Методика преподавания химии

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: возникновение концепции проблемного обучения знаменовало в своё время новый этап в развитии дидактики и психологии обучения. В отличие от ранее сложившихся подходов эта концепция привнесла в теорию и практику образования систему формирования творческих способностей учащихся, а не просто отдельные приемы активизации познавательных интересов, мышления и т.д. Проблемное обучение представляет собой особый тип обучения, характерную черту, которой составляет его развивающая по отношению к творческим способностям функция.

Система методов при этой форме построена  с учетом целеполагания, а процесс  взаимодействия преподавания и учения ориентированы на формирование познавательной самостоятельности, устойчивых мотивов  учения и мыслительных способностей в ходе усвоения научных понятий  и способов деятельности [1].

Анализ  литературы показал, что опыты, позволяющие  реализовать проблемный подход к  обучению, мало разработаны, причём как  в содержательном аспекте, так и  в методическом плане, такие опыты  не рассматриваются в качестве самостоятельной  формы химического эксперимента. Мало исследован также и вопрос о  влиянии эксперимента с проблемным содержанием на процесс обучения.

В то же время важность и необходимость применения экспериментов для создания проблемных ситуаций при обучении химии подчеркивается в работах многих исследователей.

Проблема  исследования заключается в том, что есть определенное несоответствие между возможностями развития учащихся с применением традиционной объяснительно-иллюстративной системы обучения, опирающейся на стандартный химический эксперимент  и теми возможностями, которые предоставляются  при использовании методической системы проблемного обучения, включающей соответствующие опыты. Такие эксперименты и усовершенствованная методика их проведения должны помочь ученикам в понимании и осознании многогранности изучаемых химических процессов, их природы, реальной сущности и зависимости  от условий проведения [2].

Подобные  эксперименты при включении их в  учебный процесс позволят ученикам активно применять полученные ранее  знания и умения, помогут повысить уровень знаний, глубину понимания  химических явлений, а также дадут  возможность приобрести опыт конкретного  решения проблемных и творческих заданий. Необходимость повышения  уровня экспериментальной подготовки учащихся обусловлена и потребностью общества в знающих высококвалифицированных  специалистах по химии [2]. Интерес к химической науке начинает формироваться еще в школе. Довольно часто заинтересованность, возникшая в школе, затем влияет на выбор профессии.

Цель: показать эффективность применения проблемного обучения в школьном курсе химии.

Объект исследования: учебно-воспитательный процесс в общеобразовательных учреждениях.

Задачи:

1. Рассмотреть преимущества применения технологии проблемного обучения на уроках химии.
2. На практике показать целесообразность применения технологии проблемного обучения на уроках химии.
3. Исследовать эффективность проблемного обучения химии с применением школьного химического эксперимента.

Новизна работы: рассмотрено применение школьного химического эксперимента в технологии проблемного обучения.

Предмет исследования: методическая деятельность учителя химии по реализации химического эксперимента.

Методы исследования: изучение и анализ литературы по методике проблемного обучения, анкетирование и тестирование испытуемых, педагогический эксперимент в опытных классах.

База исследования: многопрофильная средняя школа № 27 города Актобе.

Практическая значимость результатов  исследования: положительные результаты эксперимента доказывают необходимость использования проблемного обучения, как современного метода в преподавании в программе 12- летнего образования.

Структура дипломной работы: дипломная работа состоит из введения, трех глав, выводов, заключения, списка литературы, приложений.

1 ПРОБЛЕМНОЕ ОБУЧЕНИЕ КАК ОДНА ИЗ ФОРМ РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ

1. Основные принципы проблемного обучения

В определенном смысле возникновение  концепции проблемного обучения знаменует собой новый этап в  развитии дидактики и психологии обучения. В отличие от ранее сложившихся  подходов эта концепция привнесла  в теорию и практику образования  систему формирования творческих способностей учащихся, а не просто отдельные  приемы активизации познавательных интересов, мышления и т.д. Мыслительная деятельность необходима не только для  решения уже поставленных, сформулированных задач (например, школьного типа). Она  необходима и для самой постановки задач, для выявления и осознания новых проблем [1].

Проблемное  обучение представляет собой особый тип обучения, характерную черту  которой составляет его развивающая  по отношению к творческим способностям функция [2].

Идея  проблемности в обучении имеет исторические и научно-теоретические корни. История  развития идей проблемного обучения состоит из трех этапов:

1) Этап  зарождения. К историко-педагогическим  предпосылкам проблемного обучения  относятся идеи активизации обучения, которые высказывались учеными  на протяжении всего становления  и развития педагогики и даже  еще до оформления ее в самостоятельную  научную дисциплину (к примеру,  майевтика Сократа). Эвристический  метод Сократа обучения в виде  бесед можно считать предвестником  проблемною обучения. Позже основные  направления будущего "проблемного  обучения" разрабатывал ЖЖ. Руссо,  немецкий педагог А. Дистерверг, наши соотечественники Н. И.  Пирогов, К. Д. Ушинский, Л. Н.  Толстой. В то время это направление  педагогики получило название  эвристических бесед. Эвристический  или проблемный метод обучения  возможен в любых видах учебного  процесса. Каждый из исследователей  при этом преследовал разные  цели – от гуманистических  (свободное самораскрытие природных  дарований ребенка – у Ж.Ж  Руссо и И. Г. Песталоцци), до  утилитарно-прагматических (формирование  навыков практического мышления  для улучшения подготовки учащихся  к будущему профессиональному  труду – у разработчиков исследовательского  метода). Однако у этих разных  направлений существует общее:  принцип природосообразности и  культуросообразности обучения и воспитания [1]. Прогрессивные педагоги прошлого справедливо возражали против тотальной вербализации, присущей догматическому обучению, смысл которого заключен в механическом заучивании словесных конструкций.

Сторонники  этих идей, считали, что самое важное при реализации проблемного обучения – поставить учащегося в ситуацию затруднения, озадачить его, вызвать  интерес. Однако педагоги прошлого не оставили нам принципов разработки проблематизированной системы содержания, средств управления творческой деятельностью  учащихся, описания качественных особенностей учебных проблем. Тем не менее, в  их наследии можно найти ряд высказываний: «Плохой учитель преподносит  истину, хороший – учит ее находить», «То, что человек не приобрел путем  своей самостоятельности – не его». (А. Дистерверг) [1].

2) Этап  развития. Подлинной психологической  основой концепции проблемного  обучения стала теория мышления  как продуктивного процесса, выдвинутая  Рубинштейном [3]. Его теория была развита и конкретизирована его учениками и последователями (А. В. Брушлинский, А. М. Матюшкин, К. А. Славская), в том числе применительно к вопросам проблемного обучения (И. Я. Ильницкая, Л. В. Путляева, И. С. Якиманская). Центральное положение теории мышления как продуктивного процесса: «Мышление обычно начинается с проблемы или вопроса, с удивления или недоумения, с противоречия. Этой проблемной ситуацией определяется вовлечение личности в мыслительный процесс…» [3].

Согласно теории Пиаже, возраст  между 5-7 годами знаменует собой  переход от дооперационального мышления к мышлению на уровне конкретных операций. Ребенок оказывается в состоянии  устанавливать причинно-следственные связи, а также с помощью логических рассуждений согласовывать изменения, происходящие с объектами.

Л. С. Выготский  определил два уровня когнитивного развития. Первый уровень – это  уровень актуального развития ребенка, определяемый его способностью самостоятельно решать задачи. Второй уровень –  это уровень потенциального развития, определяемый характером задач, которые  ребенок мог бы решить под руководством взрослых или в сотрудничестве с  более компетентными сверстниками. Расстояние между двумя этими  уровнями Л. С. Выготский назвал зоной ближайшего развития [4]. Л. С. Выготский призвал педагогов, ориентироваться при построении учебного процесса на ближайшую перспективу в развитии своих учащихся. Необходимо давать им учебный материал чуть более сложный, чем они в состоянии усвоить самостоятельно; предлагать задачи, которые сегодня школьники могут решить только с помощью учителя и т.д. Только так, по мнению Л. С. Выготского, обучение может вести за собой развитие.

Идеи  Л. С. Выготского о функции обучения в развитии ребенка получили свое продолжение в работах А. Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, А.В. Запорожца и  других отечественных психологов, обосновавших деятельностный подход к обучению. В соответствии с данным подходом учебная деятельность, представляющая собой систему взаимосвязанных  учебных действий, является формой психического развития ребенка, формой реализации его способностей [5]. Идеи Л. С. Выготского, А. Н. Леонтьева, С. Л. Рубинштейна получили дальнейшее развитие в работах Д. Б. Эльконина, В. В.Давыдова, Л. В. Занкова и др. В 60-е годы ими были разработаны концепции развивающего обучения, на основе которых проводились экспериментальные исследования в школе. В основе отечественных концепций лежат идеи, предусматривающие специально организованное, целенаправленное, заранее просчитываемое, планируемое развитие детей (Л. С. Выготский, В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин, Л. В. Занков).

Построение  учебных предметов в классах, работающих по системе Давыдова –  Эльконина, осуществляется на основе следующих положений [6]:

1. Усвоение знаний, носящих общий и абстрактный характер, предшествует знакомству учащихся с более частными и конкретными знаниями.
2. Знания усваиваются учащимися в процессе анализа их происхождения.
3. Учащиеся должны, прежде всего, обнаружить в учебном материале существенное, всеобщее отношение, определяющее содержание и структуру объекта этих знаний.
4. Это отношение учащиеся воспроизводят в особых предметах, графических или буквенных моделях, позволяющих изучать его свойства в чистом виде.
5. Учащиеся конкретизируют всеобщее отношение объекта в системе частных знаний о нем, обеспечивая мысленные переходы от всеобщего к частному и обратно.
6. Учащиеся должны уметь переходить от выполнения действий в умственном плане к выполнению их во внешнем плане и обратно.

3) Современный этап. За последнее  время на основе психологических  исследований проблемной ситуации  и решения задач разрабатываются  методы проблемного обучения  школьников. Элементы проблемного  обучения на курсах естественно-научных  циклов дисциплин, направлены  на то, чтобы поставить учащегося  в положение первооткрывателя, исследователя  некоторых посильных для него  проблем. Хотя мышление и не  сводится к решению задач (проблем), лучше всего формировать его  именно в ходе решения задач,  когда ученик наталкивается на  посильные для него проблемы  и вопросы и формулирует их. Например, ученик решает серию  задач и в результате сам  открывает новую для себя (конечно,  не для человечества) теорему,  лежащую в основе решения всех  этих задач. Психологическая наука  приходит к выводу, что не нужно  устранять всех трудностей с  пути ученика. Лишь в ходе  их преодоления он сможет сформировать свои умственные способности[7].

Учить детей с помощью элементов  проблемного обучения труднее, чем  просто сообщать им отдельные факты  и закономерности. В течение последних  десяти лет многие творческие учителя  стараются так организовать образовательный  процесс, чтобы учить детей критически мыслить. Психологи и педагоги рекомендуют  следующие шесть техник обучения, нацеленные на развитие мышления учащихся:

1. Воспоминание: восстановление в памяти фактов, представлений и понятий.
2. Воспроизведение: следование образцу или алгоритму.
3. Обоснование: подведение частного случая под общий принцип или понятие.
4. Реорганизация: преобразование исходных условий задачи в новую проблемную ситуацию, позволяющую найти оригинальное решение.
5. Соотнесение: связывание вновь приобретаемых знаний с усвоенными раннее или с личным опытом.
6. Рефлексия: исследование самой мысли и причин ее появления[8].

Проблемное  обучение – это тип развивающего обучения, в котором сочетаются систематическая  самостоятельная поисковая деятельность учащихся с усвоением ими готовых  выводов науки, а система методов  построена с учетом целеполагания  и принципа проблемности. Процесс  взаимодействия преподавания и учения ориентированы на формирование познавательной самостоятельности, устойчивых мотивов  учения и мыслительных способностей в ходе усвоения ими научных понятий и способов деятельности [2].

Проблема (греч.) – сложный вопрос, задача, требующие разрешения, исследования [9]. Важной предпосылкой успешного решения проблемы служит её правильная постановка. Неверно поставленная проблема или псевдопроблема уводят в сторону от разрешения подлинных проблем [10].

Проблемы делятся на естественные и специальные, преднамеренно создаваемые (научные и учебные), производственные, общественные, воспитательного характера [10].

При отборе основных типов проблем для  обучения необходимо исходить из реальных ситуаций и задач, возникающих как  в самой изучаемой науке, так  и вне ее, чтобы ими мотивировать необходимость дальнейшего развития знаний. В последнем случае подобные исследования часто начинаются с  поиска языка для описания рассматриваемой  ситуации, изучаемого объекта, построения его модели. Построенная модель подлежит затем исследованию с помощью  соответствующей теории (если она  уже построена). Или для этой цели необходимо дальнейшее развитие теоретических  знаний, построение теории изучаемого объекта. И, наконец, построенная теория с помощью различных интерпретаций  применяется к новым объектам.

Выделяют  три основных типа учебных проблем, приближающих или уподобляющих процесс  обучения, процессу исследования [11]:

1. Проблема построения моделей. Решение проблем первого типа дает новые знания.
2. Проблема исследования различных классов моделей. Этот тип проблем состоит в исследовании результата решения проблемы первого типа. Результатом решения проблем второго типа является дальнейшее развитие системы теоретических знаний путем включения в нее новых "маленьких теорий". Решение проблем второго типа приводит полученные знания в систему.
3. Связан с применением новых теоретических знаний, полученных в результате решения проблем второго типа, в новых ситуациях, существенно отличающихся от тех, в которых приобретены эти знания. Результатом решения проблем третьего типа является перенос знаний на изучение новых объектов. Решение проблем третьего типа раскрывает новые возможности применения системы знаний.

Применить закономерности развития и  разрешить имеющиеся противоречия учителю помогают требования принципа проблемности [12]:

1. выявлять и учитывать уровни развития интеллектуальной сферы учащихся;
2. учебно-воспитательный процесс должен быть направлен на развитие у учащихся творческих способностей, познавательных умений и других составляющих интеллектуальной сферы;
3. с учетом реальных учебных возможностей учащихся создавать проблемные ситуации, решать учебные и другие проблемы;
4. структурировать взаимодействие учителя и учащихся в соответствии с логикой проблемного обучения;

5) систематически осуществлять  анализ результативности педагогических  воздействий по развитию интеллектуальной  сферы.

Проблемное  обучение – это современный уровень  развития дидактики и педагогической практики. Оно является эффективным  средством общего развития учащихся. “Проблемным оно называется не потому, что весь учебный материал учащиеся усваивают только путем самостоятельного решения проблем и “открытия” новых понятий. Здесь есть и объяснение учителя, и репродуктивная деятельность учащихся, и постановка задач, и выполнение упражнений. Но организация учебного процесса базируется на принципе проблемности, а систематическое решение учебных  проблем – характерный признак  этого типа обучения. Поскольку вся  система методов при этом направлена на общее развитие школьника, его  индивидуальных способностей, проблемное обучение является подлинно развивающим обучением” [13].

Т. В. Кудрявцев (1984 год) выделил 4 уровня проблемного обучения:

1. Проблемное изложение, при котором учитель строит свое сообщение в форме воспроизведения логики поиска, выдвижение гипотезы, их обоснования и проверки, а также оценки полученных результатов.
2. Создание учителем проблемной ситуации, а проблема формируется и разрешается учащимися с помощью учителя.
3. Проблема формируется и решается самостоятельно учащимися.
4. Учащийся сам усматривает проблему и решает ее.

Проблемное  обучение состоит из нескольких уровней: проблемная задача, проблемный вопрос, проблемная ситуация и проблемный урок.

Проблемная задача – это единица  содержания проблемного обучения, а  само это содержание – это система  проблемных задач. Проблемная задача содержит в себе элементы, находящиеся в противоречивых отношениях, как между собой, так и с наличными знаниями учащихся. Структура проблемной задачи характеризуется тремя компонентами: данные (условия), требование и искомое (неизвестное) [14]. Основными элементами учебной задачи являются, «известное» и «неизвестное» для ученика. Психологическая суть учебной проблемы состоит в том, что она является содержанием проблемной ситуации, возникающей в процессе учебной деятельности школьника. Она несет в себе новые для ученика знание и способы его усвоения и определяет структуру мыслительного процесса. Учебная проблема формулируется в виде задачи, задания, вопросов. Задача или вопрос становятся проблемными при наличии противоречия между знанием и незнанием, когда содержание указывает направление поиска и есть достаточно опорных знаний для решения проблемы [1].

Проблемный вопрос может входить  в структуру проблемной задачи и  выполнять функцию ее требования, выступать как самостоятельная  форма мысли, требующая ответа. Проблемный вопрос отличается от информационного  тем, что он ориентирован на противоречивую ситуацию и побуждает к поиску неизвестного, нового знания [1].

Проблемные вопросы и проблемные задачи порождают в сознании проблемные ситуации. Это познавательные затруднения  субъекта, преодолеть которые можно  лишь путем поиска новых знаний или  особое психическое состояние. Уровень  проблемного обучения определяется сложностью проблемных ситуаций. Творческая деятельность ученика может быть организована и на сравнительно простой  проблеме, следовательно, рассматривая градации уровней, можно не учитывать  уровень сложности проблемы. В  практической деятельности педагог  увязывает уровень проблемы с  привычным для него распределением учебного материала по темам и  вопросам.

Постановка учебной проблемы –  это формулирование вопроса для  исследования, который иногда воспроизводит  формулировку темы урока, а бывает и  совсем с ней не совпадает.

Поставить учебную проблему можно  двумя принципиально разными путями [14]:

• Имитировать научное творчество (сокращенный).
• В точности повторить этап постановки проблемы в науке (классический). Классический путь к учебной проблеме лежит в создании проблемной ситуации.

Проблемная ситуация – это «особый  вид мыслительного взаимодействия субъекта и объекта; характеризуется  таким психическим состоянием, возникающим  у субъекта (учащегося) при выполнении им задания, которое требует найти (открыть или усвоить) новые, ранее  не известные субъекту знания или  способы действия» [14].

Психологическая структура проблемной ситуации включает:

а) познавательную потребность, побуждающую  человека к интеллектуальной деятельности;

б) неизвестное достигаемое знание или способ действия;

в) интеллектуальные возможности человека, включающие его творческие способности и прошлый опыт [14].

Проблемная ситуация является одним  из главных средств активизации  учебной деятельности учащихся. Проблемная ситуация возникает чаще всего тогда, когда имеется несколько вариантов  решения при ограниченной информации, исходных данных.

В зависимости от эмоциональной  реакции учеников проблемные ситуации делятся на две группы: «с удивлением» и «с затруднением» [15].

В основу проблемной ситуации «с удивлением» можно заложить разные противоречия. Одно из них создается одновременным предъявлением двух противоречивых положений, фактов, мнений или теорий.

Приемы создания проблемной ситуации [15]:

1. Предъявить противоречивые факты.
2. а) обнажить житейское представление.

б) предъявить научный факт.

В типе проблемной ситуации «с затруднением» лежит противоречие между необходимостью и невозможностью выполнить требование учителя.

При столкновении школьников с противоречием, они испытывают чувство удивления  или затруднения. Учебная мотивация  родилась. Учитель может сам поставить  проблему или это делают ученики. Для облегчения задачи необходимо развернуть побуждающий диалог – стимулирующие  вопросы и побудительные предложения, помогающие ученикам сначала осознать противоречие, а затем сформулировать учебную проблему.

Мельникова Е. Л. предлагает следующие  приёмы к созданию проблемных ситуаций и формулировке соответствующих  проблемных вопросов (Таблица 1):

Таблица 1. Приемы создания проблемных ситуаций

Сокращенный путь к учебной проблеме – подводящий диалог. Это система посильных  ученику вопросов и заданий, которые  постепенно приводят ученика к открытию нужной мысли. В его структуру  входят репродуктивные задания. Последний  вопрос учителя обобщающий. Как создаются  проблемные ситуации? Общее правило: выявляются противоречия в информации, способах действий, определяются причинно-следственные связи. Назовем ряд противоречий: есть факт и необходимость его  объяснить; противоречие между житейским  представлением и научным толкованием  фактов; противоречия, связанные с  необходимостью применения знаний в  конкретных условиях; противоречия, связанные  с ограниченностью исходных данных.

Основные  способы создания проблемных ситуаций:

• сообщение информации (опорные знания);
• сопоставление фактов (с одной стороны, ... с другой, ...);
• анализируются факты, явления,
• ставятся вопросы, предъявляются задания и т.д.

Осознание характера затруднения, недостаточности  имеющихся знаний раскрывает пути его  преодоления, состоящие в поиске новых знаний, новых способов действий, а поиск – это компонент  процесса творческого мышления. Без  такого осознания не возникает потребности  в поиске, а, следовательно, нет и творческого мышления [15].

Таким образом, не всякое затруднение вызывает проблемную ситуацию. Оно должно порождаться  недостаточностью имеющихся знаний, и эта недостаточность должна быть осознана учащимися. Однако и не всякая проблемная ситуация порождает  процесс мышления. Он не возникает, в частности, когда поиск путей  разрешения проблемной ситуации непосилен  для учащихся на данном этапе обучения в связи с их неподготовленностью  к необходимой деятельности. Это  чрезвычайно важно учесть, чтобы  не включать в учебный процесс  непосильных задач, способствующих не развитию самостоятельного мышления, а отвращению от него и ослаблению веры в свои силы.

Брушлинский (1983 год) выделяет два типа проблемных ситуаций: первичная (возникает тогда, когда обучаемый, наталкиваясь на противоречие, еще не осознает его, хотя и испытывает при этом недоумение, изумление, познавательный дискомфорт) и вторичная (проблема осознана и четко сформулирована). [7]

Требования к проблемным ситуациям [14]:

• решение проблемной ситуации должно быть ориентировано на максимальную самостоятельность и творческую деятельность обучаемого;
• проблема должна соответствовать учебной информации, которую познает обучаемый, а также уже имеющейся у него информации.
• проблемная ситуация должна создавать достаточную трудность в ее решении и в то же время быть посильной, тем самым способствуя формированию потребностей в ее решении;
• основу проблемной ситуации должна составлять противоречивость информации;
• проблемная ситуация в процессе ее решения должна порождать потребность в рассмотрении новых ситуаций, связанных с рассматриваемой;
• формулировка проблемной ситуации должна быть максимально ясной и свободной от непонятных для обучаемых слов и выражений;
• проблемная ситуация должна базироваться на основных дидактических принципах обучения (научности, систематичности и т. д.);
• проблемная ситуация должна бросать вызов любознательности обучающихся.