На правах рукописи Тарасова Ольга Васильевна ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА СОДЕРЖАНИЯ
advertisement
На правах рукописи Тарасова Ольга Васильевна ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА СОДЕРЖАНИЯ КУРСА ХИМИИ НА УСВОЕНИЕ УЧАЩИМИСЯ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ 13.00.02. – теория и методика обучения и воспитания (химия) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии химического отделения Института физики и химии Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева Научные руководители: кандидат химических наук, профессор ЗЮЗИНА Любовь Федоровна доктор педагогических наук, профессор ЗАЙЦЕВ Олег Серафимович Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор ЧЕРНОБЕЛЬСКАЯ Галина Марковна кандидат педагогических наук, доцент БЕСПАЛОВ Павел Иванович Ведущая организация: Вологодский университет государственный педагогический Защита диссертации состоится "25" марта 2008 г. в 16.00 час. на заседании диссертационного совета Д 501.002.07 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП — 1, Ленинские горы, МГУ, 2-й учебный корпус, аудитория 5-А. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета педагогического образования Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП -1, Ленинские горы, МГУ, 2-й учебный корпус. Автореферат разослан "_____"______________2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор В.И.Гаврилов 2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. В условиях социально-экономического, технологического и культурологического преобразования российского общества формирование прочных химических и экологических знаний учащихся, развитие их мышления являются одной из приоритетных задач общего образования. Постоянно увеличивающийся объем новой химической, экологической, производственно-технической информации требуют от школьников усвоения все большего числа теорий, законов, понятий. В то же время многочисленные наблюдения и исследования показывают, что интерес учащихся к изучаемым предметам, в частности к химии, падает. Одним из возможных путей повышения уровня химических знаний является включение в курс химии экологического компонента, содержащего сведения из окружающей учащихся действительности. Вопросы экологизации образования представлены в работах В. М. Назаренко, Д. П. Ерыгина, Г. В. Лисичкина, Л. А. Коробейниковой, Г. М. Чернобельской, Н. Е. Кузнецовой и др. Ими выделены основные разделы химии, при изучении которых возможно формирование экологических знаний. Показано, что полноценные представления об окружающей среде, процессах, протекающих в ней, и изменениях, вызываемых деятельностью человека, невозможны без химических знаний. В этих работах также рассматриваются различные методы и формы эффективного усвоения экологических знаний. Имеется ряд исследований, в которых подчеркивается, что без обобщенного осмысления содержания естественнонаучных понятий в сознании учащихся возникают разрозненные знания, которые перегружают память и снижают качество знаний и интерес учащихся к химии (Н.Ф.Талызина, Л.Я.Зорина, О.С.Зайцев, З.А.Решетова, Т.А.Сергеева, Т.С.Назарова, Н.Г.Салмина, П.И. Беспалов и др.). Поэтому актуальной является проблема разработки подхода, позволяющего рассматривать химические и экологические знания в единой системе и исследования влияния экологического компонента такой системы на усвоение химических знаний. Таким образом, актуальность предлагаемого исследования обусловлена противоречиями между: -потребностями общества в высоком уровне химической и экологической подготовки выпускников школ и недостаточной изученностью влияния экологического компонента содержания курса химии на успешное формирование системы химических знаний; -необходимостью взаимосвязанного рассмотрения системы химических и экологических знаний и недостаточной разработанностью этого вопроса в методической литературе. Цель исследования - разработать методику, повышающую эффективность усвоения учащимися системы химико-экологических знаний под влиянием включения в содержание курса химии экологического компонента. Объект исследования – методика изучения учащимися курса химии с экологическим компонентом. Предмет исследования – влияние экологического компонента на усвоение учащимися системы химических знаний на основе системы науки химии. 3 Гипотеза исследования – если усилить экологический компонент на основе многостороннего рассмотрения химико-экологического содержания школьного курса химии, то это будет способствовать усилению мотивации изучения химии и приведет к повышению эффективности усвоения системы химических знаний с одной стороны и экологического содержания – с другой. Для достижения цели исследования и проверки гипотезы требовалось решить следующие задачи: 1. Отобрать темы курса химии, на материале которых более отчетливо можно выявить влияние экологического содержания на усвоение химических знаний. 2. Разработать содержание этих тем на основе единства пяти блоков содержания. 3. Провести констатирующее исследование для определения состояния экологических знаний учащихся при обучении химии. 4. Провести педагогическое исследование по выбранным темам с целью изучения влияния экологического компонента на усиление мотивации изучения химии и усвоение химических знаний. Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ методологической, психолого-педагогической, учебнометодической литературы по проблеме исследования; анкетирование учителей школ с целью изучения вопроса о формировании экологических знаний при обучении химии, изучение уровня знаний учащихся методом тестирования, обработка результатов педагогического исследования. Методологической основой исследования послужили основные положения системного подхода к обучению (Н. Ф. Талызина, Л. Я. Зорина, О. С. Зайцев, Т. А. Сергеева, З. А. Решетова и др.), деятельностного подхода к организации учебного процесса (С. Л. Рубинштейн, Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, Н. Ф. Талызина), труды по проблеме формирования экологических знаний (В. М. Назаренко, Д. П. Ерыгин, Г. В. Лисичкин, Г. Н. Фадеев, Е. И. Тупикин и другие), теории формирования системы принципов, форм, методов и средств обучения (М. Н. Скаткин, Л. В. Занков, И. Я. Лернер, Г. М. Чернобельская, С. Г. Шаповаленко, Т. С. Назарова, А. М. Матюшкин, А. М. Сохор, Е. Е. Минченков, П. А. Оржековский, М. С. Пак, П. И. Беспалов, Ю. К. Бабанский, С. И. Векслер, Р. Г. Иванова, Н. М. Яковлев, Ю. Б. Зотов, В. А. Онищук и др.). Этапы исследования. На первом этапе (1999-2000 гг.) были определены цели и задачи исследования, проведен анализ методической, учебной и научной литературы по проблеме исследования, на втором этапе (1999-2001 гг.) – констатирующем - проводилось тестирование учащихся и анкетирование учителей школ с целью изучения сформированности экологических знаний и проблем, возникающих при их формировании. Также на данном этапе была разработана модель экологизированного изучения химии и методические рекомендации. На третьем этапе (2001-2002 гг.) - формирующем – была изучена эффективность усвоения учащимися химико-экологических знаний по предложенным методическим рекомендациям, включающим экологический компонент, и проведена их корректировка; разработана программа экологизированного курса 4 химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений. На последнем этапе (2003 - 2006 гг.) проведен качественный и количественный анализ педагогического исследования, обработаны результаты, подведены основные итоги исследования, сформулированы выводы. Научная новизна исследования: показано положительное влияние экологического компонента на усвоение химического материала; определено содержание экологического и химического учебного материала на основе его рассмотрения с точки зрения пяти блоков содержания: 1) о химической экологии, 2) строении вещества, 3) периодическом изменении свойств элементов и их соединений, 4) направлении химических процессов (химическая термодинамика), 5) скорости химических процессов (химическая кинетика); выяснена эффективная совокупность методов, форм и средств, способствующих оптимальному усвоению курса химии с экологическим компонентом. Теоретическая значимость: разработана методическая модель, использование которой в учебном процессе позволяет повысить эффективность усвоения химико-экологических знаний через усиление экологического компонента; результаты исследования могут быть использованы для дальнейшего совершенствования экологизации предметов естественнонаучного цикла. Практическая значимость исследования: созданы методические материалы для учителей по эффективному формированию у учащихся химических и экологических знаний – программа, методические разработки к курсу, обучающие и контролирующие задания и упражнения, которые могут широко использоваться при составлении учебно-методических пособий по химии, а также для проведения различных спецкурсов, факультативов, кружков. Достоверность результатов и выводов работы подтверждается анализом исследуемой проблемы в психолого-педагогической и методической литературе, выбором методов, адекватных целям исследования, результатами педагогического исследования, обработкой экспериментальных данных и внедрением методических рекомендаций в работу отдельных школ. На защиту выносятся следующие положения: 1. Химико-экологическое содержание школьного курса химии усваиваются учащимися более успешно, если оно представлено в единой системе, включающей блоки о химической экологии, строении вещества, периодическом изменении свойств элементов и их соединений, направлении химических процессов (химическая термодинамика), скорости химических процессов (химическая кинетика). 2. Экологический компонент содержания курса химии является мотивирующим фактором, оказывающим существенное положительное влияние на усвоение химических знаний. Апробация исследования и внедрение полученных результатов. Апробация исследования осуществлялась в ходе педагогического эксперимента, основные положения и результаты обсуждались и были одобрены на Международной научной конференции "Environmental Education. Human being in Environment" (г. Щецин, Польша, 2000, 2005 г.), Всероссийской научнопрактической конференции химиков-педагогов с международным участием (г.Санкт-Петербург, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 гг.), Всероссийской научно5 практической конференции ″Дидактико-методические аспекты современного урока″ (г. Армавир, 2007 г.), Всероссийской научно-практической конференции "Интеграция региональных систем образования" (г.Саранск, 1999, 2000 гг.), Огаревских чтениях в Мордовском государственном университете (г.Саранск, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.), конференциях молодых ученых Мордовского государственного университета (г. Саранск, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.) и отражены в публикациях автора. По материалам диссертации опубликованы 19 статей (из них 4 – в центральной печати, 15 – в трудах конференций) и 3 тезисов докладов. Педагогическое исследование доказало доступность методических рекомендаций для учащихся и эффективность формирования химических и экологических знаний. Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Ее основное содержание изложено на 141 странице. Полный текст диссертации состоит из 195 страниц. В работу включены 17 таблиц, 1 рисунок, 1 схема, 3 диаграммы. Список использованной литературы содержит 173 наименования. Основное содержание работы Во введении обоснованы актуальность темы исследования; определены объект и предмет, изложены его цель, гипотеза, задачи и методы исследования; раскрыты методология, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы; указаны выносимые на защиту положения и даны сведения об апробации работы. В первой главе "Теоретические аспекты рассмотрения экологического компонента в школьном курсе химии" проведен анализ данной проблемы, выделены основные подходы к включению экологического компонента: фрагментарный, компактный и фрагментарно-компактный. Рассчитан объем экологической информации в учебных изданиях, утвержденных Минобразования России для учреждений общего среднего образования. В целом, по сумме экологических знаний в школьном курсе химии выделяются учебники О.С.Габриеляна (16,3%), Н.С.Ахметова (15,6%), Р.Г.Ивановой и А.А.Кавериной (11,2 %). Однако экологические сведения в них включаются в различные темы и в разном объеме. Из полученных результатов о числе школьных учебников химии, содержащих экологические сведения, следует, что самое большое их число (35%) содержит экологический материал по теме "Неметаллы" и самое меньшее (4% ) – по основным учениям химии (о строении вещества, периодическом изменении свойств элементов и их соединений, направлении химических процессов и их скорости ). Системы включения экологического компонента в содержание курса химии не прослеживается. Имеющиеся учебно-методические пособия, в том числе и учебные издания, не охватывают химические аспекты многих экологических проблем из-за несистематичности их рассмотрения, что создает определенные трудности у учителей химии при формировании химико-экологических знаний учащихся. С целью создания экологизированного курса предложено его системное построение из пяти блоков (рис. 1), в котором главным является отбор содержания 6 блоков и организация усвоения курса на основе многостороннего рассмотрения химико-экологических объектов. Изучение вопросов химической термодинамики, кинетики, строения вещества, свойств элементов и их соединений осуществляется на примерах экологически важных объектов (реакций, веществ), а при изложении материала, касающегося химических аспектов экологии, используются теоретические положения четырех блоков содержания химии. Они имеют приблизительно одинаковую информационную емкость и одинаковую плотность связей между ними. Выравнивание разделов по объему и превращение их в собственно блоки обучения осуществляются путем удаления из традиционного содержания материала, не способного соединять блоки внутридисциплинарными связями, и введения связывающего материала, показывающего внутрипредметные связи между блоками. Блок о направлении химических процессов Блок о строении вещества Блок о химической экологии Блок о скорости химических процессов Блок о периодическом изменении свойств элементов и их соединений Рисунок 1. Системное построение экологизированного курса химии В экологизированном курсе химии экологические знания предлагается нами классифицировать по содержанию проблем, ими раскрываемых, как знания: ♦показывающие причины и последствия экологических проблем; ♦раскрывающие значение элементов и их соединений для живых организмов; ♦об экологически безопасной организации химических производств; ♦об основах рационального использования различных соединений в сельском хозяйстве. Введение экологического компонента в содержание обучения может осуществляться несколькими путями: ♦изучение экологических знаний о влиянии различных химических соединений на живые организмы и человека при теоретическом изложении материала; ♦формирование экологических знаний при рассмотрении термодинамических и кинетических характеристик поведения различных соединений в окружающей среде; ♦проведение экологически ориентированного лабораторного практикума и решение задач с экологическим содержанием. Важнейшее значение при обучении имеет мотивация учения. Наиболее надежной является внутренняя мотивация, способствующая развитию интереса к 7 самому процессу и предмету деятельности. Процесс обучения и содержание изучаемого курса должны вызывать интерес у учащихся, быть социально и личностно значимыми. Этого можно добиться рассмотрением химических и экологических знаний в единой системе с точки зрения основных блоков содержания экологизированного курса химии, используя проблемный метод на лекционных и семинарских занятиях, определенную последовательность этапов при выполнении лабораторных работ и начиная решение задач с анализа их экологической стороны. Важнейшим условием рассмотрения экологического компонента в системе химических знаний является формирование экологического мышления на основе системы науки, позволяющего выдвигать различные пути решения возникающих экологических проблем с использованием их многостороннего анализа. Отбор содержания и организация усвоения курса основываются на общепринятых принципах научности, доступности, системности, систематичности, сознательной и творческой активности учащихся, наглядности, мотивации учения, связи обучения с жизнью. Во второй главе "Методические аспекты включения экологического компонента в содержание школьного курса химии с целью изучения его влияния на формирование системы химических знаний" представлены методические основы формирования химико-экологических знаний при изучении химии, обоснованы организационные формы, методы и средства их формирования на основе системного рассмотрения содержания курса химии с экологическим компонентом, показаны методические рекомендации по использованию задач и экспериментальных работ с экологическим содержанием на уроках химии, представлены методические рекомендации по разделам школьного курса химии, связанные с изучением р-элементов V и VI групп и их соединений, а также предельных углеводородов и их производных. Выбор данных тем для разработки методических рекомендаций и проверки в педагогическом исследовании обусловлен следующими причинами: 1)соединения элементов подгрупп кислорода и азота играют важную роль в жизнедеятельности всех живых организмов, кислород и азот принимают участие в эволюционно сложившихся круговоротах; 2)на примерах соединений подгруппы азота рассматривается проблема рационального использования минеральных удобрений в сельском хозяйстве; 3)при изучении синтеза серной кислоты, аммиака, азотной кислоты закладываются знания об основах промышленного производства и рациональной, экологически безопасной его организации; 4)предельные углеводороды и их галогенопроизводные – один из наиболее важных разделов органической химии, в котором закладываются основы ее наиболее важных вопросов (строение органических соединений, понятие об изомерии, гомологии и др.). Разработанные уроки – лекции в системе формирования химических и экологических знаний служат для изучения основ науки химии, ее внутрипредметных связей путем многостороннего системного рассмотрения химико-экологических объектов, создают мотивацию для изучения материала, закладывают предпосылки к решению проблемных ситуаций и служат 8 разъяснению ориентировочной основы будущей познавательной деятельности. Мотивация включает познавательные и социальные мотивы, которые заключаются в том, что изучаемое химическое содержание с экологическим компонентом является личностно и социально значимым, позволяет показать различные экологические явления и проблемы окружающей учащихся действительности, вызывает интерес к закономерностям, объясняющим химические аспекты этих явлений. Уроки – лабораторные работы носят исследовательский характер, способствуют приобретению умений и навыков обращения с природными объектами, помогают моделировать различные экологические ситуации. После выполнения лабораторных работ учащиеся получают задания теоретического характера, расчетные задачи, задания с элементами проблемности, результаты решения которых обсуждаются на последующих семинарских занятиях. Урок письменного опроса проводится с целью контроля за усвоением химикоэкологических знаний: учащимся предлагаются контрольные работы, содержащие расчетные задачи и задания теоретического характера с экологическим содержанием. На начальных этапах обучения наиболее приемлемым является объяснительно-иллюстративный метод и проблемное изложение. По мере накопления знаний в большей мере используется проблемный метод, на последнем этапе системного изучения экологизированного курса химии исследовательское изучение. Методика использования задач и лабораторных работ с экологическим содержанием направлена на актуализацию экологических знаний, полученных учащимися на уроках формирования новых знаний, и способствует созданию мотивации изучения курса химии, так как содержит значимую для учащихся информацию. Решение задач с экологическим содержанием целесообразно начинать с предварительного анализа экологической стороны задачи, обсуждения сущности затрагиваемых в ней экологических проблем, написания необходимых уравнений химических реакций. Решение и полученный ответ также требуют объяснения результатов по содержанию. Химическая и экологическая части задачи тесно взаимосвязаны, так как объяснение влияния различных соединений на объекты окружающей среды и организм человека, причины возникновения экологических проблем в большинстве случаев основаны на знании химии. Задачи с экологическим содержанием мы классифицируем по содержанию проблем, включенных в условие, как задачи: ♦раскрывающие функционирование природных систем, а также экологические проблемы при их изменении; ♦отражающие вопросы разработки мер по предотвращению негативных последствий антропогенного воздействия и улучшению состояния природной среды; ♦на определение количественного состава химико-биологических объектов; ♦с использованием знаний о превращении веществ в живых организмах; ♦на оценку опасности ситуации; ♦способствующие формированию мировоззрения учеников (этических норм поведения в природе, бережного, гуманного отношения к ней). 9 Экологически ориентированный химический эксперимент предлагается нами проводить в определенной последовательности: ♦беседа, раскрывающая экологические аспекты изучаемых соединений или явлений, актуализация знаний учащихся, полученных на лекционных занятиях и необходимых для выполнения эксперимента; ♦планирование и выполнение эксперимента; ♦обсуждение полученных результатов; ♦оформление отчета в тетради, ответы на вопросы, поставленные в работе, подведение итогов, выводы. На основе системного построения курса химии из пяти блоков составлена его экологизированная программа в соответствии с основными требованиями, предъявляемыми обязательным минимумом содержания среднего (полного) общего образования, проектом федерального компонента государственного стандарта по химии для основного общего и среднего образования (базовый и профильный уровни). Рассмотрение химических и экологических знаний в единой системе с точки зрения основных блоков содержания экологизированного курса химии, используя проблемный метод на лекционных и семинарских занятиях, лабораторные работы и задачи с экологическим содержанием, позволяет организовать процесс обучения в объеме программы, не выходя за рамки количества часов, создается мотивация учения, повышается уровень химических и экологических знаний. На основе анализа научной, учебно-методической и психологопедагогической литературы, а также предложенных этапов усвоения химикоэкологических знаний нами разработана методическая модель формирования системы химических и экологических знаний на основе их системного рассмотрения, включающая целевой, содержательный, деятельностный и диагностико-результативный компоненты (Схема 1). Решение задач целевого компонента приводит к достижению главной цели: формированию химико-экологических знаний, развитию химической речи и способности к многостороннему рассмотрению химических и экологических объектов. Содержательный компонент включает в себя химические и экологические знания, умения применять их на практике в ходе решения расчетных задач, проблемных и творческих заданий, выполнения лабораторного практикума. Деятельностный компонент усвоения экологических и химических знаний обеспечивает реализацию содержательного компонента через активные методы, формы учебной работы и определенную последовательность этапов усвоения химико-экологических знаний. Диагностико-результативный компонент включает в себя показатели эффективности процесса усвоения химикоэкологических знаний (среднее число блоков содержания, привлекаемых для описания объекта, среднее число научных терминов, использованных в одной работе, коэффициент, характеризующий полноту усвоения связей и отношений данного понятия с другим, коэффициент усвоения знаний). Модель предполагает включение экологического компонента на всех этапах изучения системы химических знаний. Основными путями включения экологического компонента являются его изучение при теоретическом изложении материала, проведении демонстрационного эксперимента, лабораторных работ и решении задач с экологическим содержанием. 10 Целевой компонент Цель экологизированного обучения химии: формирование химико-экологических знаний, развитие творческого мышления учащихся ↓ Основные задачи экологизированного обучения химии Формирование у учащихся системы знаний о важнейших закономерностях Развитие химической речи и Формирование экспериментальных химической науки, причинах возникновения некоторых экологических способности учащихся к умений при обращении с веществами, проблем, последствиях влияния различных соединений и производств на многостороннему выполнении опытов с соблюдением объекты окружающей среды и человека, роли химии в решении возникающих рассмотрению химических и правил техники безопасности экологических проблем экологических объектов ↓ Содержательный компонент Химические и экологические Демонстрационный эксперимент с Задачи с экологическим Лабораторный практикум с знания экологическим содержанием содержанием экологическим содержанием ↓ Деятельностный компонент Этапы усвоения химико-экологических знаний Создание Разъяснение Формирование действия в Формирование действия в Формирование Формирование мотивации ориентировочной материальной форме (проведение громкой речи (закрепление и действия во умственных действий обучения основы действия экологически ориентированного обобщение полученных внутренней речи (внеаудиторная (первоначальное эксперимента) знаний) (внеаудиторная (домашняя) работа) ознакомление с (домашняя) предметом изучения) работа) Уроки-лекции (уроки объяснения Уроки-лабораторные практикумы Уроки-семинары (обобщение Самостоятельная подготовка ответов на нового материала) с экологическим содержанием, и закрепление знаний на экологизированные вопросы теоретического включающие элементы основе решения проблемных характера, решение расчетных задач с проблемности, обсуждение ситуаций, обсуждения экологическим содержанием, выполнение проведенного эксперимента и возможных экологических экологизированных заданий с элементами полученных результатов проблем и их решения) проблемности. ↑ Среднее число блоков содержания, привлекаемых для описания объекта Формы и методы обучения ↓ Диагностико-результативный компонент Написание химических сочинений Среднее число научных Коэффициент, характеризующий полноту терминов, использованных в усвоения связей и отношений данного понятия с одной работе другим М Проведение самостоятельных и контрольных работ Коэффициент усвоения знаний Ку.з. Схема 1. Методическая модель формирования системы химических и экологических знаний 1 11 В третьей главе "Экспериментальное исследование влияния экологического компонента содержания на усвоение учащимися системы химических знаний" изложены сущность, методы обработки экспериментальных данных и результаты педагогического исследования; выявлено влияние системного рассмотрения химических и экологических знаний на эффективное усвоение учащимися содержания курса химии. Педагогическое исследование проводилось в естественно-техническом лицее № 43, школе-лицее № 26 , средних школах № 36, 38, 41 г.Саранска. В исследовании участвовали 20 учителей химии школ г.Саранска и 544 учащихся, из которых 269 на констатирующем, 275 на формирующем этапах. Постановка и результаты констатирующего этапа педагогического исследования свидетельствуют о недостаточном уровне экологических знаний учащихся и невысокой мотивации, формируемых традиционной методикой. Учителя химии используют, в основном, два учебника, в которых имеются доступные для учащихся содержание и недостаточный объем информации для формирования экологических знаний. Отмечается большой интерес учащихся к изучению экологических проблем на уроках химии и недостаточность методических разработок по приведению в систему химических и экологических знаний, недостаточная разработанность экологизированного лабораторного практикума и методических указаний по решению расчетных задач с экологическим содержанием. Вопросы экологического образования рассматриваются учителями чаще всего в системе внеклассной работы. Значительные трудности в химико-экологическом образовании вызывает нехватка специальной учебно-методической литературы, несистематичность и несистемность рассмотрения экологических проблем в школьных учебниках химии. Тестирование учащихся показало, что они имеют невысокий уровень экологических знаний. Наибольшие затруднения вызвали вопросы, требующие объяснения химизма различных процессов, протекающих в окружающей среде ; действия некоторых соединений на организм человека и на природные объекты; выбора наиболее экологичных способов очистки воды и природного газа от загрязняющих веществ и нейтрализации вредного воздействия различных веществ; экологических явлений с использованием основных учений химии (химической кинетики, периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева), уже известных учащимся 11 класса; различных экологических терминов, в соответствии с обязательным минимумом содержания среднего (полного) общего образования. Учащиеся 11 класса не смогли применить уже имеющиеся знания к объяснению различных экологических явлений и процессов. Величины коэффициента усвоения знаний, рассчитанные по числу правильных и полных ответов, составляют для: 9 класса – 0,5; 10 – 0,4; 11 - 0,5. Такая динамика изменения коэффициента усвоения знаний объясняется, по нашему мнению, тем, что 9 и 11 классы – выпускные и учащиеся понимают, что для реализации их дальнейших планов нужны соответствующие знания. Рассчитывая коэффициент усвоения знаний по двум параметрам – числу правильных и полных ответов, а также числу правильных, но неполных ответов, 12 получаем 0,6 – для 9 класса; 0,5 – для 10 и 11 классов. Это свидетельствует о том, что усложнение курса химии в старших классах уменьшает интерес к изучению предмета. Для усиления мотивации и повышения интереса учащихся можно рекомендовать многостороннее рассмотрение изучаемых объектов на основе проблемного подхода. Данный этап исследования позволил сделать вывод о необходимости разработки новых подходов к включению экологического компонента в курс химии, который позволил бы, оставаясь в объеме программы, повысить мотивацию учения и сформировать у учащихся систему химических и экологических знаний. На этапе формирующего педагогического исследования в 9 и 10 классах, на основе изучения уровня усвоения знаний были отобраны экспериментальные и контрольные группы учащихся. Занятия в контрольной и экспериментальной группах проводились одним и тем же преподавателем; на изучение темы отводилось равное число учебных часов. В экспериментальных группах экологический компонент вводился при системном рассмотрении химических и экологических знаний на лекционных и семинарских занятиях, решении экологизированных задач и выполнении лабораторных работ с экологическим содержанием. В контрольных группах давалось общее представление об экологических проблемах, их причинах и последствиях без использования многостороннего рассмотрения изучаемых объектов. Для проверки эффективности предлагаемой методики формирования знаний при изучении химии в процессе исследования использовались следующие показатели: полнота и правильность усвоенных знаний; среднее число блоков, привлекаемых для описания объекта (показатель научности описания); среднее число научных химико-экологических понятий, использованных в одной работе. Для определения полноты и правильности усвоенных знаний после изучения перечисленных разделов проводился их контроль, в который включались задания с экологическим содержанием. В таблице 1 представлены результаты анализа контрольных срезов в 9, 10 классах. Они показывают, что доля правильных и полных ответов в экспериментальных группах выше, чем в контрольных. Это свидетельствует о более эффективном усвоении химических и экологических знаний. Были рассчитаны: на основе результатов контрольных работ - коэффициент усвоения знаний (Ку.з.), проверки химических сочинений – коэффициент полноты усвоения связей и отношения полноты усвоения данного понятия с другим (М). Полученные значения представлены в таблице 2. Коэффициент усвоения знаний и коэффициент, характеризующий полноту усвоения связей между пятью блоками содержания, определялись по методике А.В.Усовой. Полученные результаты показывают, что коэффициент усвоения знаний в контрольных группах на констатирующем и формирующем этапах приблизительно одинаковый и значительно увеличивается в экспериментальных группах на формирующем этапе. Сообщение учащимся в контрольных группах только общих представлений об экологических проблемах, их причинах и последствиях существенного положительного влияния на усвоение химических 13 знаний не оказывает. Главная причина этого, на наш взгляд, заключается в недостаточном раскрытии роли химии в возникновении и решении экологических проблем. Динамика изменения коэффициента усвоения знаний в контрольных и экспериментальных группах на формирующем этапе и наблюдения за учащимися во время проведения занятий свидетельствуют о повышении интереса учащихся экспериментальных групп к изучаемым проблемам, усилении мотивации изучения химии и повышении эффективности усвоения знаний учащихся. Таблица 1 Раздел р-элементы V группы р-элементы VI группы Углеводороды и их производные Результаты анализа контрольных срезов в 9, 10 классах Доля правильных и полных ответов Доля правильных и полных к их общему числу (задания с ответов к их общему числу (все экологическим содержанием), % предложенные задания), % Экспер. группа Контр. группа Экспер. Контр. группа группа 69 34 68 36 78 35 77 34 64 25 78 42 Таблица 2 Значения коэффициентов усвоения знаний (Ку.з.), полноты усвоения связей и отношений данного понятия с другим (М) в экспериментальных и контрольных группах Раздел Ку.з М Эксп. гр. Контр. гр. Эксп. гр. Контр. гр. 1 р-элементы V группы р-элементы VI группы Углеводороды и их производные 2 0,86 0,85 0,97 3 0,57 0,57 0,77 4 0,70 0,76 0,80 5 0,45 0,50 0,56 Для проверки сформированности экологического мышления обучаемым было предложено написать химические сочинения на темы "Все, что я знаю о… (кислороде, озоне, сере, оксиде серы (IV), оксиде серы (VI), серной, сернистой кислотах, сульфитах, сульфатах, азоте, аммиаке, оксидах азота, азотистой кислоте, азотной кислоте, нитритах, нитратах, фосфоре, фосфорных кислотах и фосфатах, азотных и фосфорных удобрениях, метане, этане, фтортрихлорметане, дифтордихлорметане). Результаты проверки химических сочинений представлены в таблице 3. Из полученных данных видно, что в экспериментальных группах показатель научности описания и понятийный аппарат учащихся почти в 2 раза выше, чем в контрольных. Учащиеся наиболее часто используют такие научные термины, как: электрон, протон, тип химической связи (ковалентная полярная или неполярная, ионная), тип гибридизации, валентные электроны, тетраэдрический угол, изменения энтальпии, энтропии и изобарно-изотермического потенциала, канцероген, токсичность, разрушение озонового слоя, эвтрофикация, кислотные дожди, парниковый эффект, фреоны, а также термины, характеризующие положение элементов в периодической системе. 14 Использование содержания основных блоков химии при описании объектов показано на рис. 2 (1 - блок о строении вещества, 2 - блок о периодическом изменении свойств элементов и их соединений, 3 – блок о химической термодинамике, 4 – блок о химической кинетике, 5 – блок о химической экологии). Таблица 3. Результаты проверки химических сочинений Разделы р-элементы V р-элементы VI группы группы Эксп. Контр. Эксп. Контр. группа группа группа группа 1.Среднее число блоков, 4 2 3 2 привлекаемых для описания объекта (показатель научности описания) 2.Среднее число 9 4 8 4 научных терминов, использованных в одной работе Показатели Углеводороды и их производные Эксп. Контр. группа группа 4 3 10 6 Рисунок 2 Число учащихся, использовавших блоки содержания при описании объектов в химических сочинениях, % (по разделам "р-элементы V группы" (а), "р-элементы VI группы" (б), "Углеводороды и их производные" (в) а б 100% 80%80% 80% 80% 65% 100% 75% 60% 60% 80% 70% 60% 65% 60% 50% 60% 50% 30% 40% 20% 10% 5% 2 3 40% 4 1 60% 60% 40% 40% 90% 70% 53% 60% 20% 20% 0% 1 2 Экспериментальная группа 3 20% 4 2 3 4 5 Экспериментальная группа Контрольная группа в 80% 20% 50% 0% 5 Экспериментальная группа Контрольная группа 100% 90% 80% 80% 50% 20% 0% 1 75% 5 Контрольная группа 15 Представленные на рисунке 2 данные свидетельствуют о том, что усиление экологического компонента содержания курса химии повышает уровень химических знаний, системное рассмотрение химических и экологических знаний способствует более успешному их усвоению. Наблюдение за учащимися во время проведения занятий показало, что учащиеся экспериментальных групп проявляли большую активность, осмысленно объясняли причины, последствия и возможные способы решения возникающих экологических проблем, включались в решение поставленных перед ними учебных проблем, отсутствовала боязнь за неправильный ответ или неправильно высказанную гипотезу (оценивались не только правильные предположения, но и все выдвинутые гипотезы). Результаты экспериментального исследования показывают, что включение в курс химии экологического компонента при системном рассмотрении химических и экологических знаний на лекционных и семинарских занятиях путем многостороннего рассмотрения объектов с точки зрения блоков содержания, решении экологизированных задач, выполнении экологически ориентированных лабораторных работ вызывает интерес у учащихся к рассматриваемым вопросам, усиливает мотивацию изучения химии и повышает эффективность усвоения системы химических знаний. Заключение Проведенное исследование подтвердило гипотезу и позволило сделать следующие выводы: 1.Показано, что системное включение экологического компонента в курс химии приводит к более эффективному усвоению учащимися, с одной стороны, системы химических знаний, с другой – экологического содержания. 2.Курс химии с экологическим содержанием, включающий теоретические экологические знания, демонстрационные опыты, расчетные задачи и лабораторные работы, должен быть построен в соответствии с системой учебного предмета, включающей блоки о химической экологии, строении вещества, направлении химических процессов (химическая термодинамика), скорости химических процессов (химическая кинетика), периодическом изменении свойств элементов и их соединений. 3.Составленная в соответствии с системой учебного предмета программа экологизированного курса химии направлена на развитие способности учащихся к многостороннему рассмотрению химических и экологических объектов с точки зрения пяти основных блоков химии и усилению мотивации изучения курса химии на основе рассмотрения различных экологических явлений и проблем окружающей учащихся действительности, закономерностей, объясняющих химические аспекты этих явлений. 4.Экспериментально доказана эффективность разработанной методической модели формирования системы химических и экологических знаний, использование которой в учебном процессе позволяет усилить мотивацию изучения химии при включении экологического компонента в ее содержание. 16 5..Результативность разработанных дидактических материалов достигается на основе системного рассмотрения экологических и химических знаний, отбора оптимальных методов, форм, и средств обучения учащихся. 6.Предложенные методические рекомендации по использованию расчетных задач и экспериментальных работ с экологическим содержанием в зависимости от дидактической цели урока и в соответствии с характером деятельности учителя и учащихся направлены на актуализацию экологических знаний, полученных учащимися на уроках формирования новых знаний. В приложении к диссертации содержатся программа и учебно-методические материалы, использованные в педагогическом исследовании. Основное содержание диссертации нашло отражение в следующих публикациях автора: 1.Зюзина Л.Ф., Глазкова О.В., Тарасова О.В. Изучение проблемы формирования экологических знаний учащихся в школьном курсе химии.// XXVIII Огаревские чтения: Материалы науч. конф. – Саранск: СВМО, 1999. – С.98-100, 0,1 п.л. (авторский вклад 60%). 2.Зайцев О.С., Зюзина Л.Ф., Тарасова О.В. Системно-структурный подход к формированию экологических знаний в курсе химии средней школы // Интеграция образования. – 2000. - № 2. – С. 28-29, 0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 3.Янкина О.Ю., Глазкова О.В., Тарасова О.В. Экологическая направленность изучения школьного курса химии // Актуальные вопросы естественных и технических наук: Межвузовский сб. науч. трудов. – Саранск: СВМО, 2000. – С.176-177, 0,1 п.л. (авторский вклад 70%). 4.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Глазкова О.В. Совершенствование методики преподавания экологических знаний в школьном курсе химии // Актуальные вопросы естественных и технических наук: Межвузовский сб. науч. трудов. – Саранск: СВМО, 2000. – С.178-179, 0, 1 п.л. (авторский вклад 50%). 5.Zaitsev O.S., Zjuzina L.F., Tarasova O.V. System approach in forming ecological knowledge in course of chemistry // The Second International Scientific Conference “Environmental Education. Human being in Environment”. – Szszecin, September 10-15, 2000. - P. 359-365, 0, 4 п.л. (авторский вклад 50%). 6.Zaitsev O.S., Zjuzina L.F., Tarasova O.V. System approach in forming ecological knowledge in course of chemistry // The Second International Scientific Conference “Environmental Education. Human being in Environment”. – Szszecin, September 10-15, 2000. - P. 107-109, 0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 7.Конакова В.В., Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф. Региональный аспект при формировании экологических знаний // Новые вопросы в естественных исследованиях: экология, биология, сельскохозяйственные науки. Межвузовский сб. науч. трудов. Вып.1. – Саранск: СВМО, 2000. – С.136-137, 0,1 п.л. (авторский вклад 40%). 8.Зюзина Л.Ф., Тарасова О.В., Конакова В.В. Включение регионального компонента в курс химии с целью его экологизации // Интеграция образования. – 2001. - № 4. – С.86-87, 0,1 п.л. (авторский вклад 40%). 9.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Формирование системных экологических знаний при изучении химии // Актуальные проблемы модернизации химикопедагогического и химического образования: Материалы 49 Всероссийской научнопрактической конференции химиков-педагогов с международным участием, 15-17 мая 2002 г., г.Санкт-Петербург. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. – С.94-98, 0,3 п.л. (авторский вклад 50%). 17 10.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Исследование представления экологической информации в школьных учебниках химии // Химия: методика преподавания в школе. – 2002. - № 6. – С.73-75, 0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 11.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Системный подход к построению экологизированного курса химии // Химия: методика преподавания в школе. – 2002. № 7. – С.74-77, 0,2 п.л. (авторский вклад 50%). 12.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Экологизированный лабораторный практикум при изучении предельных углеводородов // Актуальные проблемы модернизации многоуровневого химико-педагогического и химического образования: Материалы 50 Всероссийской научно-практической конференции химиков-педагогов с международным участием, 9-12 апреля 2003 г., г.Санкт-Петербург. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. С.127-129, 0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 13.Хомякова Т.Ф., Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф. Экологизация школьного курса органической химии // Материалы VIII научной конференции молодых ученых Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2003. – С.37, 0,1 п.л. (авторский вклад 60%). 14.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф. Системный подход к построению экологизированной программы по химии. // XXXII Огарев. чт.: Материалы науч. конф. Ч.2. Естественные и технические науки. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. – С.,0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 15.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Построение экологизированной программы по химии на основе системного подхода к обучению // Актуальные проблемы модернизации химического образования и развития химических наук: Материалы методологического семинара с международным участием, 7 - 10 апреля 2004 г., г.Санкт-Петербург. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. - С.75-77, 0,2 п.л. (авторский вклад 50%). 16.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф. Решение задач с экологическим содержанием как один из путей формирования экологических знаний // Материалы X научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Мордовского государственного университета имени Н.П.Огарева: в 2 ч. Ч. 2: Естественные и технические науки. – Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та, 2005. – С. 128-129, 0,1 п.л. (авторский вклад 80%). 17.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Системно-деятельностный подход к формированию экологических знаний на уроках химии // Актуальные проблемы модернизации химического образования и развития химических наук: Материалы 52 Всероссийской научно-практической конференции химиков с международным участием, г. Санкт-Петербург, 6 - 9 апреля 2005 г. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2005. - С.55-56, 0,2 п.л. (авторский вклад 50%). 18.Tarasova O.V., Zjuzina L.F., Zaitsev O.S. Model of ecological knowledge of learners while mastering chemistry on the bases of systems approach to teaching // The Third International Scientific Conference “Environmental Education. Sustainable Development”. – Szszecin, September 5-9, 2005. - P. 66-67, 0,1 п.л. (авторский вклад 50%). 19.Тарасова О.В. Использование расчетных химических задач с экологическим содержанием как одно из методических условий формирования экологических знаний учащихся // Актуальные проблемы биологии, химии и методик их преподавания в общеобразовательных учреждениях: межвуз. сб. научн.-метод. тр. / Мордов. гос. пед. ин-т – Саранск, 2005. – С. 113-117, 0,3 п.л. 20.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Усиление мотивации изучения глобальных циклов азота и фосфора на основе системного рассмотрения // Актуальные проблемы модернизации химического образования и развития химических наук: Материалы 53 Всероссийской научно-практической конференции 18 химиков с международным участием, г. Санкт-Петербург, 5 - 8 апреля 2006 г. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2006. - С.108 - 110, 0,2 п.л. (авторский вклад 50%). 21.Останина М.А., Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф. Экологизация химического образования как один из путей усиления положительной мотивационной базы/ XXXV Огаревские чтения: Материалы науч. конф.: в 2 ч. Ч. 2. Естественные и технические науки – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та , 2007. – С.147-148, 0,2 п.л. (авторский вклад 65%). 22.Тарасова О.В., Зюзина Л.Ф., Зайцев О.С. Экологическая составляющая современного урока при изучении химии р – элементов V группы / Дидактикометодические аспекты современного урока: Материалы Всероссийской научнопрактической конференции. Армавир: РИЦ АГПУ, 2007. – 488 с. – С.258-260, 0,2 п.л. (авторский вклад 60%). 19
