Проблемный и исследовательский эксперимент как средство формирования познавательных компетенций учащихся на уроках химии

Решение качественных химических задач .

Данный вид исследования можно  предложить учащимся при решении  следующей экспериментальной задачи: « Вам выданы две пробирки с  растворами кислоты и щелочи. Определите, в какой из них щелочь, а в какой кислота».

Для создания внешней мотивации  у учащихся,  учитель в начале урока знакомит с целями практической работы, объясняет важность для понимания свойств данных веществ. Для создания внутренней мотивации при обсуждении условий экспериментальной задачи создается проблемная ситуация, при которой у ученика возникает стремление ответить на вопрос: «Каким образом можно определить состав растворов?».Совместно с учащимися определяется цель эксперимента, выдвигаются гипотезы, обсуждается план  эксперимента, выполняется непосредственно практическая часть исследования, делаются выводы и заключения.

Поисковая деятельность.

Это такая деятельность, в процессе которой учащиеся, опираясь на уже известный им материал, под руководством учителя ищут и самостоятельно находят ответ на поставленный проблемный вопрос. Поисковая беседа обычно проводится на основе создаваемой учителем проблемной ситуации.

При этом учащиеся самостоятельно намечают этапы поиска, высказывая различные предположения, выдвигая варианты решения проблемы. Например, при изучении комплексных соединений учитель может предложить учащимся следующую учебную проблему: «Чем объяснить изменение окраски раствора соли хрома (III) при нагревании?» Проблемная ситуация возникает при демонстрации опыта нагревания раствора хлорида хрома (III). Для того чтобы подготовить учащихся к выдвижению гипотезы, можно привлечь их знания о кристаллогидратах и предложить вспомнить опыты по обезвоживанию медного купороса и гидратации сульфата меди (II). В ходе поисковой беседы учащиеся при помощи учителя раскрывают сущность понятия изомерии комплексных соединений и дают ему определение.  

Беседа поискового характера является необходимой подготовительной ступенью к работе учащихся на уровне исследования.

Самостоятельное прогнозирование и моделирование  химических процессов и реакций

Это уже творческая задача, для решения которой недостаточно урока, поэтому для решения проблемы необходимо вне урока использовать дополнительную литературу, справочники. Например, подобрать условия для определенной реакции, зная свойства веществ, вступающих в нее, высказать предположения по оптимизации изучаемого производственного процесса.

Проектная деятельность

Метод проектирования коренным образом меняет функцию учащегося  в образовательном процессе. Этот метод делает ученика не объектом, на который направлена обучающая  активность учителя, а субъектом  процесса обучения, поскольку для  решения поставленной задачи действия по образцу недостаточно, необходимо проявить инициативу в поиске, освоении и применении новых знаний. Работа по данному методу является для учащихся новым видом учебно-познавательной  деятельности, которая во многом отличается от привычной «меловой технологии». Проект – это возможность делать что-то интересное самостоятельно или в группе, проявить себя, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу и показать публично достигнутый результат. Метод проектов называют технологией четвертого поколения, реализующей личностно – деятельностный подход в обучении. При организации работы над проектом используются различные виды ориентировочной деятельности и формируются ключевые компетенции учащихся. Например, такие, как познавательная, ценностно-ориентировочная, эстетическая, преобразовательная, коммуникативная и другие. Осуществляя руководство творческими проектами, учитель организует благоприятные субъективные отношения внутри групп и между группами, создает условия для формирования ключевых компетенций учащихся и приобретения ими социального опыта. В ходе работы над проектом развиваются познавательные интересы учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве, формируется критическое мышление.

На начальных этапах организации исследовательской  деятельности необходимо формирование коммуникативных явлений (умений работать в группе, участвовать в совместном принятии решений, взаимодействовать  с руководителем, обсуждать ход  исследования, публично выступать, отстаивать свою точку зрения, участвовать в дискуссии со слушателями).

Исследовательскую работу выполняют в определенной последовательности.

 

 

Процесс выполнения включает в себя семь этапов:

1) формулирование темы 

2) формулирование цели  и задач исследования

3) теоретические исследования;

4) экспериментальные  исследования;

5) анализ и оформление научных исследований;

6) внедрение и эффективность  научных исследований;

7) публичное представление  работ на разного рода конференциях, чтениях.

Основополагающим моментом формулирования темы является решение проблемы выбора.

Учащийся должен ответить на вопросы:

1) какое направление  (тему) я выберу? (родители, учитель, сам).

2) каким будет вид  моей работы? (обычно я советую  именно исследовательскую работу, а не реферат, т. к. очень важен процесс успешной реализации работы на конференциях).

3) как я буду её выполнять? – один или в группе?

4) когда я буду её  выполнять – в течение года  или летом?

5) где я буду её  выполнять? – в школе под руководством учителя, в учреждениях дополнительного образования, самостоятельно.

От выбора темы во многом зависит успех работы. Я не приемлю  формальный подход, когда тема исследования  подбирается под уже существующую методику. Более важным для меня является заинтересованность в том или ином вопросе. Большинство выбранных для исследования вопросов являлись интересными для меня или для моих учеников.

Я не совсем согласна с  теми преподавателями, которые считают, что успех исследовательской  работы зависит только от правильно  поставленных цели и задач. По-моему мнению, главное – правильно определить учащегося и ту тему для разработки, которая наиболее подходит его типу личности.

Я бы дала только одну универсальную  рекомендацию: тема должна быть интересна  учителю и ученику, посильна в выполнении.

Поэтому в подготовительный период рекомендуется не только выбрать  тему для исследования и сформулировать его задачи, но и собрать как  можно больше информации о предмете изучения путём знакомства с литературой  или обсуждения темы со специалистами. Всякому исследованию должно предшествовать полное изучение вопроса по литературным, опросным или любым другим данным.

Важнейшее основание  для выбора темы исследования —  наличие какого-либо противоречия или  отсутствие объективных данных. Разработка научной темы представляет собой разрешение противоречия, ведущее к развитию наших умений и к получению новых знаний.

Успех любой работы в  первую очередь зависит от того, насколько ясно сформулирована цель исследования и его задачи. Цель работы должна быть конкретной, чётко сформулированной, чтобы ясно выделить вопрос, на который мы хотим получить ответ. (что мы хотим узнать)

Кроме этого цель должна быть доступна для конкретного исследователя. “Гигантизм” в выборе темы и  цели исследования — наиболее распространённая ошибка начинающих исследователей.

Формулировка задач  исследования — тоже довольно сложное  и трудоёмкое занятие. При их постановке исследователь должен чётко сформулировать, для чего делалась работа, что надо было наблюдать и выяснить, что  хотелось бы узнать. Вопросы, которые ставятся в задачах, должны быть чёткими и предполагать однозначный ответ (как мы будем искать ответ на поставленный в цели вопрос).

Планирование работы подразумевает также необходимость  в выборе методов работы и в  определении методики проведения исследования. Очевидно, что истину дают не предположения, а точно и правильно подобранные факты и их объяснения, поэтому очень важна разработка методики сбора этих фактов. Хорошо продуманный и подобранный метод исследования часто создаёт основу его успеха.

После постановки цели и  задач и выбора методов исследования, совместно с учеником составляется план исследования с указанием временных промежутков.

Установление любых  закономерностей начинается со сбора  фактов, относящихся к теме исследования. Факты эти могут быть получены из опубликованной литературы и любых других источников. Это требует большой самоотдачи от учащихся, как по времени, так и интеллектуальной и организаторской. И здесь мои ученики стали для меня во многом примером для подражания, поражая своей настойчивостью, упорством в достижении цели.

  Результаты любой работы зависят от числа проведённых опытов, наблюдений и их обработки. Поэтому при выборе методики необходимо оценить, сколько необходимо провести однотипных измерений, наблюдений и т.п. и какие использовать способы обработки первичных данных.

Исследовательская деятельность требует много физических и моральных  затрат, но имеет большое значение в учебно-воспитательном процессе. В ходе разработки той или иной темы учащийся значительно расширяет свой кругозор, совершенствует такие навыки как конспектирование материала, выделение главного и второстепенного, анализ отобранных фактов, подготовка самостоятельных аргументированных выводов. Эта работа существенным образом влияет на развитие речи, мышления, памяти ребят. Просто написать исследование - недостаточно, его нужно представить и защитить, ответив на вопросы слушателей и оппонентов. А для этого необходимо хорошее знание материала, свободное владение речью и достаточно высокая скорость мышления.

Сотрудничество руководителя и учащегося при написании  работы должно выражаться не только в  раскрытии способностей ребят, ориентации их на познание как ценность, но и  в развитии личности самого преподавателя, способного эффективно использовать вверенные ему человеческие ресурсы. Занятие исследовательской деятельностью позволяют расширить кругозор и учащегося, и руководителя.

Следующий этап работы - анализ и оформление научных исследований. Выводы делаются в соответствии с  поставленной целью и задачами. Они должны быть четкими и понятными даже не специалисту. Ни для кого не секрет, что верная оценка результатов исследования является одной из наиболее сложных и в то же время важных задач. Важно научить детей решать поставленные задачи до конца, приводить любое начатое дело к логическому завершению.

Завершающим моментом каждой работы должно стать представление её на конференциях.

 Уверенные в своих работах и возможностях дети с удовольствием рассказывают учащимся младших классов, одноклассникам, а некоторые и всей школе о своих работах, «заражая» их своим энтузиазмом.

Выступление на различных  конференциях даёт неоценимый опыт конкурентной борьбы, способности отстаивать свои идеи, доказывать важность и актуальность выбранной проблемы.

Демонстрация результатов  в виде защиты проекта выявляет не только предметные  знания и умения, но и сформированность ключевых компетенций.

    Занятия исследовательской  деятельностью имеют свои “плюсы”  и “минусы”.

   К положительным  моментам можно отнести общеучебные умения и навыки, формирующиеся в процессе исследовательской деятельности:

• рефлексивные умения;
• поисковые (исследовательские) умения;
• навыки оценочной самостоятельности;
• умения и навыки работы в сотрудничестве;
• менеджерские умения и навыки;
• коммуникативные умения;
• презентационные умения и навыки

Негативные стороны  исследовательской технологии:

• неравномерность нагрузки учащихся и преподавателей на разных этапах работы;
• сложность системы оценивания вклада каждого исполнителя;
• риск неудачного окончания работы;
• повышение эмоциональной нагрузки и на учащихся, и на преподавателя;
• невозможность включить значительное число учащихся в исследовательскую работу.

 

    Занятие научно-исследовательской  деятельностью – это хорошая  стартовая площадка для тех учащихся, которые планируют в будущем продолжить свое образование в высших учебных заведениях. Моя задача, как преподавателя – организатора исследовательской работы, - выявить одаренных учащихся и спланировать совместную работу таким образом, чтобы ребята смогли проявить себя в том или ином направлении деятельности.

На основании изучения уровня познавательного интереса, а  также уровня сформированности исследовательских  умений и навыков для приобщения учащихся к исследовательской деятельности организую уроки с элементами исследования и уроки-исследования. На уроке с элементами исследования учащиеся отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность: уроки по выбору темы или метода исследования, по выработке умения формулировать цели исследования, уроки с проведением эксперимента, работа с источниками информации, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д. На таких уроках использую технологию проектного и проблемного обучения. В учебном процессе используются термины: проблема, гипотеза, подтверждение гипотезы, вывод, а также вопросы: В чем проблема? Каковы этапы деятельности исследователя? Что такое гипотеза? Как можно выдвинуть предположение? Данное высказывание предполагаемое или доказанное?