Что необходимо иметь для проведения научного опыта химия
Статья на тему: «Научно-исследовательская работа на уроках химии»
Научно-исследовательская работа на уроках химии
Научно-исследовательская деятельность учащихся – одна из прогрессивных форм обучения в современной школе. Она позволяет наиболее полно выявлять и развивать как интеллектуальные, так и потенциальные творческие способности детей. Проведение самостоятельных исследований стимулирует мыслительный процесс, направленный на поиск и решение проблемы, требует привлечения для этих целей знаний из разных областей.
Системообразующим принципом в организации исследовательской деятельности учащихся является принцип самодеятельности. Ребенок может овладеть ходом исследования только через проживание его, то есть через собственный опыт. Поэтому одной из задач учителя является обучение учащегося методам, принципам, формам и способам научного исследования, основам профессионального знания и научного познания, дать возможность самореализоваться через решение задач научного характера.
Условия эффективности данного процесса
1. Ученик должен хотеть проводить исследование.
2. Ученик должен суметь это сделать. Для выполнения работы у ученика уже должны быть сформированы определённые компетентности.
3. Ученик должен получить удовлетворение от своей работы.
Наиболее важными видами исследований учащихся по химии являются следующие:
Решение качественных химических задач.
Решение химических, физико-химических и химико-технологических проблем.
Поисковая деятельность и написание рефератов.
Самостоятельное прогнозирование и моделирование химических процессов и реакций.
Так на первом уроке в 8 классе по теме «Предмет химии» может быть проведено совместное исследование по теме «Роль химии в жизни человека». На уроке использовался методический прием «покопаемся в памяти», электронная презентация, содержащая дополнительный материал по данному вопросу. В качестве домашнего задания было предложено написание рассказа «Жизнь без химии».
На уроке в 9 классе по теме «Углерод», изучая аллотропные видоизменения углерода, ученики выполняют задание: «Предложите, как можно доказать, что алмаз и графит образованы одним химическим элементом».
На уроке в 10 классе по теме «Природные источники углеводородов» ученики представляют результаты своих исследований о влиянии нефти на живые организмы. Положительным моментом данного задания является реализация межпредметных связей с биологией.
На уроке в 11 классе по теме «Дисперсные системы» учащиеся представили интересный материал о применении различных видов дисперсных систем в быту, природе и промышленности.
На уроке-исследовании учащиеся овладевают методикой научного исследования, усваивают этапы научного познания, учатся формулировать и решать исследовательские задачи. На таких уроках использую технологию сотрудничества (работу в малых группах).
Исходя из характера учебной деятельности ученика при выполнении заданий, использую следующие виды самостоятельной работы учащихся на уроке: 1) учебные задания, опосредующие учебную информацию. В таких заданиях необходимая информация даётся непосредственно или указывается источник, из которого можно получить необходимую информацию. Эти задания предназначены для первоначального восприятия учебного материала.
Содержание работы ученика
Организационные фрагменты уроков
Осознание проблемной ситуации, выбор темы проекта, постановка цели, выявление проблемы, противоречия, формулировка задачи
Создание проблемно-мотивационной среды урока
Построение ориентировочной схемы действий. Обсуждение вариантов решения, составление маршрута получения результатов, способов и средств деятельности
Беседа, дискуссия, «мозговой штурм»
Построение плана деятельности, обсуждение возможных вариантов исследования, выбор способов. Продумывание хода деятельности, распределение заданий в работе с учетом выбранной позиции (роли). Самообразование и актуализация знаний.
Самостоятельная работа, групповая работа, семинар, «мозговой штурм», практикум.
Получение продукта, результата
за счет решения определенных задач
Исследование, решение отдельных задач, компоновка, сбор и обработка данных, интерпретация результатов, графическое представление результатов
Самостоятельная работа, практикум, экскурсия, лабораторная работа
Сравнение планируемых и реальных результатов, обобщение выводы.
Семинар, круглый стол, консультация
Анализ успехов и ошибок, поиск способов коррекции ошибок.
Беседа, консультация, индивидуально-групповая рефлексия
Представление содержания работы, обоснование выводов.
Пленарная дискуссия, межгрупповое взаимодействие.
Проектно-исследовательская работа может проводиться как индивидуально, так и коллективно. Выбор формы проведения исследований определяется склонностью учащихся, а также самой задачей, требующей решения. Научно-исследовательская работа является одной из форм проектной деятельности учащихся, в нашей школе проектной деятельности уделяется достаточно большое внимание: создано положение о проектной деятельности, работает экспертный совет, в апреле месяце организована защита проектов участников конкурса «Ученик года», а также защита проектов учащихся 10 классов. Каковы основные цели и задачи проектной деятельности? Целью проектной деятельности является создание условий для формирования исследовательских умений учащихся, развития их творческих способностей и логического мышления. Задачами проектной деятельности являются развитие у учащихся: познавательных интересов; умения проводить рефлексию; умения выделять главное; умения ориентироваться в современном информационном пространстве; умения самообразования; умения публично выступать; умения критически мыслить. Рассмотрим более подробно этапы работы над проектом.
Как видно из таблицы практически каждый этап подразумевает умение логически мыслить, четко и грамотно высказывать свое мнение. Каждый этап работы над проектом проводится в форме дискуссии, «мозгового штурма», семинара. Работа над всем проектом подразумевает работу с большим количеством разнообразной литературы, что ведет к начитанности учащихся, расширению кругозора, и как следствие – к развитию правильной, логической грамотной речи. Остановимся на подготовке к защите и самой защите исследовательской работы. Подготовка к защите включает: Оформление материала (с фотографиями, рисунками, схемами, диаграммами, наглядно представляющими суть проекта); Подготовка устной презентации проекта (изложение сути найденного решения проблемы, сопровождая аргументацию позиции слайдами, видеофильмом и прочими техническими средствами); Подготовка для ответов на каверзные и серьёзные вопросы оппонентов (для этого предусматриваются тренировочные упражнения, обучающие ораторскому искусству); Создание специальной папки документов (портфолио), в которой полно и доказательно представлена логика работы над проектом. На подобных защитах ребята демонстрируют знание содержания проблемы, умение компетентно представить вариант ее решения, аргументировано и четко отвечать на вопросы, отстаивая разработанную позицию и принимать критику как фактор развития проекта.
Рекомендации по подготовке учащихся к исследовательской деятельности по химии
Рекомендации по подготовке учащихся
к исследовательской деятельности по химии
Исследовательский метод в обучении химии
Наиболее ярко исследовательский метод в обучении химии реализуется в проектной деятельности учащихся. Проект – это творческая (исследовательская) итоговая работа. Внедрение в школьную практику проектной деятельности преследует цель – развитие интеллектуальных способностей учащихся через усвоение алгоритма научного исследования и формирование опыта выполнения исследовательского проекта.
Достижение этой цели осуществляется в результате решения следующих дидактических задач:
– сформировать мотивы реферативно-исследовательской деятельности;
– обучить алгоритму научного исследования;
– сформировать опыт выполнения исследовательского проекта;
– обеспечить участие школьников в различных формах представления исследовательских работ;
– организовать педагогическую поддержку исследовательской деятельности и изобретательского уровня разработок учащихся.
Такая деятельность носит личностно ориентированный характер, и мотивами выполнения учащимися исследовательских проектов служат: познавательный интерес, ориентация на будущую профессию и высшее политехническое образование, удовлетворение от процесса работы, желание самоутвердиться как личность, престижность, желание получить награду, возможность поступить в вуз и др.
Тематика исследовательских работ по химии может быть различной, в частности:
химический анализ объектов окружающей среды: анализ кислотности почв, продуктов питания, природных вод; определение жесткости воды из разных источников и др. (например, «Определение жира в семенах масличных культур», «Определение качества мыла по его щелочности», «Анализ качества пищевых продуктов»);
изучение влияние различных факторов на химический состав некоторых биологических
жидкостей (кожного экскрета, слюны и др.);
исследование влияния химических веществ на биологические объекты: прорастание, рост,
развитие растений, поведение низших животных (эвглены, инфузории, гидры и др.).
изучение влияния различных условий на протекание химических реакций (особенно
синтезы различных веществ и исследование их свойств
Оказалось, что действительно интересной химия становится лишь при попытке решения не просто сложных технически, громоздких задач, но именно творческих, нестандартных.
Но не только ученики члены МАН получают новую информацию в новых для них областях знаний. Их научному руководителю тоже приходится становиться осведомленным иногда в очень неожиданных для себя сферах. Я всегда предлагаю ученикам самим выбрать тему научной работы, если у них уже сформировался круг интересов и если есть технические возможности её осуществить.
Занятия научно-исследовательской деятельностью способствует формированию у учащихся интеллектуально-речевых и исследовательских умений и навыков и могут проходить как в группах так и в индивидуально. Если обучающийся уже определился со своим выбором и заинтересован в научной деятельности, то в этом случае следует выстроить систему консультаций, обеспечивающих планомерную и поэтапную работу по проведению научного исследования. Итогом может стать представление результатов проведенного изыскания на научных конференциях школы, города и области.
Проведение научного исследования.
Каким образом можно выстроить систему работы по проведению научного изыскания?
Шаг первый. Определение темы исследования.
При определении темы научного исследования следует принимать во внимание, насколько важно изучать ту или иную проблему для современного общества.
При определении темы будущего исследования следует избегать таких, которые предполагают лишь сбор материала, выявление частотности того или иного явления без определения причинно-следственных закономерностей. Никаких значимых и серьезных выводов в подобных работах сделать невозможно.
Итак, при формулировании темы исследования следует учитывать значимость проблемы и ее актуальность.
Потенциальные темы исследования можно выявить исходя из интересов обучающихся и реальных возможностей кабинета химии.
Создание аппарата исследования, который будет отражен в такой части работы, как введение.
Подробно остановимся на обязательных элементах исследовательского аппарата.
1. Определение актуальности и научной новизны будущего исследования.
Начиная работать над темой, школьник должен понимать актуальность своего исследования, то есть ему следует обосновать, почему заявленную проблему необходимо рассматривать именно сейчас.
Особое внимание необходимо уделить определению научной новизны исследования. Одной из распространенных ошибок является подмена новизны сделанных в работе научных наблюдений и выводов новизной полученной школьником информации из прочитанной литературы по проблеме исследования. Следует подсказать начинающему исследователю, что, говоря о новизне, ему важно определить, какую новую научную информацию он получил в ходе исследования.
2. Формулирование цели и задач исследования.
При формулировании цели исследования следует использовать отглагольные существительные: выявление, определение, описание, анализ. Важно избегать использования слова показать, поскольку демонстрация явлений не может выступать в качестве цели научного изыскания.
Задачи отражают этапы проводимого учащимся исследования. Как правило, в работы выделяют от 3 до 5 задач, хотя их может быть и больше.
3. Определение объекта и предмета исследования.
Школьникам следует разъяснить, чем отличается объект исследования от предмета. Объект — понятие более широкое, чем предмет.
4. Определение вещества или материала, на котором будет проводиться исследование.
5. Определение методов исследования.
Любое научное изыскание проводится посредством общепринятых научных методов, в числе которых выделяют классификацию, сопоставление, научное описание, анализ, обобщение, анкетирование, эксперимент, наблюдение и др.
Важно, чтобы учащийся представлял те методы, которые он будет использовать в работе, и мог их указать во введении.
6. Формулирование практической значимости проведенного изыскания.
Определение практической значимости исследования придаёт весомость работе, поскольку показывает возможности использования тех выводов, к которым пришёл автор, в конкретной деятельности. Так, например при реализации проекта по исследованию качества сливочного масла находившегося на полках магазинов большой интерес к результатам исследования проявили не только учителя и учащиеся школы, но и родители обучающихся.
Работа с научной литературой.
На этом этапе начинающему исследователю необходимо познакомиться с научной литературой по теме работы. Для этого следует отобрать книги, статьи, в которых рассмотрены понятия, являющиеся ключевыми в формулировке темы. Результатом изучения научной литературы должна стать реферативная часть, которая будет содержать базовую информацию для исследовательской главы работы
Типичной ошибкой является стремление учащихся подробно изложить материал первоисточников, вследствие чего реферативная часть работы становится значительно больше, нежели собственно исследовательская. Следует помнить, что в данной части работы должна быть представлена исключительно та информация, которую начинающий исследователь будет активно использовать при её осуществлении. Важно помнить, что реферативная часть не может превышать одной третьей от всего объёма работы.
Исследователю необходимо обратить внимание на изложение материала первоисточников: информация должна быть представлена в реферативном режиме, то есть в обязательном порядке необходимо делать ссылки на ту литературы, которая была изучена и переработана. Грамотность сносок свидетельствует об исследовательской культуре учащегося. Сноски могут быть представлены как внизу страницы, так и в скобках со ссылкой на библиографический список.
Проведение анкетирования и его анализ.
Следующий этап работы — проведение опроса, к которому школьники могут подключить своих друзей, родственников, особенно если в качестве респондентов необходимо привлечь взрослых людей. Завершается данная часть проведения исследования описанием полученных данных: по каждому вопросу анкеты следует провести количественный и качественный анализ ответов и постараться выявить закономерности.
Описание результатов опроса необходимо представить в отдельном параграфе работы, причем можно сопроводить текст таблицами, графиками, диаграммами, что даст возможность наглядно показать выводы, к которым пришел исследователь.
Осуществление в рамках практической части эксперимента.
Заключение — очень важная часть научной работы. Именно в этой части исследователь обобщает все те наблюдения, которые были представлены в основной главе. Следует помнить, что в заключении не должно быть общих, ничего не говорящих фраз, нельзя декларировать лозунги, не рекомендуется переписывать введение или использовать большое количество цитат.
В данной части работы необходимо прописать выводы, которые возникли в ходе исследования в соответствии с поставленной целью работы. Автор может также наметить перспективу дальнейшего исследования заявленной проблемы.
Желательно, чтобы заключение было развернутым и обстоятельным, поскольку именно данная часть работы ставит точку в проведенном исследовании.
Обязательным компонентом научной работы является библиография. Список использованной литературы может включать не только ту литературу, которую цитировал учащийся, но и те работы, которые были им прочитаны и косвенно использовались при проведении исследования.
Источники следует указывать в алфавитном порядке. Книги оформляются следующим образом:
Работа может содержать приложение, в котором следует представить тексты, послужившие материалом исследования; анкеты, заполненные респондентами, фотографии этапов исследовательской работы, графики, таблицы с результатами, выводы.
Результаты исследования важно представить на итоговом занятия факультатива, на научной конференции любого статуса: школьной, районной, городской, областной, российской.
При подготовке доклада самым главным является внутренняя готовность автора отказаться от части той информации, которую он представил в письменном тексте.
В докладе, на который отводится 10-15 минут, следует обязательно включить описание аппарата исследования, кратко охарактеризовать каждую часть работы и представить выводы, сделанные в ходе научного изыскания. Выводы необходимо проиллюстрировать графиками, таблицами и тп. Докладчику не следует учить текст наизусть, но вместе с тем необходимо избегать чтения текста без отрыва от листа. Оптимальным вариантом считается чтение с листа с некоторыми комментариями и обращениями к аудитории. Хорошо воспринимаются слушателями доклады, в которых автор использует диалоговые конструкции, тем самым привлекая аудиторию к соразмышлению. Можно проиллюстрировать доклад компьютерной презентацией, но не следует весь доклад строить на основе данной презентации (техника может подвести).
Готовясь к выступлению, докладчику необходимо продумать свой внешний вид, поскольку образ выступающего может как помогать, так и мешать восприятию слушателями представленной информации.
Успешным можно считать такое выступление, которое побудило слушателей задавать вопросы, высказывать свою точку зрения на заявленную научную проблему.
Начинающему исследователю необходимо быть готовым отвечать на вопросы аудитории, так как они дают возможность показать тот материал, который не вошел в текст доклада, но представлен в письменном варианте работы. Кроме того, вопросы дают возможность увидеть перспективу и пути дальнейшего рассмотрения заявленной научной проблемы.
Итак, как же подготовить обучающегося к работе в МАН?
Выявление заинтересованных уч-ся на уроках.
Выявление уч-ся обладающих необходимым интеллектуальным уровнем и заинтересованных в проведении исследования
Выбор темы исследования
Обсуждение шагов которые необходимо предпринять для осуществления работы.
Совместная работа обучающегося и учителя при осуществлении работы в виде консультаций, помощи в подборе источников информации и их переработке.
Осуществление эксперимента под постоянным контролем учителя
Помощь в оформлении работы, написании выводов и рекомендаций
Подготовка доклада под наблюдением учителя и помощь в его изложении.
Совместный анализ ошибок и недостатков при подготовке и проведении исследовательской работы и разработка планов продолжения исследовательской работы на будущее.
Химический эксперимент как источник познания и средство обучения химии
ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ИСТОЧНИК ПОЗНАНИЯ И СРЕДСТВО ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
Актуальность: в программе по химии значительная роль отведена химическому эксперименту, в процессе выполнения которого обучающиеся учатся наблюдать, анализировать, делать выводы, обращаться с оборудованием и реактивами. Химический эксперимент знакомит обучающихся не только с самими явлениями, но и методами химической науки. Он помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения.
Цель работы: наглядно доказать, что химический эксперимент является эффективным средством формирования интереса к предмету.
Анализ исследований и публикаций
Анализ литературы показал, что опыты, позволяющие реализовать проблемный подход к обучению, мало разработаны, причем 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.
Основной материал исследований
Сущность химического эксперимента
В связи с усилением теоретической направленности общеобразовательного курса химии возросла роль эксперимента, поэтому опыты должны не только вызывать интерес к наблюдаемому явлению, но и послужить отправным началом к раскрытию тайн природы, привитию интереса к предмету. Наблюдаемые явления обучающиеся должны понимать, т. к. только при этом можно добиться глубоких, а не формальных знаний [2].
1.2 Организация экспериментальной деятельности обучающихся
Эксперимент как метод научного исследования давно и прочно занимает ведущее место среди методов естественных наук. В обучение также давно внедрены различного рода лабораторные и практические работы. В последнее время существенную роль начинают играть разнообразные формы организации исследовательской деятельности обучающихся в рамках различных программ, конкурсов и научных обществ.
1.3 Виды химического эксперимента
Выделяют следующие типы химического эксперимента: демонстрационный опыт, лабораторный опыт, лабораторная работа, практическая работа, лабораторный практикум и домашний эксперимент.
Рис. 1 Виды химического эксперимента
1.4 Организация обучения выполнению химического эксперимента обучающимися
Для этого необходимо учитывать рекомендации к методике выполнения опыта, заранее подбирать реактивы и оборудование. В случае если опыт не получается, необходимо установить причину неудачи, устранить ее. Если опыт не удался во время демонстрации на уроке, необходимо провести его повторно, приучая и обучающихся анализировать условия постановки и проведения химического эксперимента. Этим воспитываются внимание к условиям проведения и признакам реакции и убеждения, что для достижения цели работы необходимо точно исполнять инструкцию, быть аккуратным и последовательным в своих действиях.
Экспериментальный характер химии проявляется, прежде всего, в том, что каждое научное понятие должно логически вытекать из поставленной задачи и обосновываться практически. Познание начинается с ощущения и восприятия конкретных предметов, явлений, процессов, фактов и переходит затем к обобщению и абстрагированию. Химическое понятие – это обобщенные знания о существенных признаках химических явлений и процессов, которые формируются на основе их восприятия. Их анализ дает возможность найти существенные, присущие им всем черты и на этой основе установить химические закономерности. Используя различные виды химического эксперимента, преподаватель учит конкретизировать теоретические знания, находить общее в единичном, конкретном. Химический эксперимент помогает обучающимся наполнить усваиваемые ими химические понятия живым, конкретным содержанием, увидеть в отдельных фактах общие закономерности [7].
В процессе бучения химии эксперимент является своеобразным объектом обучения, методом исследования, источником и средством нового знания. Следовательно, для него характерны три основные функции:
познавательная, потому что он важен для усвоения обучающимися основ химии, постановки и решения практических проблем, выявления значения химии в современной жизни;
воспитывающая, потому что он способствует формированию научного мировоззрения, а также важен для ориентации студентов на соответствующие профессии;
развивающая, поскольку он служит для приобретения и совершенствования общенаучных и практических умении и навыков.
Кроме того, химический эксперимент играет важную роль в успешном решении учебно-воспитательных задач при обучении химии:
— как единственное средство доказательства гипотезы, вывода;
— как единственное средство для формирования совершенствования практических навыков;
— как важное средство для развития, совершенствования и закрепления теоретических знаний;
— как метод проверки знаний и умений обучающихся;
Химический эксперимент развивает мышление, умственную активность обучающихся, его можно рассматривать как критерий правильности полученных результатов, сделанных выводов. Очень часто эксперимент становится источником формируемых представлений, без которых не может протекать продуктивная мыслительная деятельность. В умственном развитии ведущую роль играет теория, но в единстве с экспериментом, с практикой.
Химический эксперимент проводится в несколько этапов:
первый – обоснование постановки опыта,
второй – планирование и проведение,
третий – оценка полученных результатов.
Очень важно анализировать результаты экспериментов, чтобы получить четкий ответ на поставленный в начале опыта вопрос, установить все причины и условия, которые привели к получению данных результатов. Кроме того, правильно организованный эксперимент воспитывает сознательную дисциплину, развивает творческую инициативу, бережное отношение к собственности.
На своих занятиях преподаватель использует те виды химического эксперимента, которые предусмотрены программой: демонстрационный эксперимент, лабораторные опыты, практические работы. Но при этом старается обновлять содержание химического эксперимента через усиление его практического (бытового) направления. Химический эксперимент бытового характера имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционным экспериментом. При его использовании реактивы являются доступными и преимущественно безопасными. Использование средств бытовой химии, лекарственных препаратов, пищевых продуктов, частично решает проблему дефицита химических реактивов. Эксперимент бытового характера способствует созданию жизненных ситуаций, для реализации которых студенты мобилизируют свои знания, умения, опыт. Такой эксперимент формирует навыки экологически грамотного поведения в быту и окружающей среде.
Систематическое использование на уроках химии эксперимента помогает бороться с формализмом в знаниях, развивает умения наблюдать факты и явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов; формирует и совершенствует экспериментальные умения и навыки; прививает навыки планировать свою работу и осуществлять самоконтроль; воспитывает уважение и любовь к труду. Эта работа способствует общему воспитанию, всестороннему развитию личности, готовит к деятельности на современном производстве.
В процессе разработки проблемно-развивающих экспериментов и апробации их в учебном процессе установлено, что подобные эксперименты: учат формулировать проблему, формируют практические навыки принятия решения; делают обучающихся активными участниками процесса обучения, а потому полученные знания сохраняются надолго и успешно используются; повышают учебную мотивацию для получения удовлетворения от реализации своего творческого потенциала