Проблемный и исследовательский эксперимент как средство формирования

познавательных компетенций учащихся на уроках химии.

«Ни одна наука не нуждается в эксперименте

в такой степени, как химия. Ее основные законы,

теории и выводы опираются на факты.

Поэтому, постоянный контроль опытом необходим».

Майкл Фарадей

Химия - одна из наиболее практико-направленных дисциплин. Чтобы

добиться высокого результата в обучении, необходимо научить детей

мыслить, находить и решать проблемы, используя для этой цели знания из

различных областей, коммуникативные и информационно-технологические

умения. Только в тесном взаимодействии эксперимента и теории в

образовательном процессе можно достигнуть высокого качества знаний

учащихся по химии.

Если учитель хочет, чтобы его предмет вызывал глубокий интерес у

школьников, чтобы ученики умели не только писать химические формулы и

уравнения реакций, но и понимали химическую картину мира, умели

логически мыслить, чтобы каждый урок был праздником, маленьким

представлением, доставляющим радость и ученикам и учителю, то

необходимо, чтобы химический эксперимент был на уроках одним из

главенствующих.

Для этого необходимо сделать из ученика активного соучастника учебного

процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной

деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому мы с Вами

должны стараться отходить от роли информатора, и стремиться к

исполнению роли организатора познавательной деятельности ученика.

Самостоятельное открытие малейшей крупицы знания учеником доставляет

ему огромное удовольствие, позволяет ощутить свои возможности,

возвышает его в собственных глазах. Ученик самоутверждается как личность.

Эту положительную гамму эмоций школьник хранит в памяти, стремится

пережить еще и еще раз. Так возникает интерес не просто к предмету, а что

более ценно – к самому процессу познания – познавательный интерес.

Итак, разберемся. Проблемный эксперимент ставит проблему в процессе

обучения (путем создания противоречий), а исследовательский

эксперимент направлен на ее решение. Хотя нужно отметить, что и

исследовательский эксперимент тоже может приводить к созданию

проблемных ситуаций, а они, в свою очередь, потребуют проведения новых

или дополнительных исследований. Чтобы учащиеся могли провести какое-

либо исследование, им нужно предложить проблемное задание на основе

теоретического материала или проблемного эксперимента.

Как мы можем применять проблемный и исследовательский эксперимент?

1.

Урок-исследование. Что мы подразумеваем под уроком-

исследованием? Это может быть урок, где в ходе проблемного

эксперимента перед учащимися ставится проблема, которая решается

в ходе теоретического осмысления вопроса.. Одним из примеров

такого урока является урок в 9-ом классе, в теме «Теория

электролитической диссоциации» «Гидролиз солей». Сначала учитель

напоминает учащимся о действии индикаторов на растворы кислот и

щелочей, о чем учащиеся знают еще с 8-го класса. Но почему

изменяется окраска индикаторов в водных растворах солей, учащимся

соответственно непонятно. Возникает проблемный вопрос, который и

решается сначала в ходе теоретического познания, а затем учитель

подводит учащихся к повседневному применению свойства солей

гидролизоваться (например при производстве мыла).

Исследовательская функция химического эксперимента наиболее

ярко проявляется в проблемном обучении. Одним из путей

осуществления данного способа организации проблемного обучения

является постановка исследовательских заданий. Так, при изучении

свойств щелочных металлов можно предложить следующее задание:

«Выявить роль воды в реакциях взаимодействия щелочных металлов с

растворами различных солей». Для создания проблемной ситуации

учитель может предложить проблемный вопрос: «Каким образом

будет происходить реакция между литием и раствором сульфата меди

(II)?» При проведении эксперимента и дальнейшем анализе его

результатов учащиеся приходят к пониманию сущности протекающих

процессов.

Можно использовать несколько иные приемы на таких уроках.

Например в 8 классе, в рамках темы «Чистые вещества и смеси»

целесообразно использовать эксперимент: «Взаимодействие серы с

железом», который здесь сыграет двойственную роль. Во-первых,

покажет учащимся отличие чистых веществ от смесей, основываясь на

определениях и свойствах веществ. А во-вторых, привлечет интерес

учащихся к предмету, так как повисший в воздухе вопрос «Как же

отличить чистые вещества от смесей?» решился на их глазах. Опять

используется прием – подкрепление теории практикой. В данном

случае эксперимент отвечает на вопрос теории.

8-ой класс – это платформа для строительства фундамента знаний. И

это очень важно помнить при планировании своей работы. Здесь

важно не нагромождать урок различными сведениями, давать самое

главное. Постараться сделать так, чтобы это главное отложилось

надолго. Здесь так же может помочь эксперимент, как говорил

Конфуций: «Слушаю – забываю, смотрю-запоминаю, делаю –

понимаю». В ходе изучения основных классов неорганических

соединений, важно наглядно показывать в ходе демонстрационных

или лабораторных опытов свойства классов соединений. Ведь если

учащийся сам проделав реакцию взаимодействия оксида меди с водой

убедится в том что оксид меди не растворяется в воде, то на бумаге, он

не напишет, что при этом образуется нерастворимое основание

гидроксид меди (II). Здесь можно поставить проблемный вопрос: «А

как же получить нерастворимое основание гидроксид меди (II)?» И

опять решение этого вопроса сопровождается лабораторным опытом –

получение нерастворимых оснований из растворов солей.

Итак подытожив все выше сказанное, скажу что в 8-ом классе при

изучении темы «Основные классы неорганических соединений»

лабораторные опыты учащиеся проводят ежеурочно убеждаясь в

теории.

В своей работе я так же использую цифровую лабораторию «Архимед»,

которая позволяет более широко использовать проблемный или

исследовательский эксперимент в обучении, особенно в старших

классах, когда обычным опытом учащихся уже не удивишь. Она

позволяет проводить такие лабораторные работы как:

«Экзотермические реакции. Растврорение щелочи в воде».

«Эндотермические реакции. Растворение нитрата аммония в воде».

«Окислительно-восстановительные реакции. Реакция хлорида

аммония с медью»

«Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа»

«Исследование пламени свечи»

«Химическое равновесие. Нахождение константы химического

равновесия».

Информация подается в виде таблиц, графиков, зависимостей, что

легче воспринимается конечно старшеклассниками.

Говоря о проблемном и исследовательском эксперименте нельзя

обойти мимо практических работ. Это целостное занятие, в ходе

которого учащийся согласно поставленной цели и спланированных

задач закрепляет и систематизирует знания, формирует и развивает

экспериментальные умения. Экспериментальные задачи не содержат

инструкций, в них есть только условия. Разрабатывать план решения

задачи и осуществлять его ученик должен самостоятельно. А это и есть

формирование исследовательских умений учащегося.

Первые попытки решать экспериментальные задачи учащийся

предпринимает в 8-ом классе, когда определяет кислоту, щелочь или

воду по изменению окраски индикаторов. Но методику решения

экспериментальных задач учащийся самостоятельно осваивает в 9-ом

классе, когда учащиеся более детально знакомятся с качественными

реакциями.

Сейчас существует очень много различных средств, которые учитель

может применять на уроках, например специальные химические

тренажеры.

Особое место в формировании познавательных компетенций учащихся

необходимо отвести домашнему химическому эксперименту.

Домашний химический эксперимент является одним из видов

самостоятельной работы учащихся, имеющей большое значение как

для развития интереса к химии, так и для закрепления знаний и многих

практических умений и навыков. При выполнении некоторых

домашних опытов ученик выступает в роли исследователя, который

должен самостоятельно решать стоящие перед ним проблемы.

Поэтому важна не только дидактическая ценность этого вида

ученического эксперимента, но и воспитывающая, развивающая.

С первых уроков изучения химии необходимо нацелить учащихся на то,

что они будут выполнять опыты не только в школе, но и дома. В

домашний эксперимент включают опыты, для выполнения которых не

нужны сложные установки и дорогие реактивы. Используемые

реактивы должны быть безопасными и приобретаться в хозяйственных

магазинах или аптеках. Однако и при использовании этих реактивов

необходима консультация учителя. Вот некоторые примеры опытов:

1.

Разделение смесей

(тема «Чистые вещества и смеси») 8 кл.

Цель эксперимента: научиться разделять неоднородные смеси.

Оборудование: поваренная соль, земля, стружки после заточки

карандаша, стакан, вода, фильтр, ложка, сковорода.

Методика проведения эксперимента: приготовьте смесь, перемешав

по одной чайной ложке поваренной соли, земли и карандашных

стружек. Растворите полученную смесь в стакане воды, всплывшие

стружки удалите шумовкой и положите для сушки на лист бумаги.

Изготовьте фильтр из бинта или марли, сложив 3-4 слоя, и не туго

натяните его на другой стакан. Профильтруйте смесь. Фильтр с

оставшейся землёй высушите, затем счистите её с фильтра.

Отфильтрованную жидкость (фильтрат) перелейте из стакана в

эмалированную миску или сковороду и выпарьте. Выделившиеся

кристаллики соли соберите. Сравните количества веществ до и после

проделанных операций.

Результаты эксперимента и выводы: Зарисуйте ход эксперимента.

Дайте понятие неоднородным смесям. Сделайте вывод о полноте

выделения веществ. На каких свойствах веществ основаны данные

способы разделения смесей.

2.

«Химическая грелка»

(тема «Признаки химических реакций») 7 кл.

Цель эксперимента: ознакомиться с признаками химических реакций,

провести на практике химическую реакцию, идущую с выделением

теплоты.

Оборудование: алюминиевая проволока, медный купорос, поваренная

соль, опилки, вода, стеклянная баночка.

Методика проведения эксперимента: возьмите небольшую

стеклянную баночку и вложите в неё согнутую в спираль алюминиевую

проволоку. Проволока должна прилегать к стенкам, а согнуть её нужно

затем, чтобы побольше алюминия вошло в стеклянную банку.

Приготовьте смесь, которая будет вступать с алюминием в реакцию:

три чайные ложки медного купороса хорошо смешайте с двумя

чайными ложками поваренной соли. Разотрите всё это ложкой. К смеси

соли и купороса добавьте пять столовых ложек древесных опилок.

Размешайте вещества как следует и, наполните смесью банку с

алюминиевой проволокой, но не до самого верха, а на 1-2 см ниже,

потому что нам надо налить в банку воду – без неё грелка работать не

начнёт. Теперь главная операция: вливаем в банку 1/4 стакана воды

(если этого окажется слишком много и часть воды не впитается

опилками, то лишнюю воду сразу слейте). Подождите немного, и

грелка начнёт излучать тепло. Очень скоро температура достигнет 50

о

С,

и ещё около 2 часов после этого химическая грелка будет тёплой.

Грелка нагревается, потому что в стеклянной банке со смесью идут

химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты.

Результаты эксперимента и выводы: Сделайте отчет о действии

«химической грелки». Где можно найти применение выделяющейся в

ходе реакции теплоте.

3.

Несгораемая нить

(тема «Занимательные опыты»)

Цель эксперимента: приготовить занимательный опыт для

химического вечера.

Оборудование: хлопчатобумажная нить длиной 20-50 см, насыщенный

раствор поваренной соли, кольцо, спички.

Методика проведения эксперимента: хлопчатобумажную нить

несколько раз смачивают в насыщенном растворе поваренной соли и

каждый раз высушивают. Приготовленную нить протягивают через

кольцо и привязывают обоими концами к двум стойкам так, чтобы

кольцо повисло на натянутой нити примерно посередине. Затем нить

поджигают с одного конца. Огонёк «пробегает» к другому концу нити,

но кольцо продолжает висеть и не падает.

Результаты эксперимента и выводы: Объясните суть этого

эксперимента.

4.

Выращивание кристаллов (из темы «Методы разделения смесей.

Кристаллизация»).

Таким образом, экспериментальный метод обучения с применением

эффективных способов организации проблемного обучения обеспечивает

наиболее высокий уровень познавательной самостоятельности учащихся.