Обучение химии в средней школе на основе эвристического подхода

УДК 37.016:54 ББК 74.265.7 Ш 79

Ж.И. Шорова, О.А. Рябченко

Обучение химии в средней школе на основе эвристического подхода

Аннотация:

В статье анализируется опыт реализации технологий эвристического подхода к изучению химии в средней школе. Предлагаются разработанные авторами способы создания эвристической среды с использованием содержания школьного курса химии. Ключевые слова:

Эвристический подход, самостоятельная работа, эвристическая среда, способы создания эвристической среды, взаимообучение, самообучение, проблемная ситуация,

принципы эвристического обучения.

Современная школа характеризуется на данном этапе широким внедрением инновационных подходов, обеспечивающих самостоятельность учащихся в приобретении знаний, способность к творческому решению нестандартных проблем, формирование стремления к постоянному самообразованию и самореализации. Одним из таких подходов является эвристический подход, который мы апробировали в период методической и стажерской педагогических практик на базе СОШ №5, СОШ №6 г. Майкопа в период с 12.09.2007-29.10.2007 года.

«Эвристика», в переводе с греческого означает «нахожу», «открываю».

Химия - экспериментальная наука и ее содержание создает условия для организации эвристической деятельности учащихся.

Целью эвристического обучения является раскрытие индивидуальных возможностей учащихся через деятельность по созданию ими образовательной продукции.

Принципы эвристического обучения, разработанные дидактами, являются положения, с помощью которых осуществляется эвристическое обучение применительно к конкретным педагогическим условиям.

1. Принцип свободы выбора

учеником главных элементов своего образования: смысла, целей, содержания, форм и видов деятельности, способов работы. Цель эвристического обучения состоит в том, чтобы

предоставить ученикам возможность творить знания, создавать образовательную продукцию по всем разделам учебных предметов. Свобода выбора, предполагает предварительную заданность определенного набора, выбираемых элементов. Принцип свободы выбора состоит в возможности и необходимости

деятельностного созидания и творения, как учениками, так и учителями.

2. Принцип соответствия

образовательной деятельности изучаемому предмету. Согласно данному принципу, учащиеся, например, не столько изучают готовые знания, сколько занимаются самой химией, решением ее проблем.

3. Принцип первичности

образовательной продукции учащегося по отношению к общепризнанным аналогам.

Знакомства с общепринятыми знаниями

происходит после получения учениками

собственных аналогичных результатов. В итоге любой результат ученика носит личностный характер.

4. Принцип сопровождающего

обучения. Чтобы помочь ученику двигаться эвристически, учитель организует

эвристические ситуации. Их цель - вызвать интерес и обеспечить личную деятельность ученика в направлении фундаментальных образовательных объектов.

5. Принцип продуктивного

образования. Качество образования

определяется не полнотой изучения известной

информации, а уровнем приращения к нему нового, качеством созданного учениками образовательного продукта [1].

Главная особенность эвристического обучения состоит в том, что оно предполагает изменение общепринятого смысла

образования. Согласно традиционной дидактической схеме, ученик в начале охватывает «опыт прошлого», «получает знания» и лишь затем применяет их, в том числе и творчески. В эвристическом подходе обучения химии содержание учебного предмета не передается учителем ученикам, а выращивается у них в ходе изучения образовательных объектов коллективной коммуникации, сопоставления полученных результатов с культурно-историческими аналогами и т.д. У каждого ученика имеется явно обозначенная или не проявленная цель в отношении изучаемой темы; задача учителя -помочь ученику выявить, понять и достичь ее культурно- ориентированного отношения [7].

Эвристическое обучение изначально ориентировано к личности учащегося, поэтому в зоне первичного внимания учителя находится приращение и развитие внутреннего содержания образовывающего ученика.

Опираясь, на вышеназванные принципы разработано содержание образования, которое включает в себя две части:

- инвариативную, внешне задаваемую и

усвояемую учениками. Включает компоненты: первичная образовательная среда, необходимая для эвристической деятельности (вопросы и проблемы по заданной теме), набор фундаментальных образовательных объектов и связанных с ними проблем; культурноисторические аналоги решения

образовательных проблем, связанных с выделенными фундаментальными

образовательными объектами.

- вариативную, создаваемую каждому учеником в ходе обучения на основе его субъективного познания фундаментальных образовательных объектов, а также в ходе реализации личностно значимых целей, программ, проблем и видов деятельности [7, 9].

Использование эвристического подхода в обучении химии очень эффективно, и имеет ряд преимуществ. Смысл эвристического обучения состоит в выращивании личностного

образовательного содержания учеников, а также их целей и ценностей, соотносящихся с изучаемыми областями знаний и деятельности.

Этот метод обучения не отодвигает от ученика функцию усвоения внешне заданного содержания образования, но предоставляет ему возможность создания своего собственного содержания. Основное значение внешнего содержания образования в эвристическом обучении: служить образовательной средой, катализатором образовательного процесса, способным вызвать личностное

образовательное движение ученика и приращение его личностного содержания образования [4, 6].

Функциональное назначение содержания эвристического образования меняет критерии, оценки образовательной деятельности. В традиционном обучении образовательный

продукт ученика оценивается по степени его приближения к заданному, т.е. чем более точно и полно воспроизводит ученик заданное

содержание, тем выше оценка его образовательной деятельности. В

эвристическом обучении образовательный

продукт ученика оценивается по степени его отличия от заданного: чем большего научного культурно-значимого отличия от известного продукта удается добиться ученику, тем выше оценка результативности его образования. Таким образом, такое оценивание деятельности учащихся позволяет также раскрыть творческие качества каждого ученика [5, 9].

Эвристический урок характеризуется тем, что включает в себя создание учениками собственных образовательных продуктов. Поскольку основными компонентами

эвристического обучения являются

оргдеятельностные, когнитивные и креативные качества, данная структура является классификацией типов эвристических уроков. Каждый из трех типов включает в себя неограниченный набор видов уроков.

Уроки оргдеятельностного типа: уроки целеполагания, нормотворчества, разработки и защиты индивидуальных образовательных

программ; урок-проект, консультация,

рецензирование, самоконтроль, урок выставка, творческий отчет.

Уроки когнитивного типа: урок-концерт, урок-наблюдение, эксперимент, лабораторный

урок, урок конструирования понятий (правил, закономерностей, гипотез, теорий) [10].

Уроки креативного типа: урок-диалог,

дискуссия, диспут, эвристическая беседа, урок постановки проблем и их решения, урок открытий, деловая игра.

Проведение уроков химии с использованием эвристического подхода в изучении какой-либо темы могут быть разнообразными. Мы использовали этот подход в период прохождения педагогической практики при изучении темы «Эндо- и

экзотермические химических реакции» в 9 классе в игровой форме. Целью нашего урока являлось сформировать у учащихся знания об экзо - и эндотермических реакциях. Мы разделили школьников на 2 команды, которые соревновались между собой. Столы стояли в 2 ряда - по два в каждом. Переходя от стола к столу, команда приближалась к финалу. Занять очередной стол можно было только в том случае, если дан был правильный ответ на вопрос. Процесс формирования знаний по данной теме можно отразить схемой:

Поджечь Проведение

Выделение опыта с

лучинку, тепла разложением

пронаблюдать известняка

за изменением Реакции Пронаблюдать,

температуры идущие с что происходит

выделением с теплотой.

Что такое экзотермическая

тепла

Что такое эндотермическая

Поглощение

тепла

Реакции идущие с поглощением тепла

Знания об экзотермиче ских и

эндотермиче

ских

реакциях

Еще один пример - известная из курса химии средней школы задача о поиске оптимальных условий синтеза аммиака, требующая для своего решения одновременного использования знаний из термодинамики и кинетики. Реакция

3/2Ш + 7^2 = №; H = -46,2 кДж/моль. характеризуется положительным тепловым эффектом ^= +46,2 кДж/моль). Мы дали учащимся уравнение реакции с тепловым эффектом и предложили предсказать условия (температура и давление), наиболее благоприятные для увеличения выхода аммиака. В соответствии с принципом Ле Шателье, следует ответ, что низкие температуры и высокие давления должны приводить к максимальным выходам продукта. Однако синтез аммиака осуществляется при сравнительно высоких температурах (здесь возникла проблема), что приводит к понижению выхода, но одновременно повышает скорость процесса. Данная

проблемная ситуация в эвристическом подходе основана на противоречии результатов приложения знаний из термодинамики и кинетики; С точки зрения термодинамики для увеличения выхода продукта процесс следует проводить при возможно более низкой температуре, однако для увеличения скорости необходима довольно высокая температура, несмотря на смещение равновесия в сторону исходных веществ.

Проблемная ситуация может быть развита при помощи вопроса о второй причине высоких давлений при синтезе аммиака и почему давление ограничено. Повышение давления не только смещает равновесие процессов вправо, но и ускоряет процесс. Оно ограничено прочностью колонны синтеза аммиака. Как правило, ученики способны самостоятельно ответить на эти вопросы.

В зависимости от этапа эвристического обучения используются проблемные ситуации, различающиеся как числом учений,

привлекаемых для разрешения, так и способом их предъявления, обнаружения и формулирования. На начальном этапе эвристического обучения для разрешения проблемной ситуации используются сведения только из одного- двух учений, а ситуация создастся и разрешается преподавателем. По мере продвижения число учений возрастает и увеличивается степень самостоятельности поиска. В конце курса 9 класса учащимся мы предлагаем самим найти среди предлагаемых данных проблему и решить ее, используя весь комплекс приобретенных знаний.

Проблемная ситуация в эвристическом обучении возникает также, когда знания, объясняющие систему и структуру объекта на одном уровне его организации, не способны сделать то же самое для другого уровня. Такова проблемная ситуация о магнитных свойствах молекул кислорода. Теория валентных связей, трактующая химическую связь, как область перекрывания внешних атомных орбиталей, не способна объяснить наблюдаемый

парамагнетизм молекул кислорода. Теория молекулярных орбиталей, рассматривающая молекулу на более высоком уровне организации вещества, когда все электроны обобществлены на молекулярных орбиталях, находит выход из этого затруднения.

Еще одним примером эвристической ситуации может служить то, что мы предложили учащимся 10 класса константы скорости реакции между триэтиламином и этилиодидом

)3 + C2H5I = в различных растворителях.

Таблица №»1

Видно, что константа скорости реакции зависит от природы растворителя, это уже есть проблема, требующая объяснения. Учащиеся, незнакомые с методом систематизации, отказываются от решения проблемы, т. е.

объяснения причин зависимости от природы растворителя. Если же расположить данные в порядке понижения константы скорости (систематизация), как показано далее, то проблема решается быстрее. Это предлагается сделать учащимся самостоятельно. Они могут предложить два варианта (в порядке повышения или понижения константы скорости). Один из них таблица №2:

Таблица №2

Растворитель К, условные единицы

Метиловый спирт 1,5

Этиловый спирт 1,0

Ацетон 0,6

Бензол 0,06

Гексан 0,002

Систематизировав данные, учащиеся пришли к выводу, что константа скорости зависит от полярности растворителя, его диэлектрической проницаемости и способности молекул растворителя образовывать водородные связи. Для решения проблемы необходимо использовать знания о строении вещества и скорости реакций и воспользоваться познавательными умениями -систематизировать информацию.

Разрешение проблемных ситуаций в проблемном обучении возможно при привлечении новой информации и сопоставлении ее с известной, при этом образуются новые связи между элементами системы знаний. В результате выдвигаются идеи и гипотезы, формулируются выводы, правила, законы и даже создаются «новые теории». Это и есть творческая научная деятельность, организуемая в процессе эвристического обучения, формирующая системно-структурные знания у обучаемых.

В связи с развитием информационных технологий - локальных и глобальных электронных сетей, мультимедийных средств обучения, стремительной бытовой

компьютеризацией, в ближайшее время предстоит существенное изменение форм, содержания, быть может, и смысла школьного образования. Прогрессирующее увеличение объема и доступности образовательной информации, которая содержится в Web-среде, на CD-ROM и DVD-носителях, в электронных

Растворитель К, условные единицы

Бензол 0,06

Ацетон 0,6

Метиловый спирт 1,5

Г ексан 0,002

Этиловый спирт 1,0

книгах и виртуальных библиотеках, уже не требует от ученика ее усвоения. В самом деле, зачем усваивать информацию, если с помощью поисковой системы можно быстро найти и применить для решения учебных задач любую информацию. Акцент в данном случае переносится на деятельность ученика, технологию, с помощью которой он создает сам. Такой подход в обучении является эвристическим. Дистанционная форма эвристического обучения реализуется с помощью сети Шег^ и опирается на применение учениками

телекоммуникационных методов

конструирования знаний, приобретения опыта общения «со всем миром».

Эвристическое обучение определяет учащемуся активную роль: он не может

скрыться в виртуальном классе, остаться незамеченным, поскольку должен

зарегистрироваться и непременно выражать себя, иначе на него не будет обращено должного внимания.

Дистанционное обучение демократично, поскольку приоритетным в нем является содержание текстов и иных образовательных продуктов учеников, а не внешние данные учеников и учителей, степень их материальной обеспеченности или личностные отношения (в отрицательном смысле). Уникальность Web-сайтов по их информационной доступности для учеников, учителей школ, желающими познакомиться с различными методиками, концепциями, образовательными средствами, делает их универсальными источниками образовательной среды для решения традиционных и нетрадиционных задач. Использование кибер-библиотек, возможность пополнения их собственными материалами является эффективным средством мотивации и образовательной самореализации учащегося [8].

Эвристическое обучение призвано решать специфические задачи, относящиеся к развитию творческой составляющей образования и затрудненные для достижения в обычном обучении; усиление активной роли учащегося в собственном образовании: в

постановке образовательных целей, выборе доминантных направлений, форм и темпов

обучения в различных образовательных областях.

В пользу эффективности эвристического подхода в обучении химии говорит тот факт, что временные затраты на эвристическое обучение не увеличиваются по сравнению с традиционным. За время, отводимое базисным учебным планом, учащиеся без ухудшения уровня усвоения базовых стандартов получают творческую продукцию, объем и содержание которых значительно превышает

соответствующую продукцию, возможную в традиционном обучении.

Дидактическая эвристика более результативна в тех школах или классах, которые практикуют самоорганизующие формы обучения: групповые, парные формы занятий, само - и взаимообучение.

В ходе апробации эвристического подхода мы убедились, что этот подход в обучении химии не может использоваться как единственно возможный, он может использоваться как доминирующий в тесном сочетании с другими современными подходами.

Результаты анализа самостоятельных и контрольных работ, педагогического наблюдения за самостоятельной работой учащихся на уроках убеждают нас, что его использование способствует развитию у учащихся самостоятельности в учении, раскрытию творческого потенциала, формированию познавательных навыков и умений, и самое главное, формированию конструктивного мышления.

Примечания:

1. Бабанский Ю.К. Методы обучения в современной общеобразовательной школе. М., 1985

2. Гаркунов В.П. Проблемность в обучении химии // Химия в школе. 1971. № 4. С. 23-29.

3. Гаркунов В.П. Николаева Е.Б. Межпредметные связи при проблемном обучении химии // Химия в школе. 1982. № 3. С. 28-30.

4. Зайцев О С. Использование термодинамики при проблемном обучении // Химия в школе. 1975. № 6. С. 21-28.

5. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М., 1972. 208 с.

6. Педагогика и логика / Г.П. Щедровицкий [и др.]. М., 1992.

7. Пушкин В.Н. Эвристика - наука о творческом мышлении. М., 1989.

8. Розина И.Н. Компьютерные телекоммуникации в образовательных технологиях для системной подготовки учителей. 2005. URL: www.oim.ru.

9. Хуторской А.В. Эвристика в образовании: дидактический аспект // Магистр. 1996. № 6.

10. Хуторской А.В. Эвристическое обучение: теория, методология, практика. М., 1998.