Проблемное обучение на уроках химии

                ГБПОУ «Самарский техникум промышленных технологий»

                               Преподаватель Тихонова Татьяна Васильевна

              Проблемное обучение на уроках химии

Развивающее обучение – одна из актуальных проблем современной методики. Средствами развития при обучении химии являются система содержания и активный характер учебного процесса, который обеспечен разными путями, в том числе и проблемным обучением, цель которого научить ученика мыслить. Проблемное обучение – один из видов развивающего обучения и средство развития обучающихся. Технология проблемного обучения обязательно включает в себя систему проблемных задач различного уровня сложности. Суть ее состоит в том, что преподаватель не сообщает знания в готовом виде, а ставит перед обучающимися проблемные задачи, побуждающие их искать пути и средства решения. Проблемное обучение – целостная дидактическая система, основанная на логико-психологических закономерностях творческого усвоения знаний в ходе учебной деятельности, в центре которой решение цепи проблемных ситуаций. Такому обучению присущи специфические формы совместной деятельности и общения обучающегося с преподавателем. Содержание проблемного обучения представлено системой проблемных задач разного уровня сложности. В процессе их решения в ходе проблемно-исследовательской деятельности обучающиеся овладевают новыми знаниями и способами действия, а в результате этого формируются творческие способности, продуктивное мышление, воображение, интерес к познанию. Решение проблемы осуществляется на основе выдвижения и обоснования гипотез, их проверки. Это требует привлечения знаний. Такая схема отличается от широко распространенного репродуктивного, объяснительно-иллюстративного обучения. Структурными элементами проблемного обучения являются: цель (создание цели), проблемная ситуация (формирование проблемного анализа). В проблемном обучении выделяют систему методов таких как: проблемное изложение, проблемные вопросы, диалоговые методы, эвристическая беседа, поисковая деятельность, метод мозговых атак, метод эвристических задач.

  В обучении химии выделяют два основных вида проблемных ситуаций:

1.Ситуации конфликта, в основе которых лежат противоречия:

между ранее усвоенным материалом и материалом, изучаемым на уроке;

между данными науки и жизненными представлениями обучающихся;

между предсказанным теоретическим ходом эксперимента и реально    наблюдаемыми процессами.

2.Ситуации затруднения, которые создаются в случаях, когда обучающиеся   осознают недостаточность или отсутствие необходимых для достижения    поставленной цели знаний и умений.

Основные способы создания проблемных ситуаций на уроках химии

1.Сообщение преподавателем новых фактов, которые не вписываются в рамки изученных обучающимися теорий, усвоенных законов и понятий.

Пример

   тема: « Предельные одноатомные спирты». Исходя из молекулярной формулы спирта, выводятся две структурные формулы изомерных веществ. Какая структурная формула действительно отражает строение этилового спирта? Проводится реакцию взаимодействия этилового спирта (в безводной среде) с металлом натрием. Выявляем выделение газа (этим газом является водород). После обсуждения и высказывания своих предположений, обучающиеся приходят к правильной формуле  C2H5OH.

При установлении структурной формулы этилового спирта, сталкиваемся  с двумя другими проблемными задачами:

- почему реакцию проводят в безводной среде;

- данная реакция о проявлении каких свойств спиртов свидетельствует?

2.Показ двойственности свойств соединений (амфотерность) или возможность проявления одним и тем же веществом окислительных и восстановительных свойств.

Пример

   тема: «Аминокислоты». Проговариваем и записываем определение с общей формулой аминокислот R – СH(NH2) – CООН. Акцентируем внимание на знакомые группы атомов. Возникает проблемная ситуация о зависимости свойств от строения:

- какие реакции возможны для аминокислот? Написать уравнения реакций?

- о каком важном свойстве свидетельствуют эти реакции?

- с какими неорганическими соединениями можно провести аналогию?

3. Создание условий, когда обучающиеся на основе известных им закономерностей будут моделировать процессы, которые невозможно осуществить экспериментально.

Пример

 тема «Соли». Тема «Металлы». На основе ряда напряжений металлов обучающиеся делают ошибочный прогноз о характере взаимодействия Na с раствором CuSO4.

4.Напоминание обучающимся  о таких жизненных сведениях, которые они не могут объяснить на основе имеющихся у них знаний.

Примеры:

 а)  Ребята знают, что обработка раны 3%-м раствором H2O2 наблюдается вспенивание. Объяснить это явление не могут. Это незнание служит источником для возникновения проблемной ситуации.

 5. Выявление противоположных свойств у веществ, принадлежащих к одной группе, разных способов получения.

Пример

тема: «Основания». Изучая способы получения оснований, обучающиеся выявляют, что нерастворимые основания не получают как растворимые.                Как они получаются? Это создает проблемную ситуацию, решающую вопрос о классификации оснований.

6. Предложение решить экспериментальную задачу. Известен набор реактивов и конечный результат, но не известны способы решения.

Пример

 При изучении классов неорганических и органических веществ.

Реактивы: Zn, H2O, HCl, NaOH, NaCl.

    Получить: Zn(OH)2

            Классификация проблемных ситуаций (какие могут быть по особенностям создания):

1. Ситуации неожиданности создаются при ознакомлении с информацией, вызывающих удивление, необычность. Эмоциональная реакция является дополнительной мотивацией постановки учебной проблемы.

Пример

- тема: «Состав воздуха»

В Италии существует пещера, которую назвали «собачья пещера». В ней человек стоя может находиться длительное время, а забежавшие низкорослые животные задыхаются и гибнут.

2.Ситуация опровержения создается, когда предлагается доказать на основе анализа, синтеза несостоятельность какого-либо предположения.

Пример

- тема: «Летучие водородные соединения. Зависимость свойств соединений от положения элементов в таблице.» При анализе свойств летучих водородных соединений элементов 7 группы главной подгруппы (галогеноводородов) возникает вопрос. Какая из кислот сильнее? Ответы разные: HF, HI. Вопрос: Как опровергнуть ложное представление о силе HF?

3. Ситуация неопределенности создается, когда предлагаются задания с недостаточными или избыточными данными для получения ответа.

Пример

- тема: «Кислоты»

Уксусная или хлоруксусная;  пропионовая  или  2-метилпропионовая  кислота  сильнее? Аргументируйте свое предположение.

- тема: «Растворы»

К каким явлениям относится процесс растворения, обучаюшиеся отвечают по  разному.

 Одни считают, что это физическое явление. Другие, что это химическое явление, так как при растворении некоторых веществ (H2SO4) выделяется тепло.

Некоторые способы решения учебных проблем на уроках химии.

1.Общелогические: индуктивный и дедуктивный.

2.Конкретно-методические: экспериментальные, теоретические способы.

3.Инновационные: исследовательский, дискуссионный.

Индуктивный (от частного к общему) способ уместен на первых этапах обучения, когда у учеников недостаточна предметная база для прогнозирования свойств веществ, получающихся продуктов реакции.

Пример:

- тема: «Растворы. Растворимость. Как влияет температура на растворимость твердых веществ в воде»

         Из повседневной жизни обучающиеся знают о растворимости сахара в воде разной температуры. Обуччающиеся формулируют предположение: при повышении температуры растворимость твердых веществ в воде повышается. Преподаватель создает ситуацию неожиданности, сообщив ребятам факт, что растворимость NaCl от температуры практически не зависит и предлагает это проделать дома, взяв воду разной температуры. Здесь уместен вопрос: Как надо изменить температуру насыщенной сахаром сладкой воды, чтобы он был менее сладким, и наоборот?

Дедуктивный (от общего к частному) уместен тогда, когда предметная база знаний расширяется, когда ученики могут частично устанавливать причинно- следственные связи.

- тема: «Карбоновые кислоты»

Сила кислот в гомологическом ряду сверху вниз уменьшается. Муравьиная кислота сильнее уксусной. Почему?

Экспериментальный способ.

Примеры:

- тема: «Многоатомные спирты»

         На основе проведения демонстрационного эксперимента выясняем заимодействие глицерина с Cu(OH)2  в отличие от этанола, представителя одноатомных спиртов. Обучающиеся приходят к умозаключению, что увеличение ОН-групп приводит к усилению кислотных свойств (проявляется закон перехода количества в качество).

Теоретический способ.

Примеры:

- тема: «Галогены»

Фтор проявляет только окислительные свойства. Почему? Здесь актуализируются знания о строении атома, о зависимости свойств от строения.

- тема: «Ковалентная химическая связь»

         Изучая физические, химические свойства, нахождение в природе, учитывая,  что воздух среда агрессивная- ставится проблема: Как объяснить химическую инертность азота при обычных условиях? На основе рассуждений, наводящих вопросов, ученики приходят к умозаключению,  что на свойства влияет состав, строение, природа химической связи. Для выяснения природы химической связи в N2 можно организовать  самостоятельную работу в группах с литературой. Выявляется наличие «тройной связи».

Дискуссионный способ заключается в обмене идеями, мнениями, рассуждениями ради поиска истины. Дискуссия позволяет максимально мобилизовать свои знания.

Примеры:

- тема «Металлы 1-2 групп главных подгрупп» (пример из литературы.)

Роберт Вуд, направляясь домой из лаборатории мимо негритянского квартала, громко закашлял и на виду у всех плюнул в лужу, незаметно бросив в том же направлении кусок вещества Х с грецкий орех. Прогремел взрыв, полетели искры, и большое желтое пламя поднялось над поверхностью воды. Раздались вопли, молитвы. Один голос пробасил: «Этот человек плюнул огнем! Сам сатана умеет это делать!» Что это за вещество Х? Какого его положение в таблице?

Темы: «Алюминий» «Основания» «Жиры»

         При изучении этих тем в разных классах ставится разная проблемная задача, в зависимости от проблемной ситуации на уроке при изучении конкретного вопроса. Рассказ учителя химии послевоенных лет, позже В.С. Полосина своим ученикам: «Работая в московской школе учителем химии во  время зимних каникул мне пришлось поехать в Рязань. Было тяжелое послевоенное время, разруха. Народ залечивал тяжелые послевоенные травмы в экономике страны. Нелегко было достать мыло и кое-кто стал варить его домашним способом, для чего требовался каустик (едкий натр). Случай в вагоне: внутри почувствовалось какое-то напряжение, слышались разговоры, крики. И вдруг я заметил, как по полу что-то потекло. Люди ходили по ней в валенках, залезали на полки, куда на сапогах заносили подозреваемую жидкость, пачкали ею одежду. Через некоторое время у одного мужчины развалились валенки, у другого пришли в негодность подошвы. Я сразу догадался в чем тут дело, когда обратил внимание на губительное действие раствора на шерсть. Рядом сидела женщина и очень волновалась, т.к. из ее большого алюминиевого бидона вытекала жидкость». Что за это жидкость?

         Мыслительная деятельность ученика при любом способе носит поэтапный характер и очень важно при этом выделить:

- Осознание, что возникла проблемная ситуация.

- Сбор фактов. Рассуждение, опровержение, наблюдение, проведение

   эксперимента.

- Обобщение полученных данных. Приход к умозаключению, причинно-

  следственным связям.

- Применение знаний на практике.

         На уроках химии можно с успехом применять все рассмотренные способы решения учебных проблем.

Однако применение проблемного обучения имеет свои пределы и ограничения. Неприменимо проблемное обучение на уроках, где изучается материал описательного характера. Сдерживает его применение и трудоемкость процесса. Иногда сообщающим методом можно изложить материал гораздо быстрее, чем проблемным способом. 

Элементы проблемного обучения широко применяются при изучении новой темы, но с успехом можно применять для осуществления контроля знаний. В последнее время одним из форм контроля знаний используются тесты, рационально сочетая с другими средствами, методами и формами контроля результатов обучения.

         Проблемный подход к контролю знаний в тестовой форме сохраняет контролирующую функцию тестовых заданий, т.к. планируя процесс решения учебной проблемы на основе тестовых заданий, не только обеспечивается учениками понимание нового материала, но и прогнозируется уровень его усвоения на уроке.

         Примеры тестовых заданий при применении проблемного подхода к контролю знаний с постановкой и решением учебных проблем (задач).

         Тесты могут применяться как средство управления познавательной деятельностью.

1.Растворимое в воде основание может быть получено при взаимодействии:

а) металла или его оксида с водой

б) металла или его соли с водой

в) активного металла или его оксида с водой

г) оксида металла или соли металла с водой

2.Реакциям получения растворимого в воде основания соответствуют обе

схемы:

а) Fe + H2O →      ;             FeO + H2O →

б) Na + H2O →   ;              Na2O + H2O →

в) Li + H2O →     ;              LiCl + H2O →

г) Na2O +H2O → ;              NaCl + H2O →

Выбранные ответы подтвердите записью уравнений реакции.

3.Способы получения нерастворимого в воде основания (Cu(OH)2)

отражают схемы:

а)Cu + H2O →

б) CuSO4 + H2O →

в) CuO + H2O →

Обсуждают, доказывают. Проводится эксперимент, показавший ни одна схема не является правильной. Возникает проблемная ситуация, т.к. обучающиеся сталкиваются с недостаточными знаниями для ответа.

4.Нерастворимое в воде основание может быть получено при взаимодействии  металла с раствором щелочи:

а)Cu + NaOH( раствор) →

б) CuO + NaOH(раствор) →

в) CuSO4(раствор) + NaOH(раствор) →

Аргументировать свой вариант выбора правильного ответа и опровергнуть остальные. Ответы подтвердите записью уравнений химических реакций.