альдегидоспиртов.

Фрагмент исследовательской работы на уроке по теме «Анализ пищевых продуктов».

Практическая работа    «Анализ пищевых продуктов

Ф.И. учащегося                                класс      «  »        На уроке я хочу научиться ………………

                                                                     На уроке я работал на  оценку ……

Вывод:

При составлении вывода ответьте на вопросы:

1) Какие пищевые продукты лучше употреблять в пищу и почему?

2) Всегда ли вещества, содержащиеся в пище далают её полноценной и качественной?

   Главными результатами участников исследовательской деятельности являются:

·  расширение границ толерантности её участников;

·  развитие у них критического мышления.

Таким образом, технология исследования  подводит к одной из сложнейших категорий современности – понятию интеллектуальной собственности. Исследователь на практике ежеминутно убеждается, каким огромным трудом добывается новое знание, каких ухищрений оно стоит, какой парадоксальности мышления оно требует.

   Личностные качества, сформированные при занятиях исследовательской деятельностью, основанные на принципах объективности, честности, невозможности нарушить законы природы, научной этики, переносятся на все остальные сферы деятельности личности, становятся характерными атрибутами его натуры.

Фрагменты исследовательской деятельности на элективных курса; тема «Получение и  изучение свойств мыла. Сравнение свойств полученного образца с промышленным».

Исследовательскую деятельность можно применить и при решении расчетных задач.

• Например, на практической работе горели 15 спиртовок. Каждая сожгла 23 г спирта. Соответствует ли ПДК углекислого газа норме после урока?

Решив задачу учащиеся успокаиваются:

-  ПДК в норме! Работать можно! Уровень углекислого

 газа значительно ниже ПДК!

Используемая литература:

1.                     Артамонова И.Г., Сагайдачная В.В.  Практические работы с исследованием лекарственных препаратов и средств бытовой химии// Химия в школе, 2002.-№9, с.73-76.

2.                     Инновации в общеобразовательной школе. Методы обучения. Сборник научных трудов / Под ред. А.В.Хуторского. - М.: ГНУ ИСМО РАО, 2006.

3.                     Исаев Д.С. Об организации научно-исследовательской работы учащихся// Химия в школе, 2002.-№10, с.68-71.

4.                     Можаев Г.М., Симинихина Н.В. Учебный исследовательский эксперимент//Химия в школе, 2003.-№1, с.52-56.

5.                     Муравлева О. И. Инновационные технологии обучения, реализуемые в практике учителей химии. http://festival.1september.ru.