« Организация исследовательской деятельности учащихся на уроках химии»

Белгородский региональный институт повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов

Выступление

по теме:

« Организация исследовательской деятельности учащихся на уроках химии»

                                                      Выполнила:

                              Учитель МОУ Готовская СОШ

                Красненского района

                                                         Лесунова Н.И.

Чтобы добиться высокого результата в обучении, необходимо научить детей мыслить, находить и решать проблемы, используя для этой цели знания из разных областей, коммуникативные и ин­формационно-технологические умения.

Изменения, которые происходят в современном обществе, тре­буют корректировки не только содержательных, но и методических и технологических аспектов образования.

Задача современного образования - формирование таких ка­честв личности как способность к творческому мышлению, само­стоятельность в принятии решений, инициативность.

Технология классно-урочной системы, эффективная для массо­вой передачи знаний, умений, навыков молодому поколению, стано­вится неконкурентоспособной в современных условиях. Акцент об­разовательной деятельности переносится на воспитание подлинно свободной личности, формирование у детей способности самостоя­тельно мыслить, добывать и применять знания, тщательно обдумы­вать принимаемые решения и четко планировать действия, эффек­тивно сотрудничать в разнообразных по составу и профилю группах, быть открытыми для новых контактов и культурных связей.

Современный образовательный процесс направлен не только на обеспечение воспроизводства социального опыта, но и на развитие творческой личности, готовой к расширению и преобразованию этого опыта, продуцирова­нию в нем нового. В связи с этим особенно актуальна зада­ча приобщения учащихся к исследовательской деятельности (ИД), 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 области, даже если он не стал научным работником.

Традиционно на развитие исследовательской деятельности  обращалось много внимания в высших учебных заведениях. В последнее время данная проблема постепенно сместилась на этап довузовского образования.

Исходя из главной цели образования — воспитание творческой личности учащегося, способной к саморазвитию, самоусовершенствованию, — в качестве приоритетного дидактического подхода в обучении и воспитании в последнее время используется поисковый , исследовательский. Практика преподавания показывает, что без целенаправленной организации учебной исследовательской деятельности учащихся формирование и развитие соответствующих умений и навыков идет очень медленно.

К сожалению, большинство учебных исследований выполняются в настоящее время в рамках внеклассной и внеурочной деятельности, что требует от учителя и от учащихся дополнительного увеличения нагрузки. Наиболее ценными являются такие исследования. Работа над которыми ведется в рамках урока.

На таких уроках ставятся две цели: обучение предмету (дидактическая цель) и обучение исследовательской деятельности (педагогическая цель). Поставленные цели достигаются в ходе решения конкретных задач. Например, с целью обучения предмету необходимо решить следующие задачи:

·        приобретение учащимися общеучебных умений (умения работать с учебником, составлять таблицы, оформлять наблюдения в письменном виде, формулировать мысли во внутренней и внешней речи, осуществлять самоконтроль, проводить самоанализ и т.д.); приобретение учащимися специальных знаний и умений (усвоение фактического материала по предмету);

·        приобретение учащимися интеллектуальных умений  (умения анализировать, сравнивать, обобщать и т.д.).

     Постановка цели обучения исследовательской деятельности требует решения других задач: приобретение учащимися исследовательских знаний и умений (знания специфики и особенностей процесса научного познания, ступеней исследовательской деятельности, методики научного исследования; умения выделять проблемы, формулировать гипотезы, планировать эксперимент в соответствии с гипотезой, интегрировать данные, делать вывод).

  По основной дидактической цели уроки-исследования можно разделить на следующие типы: изучение нового материала, повторение, закрепление, обобщение и систематизация знаний, контроль и коррекция знаний. Допускаются комбинированные уроки.

По объему усваиваемой методики научного исследования выделяют уроки  с элементами исследования и уроки-исследования.    На уроке с элементами исследования  учащиеся отрабатывают отдельные учебные  приемы, составляющие исследовательскую деятельность. По содержанию элементов исследовательской деятельности уроки такого типа могут быть различными, например: уроки по выбору темы_или метода исследования, по выработке умения формулировать цель исследования, уроки проведением эксперимента, работа с_источниками_информации, заслушивание сообщений, защита рефератов_и т.д.

На уроке-исследовании учащиеся овладевают методикой научного исследования, усваивают этапы научного познания. По уровню самостоятельности учащихся, проявляемой в исследовательской деятельности на уроке, уроки-исследования могут соответствовать начальному (урок "Образец исследования"), продвинутому (урок "Исследование") или высшему уровню (урок "Собственно исследование").

Освоение учащимися исследовательских знаний и умений должно проходить, поэтапно, с постепенным увеличением степени самостоятельности ученика в его исследовательской учебной деятельности. Исходя из этого,  предлагается начинать работу с подготовительного этапа — теоретического изучения учащимися этапов и ступеней исследовательской деятельности. Затем следуют освоение ими процесса исследования на уроках "Образец исследования" (этап 1), отработка учебных приемов исследовательской деятельности на уроках "Исследование", а также на уроках с элементами исследования (этап 2) и использование исследовательского подхода в процессе обучения на уроках "Собственно исследование" (этап 3).

На уроках-исследованиях возможно использование разнообразных форм обучения учащихся: индивидуальной, парной, групповой, коллективной.

В структуре урока-исследования выделяют несколько этапов:

•        актуализация знаний;

•        мотивация;

•        создание проблемной ситуации;

•        постановка проблемы исследования;

•        определение темы исследования;

•        формулирование цели исследования;

•        выдвижение гипотезы;

•        проверка гипотезы (проведение эксперимента, лабораторной работы, чтение литературы, размышление, просмотр фрагментов учебных

фильмов и т.д.);

•        интерпретация полученных данных;

•        вывод по результатам исследовательской работы;

·            применение новых знаний в учебной деятельности;

•        подведение итогов урока;

•        домашнее задание.

Исследовательская деятельность учащихся на уроке начинается с накопления информации. После этого следуют постановка проблемы (под проблемой мы понимаем теоретический или практический вопрос, требующий разрешения, исследования) и выбор темы исследования — определение аспекта рассматриваемой проблемы. Затем необходимо определить цели исследования, т.е. сформулировать ответ на вопрос: что нужно сделать для решения поставленной проблемы? Следующая ступень — выдвижение гипотезы — мысленное представление основной идеи, к которой может привести исследование, предположение о результатах исследования. При этом в своих рассуждениях учащиеся идут от следствия к причине: "если..., то ...". Проверка гипотезы заключается в определенных действиях по разработанному алгоритму. Полученные в результате этих действий данные учащиеся должны интерпретировать: "Анализ данных показывает, что..." В заключение необходимы оценка, оформление результатов работы и вывод из нее.

Перечислим некоторые учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность учащихся на уроках-исследованиях:

•        выделение основной проблемы в предложенной ситуации;

•        определение темы и цели исследования;

•        формулирование и отбор полезных гипотез;

•        определение пригодности выбранной для проверки гипотезы;

•        разграничение допущений и доказанных положений;

•        планирование эксперимента для проверки гипотез;

•        анализ планируемых опытов, выбор наиболее подходящего из них;

•        планирование результата;

•        проведение эксперимента;

·            конструирование нового варианта прибора для осуществления   конкретного опыта, изготовление моделей по собственному замыслу;

·             составление таблиц, графиков, диаграмм для выявления закономерностей, обобщений, систематизации полученных результатов исследования; графическое изображение законов, правил;

•        установление связи полученных данных с поставленной проблемой и последовательности изучения данных;

•        систематизация фактов, явлений;

•        интерпретация данных;

•        использование обобщений и абстрагирования, методов анализа и синтеза, индукции и дедукции, принципа формализации;

·             установление аналогий;

·             формулирование определений и выводов на основе теоретических и фактических исследований;

•        решение задач в новой ситуации;

 •         написание творческого сочинения, реферата.

Деятельность учителя и учащихся определяется уровнем урока-исследования (см. табл. 1).

Уровень урока- исследования	Деятельность учителя	Деятельность ученика
Урок «Образец исследования»	На доске обязательно пишет названия основных ступеней исследовательской деятельности. Формулирует проблему, сообщает тему и цель исследования. Дает готовый алгоритм исследовательской работы. Ведет учебный процесс, используя термины "проблема", "гипотеза", "'подтверждение гипотезы", "вывод" и т.д. Использует вопросы; в чем проблема? Каковы этапы деятельности исследователя? Что такое гипотеза? Какое можно выдвинуть предположение? Данное высказывание предполагаемое или доказанное?	Отвечают на вопросы учителя. Следуют алгоритму работы, предложенному учителем. Сверяют свои действия с образцом исследования, используя информацию, записанную на доске
Урок «Исследование»	На доске может записать названия ступеней исследовательской деятельности (при необходимости). Формулирует проблему. Подводит учащихся к пониманию темы и цели исследования. Направляет деятельность учащихся в русло исследовательской работы без использования терминов "гипотеза", "проверка гипотезы", "интерпретация данных" и т.д. Обращает внимание учеников на схему исследовательской деятельности (при необходимости). Использует вопросы: с чего необходимо начать исследование? Что нужно выяснить? Как это сделать? Как поступил бы исследователь на этом этапе работы? Верный ли вы сделали выбор?	Самостоятельно планируют и выполняют исследовательскую работу. При необходимости консультируются с учителем или экспертом. Получают оценку учителя (правильно или неправильно) за каждый этап исследовательской работы
Урок "Собственно исследование	Формулирует проблему Подводит учащихся к самостоятельному формулированию темы и цели исследования. Создает условия для исследовательской деятельности учащихся: обеспечивает учебный процесс дидактическим материалом, организует индивидуальную работу и деловое общение учащихся в группах или в парах. Использует вопросы: ясна ли цель работы? Все ли понятно в выданных материалах? На каком этапе работы находитесь? Уложитесь ли по времени? Каков итог урока? Оценивает результаты работы в конце урока	Планируют и проводят исследо­вательскую деятельность само­стоятельно, без помощи и кон­сультации учителя или эксперта

 Исследовательская деятельность очень наглядно может быть использована при  проведении обобщающего практикума. Поясним какие связи раскрываются в содержании практикума (3).

1.      Осуществление связи обучения с практикой реализуется через ситуативность заданий. Данное положение предполагает, что условия заданий формулируются не в форме побуждения к действию, а в виде проблемных ситуаций, позволяющих через мысленное погружение в сложившиеся обстоятельства осознать личную и общественную значимость выполняемых работ. Кроме того, они должны носить, на наш взгляд, прикладной характер, что также способствует формированию познавательного интереса учащихся к работе.

2.      Доступность обучения предполагает соответствие характера заданий возрастным особенностям и индивидуальным возможностям учащихся. Учет этих особенностей и возможностей учащихся осуществляется через разработку многоуровневых заданий. Каждое задание сформулировано на трех уровнях сложности: репродуктивном, продуктивном и творческом (см. табл. 1).

Самый низкий, первый уровень сложности исследовательского задания содержит четко сформулированную проблему, которая предполагает работу учащихся по инструкции, при этом происходит освоение ими методов исследования. Для выполнения задания на данном уровне учащимся предлагаются готовые методики экспериментальной работы. На втором уровне сложности задание сформулировано в явном виде, но не дана подсказка, в каком направлении его выполнять, Путь решения учащиеся должны будут определять самостоятельно. Третий уровень самый высокий по сложности. Работа на нем потребует не только демонстрации знаний, но и самостоятельного видения проблемы и самостоятельного ее решения. На первых занятиях практикума учащиеся обычно начинают работать с низкого уровня, постепенно переходя к более высокому уровню сложности.

Взаимосвязь общедидактических принципов и условий развития ИД

Общедидактические принципы		Условия развития ИД
. Связь обучения с практикой		Прикладной характер и ситуативность работ
Доступность		Наличие разноуровневых заданий
Системность и последовательность		Создание системы заданий и последовательное вовлечение в осуществление ИД
Прочность		Преемственность заданий
Научность		Ознакомление с методами науки
Наглядность		Приоритет экспериментальных форм работы
Рациональное сочетание индиви­дуальных и коллективных форм		Постепенный переход от коллективных форм работы к индивидуальной ответственности за осуществляемую ИД
Сознательность, активность и самостоятельность		Обеспечение учащимся свободы выбора

Уровни сложности исследовательских заданий

по характеру самостоятельности (+) деятельности учащихся

Уровни заданий	Вид исследования	Деятельность учащихся
		Постановка проблемы	Поиск способа решения	Проведение исследования
1,Репродуктивный 2. Продуктивный 3. Креативный	Обучение исследованию Обучающее исследование Творческое исследование	- -            +	- + +	+ + +

3.      Системность предполагает разработку комплекса взаимосвязанных исследовательских заданий, наиболее полно охватывающих программу курса химии.

Планомерность (последовательность) в обучении, направленном на развитие ИД учащихся, предполагает развитие и осуществление ИД поэтапно, в соответствии с составленным планом. Кроме того, планомерность достигается при постоянном вовлечении учащихся в исследовательский процесс на всех этапах обучения. Так, развитие ИД должно происходить через организацию исследовательской работы и на уроке, и при выполнении домашнего задания, а также при прохождении практики, проведении олимпиад, экспедиций, экскурсий, конкурсов (турниров), выставок и даже консультаций.

4.      Прочность приобретаемых знаний и формируемых в ходе выполнения исследования умений достигается преемственностью выполнения различных заданий, что способствует закреплению и расширению сформированного ранее опыта исследовательской деятельности. Хотелось бы отметить, что, по мнению ряда исследователей [5, 6], получение знаний через открытие, которое они совершают при выполнении исследовательских заданий, также способствует их прочному усвоению.

5.      Научность работы при выполнении  прикладных проектов реализуется через соответствие формируемых знаний современному уровню развития науки и ознакомление с ее методами. Важно также отметить, что в основу организации исследовательского практикума нами положено соответствие основных этапов научного и учебного исследования.

Основные этапы учебной ИД осуществляются последовательно в следующем порядке:

1)      формулировка учителем проблемной ситуации;

2)      анализ проблемы, актуализация учащимися собственных знаний;

3)      проведение информационного поиска;

4)      планирование эксперимента и обоснование выбранного хода решения;

5)      проведение экспериментального исследования;

6)      обработка результатов, формулировка ВЫВОДОВ;

7)      проведение рефлексии осуществленной деятельности;

8)      оформление результатов исследования;

9)      защита работы.

6.      Наглядность в процессе обучения может быть обеспечена при непрерывном вовлечении учащихся в самостоятельное осуществление исследования даже при наличии небольшого количества оборудования и реактивов.

Научно доказано, что органы зрения обладают самой высокой чувствительностью к внешним раздражителям по сравнению с другими органами чувств человека, что способствует быстрому и прочному усвоению визуальной информации, Данная закономерность позволяет выдвинуть тезис о необходимости непрерывного привлечения учащихся к проведению наблюдений, постановке эксперимента,

сопровождающегося видимыми изменениями, к визуальной интерпретации описываемых явлений. Ни один из методов познания не обладает такой наглядностью и содержательностью, как эксперимент. Даже на пропедевтическом этапе развития ИД необходимо отдавать приоритет знаниям, полученным на практике {экспериментальным формам работы), а не теоретическому освоению новой информации.

7.      Организационные формы индивидуальной, групповой и коллективной работы

должны разумно сочетаться, причем постепенный переход от коллективного созерцания и выполнения исследования к работе в группах, затем в парах и, наконец, к индивидуальной работе способствует развитию личной ответственности за осуществляемую деятельность.

8. Проявление самостоятельности, сознательности и активности при осуществлении исследовательской деятельности учащимися стимулируется через обеспечение им свободы выбора. Свободу, на наш взгляд, необходимо обеспечить учащимся при выборе:

•        коллег при формировании рабочего коллектива учащихся;

•        формы участия в рабочем коллективе при выполнении работы;

•        тематики творческих работ;

•        заданий доступного уровня сложности;

•        вида и места проведения исследовательской деятельности;

•        способа решения проблемы;

•        формы составления отчета;

•        контролирующих заданий из нескольких альтернативных;

•        формы защиты работы.

Помимо сформулированных разноуровневых заданий учащимся предлагаются описание основных знаний и умений, необходимых для предварительной подготовки к практическим занятиям, список рекомендуемой справочной и учебной литературы, одна из возможных форм отчета и ряд контролирующих заданий по изученной теме. Для работы на репродуктивном уровне учащимся также предлагается подробная методика проведения эксперимента.

Приложение 1

В качестве примера урока- исследования приведем урок по теме «Условные обозначения химических элементов» (8 класс)

Дидактические задачи урока:

помочь учащимся самостоятельно разработать условные обозначения веществ с помощью знаков химических элементов и цифр и сформулировать определение понятия "химическая формула";

научить их получать информацию о составе вещества по его химической формуле;

отрабатывать навыки написания знаков химических элементов.

Педагогические задачи урока:

познакомить учащихся с особенностями процесса научного познания, ступенями исследовательской деятельности;

научить их различать проблемы, формулировать и отбирать полезные гипотезы, интерпретировать данные, делать выводы;

заинтересовать учащихся исследовательской деятельностью, поиском новых проблем, вопросов.

План проведения урока

1.         Определение задач урока, мотивация

учащихся.

2.         Постановка проблемы.

3.         Определение темы и цели исследования.

4.         Выдвижение рабочей гипотезы.

5.         Подтверждение гипотезы (сбор, оформление, интерпретация данных).

6.         Формулирование вывода по результатам исследования.

7.         Подведение итогов урока.

На столах учащихся: чистые листы бумаги, фломастеры; модели или бумажные аппликации молекул неизвестного для учащихся вещества (вода); вода в склянке без этикетки; отпечатанные на листах сведения о некоторых свойствах выданного вещества (на разных столах разные).

Молекула этого вещества самая маленькая из всех трехатомных молекул. До XVIII в. это сложное вещество считалось простым.

Это вещество может самостоятельно передвигаться по узким капиллярам. В свободном состоянии принимает шарообразную форму.

Это вещество в твердом состоянии легче, чем в жидком. Его можно встретить и на земле, и под землей, и в воздухе.

Это вещество с легкостью разрушает другие вещества. Оно никогда не бывает чистым.

На столе учителя: карточки с изображениями алхимических символов различных веществ; магнитные аппликации молекулы воды; склянки с веществами (этикетки повернуты к доске).

На доске записаны названия основных ступеней исследовательской деятельности.

Учащиеся работают в группах по 5-6 человек.

Ход урока

Учитель. Исследование — один из видов профессиональной деятельности человека. Ученый и рабочий, преподаватель вуза и учитель — человек любой профессии при грамотном подходе к делу использует элементы исследовательской работы. Одна из задач этого урока — учиться исследовательской деятельности. Другая задача — сделать очередной шаг по дороге химических знаний: выяснить, как можно обозначать вещества условными символами.

Затем начинается работа в группах. Каждая группа учащихся — маленькая научная лаборатория, которая выбирает своего научного руководителя, отвечающего за работу группы.

Учитель. С чего начинается любое исследование?

(С накопления информации, постановки проблемы.)

В далекие времена, когда люди только начинали изучать вещества, возникла потребность в письменном обозначении исследуемых химических соединений. Алхимики, например, обозначали вещества с помощью символов.

Учитель демонстрирует алхимические символы некоторых химических соединений.

Алхимические обозначения представляли собой условные изображения, с помощью которых ученые зашифровывали свои секреты. Почти у каждого алхимика был свой набор подобных знаков, известных только ему.

В XVIII-XIX вв. были придуманы первые письменные обозначения веществ.

Разработать символы для условного обозначения веществ нелегко. Вам предстоит выполнить эту трудную работу.

Задания группам: рассмотрите выданное вещество и модели его молекул, познакомьтесь с некоторыми его свойствами, посоветуйтесь и изобразите символ данного вещества.

Через некоторое время научные руководители групп показывают придуманные символы вещества и обосновывают условные знаки.

Учитель произносит название вещества на немецком, английском и русском языках. Учащиеся догадываются о том, что они работали с одним веществом — водой.

Обсуждая, какие трудности могли возникнуть, если бы химики использовали различные обозначения одного и того же вещества, учитель формулирует проблему — условное обозначение веществ. Он сообщает тему исследования (единый подход к условному обозначению веществ), цель исследования (разработка единого подхода к условному обозначению веществ) и предлагает учащимся разработать обозначения вещества с помощью условных знаков.

Учащиеся предлагают различные варианты: тривиальное название, символ, модель, схема, знаки химических элементов (например: 2"Н", 1 "О"; О2Н; ОН₂; 2НО) и т.д.

Учитель. Что должно быть отражено в письменной записи о веществе? Какая характеристика вещества позволяет не путать одно вещество с другим?

(Состав, строение.)

Различают качественный состав вещества {какие химические элементы входят в состав молекулы) и количественный (сколько атомов химических элементов входит в состав молекулы). Проанализируем, как различные варианты обозначения веществ отражают состав вещества.

Учащиеся предлагают способы анализа теоретических данных. Один из вариантов — составление таблицы.  Интерпретируя табличные данные, учащиеся делают вывод, что вещества целесообразно обозначать с помощью знаков химических элементов и цифр, которые отражают и качественный, и количественный состав, и формулируют определение понятий "химическая формула" и "индекс". Затем учащиеся записывают химическую формулу воды на этикетках.

Учитель предлагает учащимся записать три молекулы воды и на основании обсуждения различных вариантов записи подводит их к пониманию отличия коэффициента от индекса.

По итогам урока в рабочих тетрадях учащихся остается следующая запись.

Проблема — условное обозначение веществ.

Тема исследования — единый подход к условному обозначению веществ.

Цель исследования — выработка единого подхода к условному обозначению веществ.

Гипотеза — тривиальное название, символ, схема (модель, макет), знаки химических элементов, буквы.

Подтверждение гипотезы- составленная таблица.

Вывод: вещества целесообразно обозначать с помощью знаков химических элементов и цифр, отражающих их состав.

Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических знаков и цифр (индексов).

Индекс — это цифра, стоящая справа внизу от символа химического элемента и обозначающая число атомов данного элемента в молекуле.

Коэффициент — это цифра, стоящая перед химической формулой и показывающая число отдельных молекул (или атомов).

Учитель подводит итоги урока, объясняет домашнее задание и задает вопросы для размышления и закрепления изученного материала.

Литература:

1. Эффективные образовательные технологии/Е.В. Советов.- Ростов н/Д: Феникс, 2007.-285

2. Химия: проектная деятельность учащихся/авт.-сост. Н.В. Ширшина.-Волгоград: Учитель,2007.-148с.

           3. Журнал «Химия в школе» № 8 2004г. стр 67-70

          4.Журнал «Химия в школе» № 3 2001г. стр 24-26