химический эксперимент как специфический метод обучения химии

Лекция 5. Химический эксперимент ─ как специфический метод обучения

Химический эксперимент ─ как специфический метод обучения

1. Суть организации химического эксперимента

2. Демонстрационные опыты по химии

3. Ученический эксперимент. Лабораторные опыты

4. Ученический эксперимент. Практические работы

5. Экспериментальное решение задач

6. Расчетные задачи по химии

В процессе обучения химии огромную роль играет именно химический эксперимент как таковой, так как является составной частью учебного процесса в школьном химическом образовании. Наличие химического эксперимента должно быть указано в любой программе по химии, а также в годовом тематическом планировании (демонстрации, лабораторные опыты, практические занятия и экспериментальные задачи). Химический эксперимент может выполнять различные дидактические функции в различных формах и сочетаться с различными методами и средствами обучения. В целом, он представляет собой систему, в которой используется принцип постепенного повышения самостоятельности учащихся: от демонстрации явлений через проведение фронтальных лабораторных опытов под руководством учителя к самостоятельной работе при выполнении практических занятий и решении экспериментальных задач.

Экспериментальный характер предмета «Химия» проявляется, прежде всего, в том, что обобщенная система знаний формируется на основе восприятия учениками. Химический эксперимент помогает учащимся наполнить полученные ими химические понятия определенным содержанием, способствует развитию самостоятельности, повышает интерес к химии, развивает мышление, умственную активность учащихся и т. д. Таким образом, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов и сделанных выводов.

Химический эксперимент обычно проводится поэтапно: первый этап – обоснование постановки опыта, второй – планирование и проведение работы, третий этап – оценка полученных результатов. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию, поэтому выполнение эксперимента возможно только с опорой на полученные ранее знания. В ходе химического эксперимента необходимым компонентом является активная деятельность учащихся – или их непосредственное участие (проведение эксперимента), или косвенное (наблюдение, выдвижение гипотез, аргументация выводов и т. д.). К проведению школьного эксперимента предъявляются определенные методические и технические требования.

Демонстрационные опыты проводятся с целью создания у учащихся определенных представлений о веществах, химических явлениях и процессах с последующим формированием химических понятий. Этот эксперимент обычно проводит сам учитель: сложность проведения опыта для учащихся; учащиеся не владеют нужной техникой для проведения данного опыта; лабораторные опыты не дают должного результата; в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования; опыты представляют некоторую опасность для здоровья учащихся. Первое правило при проведении химического эксперимента – это его безопасность для учеников и учителя. К другим требованиям относятся: наглядность, возможность увидеть все детали и моменты опыта всеми учениками, надежность, выразительность, эмоциональность, убедительность, быстрое и простое исполнение, четкость, минимализм приборов и т. д.

Ученический эксперимент на уроках химии. Ученические эксперименты подразделяют на лабораторные опыты и практические работы. Цель лабораторных опытов ─ приобретение новых знаний, изучение нового материала. Цель практических занятий ─ закрепление и совершенствование знаний, умений и навыков. Отчеты по лабораторным опытам ученики могут выполнять в рабочей тетради, отчеты по практическим работам – в специальных тетрадях для практических работ, которые хранятся в школьном кабинете химии. Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности, при этом формируются экспериментальные умения и навыки в обращении с реактивами и оборудованием. Все это способствует улучшению теоретических знаний и политехнической подготовке учащихся. Особое внимание обращается на технику выполнения работы: процессы растворения веществ, нагревание в пробирке или колбе, проверка среды растворов растворами индикаторов, проведение качественных реакций и т. д.

Необходимо проанализировать результаты эксперимента для получения четкого ответа на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. На уроке необходимо правильно организованный эксперимент сопровождается наличием сознательной дисциплины, развитием творческой инициативы.

Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции (практические работы) и экспериментальное решение задач. Инструкция является ориентировочной основой деятельности учащихся и представлена или в учебнике, или в виде дидактической карты на каждый стол в кабинете химии. В ней подробно должен быть изложен каждый этап выполнения опытов, даны предписания как избежать возможных ошибочных действий, указания по технике безопасности к данной работе. Перед выполнением практической работы по инструкции учителю необходимо ясно и кратко показать ученикам необходимые лабораторные приемы и действия. Работа по решению экспериментальных задач не содержит инструкции, а только сами задания. При этом учащиеся должны самостоятельно разработать план и осуществить его на практике, получив, тем самым, определенный практический результат и сделать вывод.

Экспериментальное решение задач. Экспериментальная химическая задача рассматривается как модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся не только мыслительных, но и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии. Решение такой задачи направлено на закрепление и расширение знаний, развитие химического мышления, так как предполагается не только наличие у учащихся определенных теоретических знаний, но и владение ими соответствующих навыков проведения химического эксперимента. Дидактическая функция решения экспериментальных задач заключается в формировании комплекса навыков самостоятельной работы, совершенствование внимания и наблюдательности. При подготовке заданий учителю необходимо учитывать следующее правило: задания должны быть четкими и краткими, а их решения – оптимальными и безопасными.

Расчетные задачи по химии

На основе анализа методической литературы химической задаче можно дать такое определение – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.

В решении задач должен соблюдаться единый методический подход. Умение решать расчётные задачи является одним из показателей уровня развития химического мышления школьников, глубины усвоения ими учебного материала. В программе школьного курса химии указаны общие подходы к решению типовых расчётных химических задач, методика их решения с точки зрения рационального приложения идей математики и физики, показаны разные способы решения. Значение решения задач в школьном курсе химии переоценить трудно:

* это практическое применение теоретического материала, приложение научных знаний на практике,

* это развитие умений логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчёты и обосновывать их теоретическими предпосылками, дифференцировать определённые проблемы на отдельные вопросы,

*это закрепление и развитие знаний и навыков учащихся, новых и полученных ранее,

*это развитие навыков самостоятельной работы, определение степени усвоения знаний и умений и их использования на практике, выявление пробелов в знаниях и умениях учащихся и разработка тактики их устранения,

*это способ осуществления межпредметных и курсовых связей, а также связи химической науки с жизнью.

Умение решать расчётные задачи является одним из основных показателей уровня химического развития, глубины и полноты усвоения учащимися теоретического материала, наличия у них навыков приобретённых знаний с достаточной самостоятельностью. Отсутствие умения решать расчётные задачи обнаруживается на химических олимпиадах школьников и ЕГЭ. Набор расчетных задач в школьном курсе химии невелик. Различают обычно расчеты по формулам и расчеты по уравнениям реакций. Особо выделяют задачи, связанные с растворами. В некоторых программах указано, в каких темах какие типы задач следует вводить, в других – право выбора предоставляется учителю. Классификаций по типам расчетных задач несколько.

Основные типы задач, используемые на уроках:

1. Вычисления по химическим формулам.

2. Вычисления по химическим уравнениям (на примеси, на избыток, на выход продукта реакции).

3. Расчеты по термохимическим уравнениям (вычисление теплового эффекта реакции).

4. Вычисление состава растворов.

5. Вывод химических формул органических веществ.

Основные типы задач, используемые на факультативах:

1. Задачи с производственным содержанием.

2. Решение задач с использованием стехиометрических схем.

3. Вычисление состава смесей.

4. Задачи по теме «Электролиз».

5. Вывод химических формул органических и неорганических веществ.

Источник

Химический эксперимент как специфический метод обучения химии

Современная система образования нацелена на удовлетворение социального заказа, требования которого к качеству и результатам образования стремительно повышаются, что обусловлено постоянными изменениями общества, производства и технологий. В качестве основного направления развития общего образования в данном контексте является интегрированность, междисциплинарность и метапредметность результатов образования [1]. Особое значение придается практико-ориентированному характеру образования: все теоретические знания, которые получает ученик, должны быть связаны с практикой и жизнью. Кроме того, важное значение имеет характер образования: востребованы исследовательские, проектные навыки, способности экспериментировать, а не просто знать заученную информацию.

Предметная область «Естественные науки» в данном процессе занимает особое положение. Безусловно, сегодня наиболее востребованы специалисты и исследования в области естественных наук, техники. Вместе с тем именно учебные предметы, входящие в данную предметную область обладают самым мощным потенциалом в обеспечении практико-ориентированного характера обучения и направлены на формирование целостной картины естественнонаучного познания [2]. Химия как естественнонаучная дисциплина по своей природе экспериментальная наука.

Вместе с тем наблюдается противоречие: признавая актуальность опытно-экспериментального характера химии в естественнонаучном познании природы, ввиду не всегда достойного финансирования в современных школах в целях экономии подменяется процесс истинного экспериментирования виртуальными экспериментами и видеозаписями экспериментов [3].

В этом отношении изучение важности химического эксперимента как метода научного познания в разрезе предметной области «Естественные науки» представляется, бесспорно, актуальным.

Цель исследования: определить значимость и методические особенности организации химического эксперимента для формирования целостной картины естественнонаучного познания природы у школьников.

В связи с поставленной целью были определены задачи исследования:

1. Проанализировать сущность и виды химического эксперимента.

2. Определить технологию учебно-познавательной деятельности учащихся на уроках химии, направленную на формирование естественнонаучных знаний.

3. Провести исследовательскую работу по формированию экспериментальных умений и навыков у учащихся посредством химического эксперимента как основного критерия сформированности целостной естественнонаучной картины мира.

Материалы и методы исследования

Исследование основано на комплексе теоретических и практических методов. Осуществлен анализ психолого-педагогической, научно-методической литературы в контексте исследования; изучен, обобщен и систематизирован опыт по проблеме школьного химического эксперимента; разработана методика формирования экспериментальных умений и навыков у учащихся посредством химического эксперимента; в рамках педагогического эксперимента использованы практические методы: эксперимент, использование диагностических карт.

Результаты исследования и их обсуждение

Опытно-экспериментальная работа была нацелена на решение следующей исследовательской проблемы: формирование экспериментальных умений и навыков у учащихся посредством химического эксперимента.

Работа была проведена на базе МБОУ «СШ № 24 г. Ельца» в объёме 18 ч. Контрольная группа – группа учащихся 8А класса в количестве 22 человека. Экспериментальная группа – группа учащихся 8Б класса в количестве 25 школьников.

На формирующем этапе опытно-экспериментальной работы осуществлялось внедрение серии химических экспериментов в образовательную деятельность в рамках учебного предмета «Химия», на стадии контрольного этапа мы диагностировали те изменения, которые произошли в ходе проведения формирующего этапа.

Особенности опытно-экспериментальной работы отразились в том, что уроки химии в контрольной группе велись без применения метода химического эксперимента, в экспериментальной группе – с применением данного экспериментального метода.

На основании изученной литературы и обобщения опыта педагогов нами была представлена модель, отражающая этапы овладения учащимися экспериментальными умениями в процессе изучения химии [4, 5]. В рамках формирующего этапа исследования разработана серия уроков с обязательным применением химического эксперимента. В качестве примера приведем первые три из них. Первый был на тему «Химические свойства солей», на котором использовался метод демонстрационного эксперимента. Целью данного урока было не только повышение уровня знаний о солях при изучении их химических свойств, но и активизация познавательной деятельности учащихся. Демонстрационный эксперимент не просто метод познания химических явлений, но и неопровержимое доказательство объективности естественнонаучного знания. Школьники наглядно убеждаются в возможности управления химическими процессами, в их подчинении естественным законам.

Второй урок был посвящен теме «Гидролиз солей», проведенный с помощью проблемного эксперимента, целями которого было, во-первых, расширить представления учащихся о химических свойствах солей на примере взаимодействия их с водой (гидролиз солей), а во-вторых, формировать практические умения школьников работать с реактивами. Ученикам предложена проблемная ситуация: в растворах одних солей не происходит изменение цвета индикатора (лакмуса), а в растворах других солей происходит, причем по-разному. Школьники под контролем учителя сами формулируют гипотезу о том, с чем это может быть связано. По окончании опыта формулируются выводы. Таким образом, проблемный эксперимент выполняет ещё одну важную функцию – корректирующую, которая проявляется в исправлении ошибок обучающихся. На данном уроке школьники убедились, что не все соли подвергаются гидролизу, а изменение окраски зависит от того, как именно образована соль.

Третий урок – это практическая работа на тему «Очистка загрязненной поваренной соли» – самостоятельный учебный эксперимент. Цель урока – не только научить ребят проводить разделение смесей, очистку веществ и фильтрование, то есть совершенствование практических навыков, а также развитие умения рационально использовать время, воспитание самоорганизации и самостоятельности. Проводя лично химические опыты, дети на практике убеждаются в справедливости химических явлений, в их связи с биологическими и физическими процессами, что способствует сознательному усвоению знаний и формированию целостной естественнонаучной картины мира.

В качестве диагностирующего инструментария определения уровня овладения мировоззренческими знаниями мы выбрали критерии, определяющие сформированность компонентов экспериментальных умений и навыков (организационные, технические, измерительные, интеллектуальные). Мы основывались на том, что научное мировоззрение определяют не только предметные знания, но и практические умения их применить [6]. Для этого была использована диагностическая карта, согласно которой можно проанализировать уровень сформированности компонентов экспериментальных умений и навыков – высокий, средний, низкий, которые определялись полнотой выполнения основных действий в практической и лабораторной работе по определенным критериям.

Проверка динамики уровня сформированности экспериментальных умений и навыков проводилась по специально разработанным к каждому уроку экспериментальным заданиям, которые выполняются с использованием реального лабораторного оборудования и только на основе анализа письменного отчёта учащегося о ходе и результатах выполнения практического или лабораторного задания. Таким образом, оценка результата эксперимента складывается из двух составляющих – наблюдение самого учителя за ходом работы и анализ оформленной лабораторной или практической работы [7] (рис. 1).

Рис. 1. Критерии диагностики уровня сформированности компонентов экспериментальных умений и навыков

Рис. 2. Динамика уровня сформированности компонентов экспериментальных умений и навыков у учащихся экспериментальной группы

Рис. 3. Динамика уровня сформированности компонентов экспериментальных умений и навыков у учащихся контрольной группы

На контрольном этапе проходила интерпретация результатов исследования, сформулированы выводы. На рис. 2 и 3 представлены эмпирические данные о сформированности экспериментальных умений и навыков у учащихся контрольной и экспериментальной групп на констатирующем и контрольном этапах опытно-экспериментальной работы.

Как видно из данных рисунков, динамика сформированности экспериментальных умений и навыков как основы естественнонаучного познания у учащихся экспериментальной группы значительно превышает динамику сформированности данных компонентов у школьников контрольной группы. Так, в экспериментальной группе наблюдается рост уровня сформированности интеллектуальных умений и навыков на 54 %, в контрольной группе динамика составила 6 %. Отмечается рост уровня сформированности измерительных умений и навыков у экспериментальной группы на 60 % и отсутствие данного роста у контрольной группы. Динамика уровня сформированности технических умений и навыков у учащихся экспериментальной группы составила 60 %, у учащихся контрольной группы – 6 %. Существенных изменений не наблюдается относительно организационных умений и навыков: динамика этого компонента у респондентов экспериментальной группы составляет 5 %, у контрольной группы – 3 % [8, с. 39].

Приведём результаты корреляции данных экспериментальной и контрольной групп, используя t-критерий Стьюдента. Для сравнения средних величин форсированности интеллектуальных, измерительных и технических умений и навыков мы применили формулу

где М1 – средняя арифметическая экспериментальной группы, М2 – средняя арифметическая контрольной группы), m1 – средняя ошибка первой средней арифметической, m2 – средняя ошибка второй средней арифметической. Далее, зная количество учеников в каждой группе (n1 и n2), мы нашли число степени свободы f по следующей формуле:

Критическое значение t-критерия Стьюдента для уровня значимости (p), равное 0,005 при данном значении степени свободы, определили по таблице и сравнили критическое и рассчитанное значения критерия.

Анализ результатов эксперимента показал, что уровень интеллектуальных, измерительных и технических умений и навыков учащихся экспериментальной группы достоверно (р

Источник

Химический эксперимент
как специфический метод обучения

Xимический эксперимент придает особую специфику предмету химии. Он является важнейшим способом осуществления связи теории с практикой путем превращения знаний в убеждения.

В методической литературе можно встретить много различных формулировок понятия химического эксперимента, используемого для обучения: «школьный химический эксперимент», «ученический эксперимент по химии» и др. В качестве центрального в этом многообразии понятий можно выделить понятие «учебный химический эксперимент».

В учебном химическом эксперименте наиболее общими являются следующие компоненты:

1) изучение химических объектов (веществ и химических реакций), рассчитанное на одновременное восприятие всеми обучаемыми;

2) постановка целей и задач эксперимента;

3) экспериментальная деятельность самих обучаемых;

4) освоение техники химического эксперимента.

На основе этих общих компонентов понятие учебный химический эксперимент можно представить как специальным образом организованный фрагмент процесса обучения, направленный на познание объектов химии и развитие экспериментальной деятельности обучаемых.

В школьном курсе химии эксперимент является не только методом исследования, источником и средством нового знания, но и своеобразным объектом изучения.

Химический эксперимент выполняет важнейшие функции: образование, воспитание (нравственное, духовное, трудовое, эстетическое, экономическое и др.) и развитие (в том числе памяти, мышления, эмоций, воли, мотивов и др.).

Химический эксперимент выполняет и некоторые частные функции – информативную, эвристическую, критериальную, корректирующую, исследовательскую, обобщающую и мировоззренческую.

1. Информативная функция проявляется в тех случаях, когда химический эксперимент служит первоначальным источником познания предметов и явлений. С помощью эксперимента обучаемые узнают о свойствах и превращениях веществ. В этих случаях явления рассматриваются такими, какие они есть в реальной обстановке. Будучи включенным в активную познавательную деятельность, обучаемый в состоянии проникнуть в суть химического явления, освоить его на эмпирическом уровне и использовать усвоенный материал в качестве способа дальнейшего познания.

2. Эвристическая функция обеспечивает не только установление фактов, но и служит активным средством формирования многих эмпирических понятий, выводов, зависимостей и закономерностей в химии.

Простейший пример, когда на основе опыта устанавливается факт: ученик, добавляя к раствору индикатора (фенолфталеина) несколько капель раствора гидроксида натрия, убеждается в том, что данный индикатор под действием щелочи изменяет свою окраску.

Чаще всего установить факт намного сложнее. Например, опустив кусочек цинка в раствор соляной кислоты, ученик выясняет: во-первых, что цинк реагирует с раствором соляной кислоты; во-вторых, что в результате этой реакции выделяется газ; а при выпаривании капельки раствора на стекле ученик устанавливает, в-третьих, что в результате этой реакции образовалось новое вещество – хлорид цинка.

В учебной деятельности химический эксперимент не только позволяет устанавливать факты, но и служит активным средством формирования многих химических понятий. Например, первоначальное формирование понятия «катализатор» базируется на простом химическом опыте разложения пероксида водорода в присутствии оксида марганца(IV):

В пробирку с 2 мл 10%-го раствора пероксида водорода опускают пять гранул оксида марганца(IV). Начинается интенсивное выделение кислорода, наличие которого проверяют с помощью тлеющей лучинки. Как только тлеющая лучинка перестает воспламеняться, осторожно сливают жидкость из пробирки и вновь добавляют в нее
2 мл исходного раствора пероксида водорода. Снова доказывают наличие кислорода. Опыт повторяют три раза.

На основании наблюдений учащиеся приходят к выводу, что оксид марганца(IV) в ходе реакции не расходуется. Затем они самостоятельно формулируют определение понятия «катализатор» – вещество, которое изменяет скорость химической реакции, но не расходуется при ее осуществлении.

Химический эксперимент также позволяет выводить зависимости и закономерности. Например, при изучении скорости химической реакции необходимо так организовать учебный процесс, чтобы учащиеся сами установили зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. С этой целью им можно предложить провести взаимодействие раствора йодида калия с раствором пероксида водорода в присутствии крахмала.

В три пробирки, содержащие раствор йодида калия с крахмалом, наливают раствор пероксида водорода: в первую пробирку с исходной концентрацией (3%), во вторую – разбавленный в два раза и в третью – разбавленный в четыре раза. С помощью часов или метронома фиксируют, что во второй пробирке реакция протекает в два раза медленнее, чем в первой, а в третьей – в четыре раза.

На основании проделанного опыта учащиеся приходят к выводу, что скорость реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Полученный из эксперимента вывод можно оформить графически в координатах «время – концентрация». Такой путь: от эксперимента к графику, а от него к уравнению – пример высшего проявления эвристического вывода. Он возможен при высоком уровне самостоятельности и творческой активности учащихся.

Все вышеприведенные примеры показывают, что эксперимент можно использовать для организации прямых эвристических выводов.

3. Критериальная функция проявляется в том случае, когда результаты опытов подтверждают предположения (гипотезы) обучаемых, т.е. служат той «практикой, что является критерием истины». Это необходимое средство практического доказательства правильности или ошибочности предположительных суждений, выводов, а также подтверждения ряда известных положений.

Химический эксперимент является средством сопоставления суждений с субъективным отражением внешнего мира, полученным посредством чувств. Поэтому он может восприниматься как средство проверки человеческих знаний о внешнем мире. В процессе обучения химии желательно каждое теоретическое суждение проверять на «истинность» с помощью эксперимента.

Например, когда ученики узнали, что вода состоит из водорода и кислорода, то им следует разъяснить, что это единственные составные части воды. В этом случае целесообразно поставить опыт по получению воды из кислорода и водорода: результаты опыта явятся доказательством того, что вода состоит только из этих элементов. Однако учащиеся должны понимать, что эксперимент не является абсолютным средством проверки истины. Приведенный опыт доказывает качественный состав воды, но он еще не говорит о ее количественном составе. Для того чтобы сделать определенные суждения о формуле воды, должны быть проведены новые эксперименты.

Часто эксперимент рассматривается как средство опровержения или подтверждения выдвинутой гипотезы. Например, при изучении бензола, обсуждая его молекулярную формулу, учащиеся относят бензол к непредельным углеводородам. Учитель предлагает проверить на опыте, взаимодействует ли бензол с бромной водой. Опыт не подтверждает выдвинутого предположения: бензол не вызывает характерного для непредельных углеводородов обесцвечивания бромной воды. Из неудачи в эксперименте ученики делают вывод, что при теоретических обсуждениях необходимо делать ориентировку на практику.

4. Корректирующая функция позволяет преодолевать трудности в освоении теоретических знаний: уточнять имеющиеся знания в процессе приобретения экспериментальных умений и навыков, исправлять ошибки обучаемых, осуществлять контроль за приобретенными знаниями.

Изучение количественных отношений в химии без химического эксперимента вызывает трудности в освоении таких понятий, как «моль», «молярная масса», «молярный объем», «относительная плотность газов», а также в понимании количественных закономерностей, составляющих сущность стехиометрических законов. Эти трудности в перспективе могут быть преодолены путем разработки специальных количественных экспериментов и количественных экспериментальных задач, которые, к сожалению, не предусмотрены существующими программами по химии полной средней общеобразовательной школы.

Ученические опыты можно использовать для формирования правильных суждений учащихся и исправления ошибочных. Например, изучая свойства кислотных оксидов, учащиеся на уроке узнают из эксперимента, что оксид углерода(IV) и оксид серы(IV) взаимодействуют с водой. Такое взаимодействие учащиеся доказывают с помощью лакмуса. Но если ограничиться только этими опытами, то у учащихся может возникнуть ряд ошибочных представлений, связанных с неправильным переносом знаний. Так, например, большинство учащихся пишут уравнение реакции не существующего в природе процесса взаимодействия оксида кремния(IV) с водой. Для исправления этой ошибки необходимо, чтобы учащиеся провели опыт и сами убедились с помощью раствора лакмуса, что данные вещества не взаимодействуют между собой. Такие опыты помогут учащимся преодолеть типичные ошибки.

В практической деятельности учащихся также велика вероятность ошибок, связанных с нарушением правил техники безопасности. При получении хлороводорода и соляной кислоты учащиеся нередко опускают газоотводную трубку прибора в воду, забывая о том, что хлороводород хорошо растворяется в воде. Даже предупредительные слова учителя и инструкция учебника не оказывают должного воздействия. В подобной ситуации необходим специальный корректирующий эксперимент, демонстрирующий возможные последствия при неправильном проведении реакции. Учитель умышленно делает экспериментальную ошибку и тем самым показывает, как не следует ставить данный опыт. Видя результаты неправильного обращения с прибором, учащийся в своей практической работе уже не допустит подобной ошибки.

5. Исследовательская функция связана с развитием практических умений и навыков по анализу и синтезу веществ, поиску знаний о свойствах веществ и исследованию их простейших признаков, конструированию приборов и установок, т.е. освоению простейших методов научно-исследовательской работы. В соответствии с этой функцией учебный химический эксперимент как бы соединяет применение основных приемов научного метода с выполнением учащимися учебно-исследовательских заданий.

Наиболее распространенными и доступными исследованиями являются практические работы по качественному анализу веществ. Экспериментальные исследовательские работы ценны в творческом отношении и дают возможность обучаемым самим создавать опытные установки для исследования веществ. В ходе таких работ не только изучаются вещества, но и осваиваются различные экспериментальные методы, применяемые в химии.

Качественный анализ.
Настоящие исследователи действуют,
наблюдают, записывают

Однако в химии важны не только качественные, но и количественные показатели. Ученический эксперимент, связанный с измерением количественных характеристик, практически не используется на уроках и очень редко применяется на факультативных и внеурочных занятиях по химии. Вместе с тем систематическое выполнение количественных экспериментальных задач приучает учащихся аккуратно работать, критически подходить к делу, вырабатывает навыки точной количественной оценки результатов эксперимента и существенно изменяет характер поисковой познавательной деятельности.

Первоначально учащиеся начинают решать количественные экспериментальные задачи на образцах искусственных смесей (например, определение содержания карбонатов в выданном образце щелочи). Затем характер задач усложняется и приближается к жизненным условиям (например, определение кислотности пищевых продуктов: хлеба, молока, ягод, фруктов и т.д.). Особый интерес представляют количественные экспериментальные задачи по синтезу веществ (например, получение индикатора метилоранжа и других препаратов, необходимых для школьного химического эксперимента). Они имеют ценность и в творческом, и в эмоциональном аспектах: синтезированный препарат сохраняется и используется затем в других экспериментах. Выполняя эти работы, учащиеся не только изучают вещества, но и осваивают экспериментальные методы, применяемые в химии (взвешивание, титрование, экстракция, хроматография, анализ, синтез и т.д.).

6. Обобщающая функция учебного химического эксперимента создает условия для выработки предпосылок при построении различных типов эмпирических обобщений. С помощью серии учебных экспериментов можно сделать обобщенный вывод.

Например, наблюдение опытов по электропроводности водных растворов кислот, щелочей и солей приводит учащихся к обобщению: несмотря на различную природу этих веществ, их растворы обладают одним свойством – все они могут проводить электрический ток. Полученные в опытах отдельные экспериментальные факты могут быть интерпретированы в общий вывод, на основании которого дается определение понятия «электролит».

В преподавании химии часто возникают такие ситуации, при которых обобщение, сделанное на основе эксперимента, дополняется и уточняется с помощью теории.

При формировании обобщенного понятия «реакция замещения» для создания эмпирической базы необходимо провести как минимум три опыта: взаимодействие растворов хлорида меди(II) с цинком, сульфата меди(II) с железом, нитрата серебра с медью. Если указанные металлы взять в виде порошков, то учащиеся, наблюдая опыты, могут сделать обобщенный вывод: в этих опытах было взято по два исходных вещества (простое и сложное) и получилось два новых (простое и сложное). Однако этот эмпирический вывод недостаточен для обобщенного определения реакции замещения. Привлекая знания атомно-молекулярной теории, учитель объясняет механизм этой реакции и дает следующее определение: «Химические реакции между простым и сложным веществами, при которых атомы, составляющие простое вещество, замещают атомы одного из элементов сложного вещества, называются реакциями замещения».

В обобщении на базе эксперимента важно не только передавать определенную сумму знаний, но и формировать единые правила работы в лаборатории.

В государственном образовательном стандарте по химии для полной средней общеобразовательной школы в требованиях к уровню подготовки выпускников перечислены основные экспериментальные умения. Большинство из этих умений являются обобщенными: обращаться с простейшим лабораторным оборудованием, растворять твердые вещества, проводить отстаивание, фильтрование, обращаться с кислотами и щелочами, готовить растворы с определенной массовой долей растворенного вещества, собирать из готовых деталей приборы, определять с помощью характерных реакций неорганические и органические вещества, в том числе и полимерные материалы. При формировании экспериментальных умений необходимо постоянно обращать внимание учащихся на то, как следует правильно проводить тот или иной эксперимент с точки зрения техники безопасности.

7. Мировоззренческая функция определяется дидактической ролью учебного химического эксперимента в научном химическом познании. Эксперимент является составной частью в цепи диалектического процесса познания учащимися объективной действительности. Правильно поставленный учебный химический эксперимент – важнейшее средство формирования научного мировоззрения учащихся в процессе усвоения основ химической науки.

Все перечисленные функции учебного химического эксперимента взаимосвязаны и взаимообуславливают друг друга. От возможности выполнения этих функций зависят успех и эффективность проводимого учебного химического эксперимента.

Химический эксперимент относится к специфическим методам обучения, что обусловлено особенностью предмета – химии, при изучении которого нельзя упускать наглядность. Эксперимент позволяет не только как можно подробнее понять, что же происходит в конкретной химической реакции, но и помогает повысить интерес учащихся к предмету химии.

Выполнять эксперимент возможно лишь с опорой на полученные ранее знания. Теоретическое обоснование опыта способствует его восприятию (которое становится более целенаправленным и активным) и осмыслению его сущности. Проведение эксперимента обычно связано с выдвижением гипотезы.

Формулирование гипотезы учащимися развивает их мышление, заставляет применять имеющиеся знания и в результате проверки гипотезы получать новые знания. Химический эксперимент открывает большие возможности также и для создания и последующего разрешения проблемных ситуаций.

Эксперимент должен стать необходимой частью урока при изучении конкретных вопросов. Ученики должны знать, для чего проводится эксперимент, какое теоретическое положение он подтверждает, на какой вопрос поможет ответить.

Различают следующие типы школьного химического эксперимента:

• экспериментальный (лабораторный) практикум;

Демонстрационный эксперимент – это химический эксперимент, проводимый преподавателем (в редких случаях подготовленным учеником).

Основные задачи демонстрационного эксперимента: раскрытие сущности химических явлений; показ учащимся лабораторного оборудования (приборов, установок, аппаратов, химической посуды, реактивов, материалов, приспособлений); раскрытие приемов экспериментальной работы и правил безопасности труда в химических лабораториях.

Требования к демонстрационному эксперименту впервые были сформулированы В.Н.Верховским и развиты К.Я.Парменовым, А.Д.Смирновым, В.П.Гаркуновым, М.С.Пак и др.

В процессе демонстрационного эксперимента необходимо реализовать следующие требования:

1) обозреваемость (обеспечение хорошей видимости всем учащимся);

2) наглядность (обеспечение правильного восприятия учащимися);

3) безукоризненная техника выполнения;

4) безопасность для учащихся и учителя;

5) оптимальность методики эксперимента (сочетание техники эксперимента и слов учителя);

6) надежность (без срывов);

7) выразительность (раскрытие сущности объекта при минимальной затрате усилий и средств);

9) убедительность (однозначность объяснения, достоверность результатов);

11) эстетичность оформления;

12) простота техники выполнения;

13) доступность для понимания;

14) предварительная подготовка эксперимента;

15) репетиция методики эксперимента.

Лабораторные опыты – это эксперимент, который выполняют учащиеся под непосредственным руководством учителя. Лабораторные опыты являются, как правило, единичными и помогают изучить отдельные стороны химического объекта.

Лабораторные работы представляют собой совокупность лабораторных опытов и позволяют изучить многие стороны химических объектов и процессов. Лабораторные работы заключаются в проведении учащимися по заданию учителя опытов с использованием приборов, инструментов и прочего оборудования. По времени они могут занимать от 5–10 до 40–45 мин (лабораторный урок). На лабораторном уроке учащиеся работают в основном не по заданиям и не по книге, а на основании живого слова преподавателя.

Изучаем процесс фильтрования.
Колбочки, палочки… и аккуратность

Практические работы являются одним из видов экспериментальной учебной деятельности школьников. Практические занятия отличаются более высокой степенью самостоятельности учащихся и способствуют совершенствованию их знаний и умений.

Экспериментальный практикум – вид самостоятельной работы учащихся, проводимой в основном в старших классах. Экспериментальный практикум обычно организуется при завершении крупных разделов курса и имеет преимущественно повторительно-обобщающий характер. Такой практикум способствует формированию обобщенных знаний и умений.

Домашний эксперимент – это опыты, выполняемые учащимися в домашних условиях и способствующие удовлетворению познавательных интересов и потребностей учащихся, а также развитию опыта их творческой деятельности.

С целью профессиональной подготовки к образовательной практике молодые учителя должны целенаправленно осваивать технику и методику школьного химического эксперимента.

Эффективность обучения химии тесно связана с общим планированием учебного материала. Основные задачи, которые решаются в процессе планирования, – это оптимизация учебного процесса, определение объема учебного материала, подбор заданий на урок и на дом, выделение времени на проведение лабораторных опытов и практических занятий, решение экспериментальных и расчетных задач, контроль знаний, умений и навыков учащихся, закрепление и повторение материала.

Преподаватель химии должен уметь планировать эксперимент и по всей теме, и для конкретного урока, методически правильно его применять, отбирать наиболее подходящие для каждого конкретного случая варианты опытов, руководить познавательной деятельностью учащихся, анализировать, оценивать свою деятельность при проведении демонстраций, а также деятельность учащихся при выполнении ими самостоятельно экспериментальной работы.

Планирование химического эксперимента: в начале учебного года в соответствии с учебной программой устанавливается последовательность проведения демонстраций, лабораторных опытов, практических занятий и решения экспериментальных задач по темам и их связь с теоретическими занятиями; определяется перечень экспериментальных умений и навыков, которые должны приобрести учащиеся, и дидактические средства, позволяющие достичь поставленных целей. Зная предварительно сроки проведения эксперимента, преподаватель имеет возможность заблаговременно подготовить к урокам оборудование, учебные пособия и др.

Подготовка к уроку зависит от типа урока и поставленной дидактической цели. Вначале преподаватель уточняет учебно-воспитательные задачи урока и продумывает методику его проведения. Чтобы химический эксперимент обеспечивал прочные и глубокие знания, необходимо предусмотреть, какие экспериментальные умения и навыки будут приобретены учащимися, с помощью каких приемов можно добиться понимания ими наблюдаемых химических превращений. Преподавателю рекомендуется просмотреть соответствующую методическую литературу, наметить вопросы, выявляющие теоретические знания учащихся по теме, выделить моменты, способствующие приобретению умений, навыков, а также облегчающие восприятие учебного материала в дальнейшем, и сосредоточить на них внимание.

Преподавателю необходимо продумать, на каком этапе урока, в какой последовательности, с какими реактивами и приборами провести опыты, определить их место во время занятия в зависимости от поставленных задач, а также форму записи полученных результатов (рисунок, таблица, уравнение реакции и т.д.).

Очень важно перед уроком отрепетировать технику выполнения каждого демонстрационного опыта, проверить наличие и качество реактивов, а также убедиться в наглядности работы прибора и происходящих явлений, т.к. неполадки, обнаруженные в процессе проведения урока, ухудшают дисциплину учащихся и препятствуют достижению поставленной цели. При необходимости следует заменять реактивы, исправлять приборы либо подбирать заранее другую подходящую аппаратуру.

Прочность и осознанность знаний по химии возрастают, если химический эксперимент осуществляют сами ученики. Для его проведения необходимо овладеть целым рядом умений и навыков, отсутствие которых мешает учащимся сосредоточить внимание на сущности происходящих химических явлений, т.к. им приходится больше заниматься техникой проведения опытов.

Овладение экспериментальными умениями и навыками необходимо не только для успешного усвоения содержания курса химии, но и при продолжении образования в вузах и для будущей производственной деятельности. Наиболее важны следующие умения и навыки:

• обращение с посудой, приборами, реактивами;

• проведение таких операций, как нагревание, растворение, собирание газов и др.;

• наблюдение химических явлений и процессов и правильное объяснение их сущности;

• составление письменного отчета о проделанной работе;

• пользование справочной литературой.

Чтобы управлять процессом совершенствования и развития умений и навыков учащихся, преподаватель должен сам четко представлять путь и методику их формирования. Для этого ему необходимо постоянно и внимательно знакомиться с программой по химии. В ней есть перечень практических умений и навыков, которые учащиеся должны приобретать по мере изучения курса химии. Проверять уровень владения практическими умениями и навыками нужно начинать сразу после первых практических занятий. Например, после знакомства учащихся с лабораторным оборудованием преподаватель на следующих уроках проверяет, как они усвоили соответствующие умения.

Наиболее эффективно умения и навыки формируются при соблюдении следующих условий:

• сочетание наглядного показа опыта с устным комментированием хода его выполнения;

• объяснение сущности явлений, происходящих при выполнении опыта;

• уточнение необходимости эксперимента и предупреждение возможных ошибок;

• контроль со стороны преподавателя и оказание дифференцированной помощи учащимся.

Большое значение в совершенствовании и закреплении умений и навыков имеет индивидуальное выполнение опытов учащимися. При самостоятельном выполнении опытов, в которых встречаются уже известные ученикам приемы и операции, они быстрее и прочнее закрепляются и совершенствуются.

При наблюдении за учениками следует обращать внимание на:

• их умение пользоваться реактивами, посудой и другим оборудованием;

• их работу с приборами (сборка, проверка на герметичность, закрепление в штативе, использование в опытах);

• выполнение ими различных операций (наливание и насыпание веществ, растворение твердых, жидких и газообразных веществ, измельчение и смешивание твердых веществ, собирание газов и др.);

• распознавание ими веществ по физическим свойствам, характеру горения и качественным реакциям.

Наряду с этим необходимо проверять: понимают ли учащиеся цель опыта, умеют ли составлять план проведения эксперимента, знают ли, какие вещества и приборы нужно использовать, при каких условиях будет протекать данный химический процесс и как выразить его соответствующими уравнениями реакций, умеют ли анализировать опыты, делать обобщения и выводы.

Важно также осуществлять контроль за соблюдением учениками техники безопасности при обращении с реактивами, нагревательными приборами, химической посудой, а также за чистотой рабочего места, бережным отношением к оборудованию и экономным расходованием реактивов, за рациональным использованием времени на проведение отдельных приемов и операций, за дисциплиной.

Эффективность обучения химии с использованием эксперимента зависит от наличия постоянных обратных связей. Учет экспериментальных умений и навыков – это итог работы не только учащихся, но и преподавателя.

Химический эксперимент – важный источник знаний. В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками. Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает развивать умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки, прививает навыки планирования своей работы и осуществления самоконтроля, воспитывает аккуратность, уважение и любовь к труду. Химический эксперимент способствует общему воспитанию и всестороннему развитию личности.

Л и т е р а т у р а

Вайнштейн Б.М. и др. Практические занятия по химии. М., 1939;
Парменов К.Я. Демонстрационный химический эксперимент. М., 1954;
Парменов К.Я. Химический эксперимент в средней школе. М., 1959;
Верховский В.Н., Смирнов А.Д. Техника химического эксперимента. Т. 1. М., 1973;
Гаркунов В.П. Совершенствование методов обучения химии в средней школе. Л., 1974;
Вивюрский В.Я. Эксперимент по химии в средних профтехучилищах. М., 1980;
Назарова Т.С., Грабецкий А.А., Лаврова В.Н. Химический эксперимент в школе (Библиотека учителя химии). М., 1987;
Злотников Э.Г. Химический эксперимент в условиях развивающего обучения. Химия в школе, 2001, № 1;
Пак М.С. Дидактика химии. М.: Владос, 2004.

Источник

• ← химический состав миры икон
• химическое шоу обучение аниматоров →