Вопросы и задания - Автоматизированная информационная

ТЕМА:
Лекция №1
Цели и задачи обучения химии
1.Дидактические и психологические основы обучения химии.
2.Принципы обучения.
3.Цели и система обучения химии.
1. Дидактические и психологические основы обучения химии.
Педагогика – совокупность теоретических и прикладных наук, изучающих воспитание,
образование и обучение. Иногда, говоря о педагогике, делают акцент именно на
воспитание, осознавая, что перечисленные три функции педагогики теснейшим образом
связаны между собой. Воспитание – процесс целенаправленного формирования личности.
Образование – процесс и результат усвоения знаний, умений и навыков. Обучение –
процесс передачи и усвоения знаний, умений, навыков и способов познавательной
деятельности человека. (Примечание. Основы педагогики см. в пособиях для студентов
педагогических вузов.)
Дидактика – область педагогики, разрабатывающая общую теорию образования и
обучения и занимающаяся содержанием образования, закономерностями и процесса
обучения, методами, средствами и организационными формами обучения.
Методика учебного предмета – педагогическая наука, исследующая
закономерности обучения определенному учебному предмету.
В методике различают значение понятий «обучение», «преподавание» и «учение».
Обучение – осуществляемый преподавателем и обучаемым двусторонний процесс
передачи и усвоения знаний, умений, навыков и способов познавательной деятельности.
Преподавание – это деятельность преподавателя в процессе обучения, а учение –
деятельность обучаемого. Если в обучении и преподавании обязательно наличие
преподавателя (учителя) и обучаемого или обучаемых (ученика, учеников), то учение
может совершаться и без преподавателя (самообучение).
Таким образом, методика обучения химии – педагогическая наука, занимающаяся
исследованием закономерностей обучения (как двухстороннего процесса учитель –
обучаемый) химии.
Однако следует заметить, что очень часто в повседневной научной речи и
публикациях понятия «преподавание» и «обучение» практически не различаются.
2.Принципы обучения
Все виды человеческой деятельности, в том числе в педагогике или же при
преподавании каких-либо курсов учебных дисциплин осуществляются с обязательным
соблюдением общепринятых закономерностей, присущих как деятельности вообще, так и
педагогической или преподавательской практике в частности. В педагогике эти
закономерности получили название принципов обучения.
Принципы обучения – это основные дидактические положения как всей системы
обучения, так и по отдельным учебным дисциплинам. По друг к другу принципы
обучения располагаются в иерархическом порядке и вытекают из общих принципов
дидактики.
Дидактические принципы – принципы, определяющие требования к содержанию,
методам, средствам, организационным формам учебной работы в соответствии с общими
целями и закономерностями процесса обучения.
В своих работах М.Н.Скаткин сформировал общие пути определения принципов
обучения. Так как процесс обучения протекает во взаимодействии преподавания и учения,
то принципы обучения должны указывать на это взаимодействие. Поэтому «для
определения принципов важны: 1) цели обучения, обусловленные потребностями
общественного развития; 2) объективные закономерности обучения как взаимосвязанной
деятельности преподавания и учения; 3) способы использования этих объективных
закономерностей для осуществления целей обучения; 4) конкретные условия, в которых
осуществляется обучение».
На основе этих положений были сформулированы следующие дидактические
принципы: 1) воспитания и всестороннего развития в процессе обучения; 2) научности и
посильной трудности; 3) сознательности и творческой активности учащихся при
руководящей роли преподавателя; 4) наглядности обучения и развития теоритического
мышления; 5) систематичности; 6) перехода от обучения к самообразованию; 7) связи
обучения и с реальной жизнью; 8) фундаментальности результатов обучения и развития
познавательных сил учащихся; 9) положительного эмоционального фона обучения; 10)
коллективного характера обучения и учета индивидуальных особенностей учащихся.
Выполнение этих принципов обучения дает возможность преподавателю наиболее
целесообразно организовать учебный процесс. Одновременно необходимо подчеркнуть,
что принципы обучения с годами непрерывно развиваются, так как зависят от теории и
практики обучения и их целей и задач.
Л.В.Занков предложил принципы системы развивающего обучения и
экспериментально доказал их эффективность. Эти принципы состоят в следующем: 1)
обучение ведется на высоком уровне трудности; 2) изучение учебных дисциплин в
процессе обучения осуществляется быстрым темпом; 3) ведущая роль при учебе
отводится теоретическим знаниям; 4) проводятся мероприятия по осознанию
обучающимся процесса учения; 5) работа над развитием способностей всех обучающихся.
И хотя принципы Л.В.Занкова не охватывают все педагогические направления развития
науки, их значение для педагогики, на наш взгляд, представляет исключительную
важность и обучение без их учета (легкий уровень трудности, низкие темпы продвижения
процесса обучения, малая теоретизация изучаемого материала, непонимание учащимися
системы учебно-воспитательного процесса, работа не со всем коллективом учащихся)
часто приводит к отрицательным результатам.
Принцип научности обучения представляет исключительную важность как для
определения содержания обучения по отдельным дисциплинам и всего обучения в целом,
так и для организации учебного процесса. Принцип научности был впервые предложен
М.Н.Скаткиным в 1950 г. Наиболее полно этот принцип был исследован Л.Я.Зориной.
Требования к обучению, вытекающие из принципа научности, Л.Я.Зорина объединила в
три основные группы: 1) соответствие учебных и научных знаний; 2) ознакомление
учащихся с методами научного познания; 3) создание у учащихся представлений о
процессе познания.
Исследования Л.Я.Зориной показали, что суть принципа научности может быть
выражена в виде трех иерархически связанных положений. Она отмечает, что
«содержание образования должно: 1) соответствовать уровню современной науки; 2)
включать содержание, необходимое для создания у учащихся представления о частных и
общенаучных методах познавания; 3) показывать учащимся важнейшие закономерности
процесса познания».
В последнее время вместе с требованием систематичности огромное значение
приобрело требование системности, получившее статус дидактического принципа.
Положительную роль в этом сыграли работы Л.Я.Зориной, в которых она показала связь
принципа системности с принципами научности, сознательности и в подчинении ему –
принципа систематичности.
В ряде работ рассматривается в качестве одного из принципов обучения – принцип
активности. Принцип активности выражает общее требование к организации процесса
обучения. Активность в обучении – не просто деятельное состояние учащегося, а качество
всей учебной деятельности.
При этом отмечается, что сознательность в обучении связана непосредственно с
творческой активностью учащихся. Принцип сознательности и творческой активности
выдвигает необходимость умелого руководства процессом формирования научных знаний
на основе самостоятельного анализа конкретных явлений, предметов, процессов и
оформления образовательных понятий точными определениями. При этом следует
стремиться к тому, чтобы учащиеся овладели логическими методами самостоятельного
формирования понятия, чтобы каждое понятие и обобщение стали инструментом для
дальнейшего познания учащимися предметов и явлений окружающего мира,
руководством в практической деятельности.
Этот же принцип выдвигает необходимость обучения приемам творческой
деятельности. Активное усвоение знаний и развитие самостоятельности мышления
происходят тогда, когда в ходе учебного процесса ставится познавательная задача,
возникает проблема, обдумывание которой вызывает сомнения в истинности привычных
представлений, побуждает вести поиски новых решений и т.д.
Принцип наглядности – важнейший принцип обучения. Исторически этот принцип
возник как одно из требований обучения, при котором учащиеся на основе наблюдения и
восприятия изучаемых объектов образуют соответствующие представления и понятия. Со
временем содержание этого принципа было пересмотрено. Наглядность и наблюдение
натуральных объектов, несомненно, служат возникновению знаний об объективном мире,
дают убежденность в их истинности. Но в любом акте наглядного обучения восприятие
всегда связано с абстрактным мышлением. Это приводит к индуктивным обобщениям, в
которых учащиеся обычно активны. По мере повышения возрастных характеристик
обучающихся происходит усиление абстрактного характера обучения. Принцип
наглядности проявляется также в форме лабораторных занятий, когда познавательная
задача решается экспериментально.
Принцип прочности (закрепления) знаний также является одним из важнейших
принципов. Однако в современных условиях, когда смена научных понятий может
происходить крайне быстро, значение этого принципа ослабляется. В этом отношений
принцип перехода от обучения к самообучению заслуживает большего внимания, и,
возможно, кроме своего прежнего назначения, компенсирует недостаточность принципа
прочности знаний.
Раньше прочность знаний связывалась с памятью, с возможностью дословного
воспроизведения некоторого текста. В настоящее время прочность знаний
рассматривается как понимание и овладение приемами мышления на основе развития
познавательных сил учащихся при усвоении содержания обучения. Условие достижения
прочности знаний и навыков заключается в использовании в учебном процессе
психологических закономерностей обучения и развития. В этом отношении рекомендации
теории поэтапного формирования умственных действий приводят к прочности знаний, а
сами этапы формирования умственных действий могут служить, на наш взгляд,
принципами организации учебного процесса.
В ряде случаев считают принципом обучения «трудность» и «посильную
трудность». Это требование к обучению перекликается с принципом, выдвинутым
Л.В.Занковым – принципом обучения на высоком уровне трудности. Л.В.Занков
расшифровывает понятие трудности как «трудность в познании сущности научных
явлений, связей и зависимостей между ними». В этом отношении этот принцип близок
принципу системности.
Иногда в список принципов обучения включают принцип профессиональной
направленности, но подчеркивают, что это относится только к обучению в системе
профессионального образования. На наш взгляд этот принцип имеет большое значение
для высшей школы в преподавании фундаментальных дисциплин непрофилирующего
характера (например, химии в нехимическом вузе). В средней школе этот принцип близок
принципу межпредметных связей, который некоторые педагоги вполне обоснованно
выделяют в качестве принципа обучения.
Гуманизация образования — не новое течение в педагогике. Гуманизация всегда
провозглашалась, но занимала отнюдь не главное место в образовании.
Гуманизация обучения, как один из принципов обучения, это — совокупность
содержания и методик обучения, учитывающих человеческую природу обучаемого,
повышающих ценность обучаемого как личности, ставящих на первое место мотивы
человеколюбия и справедливости, развивающих духовное состояние обучаемого.
Что же заключено в гуманизации обучения? Гуманизация обучения в первую
очередь включает как составную часть гуманитаризацию обучения. Для образования в
области естественных наук это означает усиление роли и важности диспиплин
гуманитарного цикла наук (философия, история, искусствоведение. экономика и т.п.).
Вне всякого сомнения экологизация образования есть важнейшая составная часть
гуманизации. Разве можно считать гуманными лозунги, провозглашающие
преобразование природы и взятие от нее всего, что только можно! Любое полезное в
настоящее время преобразование природы в будущем превращается во вредное для
человека и всего живого на Земле.
Из этих тезисов можно сделать некоторые практические рекомендации к методам
и формам обучения. Так гуманистически ориентированная лекция — это не чтение
материала по напечатанному конспекту, а монолог, переходящий в диалог или полилог с
сидящими в аудитории. Она демонстрирует внутреннюю ВНЕШНЮЮ КУЛЬТУР
преподавателя.
Семинарское занятие — не только решение рясчетных задач,а дискуссия о
нерешенных (пусть даже субъективно для обучаемого) проблемах. Лабораторный
практикум — это практикум не по устаревшей прописи типа алгоритма, а научная
работа, моделирующая по своей сути современное научное следование. Выполнение
лабораторного задания в одиночку, как этого иногда требуют лабораторные предписания
— ад также свидетельство негуманного отношения к человеку, приспособленному
эволюцией к коллективной работе.
Справедливость в оценке знаний — это важнейший принцип гуманистически
направленного обучения. Объективность оценки знаний на вступительном экзамене,
контрольной работе, собеседовании, коллоквиуме, зачете, семестровом или годовом
экзамене — необходимая и главная особенность гуманистически направленного
образования.
В течение многих лет нами строилось обучение по принципу гуманистически
направленного образования. Несмотря на разный начальный уровень подготовки
студентов (Географический факультет Московского государственного университета) и их
первоначально резко отрицательное отношение к изучаемой дисциплине (химия), мы
всегда добивались высокого итогового результата и благосклонного отношения студентов
к описанному типу обучения. Подтверждением этого является то, что бывшие студенты
многие годы спустя узнают своих преподавателей, здороваются с ними и благодарят за
переданные знания.
3.Цели и система обучения химии.
Задача улучшения качества подготовки специалистов решается совершенствованием всей
системы обучения. Под системой обучения понимается целостное дидактическое обрам- вание
взаимосвязанных элементов: целей, предметного содержания, методов обучения, средств и
организационных форм обучения, методов контроля за усвоением пройденного содержания, а
также приемов диагностики достижения поставленных целей обучения.Нетрудно заметить, что
каждый элемент отвечает на обычно задаваемые преподавателями вопросы: ЗАЧЕМ УЧИТЬ?,
ЧЕМУ УЧИТЬ?, , ПРИ ПОМОЩИ ЧЕГО УЧИТЬ И Т.Д.? ОПРЕДЕЛИТЬ СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ можно,
только лишь представляя цели содержания. Введение в учебный процесс новых методов
обучения даст положительные результаты на соответствующим образом отобранном
содержании обучения. Проблемно излагать лекционный материал удается только при
внедрении в учебный процесс проблемного метода обучения и при использовании
соответствующего содержания. Очевидно, что какой- либо тип контроля проверяет успешность усвоения знаний, предложенных обучаемому строго определенным методом
обучения. Диагностировать определенный сформированный обучением тип знаний или
вид мышления можно специально разработанными заданиями.Следовательно,
совершенствование обучения состоит последовательных, подчиненных друг другу этапов,
обусловливавших как весь процесс обучения в целом, так и решение отдельных
частно*методических вопросов.
Определив и сформулировав цели обучения, на следующих этапах приступают к определению
содержания обучения, затем разрабатывают адекватные содержанию (и целям) методы обучения
(проблемное, исследовательское, программированное), далее выбирают или создают
соответствующие средства обучения (тип учебника, технические средства обучения, приборы
лекционного эксперимента, компьютеры, лабораторное оборудование и т.п.). Проделав эту
работу, приступают к совершенствованию форм обучения — лекций, лабораторного практикума,
семинаров, самостоятельной работы студентов. Наконец, обращаются к способам контроля за
усвоением и диагностики сформированных знаний — создают специальные задания и предлагают
приемы качественного и количественного оценивания результатов обучения.На современном
этапе развития школы ведущей целью обучения является воспитание творчески активного
специалиста. Соотношение «знание — творческое мышление — творческая деятельность»
— сложная психолого-педагогическая проблема. В нашу задачу не входит даже
приближенное описание взаимодействия ее звеньев, но мы основываемся на том, что в
познавательной деятельности знание формирует мышление, а мышление порождает новое
знание. Задаваемый целями обучения творческий тип мышления формируется с помощью
особым образом отобранного и систематизированного предметного содержания обучения
и соответствующей организации познавательной деятельности по его усвоению. Именно
об этом аспекте обучения идет речь в настоящем пособии.
Формирование научного качества знаний и мышления предлагается осуществлять двумя
взаимосвязанными способами: 1) показом обучаемому системы современной науки путем
ее перенесения на систему изучаемой дисциплины; 2) рассмотрением изучаемого в курсе
объекта многосторонне — но числу сторон, совпадающему с числом основных учений
данной науки.
Т р е б о в а н и е многостороннего рассмотрения и з у ч а е м о г о объекта обусловлено
одним из принципов диалектического метода поанания принципом всесторонности,
предписывающим рассматривать в процессе познания изучаемый объект в условиях
реального многообразия связей с другими предмета, ми, т.е. в системе отношений с ними.
Принцип всесторонности связан с принципами познания. Так как любой рассматриваемый
и изучаемый объект имеет бесконечно большое число различных сторон, свойств и отношений, охват всех их в познании не осуществим. В обучении, тем более на начальных его
этапах, многостороннее рассмотрение объекта также оказывается нереализуемым, так как
обучаемый, не обладая развитым качеством научного мышления, не способен охватить
одновременно большое число сторон объекта, его свойств, связей и отношений с другими
объектами системы. Поэтому в дидактических целях у обучаемого формируется
способность к рассмотрению изучаемого объекта с небольшого числа сторон, например с
двух, трех, четырех или пяти. Таким образцом двухстороннего рассмотрения в курсах
химии является процесс синтеза аммиака, который обычно описывается с одновременным
привлечением энергетических и кинетических представлений.
Забегая вперед, отметим, что для формирования научного качества знаний и,
соответственно, мышления предлагается рассмотрение изучаемого объекта осуществлять
по числу сторон, совпадающему с числом основных учений данной науки. Например, в
случае курса химии изучаемый объект — реакция или вещество. Они рассматриваются
одновременно с привлечением представлений главных учений химической науки, а
именно учений: о направлении химических процессов, о скорости химических процессов,
о строении вещества, о периодическом изменении свойств элементов и их соединений.
Знания обучаемых, адекватные современной системе изучаемой науки, будем называть
научными. Качество знаний — научность — характеризуется в таком случае
совокупностью взаимосвязанных представлений из главных учений науки. Аналогичным
образом тип мышления, при котором рассмотрение объекта осуществляется в
соответствии с системой науки, т.е. с привлечением основных учений науки, назовем
научным. Несомненно, что научное мышление основано на научных зная х . 1 Т а к и м
образом, ниже обсуждается методика формирования научных (химических) знаний и
мышления, опирающая ся на методический принцип перенесения системы изучаемой
науки на систему учебной дисциплины.
1 ворческий тип мышления формируется, однако, не только особо отобранным
содержанием, соответствующими методами, средствами и формами обучения, но, и это
самое главное условие, собственной познавательной деятельностью обучаемого (под
руководством преподавателя). Деятельный подход к обучению опирается на теорию
человеческой деятельности.
Учебная деятельность, как любая другая, имеет цель, мотивы, предметное содержание,
способы, результат. Все эти компоненты взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Одной из известных и фундаментальных теорий обучения является теория поэтапного
(планомерного) формирования умственных действий, опирающаяся на рассмотрение
обучения как человеческой деятельности и предложенная П.Я. Гальпериным.
Задача обучения состоит в том, чтобы сформировать у обучаемого ряд действий с заранее
заданными свойствами. В результате исследования процесса формирования умственных
действий были обнаружены этапы, через которые следует провести обучаемого или через
которые он должен самостоятельно пройти, чтобы у него было сформировано
полноценное действие, давшее возможность осуществлять определенную (учебную,
научную и др.) деятельность.
Согласно теории поэтапного формирования умственных действий для полноценного
формирования знаний необходима следующая последовательность этапов, которая
должна соблюдаться при формировании любого принципиально нового знания.
I этап — ознакомление обучаемого с целью действия и создание у него необходимой
мотивации.
П этап — разъяснение пути выполнения действия и составление ориентировочной основы
действия. Ориентировочная основа действия (ООД) — система указаний (ориентиров), пользуясь
которыми человек выполняет заданное дей- ствие. ООД может быть представлена обучаемому
полной, т.е. достаточной для правильного выполнения действия и получения требуемого
результата обучения или неполный, когда обучаемый должен сам определить недостающие ори.
ентиры, необходимые для выполнения действия. И наконец, обучаемому может быть
предоставлена возможность само, стоятельного построения ООД на основе имеющихся У него
знаний или выбора некоторых ориентиров из числа ранее ис использованных в других действиях.
3 этап — выполнение и формирование действия в матери алъной или материализованной
форме. Материальное действие — это действие с реальными предметами (приборы, штативы,
пробирки, реактивы, растворы и т.п.). Материализованное действие — это действие с помощью
некоторых знако-симво- лических средств (модели кристаллических структур алмаза или
графита, диаграмма состояния воды, таблица электродных потенциалов, диаграмма
распределения электронов по энергетическим уровням и подуровням и т.п.).
4 этап — формирование действия как внешнеречевого (в форме устной или письменной
записи речи).
этап — формирование действия в речи про себя. На этом этапе происходит проговаривание
про себя выполняемых операций, при этом речь быстро и сильно сокращается и проговаривается то, что не полностью усвоено, неясно, не понятно.
этап — выполнение действия умственно, мысленно (внутренняя речь переходит в мысль).
В результате формирования умственного действия в соответствии с последовательностью
перечисленных этапов, внешние по своей форме процессы преобразуются в процессы, протекающие в умственном плане, сознании. При этом они обобщаются, сокращаются,
автоматизируются, становятся способными к дальнейшему развитию.
Пропуск одного из этапов формирования действия существенно отражается на его качестве.
Особенно сильно сказывается пропуск внешнеречевого этапа, что приводит к замедлению
образования новых понятий, к затруднению процесса абстрагирования от несущественных
признаков и свойств, появлению большого числа ошибок.
Химия — наука, основанная на эксперименте, и пропуск этапа материального действия,
химического лабораторного практикума также недопустим. В то же время современная химия
имеет дело с многочисленными моделями, часто крайне абстрактными, и отсутствие
материализованных форм действия отрицательно скажется на усвоении теоретических
знаний.
Теория поэтапного формирования умственных действий позволяет научно обосновать
содержание и методы обучения в различных организационных формах обучения —
лекциях, семинарах, лабораторном практикуме и самостоятельной работе, и определить
последовательность прохождения в них нового материала.
Вопросы и задания
1. Проверьте себя, знаете ли вы соотношение между следующими науками:
педагогика, дидактика, методика, частная методика, методика учебного
предмета, методика преподавания химии. Сформируйте своими собственными
словами определения этих наук.
2. Укажите различия в содержании понятий «обучение», «преподавание» и
«учение».
3. Составьте перечень принципов обучения, о которых выше шла речь.
Расположите принципы в перечне в соответствии со своей собственной точкой
зрения об и роли в учебном процессе (в порядке понижения значимости).
4. Очень кратко в виде тезисов изложите суть каждого из принципов обучения.
Подумайте, как каждый из этих принципов вы используете или будете
использовать в преподавании химии.
5. Вспомните, как вам преподавали химию или другие дисциплины. Постарайтесь
выделить те принципы, которые преподаватель данной дисциплины
преимущественно использовал при преподавании своего учебдего предмета.
6. Предложите свои собственные принципы обучения химии.
7. Перечислите цели обучения химии: а) в средней школе; б) в химическом вузе; в)
в нехимическом вузе.
Примечание. Это задание очень непростое, поэтому Особенно трудно вам будет
его выполнить, если вы попытаетесь изложить свои мысли в письменном виде.
8. Запомните этапы формирования умственных действий (или этапы усвоения
нового знания). Нижеприведенные рекомендации по организации учебного
процесса будут основаны на этих этапах.
9. Представьте себе, что вам на уроке следует организовать усвоение какого-либо
нового знания (например, реакции гидролиза). Спланируйте проведение
учебного процесса в соответствии с теорией поэтапного формирования
умственных действий.
ТЕМА:
Лекция №2
Содержания и структура курса химии
1. Отбор предметного содержания и построение учебной дисциплины на основе системы
науки.
2. Блоки и разделы курса химии.
Дидактика – наука об обучении (преподавании и учении) всем дисциплинам
(предметам) и на всем уровнях развития обучаемого. Поэтому ее называют общей
дидактикой или общей теорией обучения, преподавания и учения. Кроме общей
дидактики, существуют дидактики обучения отдельным дисциплинам, так называемые
частные дидактики, или методики обучения дисциплинам. Содержание этих дидактик
определяется в первую очередь содержания и специфическими методами
соответствующих наук (с учетом уровня развития обучаемого). Дидактику обучения будет
называть методикой обучения химии или, еще короче, методикой химии. Все методики
обучения базируются на общей дидактике и, как отмечалось, на той науке, которую
отражает изучаемая учебная дисциплина.
1.
На основе четко сформулированных целей обучения методика дисциплины занимается
содержанием обучения, методами, средствами, организационными формами, контролем за
усвоением и диагностикой сформированных качеств знании. Важнейшим звеном в этом
системе обучения является ее содержание, подчиняющее себе все ниже расположенные
(иерархически подчиненные) компоненты учебного процесса. Насколько верно
содержания обучения отражает поставленные цели обучения, настолько эффективно
будут работать в системе обучения ее остальные звенья.
Главнейшей и особо ценной особенностью молодого специалиста следует считать
наличие у него творческого мышления. Вопрос о развитии творческого мышления крайне
широк, поэтому речь будет идти об одной из важнейших черт такого мышления –
системности. Один из путей формирования творческого мышления состоит в
использовании идей системного подхода.
Формирование у обучаемых системного качества мышления также оказывается
затруднительным. Поэтому можно ограничиться одним из признаков системного
мышления – способностью к многостороннему рассмотрению изучаемого объекта. Ведь
системность знания означает, что все его элементы связаны между собой и с другими
знаниями, имеющими какое – либо отношение к данному объекту.
В то же время многостороннее рассмотрение изучаемого объекта (в химии – реакции
и вещества) оказывается для учащихся, а в некоторых случаях даже и для преподавателей
несколько затруднительным. Поэтому в дидактических целях приходится ограничиваться
не многосторонним рассмотрением, а рассмотрением объекта с точки зрения нескольких
наиболее важных сторон. При этом очень удобным и научно обоснованным оказалось
подобное рассмотрение осуществлять по числу сторон, совпадающему с числом основных
учений преподаваемой науке основные учения и систему этих взаимосвязанных учений,
т.е. систему науки перенести на систему учебной дисциплины.
На современном этапе развития науки, методологии и естествознания рассмотренная
задача решается при помощи теории систем. Использование выводов и рекомендаций
этой теории к конкретным вопросам организации какой – либо деятельности обычно
называют системно – структурным подходом, или просто системным подходом.
Система – совокупность любых дискретных образований, или элементов системы,
материального или духовного характера, находящехся в определенной взаимосвязи,
которая придает данной совокупности целостность. Это определение н,аиболее удобно
для химии и методики ее преподавания.
Действительно, дискретное образование материального характера – это вещество,
химическая реакция, молекула, атом, электрон, комплексная или коллоидная частица,
предмет, книга как объект, состоящий и .т.п.
Дискретное образование духовного характера – это химическая наука. Как весь запас
знаний (учебная дисциплина, учебный план, теория, понятие, определение, содержание
книги, лекции или урока и . т .п.). Совокупность свойств вещества, признаки сходства и
различия объектов, понятия, входящие в теорию, и . т .п. – это также системы.
Ссистемный анализ – это способ рассмотрения изучаемой системы, при котором
выделяются ее элементы и определяются связи между ними. Результаты системного
анализа позволяют построить новую отличную от изученной систему, но подобную ей.
Эта система обладает новыми связями и новою структурой. Такая новая система
называется моделью. В обучении чаще всего пользуются именно такими системами.
Чрезвычайно важен для нас приказ системы – ее целостность. Целостность системы
означает, что удаление из системы хотя бы одного составляющего ее элемента приводит к
разрушению системы или к превращению ее в другую систему.
Одна из идей использования системного подхода в преподавании заключается в том,
что учебная дисциплина по фундаментальной науке рассматривается как система, в
общих чертах повторяющая систему самой науки и ее связи с другими науками. Это
означает, что курс химии строится на основе переноса системы изучаемой науки на
систему учебной дисциплины.
Наука состоит из некоторого ограниченного числа основных учений (элементов
системы), которые по своей значимости в развитии науки занимают примерно одинаковое
место. Специалист, пользующийся в своей работе комплексом методов данной науки,
обладает мышлением по данной науке, например, математическим, физическим или
химическим, вообще говоря, такой специалист обладает важнейшими качествами
творческого мышления, системностью. Поэтому содержание и структура учебной
дисциплины должны отражать содержание и структуру изучаемой науки, как состоящей
из нескольких взаимосвязанных основных учений. Центральной место в определении
содержания обучения занимают основы изучаемой науки и ее связь с теми науками, с
которыми придется столкнуться в работе будущему специалисту.
2. Что же следует понимать под основами науки и как они должны включаться в
содержание преподаваемой дисциплины? Рассматривая науку и соответствующим ей
учебную дисциплину как систему, следует выделить совокупность основных
взаимосвязанных между собой элементов и связи, которые придают ей целостный
характер.
Будем считать учебную дисциплину «Химия» системной. Те основные элементые,из
которых состоит курс химии, назовем блоками содержания. Это могут быт: учение о
периодичности Д.И.Менделеева, строение атома,строение молекул, химическая связь,
учение о растворах, химическая кинетика, химическая термодинамика, коллоидная химия,
свойства элементов и их соединений, качественный и количественный анализ и др.
Очевидно что далеко не все перечисленные разделы могут претендовать на место
основных учений химии и быть введены в учебную дисциплену в качестве важнейших
блоков содержания.
При выделении блоков содержания следует учитывать, что большое их число
приводит к механическому дроблению материала и исчезновению целостности изучаемой
дисциплины, а также затрудняет нахождение внутридисциплинарных связей. Это может
дать учащемуся представление об изучаемой науке, как о случайно подобранных главах
или лекциях, не связанных между собой. Большое число блоков будет мешать не только
выявлению их взаимосвязи, но и связи блоков с другими дисциплинами. В то же время,
малое число блоков содержания может привести к разрушению системы и превращению
одного из блоков в систему, поглотившую остальные блоки. При малом число блоков
содержания структура курса не может быть обоснована из-за недостаточного числа
внутридисциплинарных связей.
Блоки содержания учебной дисциплины и их число при условии переноса системы
науки на систему дисциплины определяются теми основными учениями, которые
составляют данную науку. Системный анализ современной химической науки ,
показывает, что в химии могут быть выделены четыре основных учения:
1 ) о направлении химических процессов (химическая термодинамика);
2 ) о скорости химических процессов (химическая кинетика);
3 ) о строении вещества;
4 ) о периодичности (о периодическом изменении свойств элементов и их
соединений).
Блоки содержания учебной дисциплины
«Химия» назовем так же, как и учения,
соответствующий системе науки. Курс состоит из четырех равноценных блоков
содержания, объединенных внутридисциплинарными
( внутрипредметными ) связями одинаковой плотности.
В таких учебно-познавательных процедурах, как описание, объяснение и
предсказание, рассмотрение изучаемого объекта осуществляются в соответствии с числом
блоков содержания и внутридисциплинарными связями между ними.
Для осознания обучаемым важности рассмотрения объекта по числу
учений науки предметное содержание конструируется по методическому принципу
одинаковой плотности связей между блоками, что предполагает приблизительное
равенство по объему (информационная емкость) каждого блока. Последнее требование в
свою очередь выступает в качестве одного из методических принципов определения
содержания обучения.
Система, в которой каждый элемент связан непосредственно со всеми другими
элементами, обладает максимальной плотностью связей. Благодаря этому в такой системе
обучения достигается максимальное число внутридисциплинарных связей, что
содействует формированию научного знания и отвечающего ему типа мышления.
Внутридисциплинарные связи являются системообразующими связями в содержании
учебной дисциплины.
Последнее требование к содержанию и построению учебной дисциплины
немаловажно с научной, методологической и мировоззренческой точек зрения.
Правильное определение системы изучаемой науки показывает учащемуся ее цель и
содержание, сущность теорий и общую направленность и границы применения ее
методов, способствует нахождению места данной науки среди других наук, выявляет
места их соприкосновения.
Содержание школьной дисциплины «Химия» непрерывно пополняется
содержанием из курсов химии высшей школы. Кроме того, в средней школе введены
курсы общей химии, поэтому результаты анализа помогут создателям школьных курсов
общей химии ориентироваться на современное содержание химической науки.
Традиционные курсы общей химии не отражают в должной мере систему
изучаемой науки. В принятых курсах объем материала, приходящийся на долю
перечисленных учений, распределяется крайне неравномерно, а связи между разделами
или неодинаковы по плотности и направлению или же почти не прослеживаются.
Подобные курсы химии не могут представить систему изучаемой науки и не создают
предпосылок для многостороннего (по числу учений) рассмотрения изучаемого объекта.
Значительную часть теоретического материала, изучаемого в курсе «Общая химия»
, можно объединить учением о направлении химических реакций. Это в основном
материал, касающийся химических равновесий, который должен быть дополнен
основными положениями химической термодинамики.
Для построения предметного содержания курса отбор материала из стабильных
учебников, специальной литературы и журнальных публикаций осуществлялся в
соответствии со следующими методическими принципами: из традиционного содержания
удаляется несвязывающийматериал, т.е. не обладающий способностью соединять блоки
внутридисциплинарными связями, и вводится связывающий, т.е. показывающий
внутринаучные связи между учениями и внутридисциплинарные связи между блоками.
Именно этот материал позволяет многосторонне (по числу учений науки) рассматривать
изучаемый объект. Причем предпочтение отдается тому материалу (теориям,
положениями, фактам), который обнаруживает наибольшее число внутридисцплинарных
связей. Такие критерии отбора предметного содержания позволяют освободить его от
избытка случайных факторов и теоретических положений, не имеющих общенаучного
значения.
Эти правила отбора предметного содержания не относятся к фундаментальным
химическим понятиям, законам, теориям и т.п. Например, закон Гесса является
самостоятельной единицей содержания и тем не менее не может быть исключен из курса.
В этом случае сразу после прохождения закона Гесса обсуждается химический объект (
соединение или реакция ), на примере которого используется закон, и одновременно
представления из других учений.
Все реальные системы имеют связи с внешней средой. С точки зрения определения
содержания это означает, что курс химии должен быть связан с другими курсами. Это и
есть междисциплинарные
(межпредметные связи), которые выполняют роль
системообразующих связей между изучаемыми дисциплинами и усиливают мотивацию
изучения данной дисциплины. Междисциплинарные связи четче показывают обучаемому
границы изучаемой науки и места соприкосновения со смежными науками, а также
повышают степень многосторонности рассмотрения изучаемого объекта.
Преподаватели должны объяснять учащимся, где и как в их будущей
жизни и специальности используется данный изучаемый материал. Такой
подход требует ознакомления преподавателей любой дисциплины с
программами остальных дисциплин и его повышенной теоретической
подготовки, например, химик, знакомый с геологией, биологией или
географией и т.п.).
В школьных курсах математики, алгебры, геометрии и тригонометрии имеются
сложнейшие задачи, но сложнейшие задачи, но среди них практически отсутствуют
задачи на химическом материале. Междисциплинарная связь «химия-математика»
недостаточно полно используется в дидактике средней и высшей школ, хотя именно
математическое образование формирует важнейшее для творческого мышления умение
образование формирует важнейшее для творческого мышления умение абстрагироваться
от конкретных вещей.
Почему школьник или студент должны запоминать величину тетраэдрического
угла? Решение этой задачи с применением прочно усвоенных математических знаний
требует всего 10-15 минут, но школьник эту школьную задачу решить не может. Точно
так же для школьника непосильны задачи на составление даже простейших уравнений
математических зависимостей. Школьник знает, что такое степень диссоциации, а студент
приходится учить, как по степени диссоциации рассчитать концентрации или
парциальные давления компонентов. Школьники изучают действия с логарифмическими
выражениями, а студенты в затруднении вычислить водородный показатель или,
наоборот, из его значения концентрацию ионов водорода. По математике в школе
изучаются множества, а при изучении химии школьники и студенты с трудом усваивают
способ определения среды раствора набором индикаторов. Старшеклассник и студент не
может составить систему
двухлинейных уравнений, например, по двум значениям
изменения изобарного потенциала при двух температурах рассчитать изменения
энтальпии и энтропии. Таких примеров можно было бы привести много.
С точки зрения системного подхода идеальным был бы случай, когда один
преподаватель ведет все дисциплины в течение всего срока обучения. Такой
преподаватель смог бы так организовать обучение, чтобы были отчетливо показаны связи
между всеми областями изучаемой науки. При этом учащиеся научились бы переносить
знания из различных дисциплин, а не только своей узкой специальности или того
предмета, который они только что изучали. Такой тип преподавателя на современном
уровне развития науки еще может быть в средней школе, но для высшей школе это не
осуществимо. Заметим, что преподавание одним человеком может привести к
нежелательным последствиям: привыкание обучаемого к способу мышления одного
человека и неспособность далее адаптироваться к другим. Тем не менее, современный
преподаватель должен быть по возможности более энциклопедичным.
Все сказанное требует от учителей и преподавателей вузов тщательного знакомства
с программами всех дисциплин, совместного обсуждения его частей, постоянного
конструирования системы связей между дисциплинами и т.д.
Для формирования творческого мышления важен не только показ обучаемому
преподавателем или по учебнику междисциплинарных и внутридисциплинарных связей,
но и самостоятельный их поиск для выполнения раз различных мыслительных действий.
Вопросы и задания
1. Посмотрите в философском словаре, что означает слово «иерархия»
2. Найдите понятие противоположного по смыслу понятию иерархии.
3. Выберите из лабораторного практикума описание какой – нибудь лабораторной
работы. Представьте ее в виде системы и покажите, что эта система обладает свойством
целостности.
4. Посмотрите учебник, по которому вы изучали химию, и покажите, что удаление из
него раздела по химической кинетике не изменяет структуру этого учебника.
5. Приведите определения межпредметных и внтрипредметных связей.
6. Для одной из глав учебника химии проведите определение сети внутрипредметных
связей.
7. Предложите собственные способы нахождения внутрипредметных связей.
8. Придумайте для вашего будущего урока какой – либо пример вещества или
реакции, обладающии сильно развитым свойством внутрипредметного связывания
учебного материала.
2.2. Другие способы отбора содержания и построения учебной дисциплины
Знание по своей природе системно. Разрозненные понятия,
представления, идеи не образуют системы и, будучи изолированными, не
могут быть применены в практической деятельности человека. Любое знание
может быть представлено в виде некоторого числа составляющих,
компонентов или элементов. Если элементы знания изучаются и усваиваются
вне взаимосвязи друг с другом, то знание не становится системным, носит
отвлеченный характер, мало используется в практической и учебной
деятельности и быстро забывается. Внесистемные знания рассчитаны на
память, они воспроизводятся при контроле и на экзаменах, а затем быстро
исчезают из сферы учебной и практической деятельности обучающихся.
Чем вызвана необходимость системных исследований и системного
подхода в науке и преподавании? Почему преподавание любой дисциплины
следует проводить на основе системного подхода, зачем учащийся с самого
начала обучения должен овладеть этим подходом к изучаемым явлениям?
Системный подход в преподавании обладает следующими и, на наш взгляд,
главными качествами: 1) позволяет так определить содержание обучения,
чтобы, не сообщая огромного количества научных фактов и оставаясь в
объеме утвержденной программы изучаемой дисциплины, можно было
подготовить специалиста, достаточно хорошо знакомого с основными
положениями и законами изучаемой науки, спецификой ее эксперимента; 2)
способствует воспитанию творчески мыслящего исследователя, владеющего
активными формами умственной деятельности на базе важнейшего
положения теории познания о всеобщей связи и взаимообусловленных
явлений.
Любая изучаемая система допускает ее представление в виде самого
различного числа составляющих ее элементов, связанных также слмыми
различными способами. Поэтому некоторый объект может рассматриваться с
очень большого числа(в принципе бесконечно большого) позиций. Обучение
также может строиться на основе множества системных подходов, но
выбирается именно тот, который наиболее соответствует современному
состоянию науки и наилучшим образом отвечает требованию дидактического
принципа научности обучения.
Кроме рассмотренного выше подхода, к построению курса химии
используются (широко) или могут быть использованы еще несколько.
Общепризнан подход на основе периодической системы Д.И.Менделеева.
Как хорошо известно, Д.И.Менделеев с целью облегчения преподавания и
изучения химии искал закон связи между химическими элементами для их
систематизации и классификации. Открытые им в 1869 г. Периодический
закон и Периодическая система элементов позволили создать принципиально
новый для того времени учебник химии. Периодическая система
Д.И.Менделеева отражена в содержании и построении его «Основ химии».
Этот принцип построе- ния используется в настоящее время во всех
учебниках неорганической химии и в ряде учебников общей химии.
Например, в учебниках Б.В.Некрасова, в которых он пишет: «В
настоящее время, когда общая химия уже достаточно обогатилась
теоретическими представлениями, иным должен стать и метод ее изложения.
Очевидно, что необходимо по возможности стремиться к тому, чтобы и весь
курс и отдельные его части представляли собой не набор фактических
данных и теоретических положений, а с в я з н о е ц е л о е (выделено
автором). Поэтому нужно всемерно стараться не просто «излагать» курс, а
его л о г и ч е с к и р а з в е р т ы в а т ь , что особенно важно (и одновременно
легче осуществимо) при рассмотрении теоретических вопросов... Само
п о с т р о е н и е к у р с а должно в первую очередь обеспечить возможность
его логического развертывания. Естественной основой такого построения
применительно к общей химии является периодический закон
Д.И.Менделеева. Поэтому вопрос о положении этого закона в учебнике не
может быть удовлетворительно решен по формуле «или — или» (в начале, в
середине или в конце). Рассматрива периодический закон как основную
путеводную нить, им дует руководствоваться на всем протяжении курса».
В курсе Б.В.Некрасова теоретические положения связываются и
развертываются на основе периодического закона: адсорбция— после хлора,
окислительно-восстановительные реакции — между галогенами и подгруппой
марганца, катализ ____после серы, комплексообразование — после азота, коллоиды
— после кремния, физико-химический анализ — после алюминия, поляризация
ионов — после меди, комплексные соединения — после платины. Таким образом,
теоретический материал привязывается к материалу о свойствах того элемента
Периодической системы, который по каким-либо аспектам играет важную роль в
обосновании теории (во время написания учебника).
В рассмотренном ранее системном подходе на основе перенесения
системы науки на систему учебной дисциплины, четыре учения и блока
содержания находятся в отношении координации друг к другу. Возможен и
другой системный подход к определению содержания, основанный на
принципе суборди-нации (подчинения) блоков обучения.
В.И .Кузнецов, изучая закономерности развития химии, высказал
положение, согласно которому «развитие идей или химических теорий
происходит в такой же последовательности, какая соответствует иерархии
образуемых или химических систем». На основании этого, В.И.Кузнецов
провел классификацию химии в концептуальных систем. Он писал, что
«любая концептуальная система химии — это вполне определенная
теоретическая Целостность, состоящая из множества взаимосвязанных
теорий, каждая из которых служит необходимым элементам единой системы». Это дает возможность рассматривать взаимосвязь между теориями
концептуальной системы так же, как взаимосвязь между элементами
отражаемой или материальной системы.
Классификация химии представлена в виде следующих концептуальных
систем: 1) химия как наука о составе (учение об элементах, учение о
периодичности и теории валентности); 2) структурные теории; 3) учение о
химических процессах (кинетические теории); 4) учение об эволюционной
химии. В данной классификации системы взаимообусловлены, каждая
последующая не опровергает, а дополняет предшествующую, что показано
на рис. 8. Преподавание химии на основе концептуальных систем позволит
обучаемым понять, что между множеством химических объектов и теорий
существует связь, обусловливающая прогрессивное развитие химической
науки.
Четвертая концептуальная система, основы которой были заложены
трудами А.П.Руденко, к сожалению, пока не находит отражения в
российских учебниках химии.
Другой путь формирования творческого химического мышления может
быть осуществлен построением курса химии на основе системного
представления объекта химической науки — вещества и процесса его
превращения. Подобный подход создает у обучаемого химическую картину
природы (мира) и формирует химическое мировоззрение как обобщающий
взгляд на окружающий мир.
Этот подход состоит в переносе системы объекта изучения науки (в
химии — реакция и вещество) на систему и структуру содержания
преподаваемой дисциплины. Вещество представляет собой материю,
организованную в различных структур ных уровнях, и рассматривается как
система, состоящая из ряда элементов, представленных на рис. 9 и
иерархически включенных друг в друге в соответствии с различными
уровнями его организации: ядро, атом, молекула, агрегаты молекул,
комплексная частица, коллоидная частица, кристалл.
Основная идея этого подхода состоит в анализе структур разных уровней
строения вещества, показе преемственности их развития и непрерывного
усложнения форм организации. Учебный материал излагается в
последовательности, отражающей логику системного анализа перечисленных
форм орга низации. Это создает возможности для усвоения системного
метода анализа изучаемых объектов и понимания того, как свойства
элементов системы и системообразующие связи между ними порождают
целостные свойства системы.
В этом подходе многосторонность обсуждения и изучения химического
объекта обеспечивается привлечением сведений из теории строения
вещества, относящихся к различным уровням его организации. Например,
описание строения коллоидной частицы на основе хлорида серебра
начинается с анализа электронного строения атомов и ионов хлора и серебра,
далее осуществляется переход к молекуле, агрегатам молекул, рассматриваются типы межмолекулярных взаимодействий и строения мицеллы.
Такой прием позволяет объяснить заряд частицы, ее термодинамическую и
кинетическую устойчивость и предсказать поведение в электрическом поле и
при введении других электролитов. При этом обучаемому открывается
картина химической эволюции вещества от атомного уровня его организации
до кристаллического.
Этот подход позволяет научно обосновать последовательность изучения
как различных уровней организации вещества, так и типов химических
связей, взаимодействий и реакций, проходящих между веществами. Однако
он, на наш взгляд, имеет более узкие границы применения и в основном
может быть использован при построении курсов наук об иерархически
полиструктурных объектах (неорганическая химия, зоология, ботаника,
астрономия и др.).
Однако этот подход не обосновывает использования внутри- предметных
и межпредметных связей в курсе химии. Но, если продолжить рассмотрение
уровней организации вещества до геологических или биологических
объектов, то обнаруживается возможность показа взаимосвязи уровней
организации вещества, изучаемых различными науками. На рис. 10 представлены междисциплинарные связи химии на основе уровней организации
вещества.
Системное представление химического процесса оказывается значительно
более сложным в связи с неразработанностью этого вопроса в философском и
методологическом отношениях. Под многосторонностью описания и объяснения
химического процесса можно подразумевать зависимость химического процесса от
многих факторов.
Скорость химического процесса зависит от концентрации,давления,
температуры, присутствия катализатора, ионной силы раствора, вида
растворителя, объема и формы сосуда и т.п. Состояние равновесия зависит от
концентрации, давлления, температуры, ионной силы раствора, вида
растворителя. Таким образом, сразу несколько одинаковых факторов влияют
и на равновесие и на скорость процесса. Поэтому можно обсуждать влияние
этих факторов на химический процесс в целом например, говорить о влиянии
концентраций реагирующих веществ одновременно на равновесие и скорость
процесса, а не- раздельно. Влияние температуры на химический процесс также можно обсуждать одновременно с позиций термодинамики и кинетики. В
школьном курсе химии этот прием подробно рассматривается на примере
синтеза аммиака (влияние темпе- ратуры на равновесие и скорость).
Изучение дидактической ценности различных системных подходов
показывает, что каждый из них имеет определенные преимущества и
недостатки. Это приводит к заключению о не обходимости их
одновременного использования.
Различные системные подходы это как бы срезы в единой системе
обучения, сделанные под разными углами. Для формирования
творческого химического мышления еле * брать такой срез, который бы
а наибольшей мере охватывал преимущества всех подходов и наиболее
полно отвечал целям обучения.
Вопросы и заданий
10. Перечислите концептуальные системы химии.
11. Попытайтесь предложить собственную классификацию химических знаний.
12. Когда химия превратилась в науку?
13. Почему преподаватели химии интересуются концептуальными сигмами химии,
но не создано ни одного учебника химии, построенного на основе этих систем?
14. Перечислите уровни организации вещества
15. Какие дополнительные уровни организации вещества вы могли бы предложить?
16. Почему рассмотрение свойств вещества в учебной литературе осуществляется в
направлении от элементарной частицы и атома к ядру, молекуле и далее к более
сложным образованиям, но до сих пор нет ни одного учебника, в котором путь
рассмотрения вещества был бы противоположным, т.е. соответствующим
историческому направлению познания вещества (от куска вещества к атому)?
17. 8.Какие вы знаете (и предлагаете) способы введения исторического материала в
содержание учебника химии?
2.3 Методологические знания в курсе химии
Методология — учение о методах и средствах деятельности.
Методология определяет структуру и последовательность определенных
видов деятельности, в том числе и познавательной.
Методологические знания — это знания о методах и способах получения новых
знаний. Это простое определение показывает огромную роль методологии в
учебно-познавательной деятельности. Методологические знания частично
охватывают и связывают между собой философские и логические знания, систему
науки в целом и ее отраслей, процесс и принципы познания, исторические
закономерности развития наук, концептуальные системы наук и т.п.
Методологические знания — одна из наиболее обобщенных ориентировочных
основ познавательной деятельности.
Системный
подход
характеризуется
ярко
выраженной
методологической направленностью и представляет собой мето-дологическую
ориентацию исследования и преподавания основанную на рассмотрении
объектов в виде систем т,е. Совокупностей элементов, связанных
взаимодействием выступающих как единое целое. Именно поэтому
построение обучения на основе системного подхода требует введения в курс
изучаемой дисциплины методологических знаний.
Остановимся на некоторых видах методологических знаний, вводимых в
курсы учебных дисциплин. Формирование системы знаний и системности
мышления обучаемых проходит через усвоение научных теорий. Научная
теория — системный объект, определенным образом организующий элементы знания в структуру. Важно отметить, что структура научной теории
инвариантна, независима от вида науки, универсальна, а поэтому, научив
учащегося организовывать знания в соответствии со структурой теории на
химическом материале, мы тем самым можем ожидать использование
усвоенного инварианта при изучении других дисциплин.
Исследования Л.Я.Зориной показали, что в школьном обучении
инвариантные связи между элементами теории в сознании учащихся
отсутствуют. Непонимание учащимися связей между элементами
организации научного знания (понятия, закона, следствия и т.п.) отражается
на осмыслении самих знаний и затрудняет развитие системного качества
мышления, т.е. ослабляет теоретическое мышление. Это приводит к определенным затруднениям при описании и объяснении теоретического и
фактологического материала.
Учащимся десятых классов, избравшим химию своей будущей специальностью, были заданы следующие вопросы: 1) что изучает (предмет изучения)
теория органического строения Бутлерова? 2) назовите основные понятия (понятие)
этой теории; 3) назовите ее основные положения: 4) укажите какие-либо факты,
лежащие в основе этих положений; 5) назовите какие-либо следствия (следствие)
теории Бутлерова; 6) известны ли границы применимости этой теории?
Анализ ответов показал, что учащиеся средних школ и студенты, имея представление о теории
и о содержании ее основных положений не смогли вычленить место, занимаемое в теории тем или
иным знанием. У учащихся остается неосмысленным, что одни знания в теории выступают в
качестве исходных положений, другие — в качестве следствий, и меж- ду ними существует
определенная связь.
*
Из курсов химии учащийся и студент не могут узнать, что такое опыт
(эксперимент), чем он отличается от наблюдения и с какой целью ставится. В
учебнике они читают: «Теория электролитической диссоциации», но не знают,
что такое теория и каковы предъявляемые к ней требования. Они заучивают
многочисленные определения и закономерности, но им не объясняются
правила их формулирования. При изучении периодического закона
используются представления о систематизации и классификации, но каковы
конкретные процедуры для их осуществления не объясняется. То же самое
можно повторить и в отношении других методологических знаний.
Поэтому мы считаем необходимым с первых же дней обучения химии
знакомить обучаемых с основами методологических знаний. Наш опыт
показал, что методологические знания следует давать не только в виде
одного урока или вводной лекции, но и далее постоянно давать в том или
ином объеме по мере развития содержания курса.
С целью формирования системности мышления при конструировании
содержания теория должна выступать как единица содержания, и в качестве
целостного объекта должно быть избрано не отдельное научное понятие и
даже не их система, а именно научная теория.
По определению JI.Я.Зориной «научная теория — это структурная
единица науки, представляющая собой совокупность знаний, объединенных в
систему на основе некоторых общих положений. Она состоит из двух частей
— оснований и следствий. Основания — это одна часть теории, включающая
группу основных понятий, исходных посылок и эмпирический базис;
следствия — другая часть теории, в которой на базе исходных посылок
объясняются, интерпретируются известные факты и предсказываются
новые».
Схематически система научной теории показана на рис. 11. Эта схема
может служить указанием на то, как и в какой последовательности следует
развертывать научную теорию в процессе ее изложения обучаемым.
Л.Я.Зорина пишет: «В программах и учебниках мы не- Редко
встречаемся с тем, что основы теории отождествляются с ее первой частью
— основанием (системой понятий и Формулировкой основных положений).
Вторая часть теории применение основных положений для объяснения и
пред сказания новых фактов) либо вообще остается вне программы
(например, термодинамика), либо освещается таким образом, что учащиеся
не осознают выводного характера этих знаний, являющихся следствиями
исходных посылок, и усваивают их как знания, расположенные с этими
посылками... В применении к обучению это означает, что наличие основных
положений без связи их со следствиями превращает эти положения в
отдельные, ни с чем не связанные знания, служащие для запоминания и, в
лучшем случае, для решения задач. В таком случае основные положения не
играют той роли, которая им объективно присуща: они не могут придать
некоторой совокупности знаний определенную целостность*.
Нами была предпринята попытка ввести основы методологических
знаний в учебное пособие по химии. Приводим некоторые главные
положения этого введения, обращенные к обучаемому и позволяющие
уяснить цель изучения дисциплины и ориентироваться в научном материале.
Системность знании. Основы теории систем. Системный подход. Целостность
системы. Иерархически организованные системы. Междисциплинарные связи. Система
современной химической науки. Наука как система знаний и деятельности. Система
научной теории. Пути получения новых знаний. Гипотеза. Наблюдение. Экспери мент.
Постановка проблемы. Закон. Содержание и структура научной теории.
Материал данного методологического введения служит ориентировочной
основой изучения курса химии. Частично он излагается на первой лекции,
частично в других лекциях. В начале занятий обучаемым предписывается его
тщательно изучить. Аналогичное методологическое введение предпослано и
лабораторному практикуму.
В качестве примера построения теории (модели) из экспериментальных
данных по свойствам оксида углерода см. применение метода валентных
связей к молекуле СО [4, с. 220-222].
Преподаватель говорит обучаемому: «Проделай эксперимент*,
«Расскажи о теории электролитической диссоциации*, «Проанализируй
гипотезы о происхождении нефти», «Сформулируй определение понятия
произведения растворимости*, «Расскажи о первом законе термодинамики*
и т.п. Но как можно что-то делать, рассказывать, формулировать, не зная, что
такое эксперимент, теория, гипотеза, закон. Как можно определить понятия,
не зная правил построения определения? Преподаватели возмущаются, что
учащиеся на семинарских занятиях или экзаменах молчат, когда их просят
рассказать о чем-либо, описать вещество или процесс, объяснить наблюдаемое явление, доказать, предсказать и т.п. Но как все эти познавательные
процедуры (действия) может выполнить человек, если он не знает, что они
собой представляют и каковы правила (нормы) их проведения? Несомненно,
что преподаватели химии должны всем подобным методологическим
знаниям учить своих учеников.
В учебном процессе наиболее распространены процедуры описания и
объяснения. Обычно научное описание (отображение) объекта строится в
соответствии с его структурой. Описание многоуровневого целостного
объекта тоже должно быть сделано на нескольких уровнях. «Срезы* одного и
того же объекта могут быть выбраны неоднозначно. В частном случае они
могут совпадать с уровнями организации вещества. Необходимость
многоуровневого описания возрастает с увеличением сложности объекта.
Описание целостного объекта совершается по схеме: нерасчлененное целое
— анализ объекта — вторичный синтез.
Чаще всего описание объекта в учебнике, на уроке или на лекции
проходит в рамке одной теории, но в ряде случаев такое описание
оказывается неполным и требуется описание в рамках науки. Это требование
совпадает с описанием на основе четырех учений химии.
Процедура объяснения может быть приравнена к методу научного
исследования, непосредственная функция которого состоит в раскрытии
сущности, внутренней природы исследи мого объекта. Выделены следующие
типы объяснения: К чинное, следственное, структурное (внутреннее и
внешне\
В науке эти типы объяснения употребляются настолько слит но, что
образуется единое структурно-функциональное объяснение. Именно к
такому типу объяснения следует стремиться при обучении.
Обучение правилам описания, объяснения, доказательства, рассказа о
чем-либо особенно важно для эффективного проведения семинарских
занятий, деловых игр, самостоятельной внеаудиторной работы, оформления
результатов лабораторного эксперимента и т.п.
Влияние методологических знаний на формирование у студентов
навыков описания учебного эксперимента по химии изучено в [13, с. 50-59].
Задания методологического характера приведены в [3], например, № 1-8;
1-9; 1-10; 1-11; 1-13; 1-25; 29-20; 29-21; 29-114 и др.
Вопросы и задания
1. Вспомните, как вы раньше определяли методологические знания. Как определяются
методологические знания в этом учебнике?
2. Перечислите цели введения методологических знаний в содержание курсов химии?
3. Существуют ли принципиальные различия между методологическими знаниями,
вводимыми в содержание обучения химии, в содержание обучения других естественных наук и в
содержание обучения гуманитарных наук?
4. Опишите важнейший объект химии — воду. Соберите сочинения вашей группы и
сравните их: по полноте (многосторонность рассмотрения), глубине (теоретичность, число
привлеченных научных теорий), сложности (число внутри предметных и межпредметных связей).
Подсчитайте число научных понятий, использованных каждым автором. Расположите участников
этого педагогического эксперимента в порядке понижения значения каждого из указанных
показателей. Предложите другие критерии оценки описания подобных химических объектов.
Обнаруживается ли какая корреляция между критериями оценки описания?
5. Выделите критерии оценки учебных объяснения и доказательства. Разработайте темы
объяснения и доказательства каких-либо химических объектов и выполните задания в своих
группах. Оцените результаты выполненного эксперимента.
6. Выпишите из энциклопедий и философского словаря определение теории, закона,
принципа и правила. Сравните их. Укажите взаимосвязь между этими понятиями
7. Насколько правомочны следующие словосочетания «Правило фаз Гиббса»,
«Закон Рауля», «Принцип Jle Шателье»? Приведите другие
аналогичные примеры.
8. Расположите следующие познавательные процедуры в порядке понижении их
значимости в научном исследовании и в учебной процессе: доказательство,
описание, объяснение, сравнение, предсказание и другие. Выделите критерии для
опенки результатов выполнения каждой из этих процедур. Предложите темы
заданий по этим познавательным процедурам.
2.4 Исторические знания
В настоящее время непрерывно возрастает интерес к истории науки, так
как плодотворное изучение современной науки возможно при понимании
путей ее развития. Знание истории науки часто помогает прогнозировать ее
будущее. Введение исторических знаний в курсы дисциплин (даже
тенических) — один из важных приемов усиления гуманистической кой
направленности обучения (гуманизация и гуманитаризация обучения).
История химии занимает важное место в курсах химии, которые
немыслимы, хотя бы без краткого описания вклада М.В.Ломоносова.
Д.И.Менделеева, А.М.Бутлерова в становление современной химии. В курсе
химии преподаватель упоминает, по крайней мере, 30 имен ученых, чьими
именами названы законы, теории, правила и т.п. Спрашивается, как же в условиях ограниченного бюджета времени вводить исторические сведения в
курс химии? Рассмотрим лишь некоторые решения этой проблемы.
Изучаемая дисциплина может быть построена в соответствии с
историческим ходом развития науки и при обучении повторяются все
ступени процесса ее приближения к современному уровню. Несмотря на
кажущуюся заманчивость показа обучаемому естественной эволюции науки,
ее ошибок и достижений, для формирования научного типа мышления, такой
подход при преподавании естественных наук не пригоден. Ом требует
огромных затрат времени, застав- лает обучаемого непрерывно
пересматривать содержание ранее усвоенных понятий и недостаточно полно
охарактери* зовы мнет сегодняшнее состояние науки. В то же время рас*
смотрение противоречивого хода формирования теоретических знаний
может служить источником многочисленных проблемных ситуаций,
показывающих трудности развития науки.
На наш взгляд, в курсе химии (в начале или в его конце) должна быть
предусмотрена лекция или ее часть, посвященная истории науки в целом.
Возможен и другой путь введения исторических знаний. Так, когда
преподаватель обсуждает материал, связанный с чьими-либо именами
(например, закон Гесса, теория Бора, уравнение Шредингера и т.п.), следует
сказать несколько слов о дате события и по возможности кратко
охарактеризовать состояние науки того времени.
Перспективно использование исторических знаний для изучения
программного материала. Суть этого приема заключается в том, что учитель
(или глава учебника) дает учащимся исторический обзор жизни ученого и
одновременно с обсуждением его научных достижений рассматривает
современное состояние данной научной проблемы. Этот прием позволяет
строить изложение материала с привлечением научных проблем и созданием
проблемных ситуаций.
Рассмотрим в качестве примера, как можно воспользоваться историческим
материалом при изучении растворов и теории электролитической диссоциации. После
усвоения основ термодинамики и кинетики переходим к растворам и рассказываем о
величайшем обобщении химии XIX в.
— теории электролитической диссоциации и ее творце — шведском ученом Сванте
Аррениусе (1859-1927). Его интересы простирались от микромира: мира ионов и атомов
— до мира космических тел и Галактик. Его ум находил связь между явлениями и
фактами, далеко отстоящими друг от друга.
Исследования Аррениуса охватывали все уровни химической организации вещества,
отличались ярко выраженным межнаучным направлением и исключительной
многосторонностью рассмотрения изучаемых объектов. Именно это следует показать
учащимся, рассказывая о С.Аррениусе.
С.Аррениус в 1882 г. начал изучать электропроводность разбавленных водных
растворов кислот, оснований и солей и через 5 лет (в 1887 г.) пришел к выводу, что эти
вещества при их растворении распадаются на электрически заряженные частицы — ионы.
Самым веским доказательством этого утверждения было отклонение поведения
электролитов в водном растворе от закона Рауля •— электролиты показывали значительно
более высокие модальные понижения температур замерзания и результаты изучения
электропроводности водных растворов электролитов (чем больше ионов образовывало
вещество в растворе, тем выше была электроПрОВОДНОСТЬ).
Таким образом, теория Аррениуса возникла при объединении (совместном
рассмотрении) учения о растворах и идей электрохимии. Сам Аррениус считал наиболее
убедительным доказательством правильности своей теории хорошее доказательство
значений степени диссоциации а, вычисленных из данных по электропроводности и по
температурам за- мерзания, т.е. по двум свойствам, которые кажутся совершенно
независимыми друг от друга.
Рассказывая об общих путях развития научных теорий, полезно остановиться и на
другом факте, подтверждавшем важность многосторон
него подхода. Как писал Аррениус, начиная работу над своей теорией, он видел перед
собой газ (бром. Йод), отклоняющийся от закона Авогадро (диссоциация при нагревании).
Следовательно, Аррениус перенес по аналогии некоторые представления о газовом
состоянии веществе на растворы.
В 1877 г. первые исследования осмотического давления водных растворов
тростникового сахара произвел В.Пфеффер. По его денным через
10 лет Я.Х.Вант-Гофф установил зависимость осмотического давления от
концентрации растворенного вещества, совпадающую по форме с зако ном БойляМариотта для идеальных газов.
С.Аррениус сразу же привлек работу Я.Вант-Гоффа для доказательства своих идей.
Коэффициент Вант-Гоффа і в уравнении ПV - inRT оказался близким к 2 для бинарных
электролитов типа NaCl, 3 для электро* литов, распадающихся на три иона и т.д.
В 1842 г. Г.Гесс установил так называемый закон термонейтральвос- ти. Если
смешать два раствора солей (с одинаковой температурой и кислотностью), образующих
две новые соли, то температура их смеси не из* менится или почти не изменится (в том же
году Г.Гесс окончательно сформулировал фундаментальный закон термохимии и
термодинамики, названный его именем).
Закон термонейтральности растворов солей нашел объяснение только при помощи
теории электролитической диссоциации: при смешении растворов сильных электролитов
ионы остаются в полученном растворе в первоначальном состоянии, и поэтому не
обнаруживается никакого теплового эффекта.
В 1889-1802 гт. С.Лр|и»нмус изучал влияние температуры на диссоциацию и
вычислил теплоту диссоциации различных слабых кислот. Обнаружилось, что их
электролитическая диссоциация во многих случаях сопровождается небольшим
положительным тепловым эффектом. Выделе- ни#* теплоты при диссоциации оказалось
неожиданным фактом, так как с повышением температуры степень диссоциации
возрастает. Это заставило С.Аррениуса расширить изучение тепловых эффектов
диссоциации. Так, он определил теплоту диссоциации воды на основе двух разных методов: по зависимости степени диссоциации от температуры и непосредственно как
теплоту нейтрализации сильных кислот сильными основаниями. Последним методом
было получено значение, равное 13,9 кклл/лшлъ или 58 кДж/моль.
Заметим, что очень близкое значение теплоты нейтрализации может быть получено
учащимися экспериментально и вычислено по зависимое- тм ионного произведения воды
от тем нерп туры*
То, что тепловой эффект нейтрализации раствора сильной кислоты раствором щелочи
не зависит от природы реагентов, еще раз подтверждает диссоциацию этих электролитов
на ионы и запись уравнения процесса
Н* + ОН- = H20
В 1887-1888 гг. В.Оствальд показал, что скорость химической реакции в растворах зависит от концентрации ионов и снязана с величиной
электропроводности растворов. С. этерификации) в чистой воде проходила крайне
медленно и Аррениус привлекает и кинетические сведения для дальнейшего освоения
своей теории. Скорость омыления (гидролиза) сложных эфиров (реакция, противоположная
резко ускорялась при добавлении щелочей
СН3СООС2Р5 + КОН = С2Н5ОН + СН3ООН
причем скорость реакции была одинаковой, независимо от того, брались пи NaOH или
КОН. Следовательно, ионы натрия или калия не принимает участия в процессе и
уравнение правильно записывать так:
СН3СООС2Н5 + ОН- = С2НбОН + СН3СООТак появилось сокращенная молекулярно-ионная форма записи уравнений реакций.
Реакция этерификации с участием гидроксида бария проходила в 2 раза быстрее
реакции с участием КОН или NaOH той же концентрации. Следовательно, в растворе
Ва(ОН)2 концентрация ионов ОН в 2 раза выше, чем в КОН или NaOH и гидроксид бария
диссоциирует на два иона гидроксида.
Теория электролитической диссоциации связывает между собой огромное число
различных явлений. С. Аррениус считал, что эта теория относится к области знаний,
стоящей на границе существовавших в то вре- ия естественных наук.
Медленное признание теории Аррениуса объяснялось недостаточным знанием
химиками физики и математики. (Разве об этом не полезно знать учащимся!) Надо
отметить, что как сторонники новой теории, так и ее противники, в отличие от самого С.
Аррениуса, проявили односторонний подход к решению столь многосторонней проблемы.
Рассмотрим некоторые возражения противников теории (этот материал можно
использовать в проблемном методе изучения темы и при дискуссионном обсуждении
материала на семинарском занятии). Сторонники химической теории растворов,
считавшие, что раствор есть продукт химического взаимодействия вещества с
растворителем, спрашивали: «Почему нет химической связи между ионами и молекулами
растворителя? Почему противоположно заряженные ионы не объединимте попарно?
Откуда берется энергия для разделения вещества на ионы при растворении? Почему ионы
не испаряются вместе с растворителем? Почему именно те вещества, которые образуются
с наибольшим выделением энергии и имеют наибольшую прочность связи, легче всего
распадаются на ионы (соли, сильные кислоты и сильные основания)? Почему всего и а все
го один электрон так сильно изменяет свойства частицы: в растворе хлорида натрия есть
хлор, но почему он не зелено-желтого цвета и без запаха, почему ионы натрия, как
металлический натрий, не реагируют с водой?». (В то время понятия атома и иона были
совершенно новыми.)
Сторонники С. Аррениуса и последователи его теории относились отрицательно к
гидратации, не верили в теорию растворов Д.И. Менделеева. Напомним, что в 1865-1887
гг. Д.И. Менделеев разработал теорию, согласно которой при образовании раствора
происходит не механическое равномерное распределение частиц, а имеют место насто
ящее химическое взаимодействие между частицами растворен щества и растворителя.
Растворы — соединения неопределенного состава, гидраты.
Несмотря на отрицательное отношение Д.И. Менделеева к теории электролитической
диссоциации, С. Аррениус считал Д.И. Менделееве выдающимся химиком.
Огромное значение для развития теории электролитической диссоциации было
личное знакомство (даже дружба) и совместная работа С. Аррениуса с Г. Вант-Гоффом и
В. Оствальдом. Выше говорилось, что С. Аррениус обратился к изучению скоростей
реакций в растворах для подтверждения теории электролитической диссоциации.
Интересно просле- дить, как происходил переход С. Аррениуса от одной теории к другой,
от одного метода исследования к другому, как происходило расширение его научной
сферы.
В 1890-1891гг. С. Аррениус изучал электропроводность паров растворов хлорида
натрия. Он показал, что в пламени соль диссоциирована на ионы и электропроводность
обусловлена переносом свободных ионов. Стремясь найти объяснение причин увеличения
электропроводности при повышении температуры (в растворах и в газовом состоянии) и
имея перед собой картину диссоциированных и недиссоциированных молекул, С.
Аррениус пришел к мысли об активных и неактивных молекулах. Объединив известные
термодинамические представления о распределении молекул идеального газа в
равновесной системе (распределение молекул по скоростям, полученное английским
физиком Д. Максвеллом в 1859 г.) с кинематическими идеями об активных молекулах, С.
Аррениус подошел к энергии активации и вывел «уравнение Аррениуса»и просто
описывало зависимость константы скорости от температуры.
По Аррениусу при повышении температуры возрастает число активных частиц,
которые и принимают участие в реакции.
Далее, интересно проследить связь идей теории электролитической диссоциации с
работами по астрофизике и космогонии.
Как уже упоминалось, С. Аррениус изучал электропроводность в пламени с парами
солей. Затем он занялся исследованием электропроводности воздуха и влиянием
освещения. Это привело к рассмотрению влияния солнечных лучей на воздух и
атмосферу. Связав положение Луны с атмосферным электричеством, С. Аррениус сделал
попытку объяснить природу северных сияний (ионы, ионизированные молекулы!). Далее
он заинтересовался влиянием содержания углекислого газа на температуру нижних слоев
атмосферы (парниковый эффект, как теперь говорят) и перешел к изучению
физиологического влияния света и атмосферного электричества.
В 1873 г. Д. Максвелл (о его роли в теории активных молекул уже говорилось)
показал, что лучи света оказывают давление на освещаемые тела. В 1899 г. русский физик
П.Н. Лебедев экспериментально измерил величину светового давления. На основе этих
работ С. Аррениус вычислил размер частицы, для которой давление лучей Солнца
уравновешивает силу его притяжения (для частицы с плотностью воды диаметр равен
0,0015 мм). Это позволило объяснить поведение кометных хвостов, выдвинуть гипотезу
переноса космической пыли и одновременно подтвердить идею о том, что жизнь на
Землю была перенесена световым давлением из Космоса (споры, зародыши переносятся с
обитаемых планет, а низкая температура замедляет скорость прохождения химических
процессов). Эта идея была позже объявлена неверной (она не объясняла, как вообще
зарождается жизнь, кроме тогo считалось, что космические лучи должны уничтожить
жизнь клеток), но сейчас с привлечением современных данных не отвергается.
В 1910-1914 гг. С. Аррениус обсуждал вопрос о том, откуда берется энергия Солнца и
высказал предположение, что происходит превращение ядер атомов водорода в ядра
гелия.
Широта научных интересов С. Аррениуса была поразительна. В последние годы
жизни им написаны книги: «Образование миров» (1907), «Иммунохимия» (1910) и
«Количественные законы биологической химии».
Этот краткий исторический обзор показывает, как важен для ученого
многосторонний подход к рассмотрению изучаемого объекта и насколько
плодотворным оказывается привлечение необходимого материала из других
наук. В то же время анализ творчества ученого ясно показывает, что все его
научные интересы были обусловлены научным окружением, витавшими
вокруг идеями и нерешенными проблемами.
Разумеется, весь изложенный материал дать в одной лекции или на одном
уроке невозможно, но частично ввести исторические сведения в
обсуждаемую теорию очень полезно.
Мы считаем, что наибольшую пользу при обучении дают исторические
сведения, показывающие многосторонность рассмотрения (изучения) и
системность подхода. Это один из критериев отбора исторического
материала и включения его в содержание обучения.
Вопросы и задания
1. Перечислите способы введения исторических знаний в содержание обучения.
2.Подготовьте исторические обзоры по работам Г.И. Гесса, А. Лавуазье, А.П.
Бородина и других заинтересовавших вас ученых. Изложите те методические идеи,
которые вы заложили в ваш обзор.
3. Попытайтесь осуществить педагогический эксперимент для доказательства
эффективности вашей методики введения исторических знаний. Например, изучите
сравнительноe усвоение химических знаний, предложенных обычным путем и в
историческом обзоре. Педагогический эксперимент ставится так: в контрольной группе
некоторый объем химических знаний предлагается обучаемым обычным информационным приемом (устное изложение преподавателем, чтение учебника и т.п.); в
экспериментальной группе те же знания вводятся в канве исторических знаний.
Предложите контрольные задания для оценки достижений учащихся контрольной и
экспериментальной групп. Выделите критерии оценки заданий.
2.5. Другие виды знаний, вводимые в курсы химии
Кроме методологических и исторических знаний, в курс химии
рекомендуется, а различными авторами вводятся, в том или ином объеме,
философские, мировоззренческие и логические знания. Философские и
мировоззренческие знания исключительно важны для формирования
полноценного содержания обучения. Эти виды знаний обладают столь
сильным обобщающим качеством, что пронизывают по воле или не по воли
авторов их пособия и учебники. Они настолько важны в обучении, что им
посвящена огромная специальная литература, но им до сих пор уделяется незаслуженно мало места в частных методиках обучения.
Философские знания. Владение преподавателем химии методами
познания и их использования в обучении совершенно необходимо. Однако
философские знания всегда были подчинены социальным потребностям
общества и его политическим взглядам, поэтому давать в настоящее время
какие-либо рекомендации по введению философских знаний в содержание
курсов химии кажется преждевременным. В списке литературы приведены
некоторые источники, которые могут оказаться полезными преподавателям.
Мировоззренческие знания. Любая система обучения всегда имеет
мировоззренческую направленность. Содержание обучения отражало раньше и
отражает сейчас мировоззренческие взгляды его создателей.
Мировоззрение — это система обобщенных взглядов на окружающий
человека мир и его положение в нем, способах применения этих взглядов для
позиания действительности и ориентации в окружающей жизни и для оценки
деятельности человека в природе и обществе.
Мировоззрение образуется на основе комплекса всех знаний человечества и
в свою очередь сильнейшим образом влияет на получение и развитие иовых
знаний и интерпретацию уже имеющихся. Мировоззрение неразрывно связано
с деятельностью человека и учащегося. Будучи явлением сознания. оно
выступает как компонент деятельности, ее ориентир. В то же время
мировоззрение обусловлено деятельностью в том числе и познавательной. Из
всего вышесказанного для ваc наибольшее знячеяие имеют утверждения, что
мировоззрение обучаемых формируется как содержанием образования, так и
деятельностью по его усвоению (об атом речь пойдет ниже).
Современное развитие науки я техники выдвигает новые требования к
научной и мировоззренческой подготовке учащегося. Творческое мышление
специалиста формируется на основе диалектико-материалистического
мировоззрения. Одни на путей решения этой задачи состоит в использовании
ядей системного подходя в обучении для формирования одного на важнейших
качеств творческого мышления — системности. Иям представляется, что
яяжиейшим условием решения ной задачи является м ноеосторон нее
рассмотрение изучаемого объекта, которое осуществляет в своей
деятельности преподаватель м студент. Наиболее методологически оправданно многостороннее рассмотрение объекта по числу глав* аых учений
ияукм.
Содержание
и
структура
преподаваемой
дисциплины
по
фундаментальной науке должны отражать систему самой науки. Это и есть
один из методов формирования научного мировоззрения при обучении любой
науке и химии в частности. Усвоение выделенного содержания обучения
осуществляется через систему различных видов познавательной
деятельности, важнейшим из которых выступает деятельность в методе
блемного обучения. Методы проблемного обучения формиру ют научное
мировоззрение обучаемого через его самостоятв^ ную деятельность.
Системный подход имеет огромное воспитательное и мировоззренческое
значение. Системный подход распростра. няется не только на содержание
изучаемых объектов, во также и на способы его выражения, т.е. на форму
знания, на язык. Поэтому системный подход должен войти в мыщ. ление
будущего специалиста. Без этого невозможно проводить научноисследовательскую работу и управлять производством.
Необходимость
мировоззренческой
направленности
изучаемых
дисциплин обусловлена как воспитательными целями, так и целями
повышения научного уровня подготовки будущих специалистов. Нам
представляется важным не только показ учащемуся связи мировоззрения с
изучаемой наукой, ее содержанием и методами, но и формирование научного
мировоззрения средствами учебной дисциплины. Такое мировоззрение
формируется на строго научной основе, ка фоне усвоения общей научной
картины мира. которая составляется из картин мира, воссоздаваемых
фундаментальными естественными науками. В этом отношении система
основных учений химической науки, отражающих взаимосвязь химической
формы движения материи (реакция) и ее носителя (вещество), достаточно
полно обрисовывает химическую картину мира, как часть его общей
картины.
Логические знания. Одной из составных частей творческого мышления
является логическое мышление. Введение и активное использование знаний с
логическим уклоном в обучении химии необходимо, но крайне затруднено
из-за отсутствия курсов логики в средней школе и в вузе.
Логика — наука о формах (структурах мысли) и способах
доказательств и опровержений и вообще рассуждений. Умения
правильно структурировать мысль необходимы каждому выпускнику
школы и вуза. Любой культурный человек должен знать и активно
использовать правила формулирования определений понятий, методы
образования понятий (анализ, сравнения, синтез, абстрагирование,
обобщение), строение суждений, основные формально-логические
законы, правила умозаключений (силлогизмы, аналогия и другие),
логические методы научного мышления (классификация и систематизация
объектов, определение, доказательство, гипотеза и другие). В связи с
всеобщей компьютеризацией обучения полезно знание основ символической
логики.
Одним из лучших и наиболее доступных пособий по использованию
логики в курсе химии остается небольшая по объему книга Ю.В. Ходакова
«Развитие логического мышления на уроках химии»[11]. Влияние
логических знаний на усвоение химических знаний изучалось в [8, с. 67-75].
Изучение приемов логического мышления взрослых показало, что в нем
имеются общие дефекты, демонстрирующие неполноценность стихийно
усвоенных логических приемов. Особенно отчетливо это проявляется при
выборе параметров сравнения, поиска оснований для сопоставления классов
в ходе анализа различных точек зрения в процессе рассуждения. Дефектом
мышления является также ориентация на случайные признаки,
второстепенные отношения, что говорит о недостаточной сформированности
умения выявить существенные признаки. Умственное действие взрослых изза дефектов логического мышления зависят не только от содержания задач,
но и от последовательности и способа предъявления заданий (в устной или
письменной форме задан вопрос). Установлено, что успешность в овладении
приемами познавательной деятельности определяется не возрастом человека
(школьник, студент, аспирант), а типом обучения, в рамках которого оно
проходит [7]. В пособии [3] имеется ряд задач на развитие логических
приемов мышления.
Вопросы и задания
1 Выберите из учебника химии любую главу и усовершенствуйте ее введением
следующих видов знаний: а) философских; б) мировоззренческих; в) логических.
2 Педагогическим экспериментом докажите, что введение в содержание образования
философских, мировоззренческих и логических знаний приводит к более эффективному
усвоению определенного объема химических знаний.
3. Предложите критерии усвоения философских, мировоззренческих и логических
знаний.
Глава 3
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛА
В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС
3.1 Построение курса по принципу доступности
В формировании системных научных знаний важную роль играет не
только обоснованно отобранный предметный материал, но и
последовательность его изучения, которая в основном определяется
следующими тремя принципами: cue- темностью, доступностью и
научностью. Все эти принципы тесно связаны друг с другом и одновременно
определяют порядок изучения материала. Рассмотрим их действие по отдельности.
Основное требование к любому возможному варианту последовательности: в сознании обучающегося фиксируется структура
изучаемой науки и при последующем подходе к любым объектам,
химическим явлениям и задачам используется система знаний из теорий
строения вещества, химической термодинамики, кинетики и учения Д.И.
Менделеева.
Проблема последовательности подачи материала весьма сложна и до
настоящего времени окончательно не разработана. Наиболее часто
последовательность изучения материала стремятся сделать систематической
(или, как говорят, логической): последующие знания опираются на
предыдущие.
Наиболее простой способ изучения материала — линейный, когда
последовательно, закончив изучение содержания одного раздела (блока),
переходят к другому.По такому принципу построены многие учебники
химии и лекционные курсы. Этот способ преподнесения материала весьма
хорошо принимается слабыми учащимися, так как, будучи рассчитанным на
память, позволяет успешно подготовиться к экза менам. Этим способом (см.
рис. 12) можно выработать у учащихся представление об изучаемом
предмете, химии, как состоящем из нескольких основных разделов или
учений. Но это не будет системным подходом, так как связи между блоками
содержания но показываются. Обучающийся не сможет в полной мере
использовать систему приобретенных знаний для решения проблемы или
изучения и описания химического явления. Другой недостаток
рассматриваемого метода, на наш взгляд, состоит в том, что к окончанию
курса учащиеся забывают материал начала курса, что резко сказывается на
качестве знаний в конце семестра.
«Нют недостаток в некоторой степени ослабляется при использовании
метода, который иногда называют концентрическим. или спиральнымүПри
концентрическом способе материал излагается поэтапно с периодическим
возвращением к пройденному, но уже на более высоком уровне. Такой
способ практически не используется на лекциях и в вузовских учебниках
химии с связи с тем, что они рассчитаны на изучение химии в течение
короткого интервала времени (одного семестра), но довольно часто
применяется ПРИ ИЗУЧЕНИИ НЕКОТОР ЫХ ХИМИИ T СНИХ ПОНЯТИЙ
(например, валентности). Трудность концентрического способа состоит в
том, что представления, даваемые первоначально, должны ВКЛЮЧАТЬСЯ в
последующий материал, а НЕ ОТВЕРГАТЬСЯ , как уже утратившие силу.
Переходя от уровня к уровню, учащийся должен не переучиваться, а
расширять свое знание о данном химическом понятии, явлении, законе и т.п.
Однако в этом состоит преимущество метода — показ диалектики развития
научных представлений и относительности наших знаний.
Концентрический способ изучения материала рассчитан на «сильных»
учеников, обладающих развитой системой мысли тельных операций, так как
смена и расширение представлений сопряжены с переосмыслением и
переоценкой
ранее
усвоенных
знаний.
Один
из
недостатков
концентрического метода состоит в том, что неполные первоначальные
представления откладываются в памяти обучающихся прочнее последующих
и процесс их дополнения и совершенствования оказывается довольно
сложным и трудоемким. Этот прием не формирует целостного представления
об объекте изучения, т.е. не приводит к желаемым результатам.
Проследим на примере понятия валентности непрерывное его усложнение.
Наиболее общее и первоначальное определение: валентность элемента — это способность
его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях. За единицу
валентности принимается валентность атома водорода. Валентность другого элемента
выражается числом атомов водорода, которое присоединяет к себе или замещает один
атом этого элемента. Это — валентность по водороду.
Понятие валентности может быть выведено из сопоставления атомных и
эквивалентных* масс элемента. Атомная масса элемента либо равна эквивалентной, либо
содержит 2; 3 и более эквивалентных масс. Число, показывающее, сколько
эквивалентных масс заключается в атомной массе, называется валентностью
рассматриваемого элемента. Следовательно, валентность — частное от деления
атомной массы на эквивалентную. Валентность показывает: со сколькими одновалентными атомами может соединиться (или заменить их) атом данного элемента.
Это понятие еще более усложняется при обсуждении электронного строения
атома как его свойство отдавать или присоединять определенное число электронов.
Когда речь идет о возбуждении электронов внутри уровня, валентность оказывается
равной числу неспаренных электронов. Это — так называемая спиновая валентность
(спин-валентность).
Число
отдаваемых
электронов
определяет
положительную
валентность
соответствующего атома, число присоединяемых электронов — его отрицательную
валентность. Это понятие позже было заменено понятием степени окисления. Степень
окисления, или окислительное число, — воображаемый заряд атома элемента в
соединении, который определяется из предположения ионного строения вещества. В
учебниках часто используются
синонимы: электрохимическая валентность,
электровалентность, состояние окисления, степень окисленности.
При обсуждении метода валентных связей и метода молекулярные орбиталей
валентность — это свойство атома образовывать определенное число связей
(ковалентность). Это понятие еще более расширяется при изучении донорно-акцепторных
взаимодействий, как свойство атома, но на или молекулы отдавать или принимать
определенное число пар элек тронов. Иногда в понятие валентности включают число
атомов, непосредственно окружающих данный атом (координационное число).
Еще более понятие валентности усложняется при изучении межмоле- кулярных
взаимодействий типа водородной связи и теории координационных соединений, как
свойство атома (нона) предоставлять свободные электронные орбитали внешнего и
предвнешнего уровней парам электронов других атомов.
В связи с постоянно продолжающейся дискуссией об использовании понятий
валентности и степени окисления, заметим, что по нашему мнению, крайне расширенное
понятие валентности может быть сокращено до спиновой валентности. От понятия
степени окисления вполне можно отказаться, если подбор коэффициентов в уравнениях
окислительно-вос- становительных реакций осуществлять электронно-ионным методом.
Представляется также возможность возвратиться к ранее отвергнутой положительной и
отрицательной валентности, рассматривая ее только как спиновую валентность и
приписывая ей тот или иной знак, как это делается для степени окисления.
Другой случай не правильного использования концентрического способа изучения
отдельных теоретических положений курса химии приведен ниже. Во многих учебниках
химии на примере реакции
ЗН2 + N2 = 2NH3
формулируется закон действия масс: «При постоянной температуре скорость
химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих
веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов». Выучив этот,
напечатанный цветом закон, учащийся на другой странице может и не обратить внимания
на ничем не выделенное, но играющее огромную роль в кинетике, замечание: «Закон
действия масс в указанном выше виде неприменим... к реакциям более сложным в
кинетическом отношении, например, когда сумма показателей степени у концентрации
больше трех». В данном случае имеет место не только расширение содержания закона, но
и исправление ошибки. Разумеется, усвоение подобного материала доступно только
«сильным» учащимся, но в большинстве случаев приводит к запоминанию первоначально
приведенной неверной формулировки.
Заметим, что нам представляется более правильным вначале дать следующую
формулировку закона действующих масс: «Скорость химической реакции
пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени
некоторых чисел, определяемых опытным путем». После обсуждения порядка и
молекулярности реакции при рассмотрении кинетики простых реакций дается закон
действия масс в следуй тем виде: «Для простейшей (элементарной реакции) скорость
химичес кой реакции пропорциональна произведению концентраций реагирую щих
веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов». Такая
последовательность не приводит к более сильному запоминанию узкого и менее
универсального положения, которое дается после научного более строгого.
Концентрический путь изучения материала, как и линейный. способен
выработать у обучающегося осознание того, что ИЗУЧАЕМАЯ наука состоит из
нескольких важнейших разделов, но это не отвечает требованиям системного
подхода, так как при этом не используются внутрипредметные связи и
затруднено многостороннее рассмотрение объектов.
Для выработки навыков МНОГОСТОРОННЕГО (ПО ЧИСЛУ БЛОКОВ
содержания) рассмотрения химических объектов необходимо в лекционном
курсе и в учебнике НЕПРЕРЫВНО ИСПОЛЬЗОвать материал всех блоков. В курсе,
состоящем из четырех блоков, это потребовало бы привлечения на всех
лекциях и других видах занятий для объяснения любого химического
явления одновременно учений о строении вещества, направления реакций, их
скорости и о периодическом изменении свойств. Подобный способ изучения
и изложения материала возможен, когда учащиеся уже ознакомлены с
теоретическими основами блоков материала. Приступающему к изучению
химии, эти основы неизвестны, и их следует предварительно освоить, чтобы
впоследствии всесторонне использовать в системном методе изучения науки.
Как же выйти из возникшего противоречия ?
Очевидно, следует так построить курс и распределить материал, чтобы в
начале курса излагался материал преимущественно поблочно с
одновременным привлечением к каждому из блоков некоторой части
материала из других блоков с последующим, все более тесным смешением
теоретических основ содержания блоков. В соответствии с этим предлагается
(требование принципа доступности) период изучения курса разделить на три
этапа: первый — преимущественно поблочного, второй — смешанного и
третий — системного изучения.
Для облегчения понимания этого процесса представим себе простейший
случай: изучаемая дисциплина состоит только из двух блоков, например,
термодинамики и кинетики. Отложим некоторое количество их содержания
на осях координат. Точки 1 и 2 изображают содержание некоторых двух бло
ков. Точка I отвечает исходному уровню знаний, точка II — конечному,
желаемому уровню знаний.
Переход из состояния I в состояние II может осуществ- ляться
несколькими различными путями. По сторонам квадрата к точке II можно
подойти при последовательном изучении материала блоков. Путь I-1-II
осуществляется при изучении сначала блока 1, затем блока 2, путь I-2-II —
при изучении сначала блока 2, затем блока 1. Очевидно, что ни один из этих
линейных путей не отвечает требованиям системного подхода.
Идеальным способом было бы продвижение вдоль диагонали квадрата IІІ. Однако для учащихся этот путь неприемлем, поэтому следует
рекомендовать в начале курса использовать преимущественно поблочное
изложение, например, сперва блок 1 с привлечением материала блока 2, что
изображено отрезком «1(+2)», затем блок 2 с привлечением блока 2, что
отвечает отрезку «2( + 1)». В дальнейшем материал блоков все сильнее
смешивается и осуществляется смешанное изложение, что показано
продвижением вдоль отрезка «1+2» и «2+1» и, наконец, преподаватель
переходит к системному изучению материала (материал обоих блоков излагается совместно).
Аналогично строится изучение в более сложном случае, когда
дисциплина содержит большее число блоков. Так, на рис. 15 изображена
модель курса, состоящего из трех блоков содержания, например,
термодинамики, кинетики и строения вещества. Продвижение по ребрам
куба из точки I в точку II будет соответствовать линейному пути изучения
материала. Движение по диагонали І-II соответствует системному способу
изучения, которое в практике преподавания оказывается возможным только
на третьем этапе изучения (для обучающихся которым незнакомы
перечисленные учения).
После преимущественно поблочного изучения следует смешанное
изложение, в течение которого изучаются фазовые состояния вещества и
реакция в различных фазах. При изучении газового состояния учащиеся
знакомятся со структурой свободных молекул, причинами отклонений
поведения реальных газов от идеальных, с кинетическим выводом основных
термодинамических соотношений, с термодинамикой и механизмами
простейших газовых реакций.
При изучении жидкого состояния и жидкофазных реакций обсуждаются
типы межмолекулярных взаимодействий, обусловливающих это состояние;
равновесие жидкость — пар, позволяющее судить о структуре жидкости;
теория сильных электролитов, как вытекающая из различного рода взаимодействий между ионами и молекулами в растворах и объясняющая влияние
сильных электролитов на смешение равновесия и скорость реакции.
Рассказывая о реакциях гидролиза, буферных растворах и pH растворов,
преподаватель старается показать связь между равновесиями в растворах, их
термодинамическими характеристиками и влиянием на них строения
молекул и ионов, участвующих в реакциях, а также останавливается на
кинетике и механизмах реакций в растворах. Аналогичным образом,
используя материал всех четырех блоков, изучаются окислительновосстановительные реакции.
Прежде чем перейти к изучению кристаллического состояния вещества и
реакций в твердых фазах, изучаются равновесия кристалл — газ, кристалл —
жидкость и более подробно кристалл — раствор. Изучение на границе
кристалл — раствор включает в себя такие важнейшие для курсов химии
вопросы» как произведение растворимости, электродные процессы, потенциалы и коррозия.
Завершается
период
смешанного
изложения
обсуждением
кристаллического состояния вещества и реакций в твердых фазаах. Здесь
рассказываются о типе кристаллических решеток, дефектности структур и ее
влиянии на физико-химические и кинетические свойства материалов,
делении твердых веществ на изоляторы, полупроводники и проводники, о
металлической связи» свойствах металлов и т.п.
Изложение материала, наиболее полно отвечающее требованиям
системного подхода, осуществляется при изучении химии элементов и их
соединений. Учащимся предлагается обзор изменения свойств по группам,
подгруппам и периодам периодической системы Д.И. Менделеева.
Рассматриваются те свойства. которые уже были изучены ранее:
структурные, термодинамические, кинетические. Дается алгоритм описания
свойств атомов, молекул и ионов в свободном состоянии в различных
фазовых состояниях вещества. Изучение химии элементов и их соединений
становится заключительным этапом освоения многостороннего системного
подхода при изучении и описании веществ и химических реакций.
Приведем пример преимущественно поблочного изложения материала и
одновременно многостороннего, основанного на системе химической науки, рассмотрения
изучаемого объекта.
Обсудим рассказ учителя (или в расширенном варианте текст из несуществующего
учебника химии) о реакции взаимодействия цинка с кислотой и деятельность учащихся по
усвоению программного материала.
Учитель обращается к ученикам (группы по 2-4 человека) с просьбой положить по
кусочку цинка в пробирку, прилить (1-2) мл соляной кислоты в записать в тетради, что
наблюдается. Каковы признаки этой химической реакции? Учащиеся отвечают:
«Выделение газа». Как узнать, какой это газ? Выслушиваются различные предложения и,
по возможносьи, проверяются экспериментально, хотя это сделать в условиях столь
малых количеств не просто.
Какой еще признак можно отметить? Немногие указывают на нагревание пробирки,
т.е. выделение теплоты в этой реакции. Остановимся сначала на этом признаке изучаемой
реакции — выделении теплоты. Записываем термохимическое уравнение реакции (все
подобные операции выполняются малой группой самостоятельно) с указанием фазового
состояния веществ
Zn(K) + 2НСl(р-р) =ZnCl2(p-p) + H2(r) +Q
Учащиеся выбирают среди участников реакции сильные электролиты и уравнение
реакции записывается в молекулярно-ионном виде
Zn + 2Н+ +2Сl = Zn2+ + 2С1 + Н2 +Q
Далее уравнение записывается в сокращенном молекулярно-ионном виде
Zn + 2H=Zn2++H2+Q
Что это за реакция? Окислительно-восстановительная, следует ответ. Запишем уравнение с
отдачей и приемом электронов:
Zn-2e = Zn2+
2H+ + 2e =H2
Мимоходом учитель просит подумать, каков знак теплового эффекта каждой ил этих
двух реакций и который из них больше. Чему равид их сумма? (Но забывайте, что это
реакции проходят в водном растворе, поэтому тепловые эффекты не ровны анергиям
ионизации и сродства к электрону.)
Следующий вопрос: «Что здесь играет роль окислителя и что восстановителя?».
Следующий вопрос: «Как будет проходить реакция, если вместо цинка взять кадмий
или медь, металлы, находящиеся в разных периодах и группах? Или — кальций, магний,
стронций? Каковы будут тепловые эффекты со всеми этими металлами — больше или
меньше теплового эффекта с цинком?».
А изменится ли величина теплового эффекта, если вместо соляной кислоты взять
другую кислоту? Например, серную. Учащиеся должны обратить внимание, что H2SO4
двухосновная кислота, и предположить, что она является сильной при диссоциации по двум
ступеням. Бели пользоваться серной кислотой той же концентрации, что и соляной, то при
расчете на Ьиоль каждой израсходованной кислоты, в случае серной кислоты выделится в 2
раза большее количество водорода и теплоты по сравнению с соляной кислотой, так как при
избытке цинка в случае серной кислоты с ним прореагирует в 2 раза большее количество
ионов водорода.
Что произойдет, если взять раствор уксусной кислоты той же концентрации? Это
можно увидеть, проведя опыт. Учащиеся обращают внимание, реакция проходит медленнее
и пробирка нагревается слабее. Далее учащиеся предлагают возможные объяснения причин
этого явления. Из- за того, что уксусная кислота является слабой кислотой, концентрация
ионов водорода в растворе ниже, чем в растворах сильных кислот. Поэтому реакция
проходит медленнее и теплота рассеивается — это первое объяснение. Второе — кислота
слабая и на отрыв ионов водорода от молекулы требуется энергия, в результате чего
количество выделяющейся теплоты оказывается меньше.
Вспоминаем, как записывается (или
учимсязаписывать) уравнение
реакции взаимодействия цинка с уксусной кислотой. В молекулярном виде уравнение
имеет вид
Zn+2СН3СООН=Zn(CH3COO)2+Н2
В молекулярно-ионном уравнение записывается так
Zn+ 2СН3СООН =Zn2+ + 2СН3СОО- + Н2
Ученики составляют правила записи уравнений взаимодействия металла с сильными
и слабыми кислотами.
Новый вопрос учителя: «Почему для получения водорода нельзя на цинк действовать
азотной кислотой и даже не рекомендуется иеполъзовать серную кислоту?». Обсуждаются
вопросы, связан ные с прохождением окислительно-восстановительных реакции,
уравнения которых составляются методом электронно-ионного баланса. Следовательно в
этих реакциях выделяются другие газы и тепловой эффект также будет другим.
Теперь учитель переходит к обсуждению второго признака изученной реакции между
цинком и соляной кислотой — выделению водорода. Учитель сообщает, что если в
реакции выделяется газ, то реакция производит работу расширения против сил внешнего
давления, т.е. против атмосферного давления воздуха. «Как доказать, что работа совершается? Предложите самое простое устройство, показывающее производство работы»,
— просит учитель.
Учитель показывает демонстрационный эксперимент, в котором водород вытесняет
воду из склянки и вода падает на мельничное колесо (крыльчатка, сделанная из
монстрация крышки консервной банки). Вращение колеса от падающей работы
хим и ч е с к о й на лопасти воды доказывает производство работы реакцией, реакцией.
Следовательно, теперь уравнение реакции может быть записано с тепловым эффектом
и произведенной работой А
Zn(k) + 2НСl(р-р) = ZnCl2(p-p) + Н2(r) + Q + А
Далее возникает проблема, а можно ли по отдельности определить тепловой эффект и
работу реакции. Для ответа привлекается материал из курса физики.
Измерить только тепловой эффект можно, если реакцию проводить в калориметре
при условии, что водород не будет уходить из реакционной системы. В этом случае
реакция будет проходить при постоянном объеме и работа реакцией совершаться не
будет.
Как это осуществить? По-видимому, реакцию следует проводить в
цилиндре с неподвижным поршнем, находящемся в калориметрическом
сосуде, заполненным известным количеством воды. В воду наружного сосуда
калориметра опущен термометр. Отметив температуру воды перед началом
опыта t1 и после его окончания t2, зная удельную теплоемкость воды с [4,184
Д Ж /(К Г )] и ее массу m (r), легко вычислить количество выделенной
реакцией теплоты q (Д Ж ) по формуле
q = (t2- tx)cm.
Значение вычисленного теплового эффекта относится к тому количеству цинка,
которое было взято в калориметрическом опыте. Теперь пересчитаем полученное
значение теплового эффекта на 1 моль цинка и получим изохорный тепловой эффект,
относящийся к 1 моль цинка Qv. Этот тепловой эффект назван изохорным, так как он
получен при постоянном объеме v = пост.
Формула вычисления изохорного теплового эффекта может быть самостоятельно
выведена учащимися в ходе последовательно задаваемых учителем вопросов (обучение по
типу программированного). Главное состоит не в том, чтобы учащийся запомнил
формулу, а мыслил и научился этому типу познавательной деятельности.
Дальнейший ход рассуждений может быть следующим: «А почему же реакция
протекает? Что заставляет цинк «растворяться» в кислоте и почему при этом водород
выделяется?».
ZH(K) + 2НС1(р-р) = ZnCl2(p-p) + Н2(r) + Qv
Выслушиваются самые разнообразные ответы учащихся, как ненаучного, так и
научного характера. Учитель должен выслушивать их все, очень мягко критиковать в
случае их неправильности и обязательно благодарить, хвалить (хотя бы за смелость
выступления) и желательно каждое выступление ученика отмечать в своем журнале учета
работы учеников, т.к. все это сильно активизирует их познавательную деятельность.
Не следует забывать об одном важнейшем правиле успешного проведения учебной
дискуссии — никогда не принимать в начале обсуждения правильный ответ «сильного»
ученика. В этом случае дискуссия сразу же закрывается. Здесь можно посоветовать
учителю просто сказать, не отмечая правильности ответа, что, мол, это предложение
обсудим чуть позже.
Окончательный ответ заключается, по-видимому, в следующем. Реакция
самопроизвольно проходит, потому что в окружающее пространство выделяется энергия
(в данном случае водород остается в сфере реакции при V — пост.). «Откуда же берется
эта самая энергия?», — простым языком учитель задает учащимся вопрос — в научных
дискуссиях следует пользоваться в равной мере и научным и житейским языком, но ни в
коем случае не жаргоном или подростковым языком, что создает у учащихся впечатление
заискивания учителем перед ними и его слабости.
Если выделяется энергия, следовательно, ее запас у исходных веществ выше, чем у
продуктов, и изохорный тепловой эффект, очевидно. будет равен разности между запасом
энергии в конечном состоянии реакционной системы и ее начальным состоянием. При
постоянном объеме системы эта энергия называется внутренней энергией и обозначается
U.
Учитель просит учеников перечислить все виды энергии, которые могут быть
включены во внутреннюю энергию вещества, причем добавляет, что чем больше кем-то
будет указано видов энергии, тем выше будут оценены знания.
Коллективное обсуждение вопроса приводит класс к мнению, что внутренняя энергия
вещества включает в себя все виды энергии вещества — энергию связи между атомами в
молекуле или в кристалле, энергию колебания частиц в кристалле, энергию вращения
группировок в молекуле, энергию распределения электронов в атоме по энергетическим
уровням и подуровням, энергию связи электронов с ядром, энергию связи между
протонами и нейтронами в ядре атома, энергию распределения протонов и нейтронов по
энергетическим уровням ядра атома, энергию связи между неизвестными нам частицами в
протонах и нейтронах и другие, в том числе и пока неизвестные нам виды энергии, кроме
двух видов энергии. •Каких?» — спрашивает учитель у класса.
Групповое обсуждение вопроса приводит к ответу, что во внутреннюю энергию
вещества не включены потенциальная энергия вещества (тела) в воле тяготения и
кинетическая энергия вещества в целом (тела). Так как внутренняя энергия измеряется
при постоянном объеме системы, в нее не входит, разумеется, энергия, связанная с
расширением системы при выделении газа, т.е. работа расширения.
Запас внутренней энергии у цинка и серной кислоты перед опытом, т.е. в начальном
состоянии системы, обозначим U1* запас внутренней энергии продуктов реакции
обозначим U2. Так как в реакции теплота выделяется, то, очевидно, знак разности U2 - U1
= 𝝙U, будет... «Каким будет знак?» — спрашивает у класса учитель. — Конечно,
отрицательным, так как U1 > U2, ведь запас энергии в началь- Д ном состоянии системы
был больше, чем в U конечном н уменьшился за счет выделения теплоты при протекании
реакции».
Далее учитель просит учеников самостоятельно нарисовать энергетическую
диаграмму реакции. Для этого на вертикальной оси отложим энергию системы (без
масштаба), а по горизонтальной оси
некоторую условную характеристику реакции, которую назовем ходом реакции.Для
этого отрезок горизонтальной оси разделим поровну на две части, первую половину
отдадим начальному состоянию системы (исходным веществам) и вторую — конечному
состоянию системы (продуктам реакции). И затем ожидается, что учащиеся самостоятельно создадут рисунок.
Теперь определим соотношение между величинами изменения внутренней энергии и
изохорным тепловым эффектом реакции. Если при реакции выделяется теплота, то
изменение внутренней энергии системы, несомненно, равно по численной величине
тепловому эффекту Δ U — Qv.
Но так как ΔU < 0 и Qv > 0, то ΔU = -Qv
Учитель и ученики пришли к важнейшему выводу: изменение внутренней энергии в
реакции равно изохорному тепловому эффекту, взятому с обратным знаком.
Таким образом, при постоянном объеме можно получить «чистое* значение
теплового эффекта и изменение внутренней энергии без работы расширения.
Проведем тот же эксперимент при постоянном давлении. В тот же калориметр
поместим цилиндр, но с подвижным невесомым поршнем, перемещающимся вдоль стенок
цилиндра без трения (эти требования к поршню выделяются также учениками по просьбе
учителя). Подобный эксперимент называется мысленным экспериментом, так как в
реальных условиях он неосуществим.
Итак, проходит реакция. Выделяющийся водород для сохранения в системе
постоянного давления поднимает поршень и тем самым реакция совершает работу над
окружением (против атмосферного давления) и одновременно выделяется теплота,
которая регистрируется калориметром (как в предыдущем случае). Тепловой эффект при
постоянном давлении называется изобарным тепловым эффектом Qp (р — пост.).
Учитель задает важнейший для последующих рассуждений вопрос о том, какой эффект,
изобарный или ИЗОХОРНЫЙ, ЧИСЛЕННОГО БОЛЬШЕ
Qp < QvилиQv>Qp.
В отличие от изохорного теплового эффекта изобарный тепловой эффект сопровождается
производством работы, следовательно, численно он должен быть меньше (внутренняя энергия
перешла в изобарный эффект и работу расширения). Это можно записать так Qv =Qp + А.
Следующая задача класса — рассчитать работу расширения. Это задание ученики также
выполняют самостоятельно, если смогут перенести знания из курса физики в курс химии.
Невесомый поршень с радиусом R, двигающийся в цилиндре без трения, до начала реакции
находится на отметке после окончания реакции поршень поднялся до отметке h1,после окончания
реакции поршень поднялся до отметки h2 .
Работа перемещения тела A равна произведению пути L на силу F, прилагаемую к
телу или А = LF. Путь поршня равен h2 – h1 = Δh, а сила, действующая на поршень
образующимся газом, равна силе, противодей- ствуюшей его перемещению со стороны
внешней атмосферы, т.е. произведению давления р на площадь поверхности поршня s =
Пr2 или
А= Δhps.
Произведение (hs) есть объем (вместимость) сосуда высотой h и поперечного сечения s.
Поэтому изменение объема при перемещении поршня равно ΔV = Δhs и тогда работа
расширения равна А =pΔV.
Подставим полученное выражение в формулу, связывающую изобарный и изохорный
тепловые эффекты, получим
Qv = Qp + А = Qp + рΔV.
Если школьники знают уравнение Менделеева-Клапейрона
pv = nRT, то,
преобразовав его в выражение, связывающее изменение объема Δv с соответствующим
изменением числа молей газообразных продуктов и исходных веществ Δn, получаем рΔv
= ΔnRT. Тогда выражение
Qv = Qp + А - Qp + рΔV можно переписать в виде
Qv = Qp + рΔV = Qp + ΔnRT.
Вспомним, что ΔU — -Qv, и подставим Qv в полученное выражение, имеем ΔU = - Qp pΔV = -Qp - ΔnRТ.
Перепишем полученное выражение и добавим к нему работу расширения
-Qp = ΔU + А = U + рΔV = ΔU + ΔnRТ
Выражение ΔU + A называется изменением энтальпии и обозначается ΔH.
Следовательно ΔН = -Qp.
Изменение энтальпии равно изобарному тепловому эффекту, взятому с обратным
знаком, или — изменение энтальпии равно изменению внутренней энергии плюс работа
расширения.
Соотношение между изменением энтальпии и изобарным тепловым эффектом может
быть показано на энтальпийной диаграмме реакции, совершенно аналогичной диаграмме
внутренней энергии, показанной на рис. 20. Учащиеся самостоятельно рисуют
энтальпийную диаграмму реакции.
Теперь учитель как бы случайно задает вопрос: «Если уровень исходных веществ
выше уровня продуктов, то почему исходные вещества не мгновенно «падают» на уровень
продуктов? У кого есть какие-либо объяснения или предположения?».
Конечно, самое простое, предположить, что препятствует падению исходных веществ с
верхнего уровня на нижний существование некоторого препятствия или барьера. Этот
энергетический барьер сдерживает мгновенный переход исходных веществ в продукты и является
одним из факторов, определяющих скорость химической реакции. Чтобы исходным веществам
перейти на уровень продуктов, им необходимо обладать определенным повышенным запасом
энергии, позволяющим подняться на вершину барьера и оттуда «скатиться» на нижний уровень.
Очевидно, что совсем не все исходные вещества (молекулы или другие частицы) обладают таким
запасом энергии, иначе исходные вещества мгновенно перешли бы в продукты реакции.
Та энергия, которая необходима исходным веществам для преодоления энергетического
барьера, называется энергией активации, Еакт , или просто Е. Таким образом величина энергии
активации численно равна высоте этого барьера. Чем выше величина этого барьера, тем медленнее
протекает реакция. Если для трех реакций Е3 > Е2 > E1, то реакция с Е3 протекает наиболее
медленно, а с Ё1 наиболее быстро.
Далее учитель обсуждает вопрос о способах понижения энергии активации. Вещества,
способные понизить энергию активации и тем самым ускорить химическую реакцию, называются
катализаторами.
Так, если в зону реакции цинка с кислотой добавить кристаллик медного купороса, реакция
ускоряется (строго говоря сульфат меди не катализатор). Вещества, замедляющие реакцию и
повышающие энергию активации, называются ингибиторами. Одновременно школьники выполняют пробирочные опыты с катализаторами и ингибиторами в реакции между цинком и
кислотой.
Далее учитель задает классу вопрос: «Как влияет введение катализатора или ингибитора на
энтальпию реакции?*. Выслушиваются различные мнения. Можно услышать, что катализатор
повышает тепловой эффект реакции, а ингибитор, наоборот, понижает. Изучая энергетическую
диаграмму реакции, учащиеся видят, что энтальпия реакции не зависит от величины
энергетического барьера и энергии активации.
Делается важнейший вывод: изменение энтальпии и тепловой эффект реакции не
зависят от пути прохождения реакции. Это прием так называемого опережающего обучения
— ученики подведены почти вплотную к закону Гесса, но о нем подробно речь пойдет позже.
Конкретное приложение методики многостороннего системного
рассмотрения химического объекта можно было бы продолжить и дальше,
переходя от темы к теме. Таким приемом можно охватить весь программный
материал. Использование этого приема в преподавании крайне трудоемкое
дело для ителя, как при подборе материала, так и при разработке
последовательности его предъявления учащимся. Для учащихся урок
построенный по этой методике, также требует ^ень высоких умственных
усилий, но в уроке участвуют практически все ученики класса и после урока,
несмотря на сталость, ученики отмечают возникновение у них ощущения
радости от проявленных достижений.
Многосторонность рассмотрения изучаемого объекта, разумеется,
зависит от объема усвоенных ранее знаний, например, в канву построения
урока можно было не вводить уравнение Менделеева-Клапейрона. Эта
методика позволяет научить ученика пользоваться имеющимися в его умственном багаже знаниями и самостоятельно приобретать новые знания, учит
школьника познавательной деятельности и научному общению между собой
и учителем, полностью соответствует современным требованиям
гуманизации образования.
Таким образом, с первых же дней изучения химии учащийся
подготавливается к многостороннему, системному подходу к изучаемым
явлениям. В данном случае происходит так называемое «забегание вперед»
— дидактический прием, полезный при этом способе преподавания и
используемый в начальный период лекционного курса. Опыт показал, что
необычность такого подхода учащиеся замечают только на первых занятиях,
в дальнейшем все трудности быстро исчезают. В то же время учащиеся с
самого начала изучения химии ощущают необходимость высокого уровня
внимания и собственной мыслительной активности.
В качестве примера системного изложения материала в заключительном периоде
курса опишем построение обзора по свойствам галогенов: изотопы, распространенность в
природе (вызванная термодинамической и кинетической устойчивостью атомных ядер и
природных веществ), строение электронных оболочек и свойств изолированных атомов
(энергия ионизации и сродства к электрону, окислительно-восстановительные свойства),
затем рассматриваются двухатомные молекулы галогенов, их энергия связи и реакции с
водородом, в результате чего образуются молекулы соответствующих галогеноводородов.
Обсуждаются механизмы реакций свободных галогенов с водородом и изменение механизма при переходе вниз по подгруппе. Далее разбирается поведение
галогеноводородов в водных растворах, где обращается внимание на осо бое положение
фтороводородной кислоты (аномальные свойства фтора водородная связь). Переходя к
изучению кислородных галогенов, учитель говорит об их строении, термодинамических и
кинетических аспектах реакций с их участием. Так, хлорная кислота — термодинамически
самая сильная кислота и самый сильный окислитель, но в реакциях в водных растворах
реагирует очень медленно вследствие плотного окружения атома хлора атомами
кислорода, в то же время хлорноватистая кислота — слабая кислота и слабый окислитель,
но в связи с доступностью атома хлора окислительно-восстановительные реакции с ее
участием проходят несравненно быстрее.
Таким образом, последовательность представления предметного
содержания
диктуется
не
только
дидактическими
принципами
систематичности и доступности, но и принципом подобия системы учебной
дисциплины системе изучаемой науки. Главное требование к возможному
варианту последовательности введения материала заключается в том, чтобы
в сознании обучающегося фиксировалась система изучаемой науки, как
совокупность ее элементов (учений) и связей между ними.
Разделение периода изучения курса на этапы обусловлено дидактическим
принципом доступности, необходимостью преемственного перехода
методики обучения в средней школе к методике в высшей школе и
важностью постепенного воспитания научного типа мышления.
Вопросы и задания
1. Каковы виды последовательности представления предметного содержания в
соответствии с принципом доступности?
2. Перечислите преимущества и недостатки линейного и концентрического способов
изучения дисциплины.
3. Вспомните темы курса химии или отдельные понятия, которые вводились при
изучении вами курсов химии концентрическим (спиральным) приемом.
4. Предложите темы курса химии и отдельные понятия, которые вы рекомендовали
бы вводить в процесс изучения концентрическим приемом.
5. Предложите темы курса химии и отдельные понятия, которые следует, на ваш
взгляд, изучать только в виде линейной последовательности.
Последовательность изучения материала на основе логики
науки
Из главного методического принципа перенесения системы маемой науки
на систему учебной дисциплины вытекает в качестве обязательного условия
соблюдение некоторых закономерностей науки в последовательности
рассмотрения изучаемого объекта. Последовательность понятий и
суждений, построенную так, что содержание последующих вытекает из
содержания предыдущих, и отражающую необходимую связь явлений,
обусловленную сущностью и строением изучаемого НАУКОЙ объекта,
назовем логикой научного рассмотрения объекта (иногда употребляют
близкие по смыслу понятия «внутренняя логика науки» и просто «логика
науки»).
Методическим принципом определения последовательности в изучении
предметного содержания в этом случае становится принцип перенесения
логики научного рассмотрения на последовательность изучения материала.
Усвоение учащимися логики научного рассмотрения объекта важно для
познания системы изучаемой науки и выбора последовательности
проведения
познавательных
процедур
(описание,
объяснение,
доказательство, предсказание и др.).
Исключительно важным в построении курса химии и в формировании
современной химической картины мира у обучаемого является
последовательность (очередность) в изучении теоретических основ строения
вещества, периодичность и закономерность прохождения химических
процессов.
Посмотрим, как этот вопрос решается в учебниках химии. Во всех
учебниках химии использована единая последовательность представления
материала: строение вещества — закономерности химических процессов.
Несомненно, что взаимное расположение материала о веществе и
процессе в учебнике или лекционном курсе должно подчиняться предмету
современной химической науки и, разумеется, тому определению химии,
3.2
которое предлагает автор.
Ряд авторов вообще не приводят никаких определений химической науки
(учащийся не знает определения того, что он изучает!). Наиболее часто в
учебниках приводится определение химии как науки о веществах и их
превращениях. Это определение предписывает рассматривать химический
объект прежде всего в аспекте его строения и фазового состояния, а затем в
аспекте участия в химическом процессе (направление и скорость реакции),
Это определение диктует построение курса в виде последовательности
«вещество — реакция». Однако, химия наших дней это прежде всего наука о
химическая процессе и этому должно быть подчинено определение химии,
содержание и построение учебника и программы по химии.
Действительно, в практическом применении химических знаний нас
интересуют три основных вопроса, связанных со всеми теоретическими
положениями химии:
1.Получение максимального количества желаемого вещества с
заданными свойствами с минимальным использованием исходных веществ и
с минимальными затратами энергии на осуществление процесса.
2.Получение максимального количества энергии (например. теплоты или
электричества), если в этом состоит цель процессов, для последующего ее
использования.
3.Осуществление процесса с требуемой скоростью.
Отмты на эти вопросы можно получить только при совместном изучении
реакции методами химической термодинамики и химической кинетики на
основе знания теории строения вещества. Именно поэтому в качестве
рабочего определения химии нами принято следующее: « Химия — наука о
превращениях веществ». В данном определении на первое место ставится
химическая форма движения материи, а на второе — носитель этого
движения — вещество. В соответствии с этим вначале следует изучать
основные
закономерности
прохождения
химических
процессов
(термодинамические и кинетические), а затем следует переходить к
изучению веществ и его свойств на основе периодического закона.
Заметим также, что возможность существования рассматриваемого
вещества при данных условиях определяется термодинамическими и
кинетическими факторами процессов его образования в распада.
Наложение в курсе [1] теорий строения вещества после теорий
химических процессов вызвано, кроме вышесказанного* историческим
ходом учения о строении вещества, обусловленным несоответствием
результатов, теоретически предсказываемых теорией строения, результатам,
получаемым экспериментально при термодинамическом и кинетическом
исследовании подобной последовательности в изучении материала
показывает исторический ход развития химической науки и решающую роль
практики в процессе познания.
Последовательность
рассмотрения
«химический
процесс
вещесгво» принимается в качестве методического принципа
обучения химии.
Уровень знаний выпускников средней школы о строении вещества и
периодичности вполне достаточен для возможности сначала изучения
термодинамических и кинетических закономерностей с последующим
переходом к изучению строения вещества. Здесь также сказывается и
психологический эффект: изучение с первых дней нового и трудного
материала термодинамики и кинетики сразу повышает активность и заинтересованность студентов. Если же начинать изучение со строения
вещества, этот эффект не обнаруживается.
Кроме того, лабораторные практикумы по химии значительно лучше
обеспечивают изучение химических процессов, чем строения вещества. Это
позволяет с первых дней синхронизовать лекционные и лабораторные формы
занятий. При этом следует заметить, что построение школьного курса химии
в соответствии с последовательностью «реакция — вещество» вполне
реальная задача.
При изучении закономерностей прохождения химических процессов на
первом месте выступают термодинамические, а на втором —
кинетические представления, так как химическая термодинамика
устанавливает принципиальную осуществимость химических процессов, а
химическая кинетика — осуществимость термодинамически возможных
процессов. Поэтому рассмотрение термодинамических характеристик
изучаемого химического объекта (изучение о направлении процесса)
предшествует рассмотрению его кинетических характеристик (учение о
скорости химического процесса). Эта последовательность строго
соблюдается во всех учебно-позна- вательных процедурах, осуществляемых
в период изучения курса.
При рассмотрении химического процесса термодинамическая и
кинетическая стороны его объединяются, но в любом случае отмечается
первоочередность термодинамического аспекта. Влияние изменения
концентраций реагирующих веществ на химический процесс раскрывается
одновременно на равновесии, константе равновесия, скорости и константе
скорости. На тех же характеристиках химического процесса обсуждается
влияние температуры, давления, посторонних веществ, ката- л и заторов,
объема и формы реактора, освещения и т.п.
Несмотря на научно обоснованную последовательность изучения тем и
рассмотрения химических объектов, учащийся должен постоянно ощущать
взаимосвязь основных учений химии, ее теорий, законов и понятий. В самом
деле, без знания теории строения вещества нельзя обсуждать вопросы о
направлении н скорости химических реакций; выводы о строении вещества
немыслимы без сведений об энергетических характеристиках связи; энергии
химических связей и межмолекулярных взаимодействий веществ
обусловливают не только тепловой эффект реакции, но и ее скорость и тот
или иной механизм реакции; классификация элементов основана на
распределении электронов по энергетическим уровням и подуровням атомов:
периодичность в изменении электронных структур атомов обусловливает
периодичность в изменении свойств атомов, простых веществ, однотипных
соединений и характеристик химических реакций.
Следует заметить, что последовательность термодинамика — кинетика
уже в ближайшем будущем может быть изменена на противоположную. Это,
по-видимому, произойдет тогда, когда химическая наука окончательно
перейдет на четвертый концептуальный уровень развития — учения
эволюционной химии.
Перейдем теперь к обсуждению порядка изучения материала в каждом из
учений. Что касается учений о направлении процессов и их скорости, то
научно обоснованных рекомендаций к определению последовательности
изучения материала каждого учения нет. В основном,/последовательность
определяется по принципам: «от простого к сложному* и «от практики к
теории»?
Изучение основ термодинамики в курсах химии в большинстве случаев
построено по схеме: тепловые эффекты — равновесие — константа
равновесия — энтальпия, энтропия, изобарный потенциал реакций —
направление химического процесса.
Изучение основ кинетики в курсах химии можно рекомендовать в
следующей последовательности: 1) экспериментально определяемая
зависимость скорости от концентрации — порядок —- молекулярность —
простые и сложные реакции - меха нИзм; 2) зависимость скорости от
температуры — энергия активации — катализ — механизм каталитических
процессов.
Однако, в связи с неразработанностью этих вопросов в методологии
химии, варианты последовательности могут быть существенно изменены.
Расположение материала в блоке «строение вещества» осуществляется в
соответствии с иерархией уровней организации вещества. Для методических
целей выделены следующие уровни, отражающие химическую эволюцию
вещества: элементарные частицы (протон, нейтрон и электрон) — ядро атома
— атом (ион) — молекула — (молекулярный ион, ионная пара) —
комплексная частица — коллоидная частица — кристалл. Иерархия уровней
организации вещества стро го детерминирует последовательность изучения
материала блока и определяет порядок преподнесения теорий химической
связи и типов химических взаимодействий.
В учебниках химии авторы обычно не уделяют внимания указанной
выше последовательности, располагая главы и разделы о строении вещества
в самых различных местах.
Последовательность изучения материала по химии элемеи. тов несомненно
должна подчиняться периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Сам
Д.И. Менделеев в «Основах химии» придерживался следующей
последовательности в изучении химии элементов: вода — водород —
кислород, озон, пероксид водорода — азот, воздух, аргон, водородные и
кислородные соединения азота — углерод, углеводороды, соединения
углерода с кислородом и азотом — хлорид натрия, хлороводород — галогены
— щелочные металлы — щелочноземельные элементы — Zn, Cd, Hg, — В,
А1, металлы III группы — Si и элементы IV группы — Р и элементы V
группы — S, Se, Те — Cr, Mo, W, U, Mn — Fe, Со, Ni — платиновые металлы
— Си, Ag, Аu.
Однако ни Д.И. Менделеев, ни его продолжатели не объясняют, почему
от кислорода совершается переход к азоту, углероду, галогенам и далее
щелочным металлам. Периодическая система, по-видимому, нужна была
Д.И. Менделееву для классификации элементов по группам и подгруппам,
которые и использовались в преподавании химии.
Ни один из авторов учебников не объясняет причин выбранной
последовательности изложения материала вообще, и химии элементов в
частности. Почему все авторы начинают изучать химию элементов с
галогенов и далее перемещаются влево по таблице? Почему переходные
элементы изучаются в порядке повышения номеров побочных подгрупп?
Почему в последовательностях обнаруживаются резкие скачки: IV — I
группа, I — VIII группа и другие? По-видимому, в этом сказывается влияние
идей Д.И. Менделеева.
Мы считаем, что изучение химии элементов должно быть подчинено
периодической системе элементов Д.И. М ЕНДЕЛЕЕ ва и порядку заполнения
электронами s,p, d и f — подуровней атомов. В соответствии с этим
выделяются s, р, d и f — последовательности элементов, внутри которых
элементы изучаются в порядке повышения номеров групп.
Такая последовательность изучения материала понятна учащимся и
преподавателю. Она соответствует естественному ходу усложнения
системы электронов в атоме, способствует усвоению электронного
строения атома и уяснению зависимо сти между электронным строением
атома и свойствами i ментов и их соединений.
Вопросы и задания
1.Что вы понимаете под выражением «логика науки»?
2.«Курс неорганической химии* Г. Реми (М., 1965 г., пер. с нем.) начинается
следующим определением химии: «Химия — наука, занимаются изучением
распространения, добычи и искусственного приготов- ;ния веществ; она изучает также их
состав, свойства, превращения и, кроме того, те явления, причины и закономерности,
которые находятся в кязи с этими превращениями».
Б чем заключена некорректность этого определения химической науки? Какие по
значимости признаки химии помещены после слов «так- чсе* и «кроме того*?
Расположите перечисленные в приведенном определении признаки в порядке понижения
их значимости. Переструктури- руите приведенное определение химии по логическим
правилам формулирования определений.
Опишите последовательность изучения материала в соответствии с приведенным
определением химии и в соответствии с предложенным вами определением.
3. В «Основах химии* (1877г., 3-е изд., с. 1) Д.И. Менделеев дает такое определение
химии: «Химия как одна из «естественных наук* занимается некоторыми веществами и
явлениями». Насколько современно это определение химии? Посмотрите последнее
издание «Основ химии* и найдите в нем определение химии. Сравните определения
химии, предложенные Д.И. Менделеевым в разное время.
4. Откройте любой курс химии (в том числе учебник Б.В. Некрасова или Н.Л.
Глинки), определите общую последовательность изложения материала и объясните,
почему автор придерживается именно своей последовательности. Попытайтесь
переструктурировать материал учебника в соответствии с вашими собственными
предложениями, отвечающими логике науки.
5. Откройте любой курс химии (в том числе учебники Б.В. Некрасова и Н.Л. Глинки),
определите последовательность изложения в нем материала по химии элементов.
Приведите ваши предложения по исправлению обнаруженных недостатков.
Лекция №1
ТЕМА: МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
1. Понятие методы обучения и систематизация методов обучения
2.Алгоритмизированное обучени
3 . Программированное обучение
4. Проблемное обучение
1. Понятие методы обучения и систематизация методов обучения
Достижение целей обучения зависит не только от правильно выбранного предметного
содержания,но и методов обучения.
Методы обучения – виды профессиональной деятельности учителя и познавательной
деятельности учащегося направленные на достижение поставленных целей обучения т.е
на усвоения содержания обучения и творческое овладение знаниями
Так как методы обучения предназначены для достижения целей обучения,то с
изменением целей обучения изменяются и сами методы обучения. Методы обучения
реализуются в различных организационых формах обученияи при использовании
различных средств обучения вместе с содержанием обучения целостную систему
обучения.
Для выбора соответствующего методы обучения необходима рассмотреть различные
классификации методов обучения.
1.Классивикация по Ю.К.Бабанским:
а/ по источникам передачи и характеру восприятие информации
(словесные,наглядные,практические );
б/ по решению основных дидактических задач (приобретение знаний,
формирование умений и навыков применение знаний, умений, навыков);
в/ по характеру познавательной деятельности при усвоении содержания
образования (объяснительно и иллюстративный, репропродуктивный,
иследоватеьский, эвристический);
г/ по сочетанию методов преподавания и учения (информационно-сообщающий и
исполнительный, объяснительный и репродуктивный, инструктивно практический и
продуктивно-практический, объяснительно
побуждающий и частично-поисковый);
д/ по источникам знаний, логическим основаниям,уравню
самостоятельности учащихся.
Р.Г.Иванова, определяя метод обучения как конкретный вид целенаправленной
совместной деятельности преподавателья и обучаемых, выделяет три общих метода
обучения химий: объяснительно-иллюстративный,частично-поисковый (эвристический) и
иследовательский.
В.П.Горкунов
в основе класивикации методов обучения видит три критерия:
струтуру процесса обучения, его содержание и взаимную деятельноость обучаемых и
предподавателя. В связи с этим он выделяет три группы методов: а) общелогическии
(инструкция дедукция аналогия); б) методы химического иследования как специфические
в обучении химии(наблюдение, химическиий эксперимент ,моделирование, описание,
метод теоритического иследвания);в) общепедогогические (методы изложения, беседы,
самостоятельная работа).
Многообразие различных характеристик методов обучения,большое число основании
для их класификации показывает их реальную многосторонность и необходимость в
учебном процессе использхолгиывать одновременно ряд методов. Само слово «метод»
означает способ достижения цели при помощи некоторой деятельности. Следовательно,
важно найти те методы, которые способствуют формираванию творческого мышления.
В системе обучения химии отбор методов обучения подчинен задачам перенесения
системы изучаемой науки
на систему учебной дисциплины и использования
дидактических методов, способствующих усвоению выделенного содержания. Система
учебной дисциплины включает как ее предметное содержание, так и общие и частные
методы науки. В курс химии вводятся наиболее общие методы химии, отвечающие
четырем ее учениям и принципу многостороннего рассмотрения химического объекта.
Перенесение научных методов в учебный процесс осуществимо в рамках дидактические
методов обучения.
В системе обучения химии используются многие методы дидактики. Остановимся
лишь на подгруппе выделяемых на основе аспекта мышления методов организации и
осуществления учебно-познавательной деятельности.
Отечественная психология рассматривает процесс учения как деятельность, и
поэтому задача обучения состоит в формировании познавательной деятельности.
Рассмотрение процесса учения как деятельности требует принципиально другого подхода
к усвоению знаний. Решающую роль в формировании действия играет ориентировочная
основа действия (деятельности), которая определяет быстроту формирования и качество
действия и в конечном итоге качество всего обучения в целом. Ориентировочная основа
представляет собой систему ориентиров (указаний), даваемых обучаемому
преподавателем или самостоятельно выделяемых обучаемым при помощи общего метода,
усвоенного в процессе обучения.
В системе обучения выбор метода зависит от этапа изучения курса. На этапе
поблочного изучения отдается предпочтение жесткому управлению обучением –
алгоритмизированному и программированному. На этапе смешанного изучения в большой
мере используется проблемное обучение, на последнем этапе системного изучения
вводится исследовательское обучение.
Ниже остановимся не на всех перечисленных методах обучения, а только на
алгоритмизированном и программированном обучения. Все используемые в обучении
химии методы должны преследовать цель формирования научного знания и отвечающего
ему типа творческого мышления.
2.Алгоритмизированное обучение
Понятием алгоритма понимается любое строгое предписание выполнения действий
или деятельности, обязательно приводящее к достижению заранее поставленной цели и
запланированных результатов.
Алгоритмы - строгие предписания-очень широко используются в обучении химии.
Алгоритмически выполняются лабораторные работы в большинстве практикумов химии.
Обучаемый получает строгое предписание: прилить, добавить,отметить цвет, заметить
образавание осадка, записать и т.п. Алгоритмически решаются задачи по курсу химии;
содержащиеся в тексте задачи числовые данные достаточно подставить в известную
формулу (а это и есть своеобразной алгоритм вычисление), получить ответ и сравнить его
с ответом, помещенным в конце книги.
Правильно выполненное алгоритмическое предписание приводит обучаемого к
требуемому результату при решении всех однотипных задач.
Законы и правила диктуют обучаемому, что надо сделать, чтобы ответиь на вопросы,
решить поставленную задачу. Так, принцип Ле Шателье однозначно позволяет
определить направление смещения равновесия при изменении внешних условий, правило
произведения растворимости дает возможность определить растворение или образование
осадка и т.п. Подобные алгоритмы называют алгоритмами научения. Алгоритмы
учащиеся должны выучивать или запонимать.
Алгоритмический метод обучения – один из важнейших методов формирования
знаний даже в условиях развития творческого мышления. Возможен другой путь
применнения алгоритмических приемов: научить самостоятельно составлять алгоритмы,
т.е. научить самостоятельному выделению ориентиров и построению ориентировочной
основы действии в виде алгоритмических предписаний для выполнения какой-либо по
следующей действительности. Суть этого приема состоит в том, что обучаемому даются
примеры некоторых действий и ставится задача письменно описать порядок и характер их
выполнения.
Очень важны в обучении алгоритмы построения рассказа о каком-либо изучаемом
в курсе объекте. Подобные алгоритмы создаются, разумеется, не для описания единичного
объекта, а целого класса объектов позволяет описать созданный алгоритм, тем выше его
учебная ценность.
В качестве примера приведем алгоритм рассказа о химии элемента ( или группы
периода элементов).
1. Положение элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева.
2. Состав ядра атома ( числа протонов и нейтронов).
3. Распространенность ядер в природе ( определяется качественно по соотношению
чисел протонов и нейтронов).
4. Строение атома элемента. Распределение электронов по энергетическом уровням и
подуровням.
5. Число неспаренных электронов и невозбужденных атомах. Валентные состояния
элемента. Магнитные свойства атома (диамагтитен, парамагнитен).
6. Число неспаренных электронов в возбужденных атомах. Валентные состояния
элемента.
7. Формулы соединений с водородом и кисолродом.
8. Гидроксиды,кислоты, основания и соли. Среда растворов.
9. Соединения с галогенами, серой, азотом, и другими элементами.Свойства
соединений.
10.
Получение ( лабораторное или промышленное) важнейших соединений.
11.
Важнейшие природные соеднения и способы их переработки.
12.
Использование важнейших соединений изучаемого элемента в быту,
промышленности,сельском хозяйстве, медицине и в других отраслях деятельности
человека.
Этот алгоритм связан с объемом усвоенного материала и видоизменятся
преподавателем а зависимости от объема усвоенных знаний.
При составлении алгоритмов (предписания) следует помнить, что алгоритмы должны
быть понятны и доступны всей группе обучаемых, находящихся на данном заранее
известном уровне знаний ( или обученности) , должны быть однозначными , точными,
полными. Все, работающие с алгоритмом, выплняют одни и те же операции и достигают
одного и того же результата при решении задачи или выплнения эксперимента.
Желательно, чтобы алгоритм был максимально универсальным, т.е. позволял его
использовать для решения наиболее большего числа конкретных задач.
Использование алгоритмов- процесс не творческий , но необходимый для
формирования творческого мышления. Ни о каком творческом химическом мышлении не
может идти речь, если учащийся не знает порядка заполнения электронами
энергетических электронных уровней и подуровей атома, строения Периодической
системы элементов Д.И.Менделеева ( это все алгоритмы!) и подобных видов учебнонаучной деятельности.
Напомним, что система химической науки – это общее алгоритмическое предписание
рассмотрения химического объекта.
Алгоритмизированному методу обучения можно придать творческий характер, если
учащийся находит недостаточное звено в предписаний или самостоятельно составляет
какой- либо алгоритм ( для этого используется проблеиный метод обучения ).
3 Программированное обучение
Оснавная часть программированного обучения состоит в том, что предметное
содержание подлежащего изучению материала и познавательная деятельность по его
усвоению разделяются на небольшие порции и шаги. Усвоение каждой порции
проверяются выполнением заданий или ответами на контрольные вопросы.
Расчлененный на порции материал составляет так называемую программу.
Программы по своему построению бывают двух типов – линейные и разветвленные.
Линейная программа – это такая программа , которую все обучаемые проходят в
обязательном порядке и в одинаковой последовательности. Разветвленная программа
позволяет направить обучаемого по одному из нескольких путей в зависимиоти от
правильности его ответа и, следовательно, уровня знаний.
В программированном учебном пособии каждая порция материала, содержащая
некоторые небольшие количество информации, сопровождается вопросом или
требованием выполнить какую-либо операцию. Ответ дается либо при помощи выбора
одного правильного варианта из нескольких, либо сравнением самостоятельно
составленного ответа с несколькими другимим и выбором наиболее правильного с точки
зрения обучаемого.
При прохождении линейной программы предполагается, что в случае
неправильного ответа обучаемый задумывается над причинами ошибки и,
воспользовавшись учебником или другими источниками информации, восполняет
пробелы в своих знаниях. Но это не обязательно, и , разумеется, читатель может идти
дальше, не задумываясь над сделанными ошибкми и не пытаясь их исправить.
Подобное отношение обучаемого к материалу исключается при использовании
разветвленных программ. В случае правильного ответа сразу разрешается перейти к
следующей порции материала. Если был получен ответ, показывающий, что обучаемый
обладает теми знаниями, которые заложены в последующем участке программы,
разрешается непосредственный переход сразу к следующему участку программы. В
случае неправильного ответа предлагается изучить дополнительный материал или дается
разъяснение причин ошибки, для чего материал или дается разъяснение причин ошибки,
для чего обучаемый направляется по иному, более длинному пути или возвращается к
началу участка программы (возвращение и сокращение пути возможно пути возможно и в
линейных программах).
Любая разветвленная программа строится на скелете линейной. На рис. 24
последовательность 1-2-3-4-5-6-7 – это линейная программа6 если от нее не отходят ветви.
Стрелка от 4 к 2 показывает необходимость возвратиться и пройти часть программы
заново. Стрелка 4 -7 показывает разрешение в случае достаточно высокого уровня знаний
часть программы пропустить и перейти к следующему участку. Переход 1-8 показывает
изучение дополнительной порции материала в случае неправильного ответа на вопрос в
порции № 1. Переход 2-9-10 иллюстрирует тот же случай, но если обучаемому
дополнительной порции № 9 оказывается недостаточно для ответа, ему дается еще порция
№ 10 и он снова возвращается к № 2.
Путь 3-4-5-6 в зависимости от знаний обучаемого перестраивается, и он изучает
порции № 11, 12, 13 или 14.
В ряде случаев программы – это алгоритмы,
однозначное предписание
последовательнсти действий в познавательной деятельности.
Программированное обучение ( особенно по разветвленной программе ) довольно
просто решает вопрос индивидуализации обучения. Обучающийся выбирает тот темп
прохождения программы, который отвечает его способностям и уровню знаний. Известно,
что обучение бывает интересным при достаточно высокой трудности и в то же время
доступности материала. Разветвленные программы позволяют обучаемому самому
выбрать путь, оптимальный по трудности и доступности.
4.Проблемное обучение
В проблемном обучении число задаваемых преподавателем ориентиров (указаний)
меньше, но эти ориентиры более обобщены, более важны и более широки по своему
научному содержанию. Для успешного осуществления необходим больший запас знаний
и в то же время количество усваиваемой информации и качество знаний выше.
Проблемное обучение повышает самостоятельность учащихся, увеличивает их
творческую активность, способствует развитию речевых навыков и коллективистских
наклонностей.
Теория и практика проблемного обучения рассматриваются в огромном числе
работ психологического, методического и узкоспециального направления. Изучение этих
работ показывает, что проблемное обучение – современный метод обучения, отвечающий
требованием формирования творчески активного специалиста, и школа должна широко
использовать его в учебном процессе.
Для понимания сути проблемного обучения следует кратко остановиться на его
теоретических предпосылках. Разрабатываемые дидактические теории
можно
распределить по двум группам – теории формирования понятий и теории формирования
умственных действий.Теории каждой группы связаныс теориями другой группы, их
розличие состоит только в том, что ставится в основу теории. Действительно,
формирование, понятий осуществляется благодаря умственным действием, а умственные
действия формируются на основе усваиваемых понятий.
Проблемное обучения в найбольшей степени отвечает деятельностному подходу. Оно
основано на деятельности обучаемых и рассчитано на формирование умственных
действий и понятий через собственную познавательную деятельность.
Вторая отправная точка в теории проблемного обучения заключается в том, что
позновательная деятельность и умственные действия обучаемых строятся в системе,
подобной системе мышления (мыслительной деятельности) . С.Л.Рубинштейн писал, что
мышление – это по существу своему, познание, приводящее к решению встающих перед
человеком проблем или задач .
При проблемном обучении лекция или семинар проходят по заранее тщательно
обдуманному и проработанному сценарию, часто возможны различные отклонения,
вызванные неожиданными вопросами или решениями учащихся. Иногда преподаватель
ведет себя и чувствует как актер на сцене театра. Поведение аудитории в момент
разрешения проблемной ситуации часто непредсказуемо. Иногда сложная проблема быстро обнаруживается и легко решается всеми слушателями. Иногда казалось бы простой
вопрос не заинтересовывает аудиторию и преподаватель оказывается стоящим перед
молчащими и неизвестно о чем думающими учащимися.
На успех решения проблемы часто влияет множество второстепенных факторов.
Хорошее настроение преподавателя, его бодрость, жизнерадостность, уверенность,
способность выйти из затруднения, разговорчивость, подвижность, юмор и т.п. благоприятно действуют на аудиторию. В свою очередь активность учащихся зависит не только
от знаний и подготовленности к знаниям, но и от времени суток, погоды (солнечной или
пасмурной), от того, будет ли после занятия по химии контрольная по другой дисциплине
или не будет, скоро ли зачетная сессия и т.д. и т.п. Проблемное обучения в найбольшей
степени отвечает деятельностному подходу. Оно основано на деятельности обучаемых и
рассчитано на формирование умственных действий и понятий через собственную
познавательную деятельность.
Вторая отправная точка в теории проблемного обучения заключается в том, что
позновательная деятельность и умственные действия обучаемых строятся в системе,
подобной системе мышления (мыслительной деятельности) . С.Л.Рубинштейн писал, что
мышление – это по существу своему, познание, приводящее к решению встающих перед
человеком проблем или задач .
Вопросы и задания
1. Составьте алгоритм научения : а) написанию уравнений гидролиза; б) определения
смещения равновесия по принципу Ле Шателье; в) определения числа фаз по диаграмме
состояния воды; г) составлению диаграммы распределения электронов по энергетическим
уровням и подуровням элементов 3 или 4 периодов Периодической системы элементов
Д.И. Менделеев; д)расчета рН раствора кислоты, основания или соли; е) расчета
концентраций ионов в растворе комплексной соли.
2. Составьте алгоритм научения выполнять какую – либо учебную деятельность по
заинтересовавшей вас теме.
3. Посмотрите какую – либо главу в учебнике химии и выберите тот материал,
который можно испльзовать для составления алгоритма научения.
4 Предложите свое собственное определение проблемного обучения (проблемного
метода обучения).
5 Перечислите недостатки и преимущества «обычного* (информационного) обучения
и проблемного обучения.
6 Откройте любой учебник химии и выберите тот материал, который можно
преподнести учащимся проблемным методом.
7 Откройте страницу учебника химии и попытайтесь учебный материал представить в
виде проблемы. Разработайте план развития проблемной ситуации в группе
учащихся.
Познакомимся с наиболее распространенными.
Алгоритм по определению направления и возможности протекания
окислительно-восстановительной реакции (3 №26-18 ) имеет общий вид :
1. Возможность прохождения окислительно-восстановительной реакции определяют
нижеприведенным образом.Уравнение реакции следует представить в виде схем двух
полуреакций,записанных как процессы восстановления (перед знаком равенства
прибавляются электроны);рядом с уравнением справа записывают найденное из
справочных таблиц отвечающее ему значение стандартного электродного
потенциала.Одно из уравнений следует переписать в противоложном направлении при
этом изменяют знак электродного потенциала.Это уравнение суммируют с другим
уравением,а
электродные
потенциалы
полуреакций
складывают.При
этом
стехиометрические коэффициенты уравнений полуреакций умножаются на такие
числа,чтобы числа принятых и отданных электронов были равны.Электродные
потенциалы на эти числа не умножаются,а алгебраически складываются.
Положительное значическая значение ЭДС (алгебраическая сумма потенциалов
полуреакций)соответствует отрицательному значению изобарного потенциала,и оно
показывает,что реакция возможна,т.е. протекает в том направлении,в котором записанно
уравнение.Если ЭДС окозалось отрицательной величиной,отвечающий ей процесс
термодинамически невозможен.Другими словами для вычисления ЭДС гальванического
элемента следует из значения потенциала более положительногоэлектрода вычесть
значение менее положительное (более отрицательного)
Например, предлагается самостоятельно создать алгоритм составления
уравнения реакции превращения одного ионо в другой при изменении среды
раствора [3, № 24-93; 24-95].
Ниже дан пример последовательности оперций при составлении
уравнений реакции превращения одного иона в другой при изменении рН
среды. Предположим, что ион Cr2О7 2-следует перевести в ион Cr2О42-:
Cr2О7 2CrО42-;
Cr2О7 22CrО42-;
Cr2О7 22CrО42- + Н2О;
Cr2О7 2-+ ОН2CrО42- + Н2О;
Cr2О7 2- +2ОН - = 2CrО42- + Н2О
Опишите словами содержание каждого действия, т.е. составьте алгоритм
перевода иона одного состава в другой при изменении среды раствора.
Обратите внимание на то, в каком случае записывается ион ОН– или Н+,
способствующий превращению, и на каком этапе составления уравнения
справа от знака стрелки прибавляется молекула воды. Записать уравнение со
знаком равенства можно, только убедившись в равенстве числа атомов и
зарядов по обе стороны от знака равенстава. Проверьте составленный вами
алгоритм написания уравнений на примере переходов
Al3+ AlО2-и AlО2Al3+
Разработан алгоритмичемкий прием планированию эксперимента,
обработки полученных данных и выражения результатов формулой. Вначале
выводится уравнение газового состояния на основе следующих рассуждений:
Объем газа V зависит от его природы, количества, т.е. от числа молей газа n,
температуры Т и давления Р. Чтобы найти связывающее эти величины уравнение,
экспериментально изучают изменение какого-то одного свойства или одной
характеристики при изменении только одного условия, сохраняя остальные неизменными.
Поэтому наше изучение начнем с одного какого-либо газа, т.е. сохраняем постоянным
условие природы газа. Возьмем, например, гелий или неон. Для него найдем зависимость
v = f (n,Т,р), состав три (по числу переменных) серии опытов.
В первой серии опытов изучаем зависимость газа от числа молей при постоянных
температуре и давлении.
Увеличение массы газа или увеличения числа молей газа в два раза приводит к
двукратному увеличению объема, увеличение числа молей в три раза – к трехкратному
увеличению объема и т.д. Следовательно, при постоянных температуре и давлении объем
газа пропорционален числу молей газа.
Результаты эксперимента формулы, обозначив знакам «~» пропорцоинальную
зависимость
v ~ n(при Т = пост., р=пост.).
Во второй серии опытов изучаем зависимость объема газа от температуры или
постоянном давлении и для одного и того же количества газа. Изменяя температуру и
измеряя каждй раз объем, обнаруживаем что
𝑣~𝑇(при n= пост.,p=пост.),
Т.е получаем закон Гей – Люссака:
Изменение объема данной массы газа при постоянном давлении прямо
пропорционально изменению температуры.
В третьей серии опытов изучаем зависимость объема газа от давления в два раза
приводит к двукратному уменьшению объема, увеличение давления в три раза – к
трехкратному уменьшению объема, т.е объем газа пропорционален величине, обратной
давлению, что записывается выражением
𝑣~1/p
И являетсязаконом Бойля – Мариотто: p𝑣=пост.
И так, нами получено три выражения: 𝑣~ n; 𝑣~𝑇; 𝑣~1/𝑝.
Как известно, величина, пропорциональная каждой из нескольких других величин,
пропорциональна их произведению. Поэтому
v~(𝑛𝑇)1/𝑝.
Это соотношение позволяет предсказывать влияние различных факторов на объем
газа для различных температур, давлений и количеств газа. Чтобы знак
пропорциональности. Обозначим его символы Rи получим:
v = (RnT)1/p или p𝑣= nRT.
Следующий шаг исследования состоитв определении числового значения
коэффициента пропорциональности. Для этого достаточно подставить в полученное
уравнение числовые значения всех переменных и вычислить коэффицент
пропорциональности R, называемый универсальной газовой постоянной.
Измерим объем 1 моль изучаемого газа при t=00C(273,15K)и p=101325Па. Эти
условия называются нормальными и обозначаются символами p0, v0,T0. При нормальных
условиях объем 1 моль газа (типа гелия или неона) равен 22,414л. Подставим числовые
значенияp0, v0,T0 и n в уравнение
𝑝0𝑣0 101 325 Па ∗ 22,414л
𝑅=
=
= 8314(л ∗ Па)/(К ∗ моль)
𝑛 𝑇0
1 моль − 273,15К
Следующий этап изучения поведения газов-проверка применимости полученного
соотношения к другим газам.
Последним этапом любой экспериментальной или теоритической работы является
установление границ применимости высказанного утверждения, выведенной формулы
или установленного знака.
Тот же самый прием используется и для определения зависимости скорости
химической реакции от концентрации реагирующих веществ, для чего рассмотрим как
следует поставить эксперимент для нахождения зависимости.
В реакции согласно ее стехиометрическому уравнению
A+B+2D=F+L
участвует три исходных реагирующих вещества,A,B или D. Следовательно, для
нахождения зависимости
v=f(CA,CB,CD),
где С – концентрация вещества, следует определить зависимоти скорости от
концентрации для каждого веществ – А,В или D. Проведем три серии опытов.
1. Изменяем концентрацию только одного вещества А,сохраняя концентрации
веществ В и D постоянными. Предположим, эксперимент показал, что в первом опыте
при увлечении концентрации вещества А в 2 раза скорость возросла в 2 раза, во втором
опыте при увелечении концентрации СА в 3 раза скорость возросла в 3 раза, в третьем
опыте при увеличении СА в 4 раза скорость возросла в 4 раза и т.д. Для иллюстрации
демонстрируется реакция Ландольта, или «иодные часы». Учащиеся видят, что
уменьшение концентрации вещества А приводит к увеличению времени появления
окраски в 2 раза. Следовательно, обнаруживается прямо пропорциональная зависимость
скорости реакции от концентрации реагента А. Запишем это
v – C1 A
2. Далее учащимся сообщаются как бы результаты последующих экспреиментов.
Изменяем концентрацию вещества В, сохраняя постоянным концентрации веществ А и D.
Предположим, обнаружено, что при увелечении концентрации вещества В в 2 раза
скорость не изменилась. то же имеет место при увеличении его концентрации в 3,4 и т.д.
раз. Следовательно, скорость химической реакции не зависит от концентрации вещества
В. Это утверждение можно выразить следующей зависимостью
v – Cв0
обращается внимание, как выражается зависимость одной величины от другой:
величине приписывается нулевая степень.
3. Изменяем концентрацию вещества D при C=пост. и СВ=пост. При увеличении СD в
2 раза оказалось, что скорость возросла в 4 раза, при увеличении СD в 3 раза скорость
возросла в 9раз, при увеличении СD в 4 раза скорость возросла в 16 раз и т.д.
Следовательно, скорость пропорциональна квадрату концентрации вещества D, что
запишем как
v – CD2
объединяем три пропорциональные зависимости (их число должно совпадать с
числом переменных) или
v – CA1CB0CD2
Чтобы заменить символ «-» на знак равенства, введем коэффицент
пропорциональности 𝓴, тогда
v =𝓴* CA1CB0CD2
коэффицент пропорциональности к называется константой скорости химической
реакции. Ее значение определяется по известному значению скорости при заданных
концентрациях реагентов А,В и D тогда
𝓀 = 𝐶𝐴1 𝐶𝐵0 𝐶𝐷2
Для вычисления константы скорости реакции следует определить скорость реакции
при равенстве единице всех концентраций ( или парциальных давлений газа) или же так
подобрать концентрации реагентов, чтобы их произведение было равно единице. В этом
случае скорость численно равна константе скорости реакции.
Выведенное на основе экспериментальных данных уравнение математически
выражает зависимость скорости от концентраций реагирующих веществ и показывает,
что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций
реагирующих веществ в степени некоторых чисел, определяемых опытным путем.
Программированное обучение возникло в начале 50-х годов XX века в
США, когда психолог Б.Ф.Скиннер при помощи линейных программ
рассчитывал повысить эффективность управления учебным процессом.
Принято считать, что разветвленные программы введены в учебный процесс
американским психологом Н.Краудером.
Американские психологи полагали, что немедленное положительное
подкрепление ответа, т.е указание, что правилен, - одно из основных
условий, стимулирующих интерес к обучению. Однако поддержанию
интереса способствует не только положительное подкрепление ( как это
бывает при дрессировке животных ), но и отрицательное. Когда
обучающийся немедленно узнает, что совершил ошибку, у него появляется
потребность ее исправить и приобрести необходимые для этого знание.
Программированное обучение ( особенно по разветвленной программе )
довольно просто решает вопрос индивидуализации обучения. Обучающийся
выбирает тот темп прохождения программы, который отвечает его
способностям и уровню знаний. Известно, что обучение бывает интересным
при достаточно высокой трудности и в то же время доступности материала.
Разветвленные программы позволяют обучаемому самому выбрать путь,
оптимальный по трудности и доступности.
Взрыв интереса к программированному обучению приходился на
шестидесятые, начало семидесятых годов. В настоящее время отношение к
программированному обучению пересматривается в лучшую сторону в связи
с открывающейся возможностью широкого его использования в обучении
при помощи ЭВМ и компьютеров. Поэтому обсудим некоторые
отечественные опубликованные программы.
Широкое внедрение программированного обучения совпало с
пересмотром предметного содержания курса химии в высшей школе.
Линейно-программированные пособия охватывали новые в то время по
содержанию раздела и темы курса общей химии, например, метод
молекулярных орбиталей, теорию кристаллического поля, направление и
скорость химических реакций, соединения переменного состава.
Студентам, обратившимся к двум указанным пособиям, рекомендуется
сначала ознакомиться с введением к соответствующей главе и далее перейти
к первому заданию (порции, кадру, шагу ), напечатанному на левой странице
наверху, прочитать его и записать на отдельном листе бумаги пропущенное
слово, сформулированный ответ, проведенный расчет решения задачи или
нарисовать график требуемой зависимости. Причем на левой стороне правой
страницы, отдельной вертикальной чертой, приводятся необходимые
пояснения, рисунки, табличные данные, помогающие прийти к правильному
ответу. Проделав это, следует перевернуть страницу и на правой стороне
правой страницы сопоставить записанный обучаемым ответ с правильным,
напечатанном под тем же номером.
Получив подтверждение правильности ответа, можно переходить к
следующему заданию, которое напечатано наверху левой страницы и имеет
номер на единицу выше предыдущего. Точно так же пояснение к этой
порции материала приведены на левой стороне правой страницы, а ответ
можно найти, перевернув страницу.
В случае неправильного ответа студенту рекомендуется вернуться к
предыдущим заданиям программы или ее началу. Перелистывая страницу за
страницей, следует читать только верхние абзацы, пока не будет дано
указание к возвращению к странице, где начиналась программа по данной
теме. Теперь следует работать со вторыми абзацами и перелистывать
страницы, пока не будет дано указание перейти снова к той же самой
первоначальной странице и работать с третьими абзацами страниц, и так
поступать далее, пока вся программа не будет пройдена.
Задания программы сформулированы и расположены так, чтобы быть
частью единой логической цепочкой сведений, поэтому их следует
выполнять в строгой последовательности, отмеченной номерами. Особенно
важно записывать ответы. Нельзя читать программу как текст обычной
книги. Программированное пособие – это особый учебник, самоучитель,
заставляющий обучаемого индивидуально и напряженно работать.
В качестве примера далее приведена часть обучающей программы,
посвященной скорости химических реакций. Пояснения к порциям материала
опущены.
Мы рассмотрели наиболее простую часть программы, в которой
продвижение осуществляется очень небольшими порциями, доступными
даже наименее подготовленным студентам. Небольшой объем порций
материала обеспечивает правильность ответов, что стимулирует желание
перейти к изучению последующего материала. Некоторые ответы просто
напрашиваются, например продукты реакции, концентрации. Для того чтобы
подчеркнуть важность какого-либо понятия, терминов, формулы,
Таблица 4
Задание порции материала
Ответ
1,Когда говорят,что химическая реакция
протекает,то имеют в виду,что исходные
вещества превращаются в течение некоторого
промежутка времени в....
продукты реакции
2.Это
можно
исходные вещества...
продукты реакции
записать
управнением
3.Скорость
реакции
определяется
уменшением
концентраций
реагирующих
веществ или увеличением концентрации..... в
единицу
4.Замечено,что реакция протекает быстрее
при увеличении концентрации реагирующих
веществ,т.е.скорость
реакции
является
функцией....реагирурующих веществ
6.Предположим,что поставлен опыт
по
определению вида зависимости от.... в такой
воображаемой реакции
А+ 2В+ 3D =G +L
продукт времени
концентрации
концентрации
7.При постоянных концентрациях В и D при
увеличении концентрации А в 2
раза скорость возрастает в 3 раза,при
увеличении концентрации в 4 раза скорость
возрастает в... раза
7.Таким
образом,скорость
реакции
находится в ..... пропорциональной зависимости
от
концентрации
А.Обозначим
пропорциолнальную
зависимость
символом«~.Тогда сказанное можно записать в
виде выражения....
4
прямо
они могут вводиться в несколько порций материала в качестве ответов
(например,«продукты» повторяются три раза).Считается, что при правильно
составленной программе около 85% обучаемых быть в состоянии выбрать
правильный ответ.
Читатель ,наверное,братил внимание,что данная программапосвящена не
только обсуждению зависимости скорости реакции от концентрации
реагирующих веществ,но и обучает алгоритму планирование эксперимента и
обработки его результатов (о чем шла речь в предыдущем разделе).
В программах по изучению химии элементов заложен алгоритм описания
свойство
элементов
одной
группы
или
одного
периода.Предпологается,что,изучив программу,учащийся будет способен на
основе алгаритма самастоятельно рассматривать вопросы химии элементов
других групп и периодов Периодической системы.В этих программах была
сделана попытка ввести элементы проблемности и дать студентам навыки
разрешения несложных проблем.В программе
по химии s-элементов
обсуждается вопрос о характере взаимодействия щелочных металлов с
водой.Для обьяснения экспериментальных результатов привлекаются
многочисленные термодинамические и структурные данные и делается
вывод,что различное поведение щелочных металлов в реакции с водой
(кинетика процесса)кроется в основном не в определенном сочетании
химических свойст,а физических (температура плавления и плотность
металлов).Таким образом,программы по химии элементов демонстируют
учащимся многостороннее рассмотрениеизучаемого обьекта.
Приверженцы разветвленных программ считают,что малые порции и
шаги в линейной программе,малая скорость прохождения материала и
обязательная последовательность
изчения материала
всеми
обучаемый,давший правильный ответ на поставленный вопрос,имеет
возможность более коротким путем получить новуюю порцию информации.
Химическая термодинамика разветленно-программированным способом
изучается
в пособии
В.К.Солякова.Содержание пособия разбито на
короткие фрагменты,которые пронумерованы по порядку,но читаются в
последовательности,зависящей от того,правильный или неправильный был
дан ответ на контрольный вопрос.К каждому контрольному вопросу дается
только один правильный ответ.Номероколо него указывает следущий для
изучения фрагмент основного текста.Остальные предлагаемые ответы
являются ошибочными.Номера около них указывают.какие дополнительные
фрагменты
следует прочитать ,чтобы
прийти к правильному
ответу.Примерно по тому же принципу построено пособие по физической
химии Г.А.Голикова.
Несмотря на очевидные преимущества разветленных программ перед
линейными,наш опыт использования программ показывает,что учащиеся
предпочитают линейные программы,но еще болле обычные учебники.Они
это обьясняют трудностью восприятия материала ,которое постоянно
прерывается перелистыванием страниц и поиском следущий порции
материала.Возможно,этот недостаток програмированного обучение будет
устранен при использовании компьтеров.
И положительные и отрицательные стороны программированного
обучения оказали значительное влияние на методику обучения.
Программированное обучения заставило и научило преподавателей точно
формулировать цели отдельных действиий в познавательном процессе, четко
разделять учебный материал на порции; выбирать среди них важнейшие и
строить их них логические последоватеьности. Программированное обучение
сыграло огромную роль в организации контроля за усвоением отдельных тем
учебной дисциплины ( текущий контроль), резко повысило скорость и
объективность контроля.
Программированное обучение позволило автоматизировать различные
стороны учебного процесса. Написанные раньше программированные
пособия могут быть без каких-либо существенных переделок использованы в
современных обучающих установках на базе ЭВМ и в персональных
компьютерах.
В то же время опыт показал, что программированное обучение,
построенное на традиционном содержания при помощи программированных
пособий нецелесообразно и проводит к различным отрицательным эффектам.
Программированное обучение не решает проблему общения преподавателя с
учащимся
и
учащихся
между
собой.
Обеспечивая
высокую
индивидуальность обучаемого в учебном процессе, оно не способствует
формированию коллективных наклонностей обучающихся и не обеспечивает
желаемый воспитательный эффект обучения. Программированное обучение
не сокращает время изучения некоторого объема материала, не усиливает
прочность усвоения и часто физиологически не способствует нормальному
процессу усвоения (наблюдается повышенная утомляемость и т.п).
Программированное обучение не развивает речь, которая является
важнейшим критерием развития человека и усвоения знаний.
4.Проблемное обучение
В проблемном обучении число задаваемых преподавателем ориентиров (указаний)
меньше, но эти ориентиры более обобщены, более важны и более широки по своему
научному содержанию. Для успешного осуществления необходим больший запас знаний
и в то же время количество усваиваемой информации и качество знаний выше.
Проблемное обучение повышает самостоятельность учащихся, увеличивает их
творческую активность, способствует развитию речевых навыков и коллективистских
наклонностей.
Теория и практика проблемного обучения рассматриваются в огромном числе
работ психологического, методического и узкоспециального направления. Изучение этих
работ показывает, что проблемное обучение – современный метод обучения, отвечающий
требованием формирования творчески активного специалиста, и школа должна широко
использовать его в учебном процессе.
Для понимания сути проблемного обучения следует кратко остановиться на его
теоретических предпосылках. Разрабатываемые дидактические теории
можно
распределить по двум группам – теории формирования понятий и теории формирования
умственных действий.Теории каждой группы связаныс теориями другой группы, их
розличие состоит только в том, что ставится в основу теории. Действительно,
формирование, понятий осуществляется благодаря умственным действием, а умственные
действия формируются на основе усваиваемых понятий.
Проблемное обучения в найбольшей степени отвечает деятельностному подходу. Оно
основано на деятельности обучаемых и рассчитано на формирование умственных
действий и понятий через собственную познавательную деятельность.
Вторая отправная точка в теории проблемного обучения заключается в том, что
позновательная деятельность и умственные действия обучаемых строятся в системе,
подобной системе мышления (мыслительной деятельности) . С.Л.Рубинштейн писал, что
мышление – это по существу своему, познание, приводящее к решению встающих перед
человеком проблем или задач .
При проблемном обучении лекция или семинар проходят по заранее тщательно
обдуманному и проработанному сценарию, часто возможны различные отклонения,
вызванные неожиданными вопросами или решениями учащихся. Иногда преподаватель
ведет себя и чувствует как актер на сцене театра. Поведение аудитории в момент
разрешения проблемной ситуации часто непредсказуемо. Иногда сложная проблема быстро обнаруживается и легко решается всеми слушателями. Иногда казалось бы простой
вопрос не заинтересовывает аудиторию и преподаватель оказывается стоящим перед
молчащими и неизвестно о чем думающими учащимися.
На успех решения проблемы часто влияет множество второстепенных факторов.
Хорошее настроение преподавателя, его бодрость, жизнерадостность, уверенность,
способность выйти из затруднения, разговорчивость, подвижность, юмор и т.п. благоприятно действуют на аудиторию. В свою очередь активность учащихся зависит не только
от знаний и подготовленности к знаниям, но и от времени суток, погоды (солнечной или
пасмурной), от того, будет ли после занятия по химии контрольная по другой дисциплине
или не будет, скоро ли зачетная сессия и т.д. и т.п. Проблемное обучения в найбольшей
степени отвечает деятельностному подходу. Оно основано на деятельности обучаемых и
рассчитано на формирование умственных действий и понятий через собственную
познавательную деятельность.
Вторая отправная точка в теории проблемного обучения заключается в том, что
позновательная деятельность и умственные действия обучаемых строятся в системе,
подобной системе мышления (мыслительной деятельности) . С.Л.Рубинштейн писал, что
мышление – это по существу своему, познание, приводящее к решению встающих перед
человеком проблем или задач .
Вопросы и задания
4. Составьте алгоритм научения : а) написанию уравнений гидролиза; б) определения
смещения равновесия по принципу Ле Шателье; в) определения числа фаз по диаграмме
состояния воды; г) составлению диаграммы распределения электронов по энергетическим
уровням и подуровням элементов 3 или 4 периодов Периодической системы элементов
Д.И. Менделеев; д)расчета рН раствора кислоты, основания или соли; е) расчета
концентраций ионов в растворе комплексной соли.
5. Составьте алгоритм научения выполнять какую – либо учебную деятельность по
заинтересовавшей вас теме.
6. Посмотрите какую – либо главу в учебнике химии и выберите тот материал,
который можно испльзовать для составления алгоритма научения.
4 Предложите свое собственное определение проблемного обучения (проблемного
метода обучения).
5 Перечислите недостатки и преимущества «обычного* (информационного) обучения
и проблемного обучения.
6 Откройте любой учебник химии и выберите тот материал, который можно
преподнести учащимся проблемным методом.
7 Откройте страницу учебника химии и попытайтесь учебный материал представить в
виде проблемы. Разработайте план развития проблемной ситуации в группе
учащихся.
В сответствии с деятельным подходом к обучению, формирование
умственных действий предпочтительнее формированию понятий. Н.Ф
Тальзина пишет: «...действия являются ведущими компонентами в процессе
усвоения опыта. Без овладения ими мир вещей ( материальных и идеальных)
остается закрытым для человека» [17, c. 35]. Далее она пишет, что
расмотрение процесса учения как деятельности «означает, что в процессе
обучения стоит задача формирования определенных видов деятельности,
прежде всего – познавательной, а не абстрактных функций памяти,
мышления, внимания, и т.д.» и далее «значения не могут быть ни усвоены, ни
сохранены вне действий обучаемого» [17, с. 41].
Проблемное (и исследовательское) обучения в найбольшей степени отвечает
деятельностному подходу. Оно основано на деятельности обучаемых и рассчитано на
формирование умственных действий и понятий через собственную познавательную
деятельность.
Вторая отправная точка в теории проблемного обучения заключается в том, что
позновательная деятельность и умственные действия обучаемых строятся в системе,
подобной системе мышления (мыслительной деятельности) . С.Л.Рубинштейн писал, что
мышление – это по существу своему, познание, приводящее к решению встающих перед
человеком проблем или задач .
На рис. 25 схематически показано продвижение обучаемого в
сообщающем объяснительно – иллюстративном (информативном) и
проблемном обучении.Пусть 1-2-3-4-5 соответствует получению полной
ориентировочной основы. Стрелки – это ориентиры, по которым следует
обучаемый при усвоении нового материала.На отрезке 1-2-3-4-5 эти
ориентиры задаются преподователим, учебником, алгоритмом, программой.
В точке 5 обучаемый сталкивается с некоторой преградой, познавательным
барьером, некоторой проблемой и внужден искать способы преодоления
затруднения.Обучаемый, находясь в некотором особом психологическом
состоянии – проблемной ситуации, - пытается определить, какой путь 5-6-78-9-10-11 или 5-14-15-16-11 дает лучший результат. Для этого он обращается
к преподпвателью, товарищам по группе, к учебнику, справочнику за
допалнительной, новой информацией.Обучаемый самостоятельно подбирает
необходимые ориентиры и строит ориентировочную основу действия, при
помощи которой с большим или меньшим успехом разрешает поблему и
выходит из затруднения, продолжая дальнейший путь 11-12-13 и т.д.
Ориентирами для самостоятельного простроения ориентировочной
основы могт быть ранее приобретенные знания, переносимые в новую
ситуацию (обстоновку), известные методы познавательной деятельности,
алгоритмы (правила, законы, формулы и т.п.), методологические значения и
т.п.
Характер и число требующихся для решения проблемы ориентиров
определяются ее сложностью. Любая проблема – это система некоторых
взаимосвязонных элементов, в которой часть элементов или связей
отсутствует, излишни или ошибочны. Чем больше в проблеме элементов и
связей, имеющихся и недостающих, тем проблема сложнее.
Сложность проблемы обусловливает уровень обобщенности ориентиров,
необходимых для ее разрешения.Наиболее сложные проблемы имеют
выраженный общенаучный характер и для своего разрешения требуют
ориентации на систему науки (пивлекаются сведения из учений о
термодинамике, кинетике, строении вещества и периодичности), на систему
изучаемого наукой объекта (уровни организации вещества, система
химического процесса) или даже на системы наук.Поэтому первые проблемы
иногда называют внутридисциплинарными (внутрипредметными), а вторые –
междисциплинарными (межпредметным).
Сложность проблемы, количество и степень общности, требующихся для
ее решения ориентиров, определяют характер совместной деятельности
преподавателя и учащихся.Простые проблемы с малым числом
составляюших и недостающих элементов и связей между ними предлагаются
учащимся в начале прохождения курса.Выделение таких проблем из
изучаемого материала и их разрешение осуществляются самим
преподавателем. По мере продвижения в предметом материале и усвоения
методики системного рассмотрения объекта, меняется характер
взаимодействия между преподавателем и учащимся. Преподаватель
указывает на проблему, а учащиеся ее разрешают.К окончанию изучения
курса учащиеся самостоятельно находят проблему или ряд проблем в
предлагаемой или самостоятельно полученной информации и сами находят
путь решения.
Покажем на некоторых примерах возможности использования
предметного содержания курса химии в организации проблемного
обучения.Заметим, что степень самостоятельности учащихся в каждом
конкретном
случае
определяется
преподавателем,
т.е.
любая
рассматриваемая ниже проблема может быть предложена и разрешена
преподавателем, а может быть найдена и решена самими учащимися.Точно
так же преподаватель решает вопрос о времени постановки проблемы (в
начале или конце курса), о степени сложности поблемы (часть входящих в ее
состав элементов и связей может быт удалена, а часть недостающих,
наоборот, весна) и о делительности разрешения (в течение одного занятия
или нескольких – на лекциях, семинарах, лабораторных занятиях).
При объяснительно-информационном способе изложения материала преподователь
при изучении вопросов термохимии обычно на лекции или семинаре зачитывает
формулировку закона Гесса и затем иллюстрирует приложение закона какими-либо
реакциями, например, сжиганием графита и алмаза в кислороде с определением теплового
эфекта
Сграфит + О2г = СО2г ΔН1= –393,5 кДжмоль/моль
Салмаза + О2г + СО2г ΔН2= –393,5 кДжмоль/моль
Комбинированием уравнений в соответствии с законом Гесса получаем изменение
энтальпии в переходе графита в алмаз:
Сграфит + О2г = СО2г ΔН1= –393,5 кДжмоль/моль
СО2г + Салмаз + О2 ΔН2 = +395,3 кДжмоль/моль
Сграфит = Салмаз
ΔН = ΔН1 – ΔН2 = -393,5 + 395,3 = 1,8кДжмоль/моль
Далее преподаватель говорит учащимся (пишет на доске), что
ΔНпревр. ΔНсгор.графита – ΔНсгор.алмаза = - (ΔНсгор.прод. – ΔНсгор.исх.в-ва ),
и формирует выводы:
1.Изменение энтальпии в реакции равно разности энтальпий сгорания продуктов
реакции и исходных веществ, взятой с обратным знаком.
2. По энтальпиям реакций с участием различных полимофных (аллотропических)
модификации можно вычислить изменение энатальпии при переходе одной модификации
в другую.
При проблемном изложении материала методика изучения данного вопроса
существенно изменяется. Преподователь записывает уравнение
Сграфит = Cалмаз; ΔH = 1,8 кДж/моль
и говорит, что превращение графита в алмаз было осуществлено совсем недавно, что
непосредственное изменение теплового эффекта сегодня технически несуществимо,
однако его значение было найдено почти полтора века тому назад.Как это было сделано?
Учащимся предлагается перечислить любые возможные объяснения, почему же энтальпия
этого процесса известна и обсудить способы определения теплового эффекта перехода
графита в алмаз.
Итак, Из-за противоречия между технической неосуществленностью
непосредственного измерения теплового эффекта и известным его
справрчным значением возникает проблемная ситуация.Учащиеся начинают
придумывать самые разнообразные варианты объяснений и способов
постановки эксперимента. Наш опыт показывает, что, несмотря на высокую
активность большинства учащихся, провести сжигание графита и алмаза
рекомендует обычно только 5-10% общего их числа. Преподаватель вместе с
группой учащихся внимательно и с благодарностью выслушивает все, пусть
даже абсурдные, предложения и, обнаружив среди них правилное,
записывает уравнения сгорния графита и алмаза, а затем далее проводит
вышеописанные операции информационного способа изложения.
Мы обнаружили интересную и, на наш взгляд, очень важную
особенность пробного изучения материала. После коллективного обсуждения
многие учащиеся оказываются способными самостоятельно (своими
словами, более или менееправильно) изложить те выводы, которые обычно
преподаватель преподносит как готовые. Проблемная ситуация стимулирует
умственную деятельность в течение некоторого времени после разрешения
проблемы!
При обучении исключительное значение имеет такое построение курса,
при котором рассматриваемые проблемы взаимосвязанно следуют друг за
другом, переходят с одной организационной формы обучения в другую (с
лекции на семинар, на лабораторное и задание и т.д.),все более расширяются
за счет привлекаемых и получаемых знаний.
Через некоторый промежуток времени, после того как сообщен принцип ЛеШателье,
преподаватель, записавтермохическое уравнение
Сграфит = Салмаз -1,8кДж/моль
Просит предсказать влияние температуры на равновесие этого процесса.
Учащиеся, нисколько не сомневаясь, говорят, что при повышении температуры
равновесие смещается вправо , в сторону образования алмаза. Преподаватель говорит ,
что это невозможно, ведь при повышении температуры, наоборот. Алмаз превращается в
графит! Возникает проблемная ситуация – очевидная правильность предсказания на
основе принципа ЛеШателье и несоответствие с известным поведением веществ.
Преподаватель просит объяснить создавшееся противоречие, причем
может сказать, что причина его ему неизвестна. Никогда нельзя бояться
подобных признаний учащимся! Нам следует развивать у учащихся
понимание того, что в науке имеется неисчерпаемое количество
неизвестного, неизученного, непонятного, что преподаватель и учебник
преподносят не абсолютные истины, а только относительные. Ведь наука
стремится к установлению абсолютной истины, но никогда ее не достигнет!
Последнее означало бы остановку в развитии науки и человеческой
цивилизации. Есть определенный смысл объяснить все это учащимся.
Упоминание о том, что нет окончательного решения рассматриваемой
проблемы, снимает с учащихся чувство страха от неверного предложения,
застенчивости и боязни собственного решения.
Чаще всего приходится обсуждать следующие предложение. К равновесию двух
кристаллических фаз принцип ЛеШателье не применим, две кристаллические фазы не
могут находиться в равновесии, сделана ошибка в определении теплового эффекта
процесса (его знака), неверно утверждение, что при повышении температуры алмаз
переходит в графит, при высоких температурах и давлениях знак теплового эффекта
меняется на противоположный, неправильно сформулирован принципЛеШателье,
имеются исключения из принципа.
Показываем диаграмму состояния углерода – рис.26. Стрелкой отмечено повышение
температуры в системе при постоянном давлении. При некоторой температуре
действительно алмаз превращается в графит.
Представим себе, что на этом моменте лекция или семинар заканчивается. Учащиеся
получают задание рассчитать изменение изобарного потенциала превращения при
стандартных условиях и при какой – либо более высокой температуре и сделать
соответствующие выводы.
«Дома» или на следующем семинарском занятии,
воспользовавшись справочными данными по энтропиям алмаза и углерода и ранее
вычисленным значениям изменения энтальпии, учащиеся получает.
S0превр. = S0алмаз - S0графит = 2,37 – 5,74 = -3,37 Дж/(К*моль)
ΔН0превр. = 1800 Дж/моль, что было получено ранее.
ΔG0превр. + ΔН0превр. -T ΔS0графит = 1800 + 3.37T,тогда
G0298 = 1800 + 3,37 * 298 = 2800 Дж/моль
G01000 = 1800 + 3,37 * 1000 = 5170 Дж/моль
Таким образом, при стандартном давлении повышение температуры приводит к
возрастанию положительного значения изобарного потенциала, т.е. повышение
температуры не благоприят ствует превращению графита в алмаза. Более того это
превращение при любой температуре невозможно (при р = 101 325 Па).
В ходе последующей дискуссии делается заключение , что принцип ЛеШателье не
способен предсказывать влияние температуры на равновесие процессов, идущих с
поглощением теплоты и одновременно сопровождающихся уменьшением энтропии.
Разрешение данной проблемной ситуации заставляет
учащихся
критически относиться не только к постановке самой проблемы, но и к
общепринятым формулировкам законов, правил, определений и т.п. и
показывает необходимость учитывать границы их приложимости.
Рассмотренная проблема и ее решение охватывают представления только
одного учения – химической термодинамики. Проблему можно продлить и
расширить за счет кинетических и структурных представлений.
Преподаватель задает вопрос ,почему синтез алмаза проводят при высоких
температурах и максимально допустимых высоких давлениях .Плотность графита 2,1-2,5
г/см3,алмаза – 3,5г/см3.Повышение давления должно способствовать превращению
графита в алмаз и повышать скорость перехода. Повышение температуры
термодинамически невыгодно ,но приводит к возрастанию скорости перехода.
Проходит некоторый промежуток времени и начинается изучение строения вещества.
Учащиеся узнают о методе валентных связей ,о гибридизации орбиталей . В алмазе
валентные орбитали атома углерода находятся в состоянии sp3 гибридизаций .Угол между
связями –тетраэдрический, равный 109,5.Все связи- это õ-связи. В графите валентные
орбитали атома углерода находятся в состоянии sp2 гибридизации: угол между связами в
плоскости слоя атомов равен 120.Гибридные орбитали связывают атомы õ-связями ,а
негибридные –пи –связями. Слои связаны друг с другом слабыми силами типа Ван-дерВаальсовых.
Обсуждаются свойства алмаза и графита, объясняемые их строением.Свойства алмаза
,графита и кремния приведены в табл.5.Обычно учащиеся совершенно не умеют работать
с таблицами, извлекать необходимую для объяснения информацию и находить
подтверждающие гипотезу или противоречащие ей данные. Особые затруднения
вызывают таблицы с большим числом столбцов и строк.
Таблица 5
Параметр
Показатель
ΔН обр.,298, Дж/моль
S0298, Дж/(К*моль)
ΔG0обр.,298, Дж/моль
Тпл., К
ΔН0пл., Дж/моль
<,0
Тип гибридизации
а, нм
d, г/см3
Графит
0
5,740
0
4000
105
120
sp2
06142^0.335
2,1-25
0
Алмаз
1.828
2,368
2,833
109,5
sp3
0,154
3,5
Кремний
0
18,83
0
1080
50
109,5
sp3
0,268
2,3-2,4
Твердость
=10)
(алмаз
1(вдоль слоев)
6(перпендикул
ярно слоям)
10
6-7
Таблица данных- этосвоеобразная система, в которой сами данные
играют роль элементов. Составитель таблицы отбирает для нее информацию
и так ее располагает ,чтобы все данные были связаны между собой и
подтверждали некоторые предположения или следовали определенной идее.
При этом предпоагается, что читатель увидит содержание таблицы и
взаимосвязи между ее элементами. Однако учащиеся этого не видят.
Обучение работы с таблицами (их составление или чтение готовых)- это
обучение многостороннему подходу к рассмотрению какого-либо объекта и в
этом отношении один из приемов формирования творческого мышления.
Вначале показываем учащимся таблицу полностью ,чтобы они охватили
ее содержание как целое .Затем следует большую часть таблицы закрыть.
Очень удобно при этом пользоваться кодоскопом (графопроектором) и
затенять части таблицы листками белой бумаги (на экране не видно, что
скрыто бумагой, а преподаватель в окне кодоскопа видит всю таблицу и
строит план ее рассмотрения).
Итак, покажем вначале таблицу полностью и попросим рассказать устно
или письменно о том, что в ней заключено. Молчание и неподвижность
учащихся убеждают их в неумении пользоваться табличными данными и
извлекать из них новые знания. Здесь возникает ,если можно так выразиться,
психологическая проблемная ситуация –кажется ,что очень просто
выполнить задание ,но явно ощущается отсутствие навыков работы- с чего
начать рассмотрение ,как продолжить и ,самое главное, не хватает
необходимых понятий, терминов и слов, чтобы построить речь. Мы
постоянно убеждаем учащихся ,что качество их научной речи является
важнейшим критерием научных знании.
Важнейшей операцией в работе с таблицей является сравнение. В данной
таблице будут сравниваться свойства графита с алмазом и алмаза с
кремнием. Сначала осуществим только первую часть работы и закроем
столбец со свойствами кремния. Закроем также все строки, кроме первой.
Обсуждаем первую строку таблицы. Преподаватель задает вопросы, учащиеся
отвечают. Почему энтальпии образования графита равна нулю, а алмаза не равна ?Какая
модификация более устойчива?
Почему даже при нагревании без доступа воздуха алмаз устойчив при 1400С?»При
1800С через несколько минут наблюдается превращение алмаза в графит по углом
кристалла»,-как бы кстати ,говорит преподаватель и спрашивает: » Почему не на
поверхности граней ,а именно по углом !»(При 1850С весь алмаз чрезвычайно быстро
превращается в графит).Вывод: при стандартном давлении при всех температурах алмаз
термодинамически неустойчив, но очень устойчив кинетически. Почему? Ответ будет
найден ниже при рассмотрении структурных данных.
Открываем вторую строчку таблицы. Отмечаем очень низкое значение энтропии
алмаза. Почему? Для ответа требуется знание строения алмаза и графита. Об этом речь
идет пойдет ниже. Изменение энтальпии и энтропии нужны для вычисления изменения
изобарного потенциала при превращении графита в алмаз, т.е. изобарного потенциала
образования алмаза.
Переходим к другим строкам таблицы. Температура плавления и энтальпия
плавления понадобятся для сравнения свойств графита и кремния.
Далее обсуждаем структуры графита и алмаза – отмечаем угол между связями и
делаем вывод о типе гибридизации валентных орбиталей атомов.
Малое межъядерное расстояние в структуре алмаза и то, что каждый атом связан
непосредственно с четырьмя другими, причем все углы между связями равны, и являются
объяснением столь низкого значения энтропии алмаза.
В структуре графита каждый атом углерода непосредственно связан с тремя другими,
расположенными в одной плоскости. Совокупность таких атомов и связей образует слой
атомов. В этом слое расстояние между ядрами атомов меньше, чем в структуре алмаза.
Атомы связаны между собой σ-связами (гибридные sp2-орбитали) и π-связами
(негибридные p– дают графиту металлический блеск и высокую электропроводность. Они
же обусловливают слабую связь между слоями. Расстояние между слоями более чем в две
раза превышает межъядерное расстояние в слое).
Атомы в структуре алмаза располагаются немного компактнее, чем в графите (хотя
степень упаковки в алмазе не достигает и половины максимально достижимый в
кристаллах степени упаковки атомов). Это обусловливает низкие значение энтропии и
высокую плотность алмаза.
Алмаз имеет самую высокую твердость из известных природных материалов.
Причина – сочетание сравнительно прочной связи между атомами с их тетраэдрическим
расположением в структуре. Обсуждаем анизотропию свойств графита и алмаза. Задаем
вопрос учащимся: «Если алмаз самый твердый кристалл, то как же делают надписи на
бриллиантах?»
Попутно можно обсудить и другие свойства алмаза и графита (теплопроводность,
электропроводность, коэффициент термического расширения в неожидаемом
направлении и не поддаются простому объяснению. Это может стать источником
различных проблемных вопросов.
Преподаватель неожиданного может задать аудитории вопрос: «В какой структуре –
алмаза или графита – связь между атомами прочнее (энергия связи выше),» Учащиеся не
сомневаясь отвечают, что, конечно, в структуре алмаза. Преподаватель спрашивает о
причине такого ответе. Обычно представление об исключительной твердости алмаза
переносится на энергию связи (хотя ранее обсуждались межъядерные расстояния в
графите и алмазе!).
Обсуждается вопрос о том, как можно определить энергию связи а алмазе и графите.
В данный момент уместно предложить учащимся «домашнее» задание а вычисление
энтальпии атомизации алмаза, воспользовавшись справочными данными по энтальпии
атомизации графита
С графит= Сг ;∆Н=714,9 кДж/моль
« Как это сделать?» - спрашивает преподаватель на другом занятии и говорит
учащимся: « Ведь вы все уже давно знаете!» Действительно по закону Гесса
Салмаз = Сграфит
∆Н1=-1,8 кДж/моль
Сграфит =Сг
∆Н2=714,9 кДж/моль
С алмаз=Сг
∆Н=∆Н1+∆Н2=713,1 кДж/моль
Итак, чтобы перевести 1 моль атомов углерода из структуры алмаза в состояние
изолированных атомов требуется 713,1 кДж/моль
Как из этих данных рассчитать энергию связи в алмазе? В атомизации (возгонки)
разрываются все связи в алмазе. Сколько связей разрывается в расчете на один атом?
Обычно, не задумываясь, учащиеся отвечают, что разрываются 4 связи. Этот ответ
численно совпадает с числом связей, исходящих от одного атома, но он неверен.
Показываем модель кристаллической решетки алмаза и просим нарисовать квадрат,
содержащий 100 точек (атомов), т.е. 10×10(рис.27).каждая точка (кроме лежащих на
сторонах квадрата) соединена с четырьмя другими ближайшими четырьмя «связями».
Сколько таких связей приходится на 100 разом, на каждый атом приходится , не 400, а
только (9∙10100)=19800 связей и на каждый атом приходится 1, 98 связи.
Если на плоскости расположит подобным образом число атомов, равных числу
Авогадро Νа, то каждая сторона будет имет√𝛮 атомов и число связей в квадрате будет
рвно
)+(9∙10)=180; Таким образом, на каждый атом приходится 180∕100=1,8связи. В
квадрате 100×100 атомов точек будет (99∙100)+(99∙
(√𝛮 – 1) √𝛮+(√𝛮 – 1) Ν=2Ν, так как √𝛮 ››1
Следовательно, при атомизации 1моль атомов из структуры алмаза разрывается
2моль связей, откуда энергия связи в структуре алмаза равна 713,1/2=356 кДж/моль.
Теперь подсчитаем, сколько же связей в структуре графита разрывается при
образовании 1 моль изолированных атомов углерода. Эта и предыдущая задача с алмазом
рассчитаны на развитие пространственного воображения и ярко показывают его
недостатки.
Предлагаем на листе бумаги нарисовать достаточно большое число точек (атомов)
так, чтобы каждая была связана с тремя другими. Это можно сделать только при помощи
соприкасающихся равносторонних шестиугольников. Подсчитаем число связей,
приходящихся на 1 атом углерода. Оказывается , на 1 атом приходится 1,5 связи. Когда 1
моль атомов из структуры графита переходит в состояние одноатомного газа, разрывается
1,5 моль связей.
Подсчитываем энергию связи в графите :714,9/1.5=476,6 кДж/моль.
Вывод: связь атомов в графите значительно прочнее, чем в алмазе. Почему? В алмазе
из атомов углерода исходит четыре одинарные σ-связи, а в графите три и к тому же
двойные (σ+π)-связи.
Сравнение энергий связей С-С в алмазе, графите, этане, этилене, ацетилене и бензоле
приведены в табл. 6.
Таблица 6
Найменование
Энергия связи
(связи,кДж/моль)
Алмаз
Графит
Этан
Этилен
Ацетилен
бензол
356
477
326
586
808
503
Все это позволяет сделать определенные предположения о типах связей в этих
соединениях. Далее можно провести сравнение свойств углерода и кремния.
Мы рассмотрели цепь следующих друг за другом вопросов, создающих
различных проблемные ситуации. Они переходят с лекции на семинар, в
домашнее задание т.д., продолжаются в течение длительного срока обучения,
охватывает представления четырех основных учений химии и включают
огромное количество другой вспомогательной
информации, которая
записана в учебной программе и является обязательной для изучения.
Мы останавливаемся на аспекте проблемного обучения, который
диктуется системным подход к содержанию. Любое знание системно, и
отсутствие одного или нескольких элементов в системно знаний, одной или
нескольких связей в структуре знания приводит к возникновению проблемной
ситуации.
Для того, чтобы будущий специалист в своей работе пользовался
комплексом приобретенных знаний, умений и навыков и при изучении и
описании химических объектов и явлений привлекал знания из основных
учений химии, предлагаемые проблемы должны содержать сведенье
одновременно из нескольких учений. Отсутствие сведений из хотя бы одного
учения или несогласованность информации из различных учений приводит к
возникновению проблемной ситуации. Именно поэтому при системном
подходе к содержанию проблемная ситуация возникает естественно, а
проблемный метод является предпочтительным среди других.
Прекрасный пример – известная из химии средней школы задача о поиске
оптимальных условий синтеза аммиака, требующая для своего решения одновременного
использования знания из термодинамики и кинетики. Реакция
3/2H2+1/2N2=NH3;∆H=-46,2 кДж/моль
Характеризует положительным тепловым эффектом (Q=+46,2 кДж/моль). Учащимся
дается уравнение реакции с тепловым эффектом и предлагается предсказать условия
(температура и давление), наиболее благоприятные для увеличения выхода аммиака. В
соответствии с принципом ЛеШателье, следует ответ, что низкие температуры и высокие
давления должны приводить к максимальным выходам продукта. Однако синтез аммиака
осуществляется при сравнительно высоких температурах (здесь возникает проблема), что
приводит к понижению выхода, но одновременно повышает скорость процесса. Данная
проблемная ситуация основана на противоречии результатов приложения знаний из
термодинамики и кинетики;с точки зрения термодинамики для увелечения выхода
продукта процесс следует проводить при возможно более низкой температуре, однако для
увеличения скорости необходима довольно высокая температура, несмотря на смещение
равновесия в сторону исходных веществ.
Проблемная ситуация может быть развита при помощи вопроса о второй причине
высоких давлений при синтезе аммиака и почему давление ограничено. Повышение
давления не только смешает равновесие процесса вправо, но и ускоряет процесс. Оно
ограничено прочностью колонны синтеза аммиака.
В зависимости от этапа обучения используется проблемные ситуации,
различающейся как числом учений, привлекаемых для разрешения, так и
способом их предъявления, обнаружения и формулирования. В начальный
этап обучения для разрешения проблемной ситуации используется сведения
только из одного-двух учений, а ситуация создается и
Таблица 7
Наиме
новани
е
К ДИС.
Предсказать Результа
К ДИС.
т
1
F2
2
Кдис
3
4
Предс Резул
ьтат
казать
5
6
∆Нсвязи
кДж/мо
ль (0
К)
7
?
?
↓
Cl2
16*10
↑
-7
Br2
1,6*10
2.8
I2
Кдис.
*10-2
?
-7
Больше
чем
у
2,
Br2(верно 8*10-2
)
6,
2*10-1
Мень 9,2*-3 154
ше
чем
Кдис.Cl
2(неве
р-но)
1,6
238
-7
*10
188
2,8
-2
*10
151
6,2
*10
-1
разрешается преподавателем. По мере продвижения число учений
возрастает и увеличивается степень самостоятельности поиска. В конце
курса учащимся предлагается самим найти среди предлагаемых данных
проблему и решить ее, используя весь комплекс приобретенных знаний.
Рассмотрим
несколько примеров создания проблемных
ситуаций в
различные этапы обучения химии.
На одном из занятий (лекция,семинар) учащимся предлагается задание: предсказать,
как изменяются константы диссоциации галогенов на атомы,для чего даются константы
диссоциации (при 1000 К) хлора и брома. В табл. 7 приведены данные и
последовательность их предъявления (1-2-3-4-5-6-7).
Сначала учащиеся качественно (больше и меньше) предсказывают константу
диссоциации йода по сравнению с бромом (столбец 2). У йода константа диссоциации
больше, чем у брома (столбец 3), что соответствует экспериментально данным (столбец
4). Далее требуется предсказать , больше или меньше константа диссоциации фтора по
сравнению с хлором (столбец 5). Только что полученная закономерность роста константы
диссоциации в ряду Cl2–Br2–J2переносится учащимися на фтор (столбец 6)и не
подтверждается экспериментальными данными (столбец 7): константа диссоциации фтора
больше, чем у хлора.
Именно в этот момент несоответствия только что полученных знаний знаниям,
полученным из литературных источников, возникает проблемная ситуация ,
объедиеяющая сведения из учений о периодическом изменении свойств и о направлении
процессов(термодинамика). Для ее разрешения необходимы сведения из учения о
строении вещества(отсутствиеd– орбиталей у атомов фтора и невозможность
дополнительного вклада в энергию связи в молекуле фтора посредством d - связывания).
Данная задача решается на фоне очень сильной проблемной ситуации
только что полученное
знание оказывается ограниченным, отчасти
неверным, неспособным предсказывать и получать новое знание. Теперь
рассказ преподавателя о химической связи будет восприниматься с более
высоким интересом.
При желании рассмотренная проблемная ситуация может быть продолжена
сопоставлением констант диссоциации и энергий связи галогенов (столбец 7). По
константам диссоциации фтор занимает положение между хлором и бромом, а по
энергиям связей – между бромом и йодом . Для разрешения этого противоречия следует
обратить внимание на то, что константа равновесия относится к 1000 К, а энергия связи –
к 0К. Неодинаковая зависимость от температуры теплоемкости - участников реакции
приводит к различному их взаиморасположению по величинам термодинамических
характеристик при 0К и 1000 К. См. также литературу(1).
При обсуждении свойств щелочных металлов на лекции можно показать
взаимодействие лития, натрия к калия с водой (воспользовавшись
кодоскопом) и рассказать о характере взаимодействие с водой рубидия и
цезия (см. табл. 8, столбец 2).
Преподаватель ставит учащимся задачу: объяснить повышение реакционной
способности щелочных металлов по мере роста их атомных масс, при этом им
разрешается для объяснения запрашивать у преподавателя любую кажущуюся им
необходимым информацию.
Обычно учащиеся начинают с вопроса об энергии ионизации щелочных металлов.
Преподаватель объясняет , что энергия ионизации относится к изолированным атомам, и
поэтому предварительно необходимо щелочные металлы перевести в это состояние из
кристаллического, при этом затрачивается энергия атомизации
Мк = Мr; ∆Н атом (∆Н атом > 0 )
При обсуждении данных столбец 3 (табл.9) видно, что энергия атомизации
изменяется параллельно характеру взаимодействия щелочных металлов с водой, однако
это изменение, как и изменение энергии ионизации,
Мr – e + MГ+; ∆Н ИОН. ; (∆Н ИОН > 0 )
Показанное в столбце 4, не может служить объяснением наблюдаемого явления.
Следующий шаг: обсуждение энергий гидратации ионов щелочных металлов
MГ + = М+ Р - Р
∆Н гидр .; (∆Н ИОН < 0 )
Преподаватель предлагает данные столбца 5,объясняет знак энергии гидратации и
останавливается на аномально высоком значении энергии гидратации иона лития.
Все перечисленные энтальпии выходят в знание энтальпии взаимодействия металлов
с водой
М к + Н2Ож = М+ р - р + ОН-Р – Р + ½ Н2г ∆Н р – ции
Значение ∆Н р – ции приведены в столбце 7 (можно сразу предъявить его учащимся,
минуя столбцы 3,4,5 и 6 табл.8).
Преподаватель обращается к группе учащихся с просьбой сформулировать те
неожиданные выводы, которые возникают при сравнении данных столбцов 2 и 7.
Взаимодействие лития с водой характеризуется самым большим тепловым эффектом,
однако реакция протекает спокойно. Остальные металлы имеют близкие значение
энтальпии реакций. Отсю –
Таблица 8
Металл
(М)
Характер
∆Натом.
∆Нион.
∆Нгидр. ∆Норб.
∆НрЕ0
взаимодей
кДж/мо кДж/мо кДж/мо ции
ствия
с кДж/мол ль
ль
ль
кДж/м В
водой
ь
оль
TПЛ
0
d
,
3
г/см
С
1
9
2
Li
3
4
5
159
Спокойно
Na
6
-
519
-
506
Rb
Cs
8
-
278
222
3,03 181
0,53
-184
2,71 98
0,97
-197
2,98 63
0,86
-195
2,98 39
1,53
-202
2,91 28
1,87
109
-
K
7
Энергично
88
Воспла
менение
Взрыв
оподобно
Взрыв
84
490
410
240
485
393
252
75
406
310
251
372
264
258
Да следует, что характер взаимодействия металлов с водой не определяется
термодинамическими факторами.
Возникает проблемная ситуация, требующая прилечения новых сведений. Обычно
учащихся интересуют стандартные электродные потенциалы металлов. После
предъявления этих данных возникает новая проблемная ситуация стандартный потенциал
лития имеет наиболее спокойно с водой. Следовательно, стандартные потенциалы не
объясняют изменения характера взаимодействия металлов с водой при переходе вниз по
подгруппе. Здесь же преподаватель останавливается на причинах аномальных значений
ΔHобр.Li+,ΔНр-ции и E0 Li/Li+(малый радиус иона лития и высокая энергия его гидратации).
На вопрос о том, какие же необходимы сведения для объяснения характера
взаимодействия металлов с водой, учащиеся обычно ответить не могут. Тогда
преподаватель сообщает температуры плавления и плотности металлов (столбец 9).
Обычно это не дает никаких результатов. Можно температуры плавления Na, К, Rb и
Cs обвести одной рамкой (очень удобен кодоскоп), а плотности Rb и Cs другой. Подобное
разделение числовых данных или же их классификация преподавателем по неизвестному
для обучаемых основанию резко повышает число правильных предположений. Можно
просто задать вопрос, какие щелочные металлы могут быть расплавлены в воде (tпл. < 100
°С) и какие тонут d > 1). Проблемная ситуация разрешается так: наиболее энергично
взаимодействуют с водой рубидий и цезий. Они тонут в воде и плавятся в ней. Это
приводит к резкому увеличению поверхности соприкосновения и взрывоподобному
течению реакции, т.е. проблема объявляется кинетическими факторами взаимодействия.
Формулируется вывод: наблюдаемая зависимость связана не с химическими
свойствами металлов, а с сочетанием их физических свойств (^пл.* d), которые
обусловлены строением металлов.
Для решения рассмотренной задачи потребовались сведения по
химической термодинамике и химической кинетике, а также данные из
учения о периодическом изменении свойств элементов и их соединений.
Если
дополнительно
преподаватель
остановится
на
сравнении
электропроводимости металлов, их твердости, стандартной энтропии и
других физико-хи- мических свойств и привлечет для объяснения учение о
строении веществ, то тогда учащимся будет показано одновременное
использование для разрешения проблемы всех четырех учений химии. Этим
будет осуществлен многосторонний под ход к изучению и описанию
явлений, что и отвечает требощъ ниям системного подхода.
Рассмотренная
проблем
имя
ситуации
отличается
своей
динамичностью:она может Обсуждаться течение нескольких лекций и
семинаров. Дополнительно в качестве отдельного домашнего задания можно
предложить изучить характер взаимодействия с водой металлов главной
подгруппы II группы. Здесь учащиеся убеждаются, что перенести только что
полученные знания в новую ситуацию оказывается невозможным (возникает
новая проблема)|, так как металлы главной подгруппы II группы нее тонут и
воде и плавятся при температурах значительно более высоких, чем
температура кипения воды.
Подобного типа проблемы внутридисциплинарные про 6.1 ( Мы. так как
разрешение проблемной ситуации и тем самым приобретение новых знаний
состоит в образовании новых связей между известными и впервые
вводимыми
знаниями
из
основных
учений
данной
науки.
Внутридисциплинарные проблемы позволяют систематизировать знания в
данной научной дисциплине и способствуют формированию целостного
представления об изучаемой науке.
Проблемы, для решения которых привлекаются сведения из других
научных дисциплин, — междисциплинарные. Междисциплинарные
проблемы отражают межнаучные взаимодействия, показывают наличие
общих предметных областей у разных наук, формируют у студентов
целостную научную картину мира и приучают их использовать в будущей
работе многообразие знаний из различных учебных дисциплин и наук.
Рассмотренная ранее проблема, касавшаяся свойств графита и алмаза,
имела и внутридисциплинарную (охватывала материал основных учений
науки) и междисциплинарную направленность: графит и алмаз — важнейшие
объекты геологии.
При организации проблемного обучения весьма важно, чтобы
преподаватель подбирал проблемы наибольшей междисциплинарной
значимости, т.е. такие проблемы, которые были бы интересны для учащихся
самых различных своих будущих специальностей. Приведем в качестве
примера проблему, связанную с диссоциацией воды и важную для будущих
геологов, биологов, химиков, инженеров, географов, медиков и др.
До обсуждения этой проблемы обучаемые были ознакомлены с понятиями энтальпии,
энтропии и изобарного потенциала . В лабораторном практикуме ими определена
энтальпия нейтрализации сильной кислоты сильным основанием:
Н+ + ОН- = Н2О; ΔН= — -55,5 кДж/моль
Теперь обсуждается константа диссоциации воды, ионное произведение воды и
зависимость его от температуры (см. табл. 9). Обычно преподаватель говорит, что с
повышением температуры ионное произведение воды растет и переходит к другим
вопросам. При проблемном обучении работа с числовым материалом продолжается.
Таблица 9
Кв
ΔG°
=-19,15
Tlg Kв Дж/моль
t,°c
т,к
15
288,15
0,4505* 10"14
-14,3463
79142
20
293,15
0,6814-10"14
-14,1666
79507
25
298,15
1,0080-10"14
-13,9965
79892
= [Н ][ОН ]
+
_
После вычисления изменения изобарного потенциала при диссоциации воды
учащимся предлагается в данных табл. 9 найти проблему. Преподаватель лишний раз
может убедиться, что поиск проблемы бывает затруднительным из-за неумения учащихся
работать с таблицами. Объясняем, что следует выяснить, как изменяются те или иные
свойства по столбцам данной табл. 10 (или по строкам в зависимости от построения
таблицы). Температура повышается, и ионное произведение воды также возрастает. Это
говорит о том, что с ростом температуры диссоциация воды возрастает
и равновесие смещается вправо как того требует принцип Jle Шателье.
Обращаем внимание учащихся на изменения изобарного потенциала. Что здесь может
показаться странным? Во-первых, знак изменения. Положительный знак AG говорит о
невозможности процесса, тем не менее вода диссоциирует. Объясняем, что знак AG в
данном случае относится к стандартным концентрациям, т.е. в системе с
[Н+] = [ОН] = [Н20 =. 1 моль/л возможен только процесс образования воды, для
которого изменение изобарного потенциала отрицательно
Н+ + ОН = Н20; ΔG° < 0
Это противоречие возникает из-за недостаточно полного знания учебного материала,
непонимания сущности закона или явления, нечеткого изложения материала в учебнике,
невнятного объяснения преподавателя, недостатка времени на подробное изучение
вопроса и ряда других причин.
Сравниваем ход изменений Кв и ΔG° и обнаруживаем, что с ростом температуры ΔG
становится все более положительным, т.е. диссоциация воды все менее вероятной, менее
термодинамически возможной, и следовательно, как будто бы равновесие должно
смещаться в сторону учень тения концентрации ионов гидроксида и водорода. Но
числовые значения Кв говорят о противоположном! Возникла проблемная ситуация. Аудитория молчит! В чем ошибка? В расчетах или в объяснении преподава теля?
Хотя при проблемном обучении лекция или семинар проходят по заранее тщательно
обдуманному и проработанному сценарию, часто возможны различные отклонения,
вызванные неожиданными вопросами или решениями учащихся. Иногда преподаватель
ведет себя и чувствует как актер на сцене театра. Поведение аудитории в момент
разрешения проблемной ситуации часто непредсказуемо. Иногда сложная проблема быстро обнаруживается и легко решается всеми слушателями. Иногда казалось бы простой
вопрос не заинтересовывает аудиторию и преподаватель оказывается стоящим перед
молчащими и неизвестно о чем думающими учащимися.
На успех решения проблемы часто влияет множество второстепенных факторов.
Хорошее настроение преподавателя, его бодрость, жизнерадостность, уверенность,
способность выйти из затруднения, разговорчивость, подвижность, юмор и т.п. благоприятно действуют на аудиторию. В свою очередь активность учащихся зависит не только
от знаний и подготовленности к знаниям, но и от времени суток, погоды (солнечной или
пасмурной), от того, будет ли после занятия по химии контрольная по другой дисциплине
или не будет, скоро ли зачетная сессия и т.д. и т.п.
Предлагая данные последнего столбца табл. 9, преподаватель может
изобразить растерянность, недоумение. Он может сказать, что не понимает,
почему получились такие результаты. Может быть, он сделал ошибку? Пусть
учащиеся сами ее обнаружат! Если ошибки нет, то как объяснить
обнаруженное противоречие? Преподаватель может сказать, что ему только
что пришла в голову идея провести подобный расчет и он не знает, как
объяснить результаты и просит учащихся помочь ему.
Если занятие заканчивается, учащиеся получают задание к следующему'
занятию найти объяснение. Очень полезен следующий прием: учащиеся
пишут объяснения на отдельных листах бумаги и сдают их преподавателю
за день-два до следующего занятия* Преподаватель предупреждает их, что
оценка за выполненную работу будет выставляться по числу предложенных
объяснений. Это очень сильно повышает активность учащихся и
заинтересованность в выполнении задания.
Обсудив наиболее интересный варианты и не найдя среди них приемлемых,
преподаватель предлагает провести математическую обработку данных. Имеются три
значения ∆G при трех температурах. Следовательно , есть смысл вывести зависимость ∆G
от температуры. Составим для интервалов температур (15-20) 0С и (20-25) 0С системы
уравнений ∆G = ∆Н - Т∆S или, что то же y = b + ax. Решим их.
Интервал температур (15-20) 0С :
79 142 = ∆Н – 288,15∆S
79 507 = ∆Н – 293,15∆S
Откуда ∆G = 58 110 + 73,00 Т. Интервал температур (20-25) 0С:
79 507 = ∆Н – 293,15∆S
79892 = ∆Н – 298,15∆S
Откуда ∆G = 56 930 + 77,00 Т.
Первый член выведенных уравнений – это изменение энтальпии при диссоциации
воды, ∆Н ДИСС.298 = 57кДж/моль, что совпадает с экспериментально полученным самими
учащимся значением энтальпии при нейтрализации сильной кислоты сильным
основанием.
Коэффициент при Т в полученных уравнениях – это изменение энтропии в процессе
диссоциации воды.
В интервале температур (288,15 – 293,15)К:∆S = -73,00 Дж/(К*моль).
В интервале температур (293,15 – 29,15)К:∆S = -77,00 Дж/(К*моль).
В чем состоит противоречивость результатов? Учащимся предлагается ее обнаружить
и объяснить. Снова проблемная ситуация и ее разрешение переносится в другую
организационную форму обучения (на лекцию, семинар или в домашнюю работу ).
Учащиеся обычно указывают на два явных противоречия. Изменение энтропии при
диссоциации воды – отрицательно. При диссоциации молекулы на два иона порядок в
системе возрастает. При повышении температуры изменение энтропии становится все
более отрицательной величиной. При повышении температуры порядок а системе
возрастет. Противоречие с ранее усвоенными знаниям ,ставшими очевидными и не раз
подтвержденными в других примерах. Возникла острая проблемная ситуация. Учащиеся
должны найти выход.
Даже не интересующиеся химией принимают участие в коллективном обсуждении.
Чем больше учащихся участвует в обсуждении, тем больше высказывается различных
мнений и более многосторонним становится рассмотрение изучаемого объекта
Единственно правильное решение гидратация образующихся при диссоциации ионов.
Записываем уравнение реакции диссоциации с образованием иона гидроксония
2Н2О = Н3О++ ОН
Мимоходом обсуждаем донорно – акцепторный механизм образование иона Н3О+ ,
привлекая представления о тетраэдрическом угле между связями в этом ионе, об sp3 –
гибридизации валентных орбиталей атома кислорода. У атома кислорода в молекуле воды
имеется две гибридных орбиталей, содержащих по паре электронов. Одна пара отдается в
«совместное пользование» с протоном (кислород – донор, протон – акцептор электронной
пары). Новый проблемный вопрос – почему вторая пара не способна участвовать в
образование второй донорно – акцепторный связи, т.е. почему не образуется ион Н4О2+?
Ведь как будто бы ничего этому не препятствует? Преподаватель говорит, что он не
знает о причин, по который не существует иона Н4О2+. .Однако он может предположить,
что ион Н4О2+ не существует из-за слишком сильного отталкивания двух одноименных
зарядов (хотя с точки зрения метода молекулярных орбиталей заряды в молекуле
принадлежат всей молекуле в целом, а не отдельным ее частям, связями и т.д. – новая
(«микропроблема» ) в цепи проблем!)
Ионы гидроксония и гидроксида подвергаются дальнейшей гидратации. Уравнение
диссоциации правильнее записать так
Н2О = Н3О+ *х Н2О + ОН-*у Н2О
Всем становится понятным, почему при диссоциации порядок в системе возрастет :
каждый образующийся ион окружается многими молекулами воды , более или менее
прочно удверживающимися вокруг центрального иона. Порядок в расположении
возрастает! Приповышение температуры диссоциации воды усиливается, число ионов
увеличивается и число молекулы воды, их гидратирующих, также увеличивается. При
повышении температуры порядок в этой системе возрастает! Такое поведение системы
характерно только до некоторой температуры, выше которой тепловая энергия
разрушает гидратные оболочки и с ростом температуры энтропия системы начинает
возрастать.
Обсуждение поведение воды может быть дополнено рядом других
сведений: о скорости реакции нейтрализации, об изотопном влиянии на
диссоциацию, о единицах измерения констант равновесия диссоциации, о
влиянии ионной силы. Подобно воде ведут себя многие электролиты в
водных растворах. Интересно обсудить свойства фосфорной кислоты,
«нормальное» или «аномальное» поведение которой зависит от ступени
диссоциации.
Проблемная ситуация возникает также, когда знания, объясняющие систему и
структуру объекта на одном уровне его организации, неспособны сделать то же самое для
другого уровня. Такова проблемная ситуация о магнитных свойствах молекул кислорода.
Теория валентных связей, трактующая химическую связь как область перекрывания
внешних атомных орбиталей, неспособна объяснить наблюдаемый парамагнетизм
молекул кислорода. Теория молекулярных орбиталей, рассматривающая молекулу на
более высоком уровне организации вещества, когда все электроны обобществлены на
молекулярных орбиталях, находит выход из этого затруднения.
При применении проблемного метода обучения четко обнаруживается роль
методологических знаний. Методологические знания в значительной мере помогают
обучаемым искать, формулировать и решать проблемы, а также описывать и объяснять
полученные результаты. Действительно, процесс поиска и решения проблем объединяет в
себе не только механизмы интуитивного мышления, но и логические преобразования на
основе глубокого знания методологии.
Введение в курс химии методологических и логических знаний даже в
минимальном объеме значительно повышает качество усвоения знаний и
способствует нахождению и разрешению проблемных ситуаций. Это
особенно ярко проявляется на заключительном этапе обучения химии, когда
обучаемым предлагается самостоятельно найти и решить проблему.
В качестве примера покажем, как умение пользоваться приемами
научного исследования — систематизацией и классификацией — помогает
находить, формулировать и решать проблему.
Напомним, что систематизировать объекты — это расположить их в
определенном
порядке,
в
определенной
последовательности.
Классифицировать объекты — это распределить их на классы согласно
наиболее существенным признакам, присущим объектам данного рода и
отличающим их от объектов другого рода, при этом каждый класс занимает в
получившейся системе определенное постоянное место и, в свою очередь,
делится на подклассы.
Учащимся предлагаются константы скорости реакции между триэтиламином и
этнлиодидом
N(C2H5)3 + С2НбІ = N(C2H5)4I
в различных растворителях.
Таблица 10
к, условные единицы
0,06
0,6
1,5
0,002
1,0
[Растворитель
Бензол
Ацетон
Метиловый спирт
Гексан
Этиловый спирт
Видно, что константа скорости реакции зависит от природы растворителя, это уже
есть проблема, требующая объяснения. Учащиеся, незнакомые с методом систематизации,
отказываются от решения проблемы, т.е. объяснения причин зависимости от природы
растворителя. Если же расположить данные в порядке понижения константы скорости
(систематизация), как показано далее (это делает преподаватель при обучении приему
систематизации или должны сделать учащиеся, обученные этому приему), то проблема
решается быстрее.
Таблица 11
Растворитель
к, условные единицы
Метиловый спирт
Этиловый спирт
Ацетон
Бензол
Гексан
1,5
1,0
0,6
0,06
0,002
Систематизировав данные, учащиеся приходят к выводу, что константа скорости
зависит от полярности растворителя, его диэлектрической проницаемости и способности
молекул растворителя образовывать водородные связи. Данная проблема объединяет
учения о строении вещества и скорости реакций и включает операцию систематизации.
Разрешение проблемных ситуаций возможно при привлечении новой
информации и сопоставлении ее с известной, при этом образуются новые
связи между элементами системы знаний. В результате выдвигаются идеи и
гипотезы, формулируются выводы, правила, законы и даже создаются новые
теории. Это и есть творческая научная деятельность, организуемая в
процессе обучения. Однако преподавателю следует помнить, что проблемное
обучение может строиться на основе прочных знаний. Поэтому обучаемым
следует предлагать в разумном количестве расчетные задачи, преследующие
цель запоминания формул и операций, использование которых позволят в
дальнейшем решать проблемные ситуации.
Многие преподаватели испытывают трудности в поиске проблем,
пригодных для использования в учебном процессе.
Следует обращаться к книгам типа «Химия – традиционная
и
парадоксальная »к литературе по истории химии. Множество сведений для
создания проблемных ситуаций собрано у Б.В.Некрасова в его «Курсе общей
химии». Распространенные ошибки в учебных пособиях – хороший источник
учебных проблем . В любом номере журнала «Химия и жизнь»
преподаватель всегда найдет материал для создания проблемных ситуаций .
Много проблемных заданий собрано в задачнике по химии.
Вопросы и задания
1 Предложите свое собственное определение проблемного обучения (проблемного
метода обучения).
2 Перечислите недостатки и преимущества «обычного* (информационного)
обучения и проблемного обучения.
3 Откройте любой учебник химии и выберите тот материал, который можно
преподнести учащимся проблемным методом.
4 Откройте страницу учебника химии и попытайтесь учебный материал представить
в виде проблемы. Разработайте план развития проблемной ситуации в группе учащихся.
4.5 Исследовательское обучение
Исследовательский метод обучения или как называют его просто
исследовательским обучением позволяет осуществить в обучении
максимальную самостоятельность и творческую активность учащихся.
Учебные исследовательские работы делятся по характеру их выполнения
на теоретические и экспериментальные . О последних пойдет речь при
обсуждении организации лабораторного практикума.
Теоретическое работа оформляется в виде доклада или реферата, которые
выполняются в соответствии с требования ми, предъявляемыми к ним в
современном научном обществе. Темы предлагаются или преподавателем
или выбираются самими учащимисяиз перечня. Желательно, чтобы темы
имели междисциплинарный характер, например, «Осмос», «Участие воды в
жизненно важных процессах », «Скоростьраспада загрязнений в водоемах» и
т.п.
В качестве исследовательских могут быть предложены задачи,решение
которых на семинарском занятии не представляются возможными из - за
сложности решения и длительности вычислений.
Темой доклада или реферата может быть термодинамическое и
кинетическое изучение системы водород - галоген, сравнение свойств
соляной и серной кислот, термодинамический анализ диссоциации
фосфорной кислоты или галогеноводородных кислот, сравнение свойств
галогенидов серебра и натрия или изучение реакций взаймодействия
щелочных металлов с водой.
Разве не будет исследовательской деятельностью обширной ответ(устный
или письменный, доклад или реферат) на задание “Опишите факторы,
влияющие на разложение промышленных отходов в воде (чем больше
факторов Вы перечислите и правильнее расположите их в порядке
понижения значения в обсуждаемом процессе, тем выше будет оценена ваша
работа)”. Чтобы выполнить такое задание, необходимо объединить знания из
учений химической науки, привлечь сведения из популярной литературы,
дополнить их информацией из различных разделов учебника и из других
учебников (а не просто переписать из одного учебника).
Нам представляется, что обучение станет исследовательским, если темы
учебной дисциплины будут объединены цепью взаимосвязанных проблем,
решаемых на всех организационных формах обучение лекциях,
лабораторном практикуме, семинарских занятиях, самостоятельной
внеаудиторной работы (см. гл. 7. Исследовательский характер учебной
деятельностей еще более усилиться, если с нее будут вовлечены и другие
дисциплины - физика, математика, биология, геология и даже иностранный
язык
перевод статьи, содержащей указание на проблему, сведения,
необходимые для ее решения или объяснение результатов) .
Исследовательское обучение, разумеется, не создает новых объективных
научных данных,но моделирует научный поиск и приводит к субъективно
научным знаниям у обучаемых.
Вопросы и задания
Просмотрите задачник по химии и выберите те задания, которые можно
предложить в качестве исследовательных работ, выполненных в форме реферата или
доклада.
1.
Вопросы и задания
1. Просмотрите учебники по педагогике и методике преподования химии. Составьте
сводную таблицу классификаций методов обучения. Выделите то основание
классификации, которым пользовался автор. Обсудите преимущества и недостатки
изученных вами классификаций методов обучения.
2. Откройте учебник химии. Выберите любую главу. Какими методами обучения
автор предпологал пользоваться при изучении предложенного им учебного материала?
Какими методами обучения воспользовались бы ви при преподовании того же материала?
Глава 5
ПРОГРАММА И УЧЕБНИК ПО КУРСУ ХИМИИ
5.1 Требования к программе
Принятые цели обучения, отобранные содержание обучения и
используемые адекватные им методы обучения позволяют сформулировать
требования к учебной программе и учебнику по курсу химии.
Программа учебной дисциплины
это форма сжатого выражения
содержания изучаемой дисциплины. Программа также отражает методы
изучения материала, организационные формы, средства обучения и вид
оценки усвоенных знаний. В ней указывается общее число учебных часов,
необходимых для усвоения содержания, и их распределение по различным
организационным формам обучения.
В программах по возможности должно выдерживаться дидактические
требование: дать строго ограниченный объем знаний, расположенных в
логико-дидактической (а иногда и исторической) последовательности. В
некоторых степени программа играет роль тезауруса, в котором
перечисляются новые термины, расширяющие понятийный аппарат
обучаемого. Программа фиксирует объем изучаемого материала указывает
путь его прохождения. Можно указать и на другие функции программы.
Программа является нормативным документом, направляющим
деятельность преподавателя и обучаемого. Она выступает как средство
контроля за работой преподавателя и учащегося. Программа строится так,
чтобы она показывала содержание образования в единстве с процессом
обучение, т. е. показывала последовательность расположения и изучения
материала, деятельность по его усвоению, раскрывала необходимые для
достижения поставленных целей методы, организационные формы и
средства обучения [ 7, с. 276 – 305].
Важнейшей частью программы является объяснительная записка, которая
кратко и обоснованно излагает состав и структуру содержания дисциплины.
Специалисты отмечают, что это очень трудная задача – предельно кратко
охарактеризовать сущность данного учебного предмета с изложением целей
обучения, с обоснованием объема содержания и логики его изучения и
необходимой деятельности преподавателя и обучаемого при прохождении
материала учебной дисциплины.
В естественно – научных дисциплинах основу текста программы
составляют соответствующим образом структурированные в системе
изучаемой науки знания, которые рекомендуется подразделять на ведущие и
вспомогательные. В последнее время в программы включают раздел о
требованиях к умениям, понимая подумениям сложное комплексное
действие, в основе которого лежат знания и навыки.
Вопрос о программах имеет исключительное значение в учебном
процессе: лектор читает лекцию, придерживаясь программы, об учебнике
судят на основании того, насколько полно в нем отражены вопросы
программы, учащийся готовится к экзамену, используя программу.
Как же составляется программа? Никаких достаточно полных и строгих
конкретных рекомендаций о написании учебных программ невозможно
найти ни в отечественной, ни в зарубежной литературе. Насколько нам
известно, обычно один или несколько ведущих преподавателей пишут
программу, имея в виду какой-либо, с их точки зрения, наиболее доступный,
наиболее дидактически удачный и научно строгий учебник по данной
дисциплине. Программа составляется как перечень основных разделов тем,
научных теорий, представлений и понятий в последовательности их
изучения. Кроме этого, в программу вносятся некоторые новые научные
сведенья, не успевшие войти в учебную литературу, но необходимые для
будущих специалистов. После длительного и тщательного обсуждения
программа утверждается и становится доступным преподавателям и
учащимся. Однако ни авторы программы, ни использующие программу
преподаватели часто не могут ответить, почему те или иные понятия
включены в программы.
Например, в программах по химии можно встретить такие пункты; закон разбавление,
хлорноватистая кислота, диаграмма состояния серы, черный фосфор и т. п. Встретится ли
в будущем специалист с хлорноватистой кислотой? Диаграмма воды нужна всем
специалистом, но нужны ли будущему биологу диаграммы состояния серы или фосфора?
Можеть быть, лучше ввести в программу правило фаз Гиббса, тогда все диаграммы станут
понятны обучаемым. Спрашивеатся, зачем учащимся нужно знать, как азотная кислота
реагирует с металлами и неметаллами? На все эти вопросы чаще всего бывает один ответ
– это нужно для эрудиции учащегося, для расширения его научного кругозора и просто
«нужно знать»
Эмпирический характер отбора учебного материала отмечен М.Н.
Скаткиным[5, с.24]. Он пишет, что каждый автор программы и учебника,
стремясь повысить научный уровень содержания своего предмета, старается
вместить в него как можно больше самых разнообразных сведений, чтобы
ничего «не упустить». Каждая деталь, каждая подробность представляется
автору и преподавателю очень важной и необходимой, если к ней подходить
с меркой собственного опыта и сточки зрения узкой специализации
обучения.
Еще более сложен вопрос об объеме знаний, вкладываемых в какое –
либо понятие программы. Например, принцип ЛеШателье. Что требуется от
преподавателя при обучении, а от учащегося при сдаче экзамена? Можно в
курсе дать только формулировку принципа, но можно обсудить и неточности
имеющихся формулировок, можно показать связь с термодинамическими
представлениями о направлении процесса.
Преподаватели средних учебных заведений и методисты понимают, что
необходимо пересмотреть принципы построения ропграм и научно
определить общий объем учебного материала, учитывая фактические
возможности его усвоения.
Не будем более останавливаться на особенностях,преимуществах и
недостатках прежних и существующих программ по химии.Все эти
программы успешно помогали и помогают осуществлять учебный процесс.
Однако обсудим возможные пути создания новых программ и переработки
существующих, считая, что целью обучения должно быть создание
творчески мыслящего специалиста.
Подобная работа связана с пересмотром всего содержания обучения
данной дисциплине и должна проводиться одновременно в следующих
направлениях:
-отбор некоторого объема стабильных знаний, достаточного
специалисту для работы в развивающейся данной области науки;
-включение в содержание обучения того, что будет входить в науку в
предвидимое будущее на основе изучения главных направлений ее развития.
Содержание обучения всегда отражает науку прошлого, в меньшей степенинауку настоящего и мало из перспектив развития науку будущего;
-научность обучения предполагает освобождение содержания от
излишнего эмпирического материала, от многочисленных фактов, не
обобщенных в теоретический материал;
-в программу и в содержание обучения включается материал,
способствующих
формированию
мировоззрения
учащихся
и
обеспечивающий его творческое развитие.
Что касается программы по курсу общей химии в высшей школе, то и
без того сложная проблема еще более усложняется тем, что обычно курс
общей химии является непрофилирующей дисциплиной, преподаваемой
студентам 1 курса нехимических специальностей вузов в течение крайне
ограниченного времени (1 семестр, 1 лекция и 1 лабораторное занятие на 2-3
и в неделю) на основе забытых знаний средней школы.
Эмпирическая разработка содержания и структуры учебного материала
в наши дни уже невозможна. Необходимо теоретическое обоснование
принципов построения учебной дисциплины и ее программы. Нам
представляется, что одним из наиболее эффективных выходов из
создавшегося положения должно стать использование системного подхода к
содержанию обучения и его программе как сложным системам.
Центральное место в определении содержания обучения должно
занимать усвоение основ изучаемой науки и ее связь с теми науками, с
которыми придется столкнуться в работе будущему специалисту.
Что же следует понимать под основами науки и как они должны
включаться в содержание преподаваемой дисциплины и в соответствующую
программу? Рассматривая науку и отвечающую ей учебную дисциплины как
системы, следует выделить совокупность взаимосвязанных между собой
элементов, которая придает ей целостный характер. Один из возможных
выше обсуждавшихся подходов к преподаваемой дисциплине и программе
состоит в том, что они должны иметь структуру изучаемой науки. В
применении к курсу химии это означает, что следует перенести систему и
структуру науки химии на систему и структуру программы и учебника.
Об этом речь шла раньше и все принципы определения содержания
обучения сохраняют свою силу и в приложении к учебным программам.
Самостоятельно мыслящий творческий специалист, кроме знания
основ науки, должен иметь представление о методологии. Это означает
необходимость того, чтобы значительное место в содержании обучения
занимали знания о способах получения новых знаний, научные теории и
сведения об их структуре. Как же вводить знания о знаниях в программы по
химии? Из-за неразработанности этого вопроса ограничимся только общими
рекомендациями. Целесообразно в введении к программе и учебнику
упомянуть о необходимости понимания соотношений между элементами
теоретических знаний-научное понятие, закон, научный факт, теория. В текст
программы следует больше вводить предложения типа:» Различие в
поведении реальных и идеальных газов », «Соотношение неопределенностей
и смысленный эксперимент», «Обсуждение различных моделей строения
атома», «Сравнение теорий химической связи» и т.п.
Развитие познавательных способностей обучающихся невозможно без
использования логики и логических приемов в обучении. Вопросы
использования логических приемов мышления в применении к курсам химии
совершенно не разработаны. В некоторых программах имеется пункт:
« Произведение растворимости». Если же его дополнить предложением
« Признаки веществ, для которых можно записать выражение
произведения растворимости», то это заставит обучаемого ознакомиться с
совокупностью необходимых признаков, вводимых в определение понятия
(мало растворимый электролит в насыщенном растворе), и избежать
неточных определений произведения растворимости, встречающихся в ряде
пособий по химии.
Диалектическая логика изучает мышление, которое воспроизводит
диалектику объективно существующих процессов. Развитие диалектического
мышления возможно только через познание вещей в их развитии и
изменении, в единстве и борьбе противоположностей, во взаимопереходах
причин и следствиям т.п. Это осуществляется путем использования приемов
проблемного обучения при помощи системы познавательных диалектических
противоречий. Если в программу по химии введем вопрос: « Влияние
повышения
температуры
на
поведение
кристаллических
и
высокомолекулярных материалов», то тем самым заставим учащегося
объяснить причину легко наблюдаемого сжатия резины при нагревании.
Во многих программах упоминаются аллотропические видоизменения углерода.
Программы не указывают объема знаний, требующихся для ответа. Если же в программе
записать: « Энергии связей между атомами углерода в структурах алмаза и графита», то
учащийся будет вынужден узнать различия в строении и свойствах алмаза и графита
(плотность, электропроводность, твердость, энтальпии сублимации и атомизации, тип
гибридизации, углы между связями, о- и п- связи и т.п.) и сможет самостоятельно,
получив ряд сведений из различных разделов (блоков) курса химии, объяснить
парадоксальный факт большей прочности связи в структуре графита, а не алмаза.
Подобного типа переформулировка пункта программы задает учащемуся ряд этапов
познавательной деятельности.
Ни одна из программ не обходится без упоминания об исторических
аспектах развития изучаемой дисциплины. Едва ли целесообразен
подробный обзор химических открытий, но краткое знакомство с
диалектикой развития химии, с последовательностью ее концептуальных
систем, на наш взгляд, не только желательно, но и необходимо. Остальные
исторические сведения, по-видимому, следует вводить в ходе изложения
предметного материала, например, «Химическая теория растворов
Д.И.Менделеева» или «Модели атома Резерфорда и Бора» и т.п.
Российские психологи и методисты считают, что программа учебного
предмета
должна
предусматривать
определенную
организацию
познавательной деятельности. Усвоение материала программы должно
привести к формированию способа познания изучаемой научной области
действительности.
Перечислим основные требования к учебным программам по
изучаемым дисциплинам:
1.Программа-это документ, утверждающий объем содержания учебного
материала.
2.Программа показывает систему изучаемой науки и систему предмета ее
изучения.
3. Программа пронизана сетью внутрипредметных и межпредметных
связей, которые показывают взаимоотношения основных учений и тем
изучаемой науки и смежных наук.
5. Программа является тезаурусом, т.е. в ней перечисляется множество
новых терминов и понятий из языка изучаемой науки.
6.Программа включает содержание, способствующее развитию
мышления (методологические знания, примеры использования законов
формальной и диалектической логики, различные проблемные ситуации).
7.В целом программа должна служить формированию мировоззрения
обучаемого и этой цели также должен быть подчинен отбор материала.
8.В разумных пределах в программу вводится исторические сведения о
развитии науки и о ее перспективах.
9. В программе в ограниченном объеме дается тот фактологический
материал, который иллюстрирует изучаемые теоретические положения.
Принято считать, что одним из важнейших требований к программам
должна быть их стабильность ( а также стабильность отвечающих им
учебников). Это требование чрезвычайно затрудняет пересмотр программ и
содержание обучения, которые осуществляются при преобразовании системы
изучения данной дисциплины. Разумеется, при отборе содержания в
программы необходимо включать не только материялы, соответствующий
разработаннымнаучном основам данной дисциплины. Разумеется, при отборе
содержания в программы необходимо включать не только материал,
соответствующий разработанным научным основам данной дисциплины, но
и новые теоритические положения. Последнее, по-видимому, говорит о
необходимости более частых изменений программ.
Требование введения в учебный материал и соответственно в программы
и учебники вопросов, связанных с межпредметными связями, указывает на
необходимость создания отдельных программ и учебников по курсу химии
для различных нехимических специальностей.
Несколько новых экспериментальных программ по химии приведено в
пособии [4].
Вопросы и задания
Сравните две или несколько программ по химии желательно одного
образовательного уровня. Выделите признаки их сходства и различия.
2. Попытайтесь представить какой-либо раздел учебника химии в виде учебной
программы.
1.
5.2 Современный учебник химии
Учебник – книга, излагающая основы научных знаний по определенному
учебному предмету в соответствии с целями обучения, установленной
программой и требованиями дидактики.
Если программа обозначает номенклатуру предметного содержания,
ориентирует в его объеме и последовательности, то учебник эти функции
программы выполняет в конкретном виде. Одно из новых требований к
учебнику состоит в ввдении материала, развивающего мышление обучаемых.
«Исторический опыт показал, что если в учебнике мало элементов,
развивающих мышление, то и в учебном процессе на эту сторону не
обращается должного внимания», - отметил И.Я.Лернер [9, с. 306]. Это
основной недостаток всех всех учебников по химии . Болшьшинство
преподавателей понимают важность введения в учебник материала ,
развивающего творческое химическое мышление , одноко в процессе
рецензирования и научного редактирования этот материал тщательно
удалялся из текста .
Н.М. Скаткин писал: «Учебник – этоне проста набор сведений, не
энциклопедический справочник по соответствующей отрасли специальной
науки. Это своеобразный сценарий будущего процесса обучения» [ 7. с. 25].
Важнейшим требованием к учебнику следует считать отражение в нем
системы соответствующей науки и соблюдение внутренней логики (логики
научного рассмотрения изучаемого объекта). Дидактические основы
построния учебника и логика развертывания в нем материала исследовались
Л.Я.Зориной [3; 9, с. 312-328]. Логическая структура учебного материала в
учебнике (и лекционном курсе) изучены А.М. Сохором [8]. Дидактическая
теория учебника обсуждается В.П. Бесналько[1].
Специалисты по дидактике выставляют вполне обоснованное требование
к учебнику – он должен давать содержание некоторой конкретной
познавательной деятельности по усвоению изучаемой науки. Однако
способы деятельности, подлежащие усвоению, в лучшем случае даются в
учебнике в виде вопросов, носящих репродуктивный характер, и задач, для
решения которых достаточно подставить числа в приведенные в тексте
учебника формулы.
Пожалуй, единственный учебник химии, содержащий про- блемный
материал, — это общеизвестный курс общей химии Б.В. Некрасова. Материал
этого учебника может быть использован преподавателем для создания
проблемных ситуаций, но учащийся, читающий текст, воспринимает его как
информа ционный, подлежащий запоминанию, а не использованию в
мыслительной деятельности для получения субъективно нового знания.
Парадоксально, но все учебники ориентируют обучаемого на уже
достигнутые наукой результаты. Ни в одном учебнике невозможно встретить
каких-либо сведений о том, что науке неизвестно, что еще не объяснено, что
требует решения. Любые попытки ввести этот материал в учебник
строясайшим образом пресекаются рецензентами и редакторами. Это удивительно, но учебник не обладает обучающей функцией! Догматическое
изложение материала привычно многим авторам и удобно издательству, так
как традиционный учебник не будет критиковаться.
Исторический анализ учебников химии осуществлен в работе [5].
Рассмотрение истории учебника должно служить предпосылкой для
дальнейших научных работ по вопросам обучения и воспитания учащихся в
процессе преподавания химии. Общеизвестно, что новые идеи всегда
возникают на базе обобщенного предшествующего опыта, и это облегчает
выявление закономерностей, лежащих в основе процессов обучения й воспитания, а также помогает правильно использовать эти закономерности для
успешного решения задач современной школы. Одной из актуальных задач в
настоящее время являете* создание учебников, содержание и структура
которых способу ст во вал и бы формированию у обучаемых современных
теоретического мышления.
Как показано в ряде фундаментальных работ по истории хи ми и и
методике ее преподавания, уже первые учебники химии были наш*лены на
решение двух основных задач:, во-первых, изложить научные сведения и
дать их систематизацию, доступную для учащихся; во-вторых, реализовать
при их составлении ряд дидактических принципов обучения (доступность,
систематичность, воспитывающее обучение и др.).
Анализ учебников химии показал, что их содержание и структура
определяются, с одной стороны, уровнем развития самой химической науки,
с другой — развитием дидактических принципов изложения материала в
учебниках. Первые учебники главным образом отражали достижения науки.
При написании современных учебных пособий учитывают не только уровень
развития науки, но и достижения педагогики и педагогической психологии,
которые к настоящему времени уже выработали ряд требований к изложению
материала, носящего обучающий характер. Современные же учебные пособия по химии еще не в достаточной степени ассимилировали эти достижения,
а потому они все-таки носят в большей степени энциклопедический характер,
что позволяет дать учащимся глубокие знания по частным вопросам химии,
но затрудняет решение главнейшей задачи — формирования целостного
представления об изучении предмета и теоретических форм мышления.
Особое положение среди учебников химии занимают учебники С.А.
Щукарева. Его учебники отличаются явно выраженной многосторонностью
рассмотрения, но она подчинена собственной логике автора и скрыта от
читателя. В книгах С.А. Щукарева приводятся решения типовых химических
задач с подробными объяснениями, обсуждаются не решенные наукой
проблемы и т.п. Но они не были должным образом восприняты
преподавателями, так как не соответствовали педагогическим установкам
того времени, а введение многих новых терминов (этим страдают и
современные пособия по химии), имеющих не общенаучный характер, еще
сильнее затруднило их использование в учебном процессе. Однако они,
пожалуй, единственные в отечественной и мировой учебной химической
литературе, способные сформировать у учащихся элементы творческого
химического мышления и многосторонний системный подход к изучаемым
химическим объектам.
Вопросы и задания
1. Предложите критерии оценки учебных текстов по химии и на основе этих
критериев сравните несколько учебников химии.
2. Напишите несколько страниц текста для воображаемого будущего учебника химии
и передайте текст другим студентам для его объективной оценки.
5.3 Некоторые типичные недостатки и ошибки в учебниках химии
Этот раздел написан в несколько иной манере –в виде свободного
разговора автора с читателем. В учебниках химии так много различных
несоответствий и даже ошибок, что автор не может спокойно об этом
говорить. Автор высказывает свое собственное мнение, с которым читатель
может не согласиться.
Педагоги считают, что содержание обучения –это главный фактор
успешного обучения любой науке. Носителем содержания в первую очередь
является учебник. Поэтому перейдем к обсуждению проблемы учебника.
Сейчас вышло в свет непривычно много новых учебников химии, и по
методике обучения, хотя авторы уверяют читателя, что их труд нечто очень
новое и необычное в преподавании химии.
Учебник –основное звено учебного процесса. Принятый в данной школе
учебник определяет обучающую деятельность учителя и познавательную
деятельность учащихся. Школьный учебник одним помогает выбрать
будущую специальность, а другим –закладывает основы знаний по данной
науке на всю последующую жизнь. Такова огромная роль учебника в
учебном процессе и в жизни человека.
Можно ли при помощи имеющихся учебников химии сформировать
творческое химическое мышление (разумеется, не в полном объеме, но хотя
бы его задатки)?
Очевидно, творчество –это деятельность, и поэтому в формировании
творческого мышления основная роль должна принадлежать деятельности по
использованию усвоенных и содержащихся в памяти или в литературе
фактологических и теоритических знаний для получения новых знаний на
основе общих методов.
Каковы же виды возможный творческой деятельности учащихся? Это
прежде всего деятельность, связанная с устной и письменной речью:
описание изучаемого объекта (реакция и вещество), объяснение причин
прохождения реакции, поведения веществ, их свойств. Важнейшей в этой
области учебной творческой деятельности следует считать поиск и
обсуждение проблем в предложенным учебном материале, в результатах
решения расчетной задачи, в результатах эксперимента и т.п.
Самое удивительное, что, несмотря на глубокую теоритическую
разработку проблемного, поискового и исследовательского методов
обучения, ни один современный учебник химии не содержит материала, на
которым можно было бы осуществить использование этих методов обучения,
необходимых для формирования творческого химического мышления.
Заметим, что некоторые авторы понимают под проблемным методом
обучения постановку самых обычных вопросов по отдельным порциям
учебного материала. Напомним, что метод проблемного обучения, или проще
–проблемное обучение, строится на простой и понятной идее –мышление
начинается в тот момент, когда человек сталкивается и т.п., которые нужно
преодолеть. Возникает особые психическое состояние, проблемная ситуация,
выход из который учащийся пытается найти, обращаясь к учителю, ученику
или соседу по парте.
еще не имеет ответа, или же сведения, допускающие неодно значный
ответ.
Даже те редчайшие учебные проблемы, встречающиеся в учебниках,
рассчитаны на усвоение фактологического материала, но не ставят своей
целью формирование творческого химического мышления.
Те эксперименты, которые авторы учебников приводят на их страницах,
также
не
имеют
какого-либо
проблемного,
поискового
или
исследовательского характера. Лабораторно-практическая познавательная
деятельность школьника состоит в лучшем случае в самостоятельной сборке
простейшего прибора и проведении в нем опыта по строго
алгоритмизированной инструкции. Большинство же опытов выполняются в
пробирках, и результат их заранее школьнику известен. Учебник не
позволяет вводить в учебный процесс даже в минимальном объеме элементы
творческой деятельности.
В чем же причина не использования в школьных учебниках химии
методики проблемного обучения (ниже мы для простоты изложения методы
проблемного, поискового и исследовательского обучения будем называть
проблемным методом) как основного фактора формирования творческого
мышления? Их несколько:
2. Консерватизм авторов. Автор создает учебник по подобию того, по
которому он сам изучал химию. Поэтому-то новый учебник химии по
содержанию и структуре мало отличается от учебника полувековой давности.
Введение нового теоретического материала (вплоть до теории молекулярных
орбиталей) не изменяет сути методической направленности учебника.
3. Авторы учебников часто являются первоклассными специалистами во
многих областях химии. Отсутствие у них педагогических знаний снижает
методическое качество их учебников.
4. Проблемный метод обучения требует больших затрат учебного
времени и создает у учителя и даже у учеников при неправильной
организации проблемной ситуации иллюзию впустую потраченного урока.
Проблемный подход не способствует усвоению факголо гн чес кот
материала, а вся учебная деятельность учители и его учеников проверяется в
настоящее время ио ответам учеников на вопросы фактологического
характера или по правильному ответу на расчетную задачу.
5. Внедрению в учебный процесс проблемного метода обуче
ния часто, как это ни странно, препятствуют сами учителя. И здесь снова
проявляется удивительная особенность нашего высшего педагогического
химического образования. Педагогические вузы выпускают специалистов по
уровню их очень высокой научной подготовки в качестве научных
сотрудников» а не учителей химии.
Достаточно просмотреть учебные программы педагогических вузов по
различным химическим дисциплинам (неорганическая, физическая,
органическая и другие химии), чтобы убедиться, что объем и глубина
изучаемого материала несоизмеримо велики с тем, что требуется для
успешного преподавания химии в средней школе. Вместе с тем число часов,
отводимых на методическую подготовку будущего учителя химии,
совершенно недостаточно для эффективного использования новых —
содержания, методов, форм и средств обучения.
Наконец, здесь же отметим другую, не менее странную особенность
нашего высшего педагогического образования. Заведуют кафедрами химии в
педагогических вузах специалисты- химики, имеющие степени по химии, но
не по педагогике или методике. Они заинтересованы в развитии на кафедре
своего научного направления. Поэтому дипломные и аспирантские работы в
основном посвящены изучению проблем химии, но не методике ее
преподавания. Поэтому-то выпускник педагогического вуза и не идет на
работу в школу.
Не думайте только, что автор выступает за сплошное введение
проблемного обучения! Исторический опыт убеждает в опасности усвоения
новых знаний только проблемным методом. Необходимо разумное сочетание
методов проблемного, алгоритмизированного и информационного обучения.
В школьных учебниках химии нет проблемного материала, и поэтому
возможности учебников формировать химическое мышление очень
ограничены.
Ниже мы приведем много других примеров, показывающих
ограниченность наших учебников для формирования творческого мышления.
Впрочем* это мое утверждение, что в учебниках нет материала для
проблемного обучения, но совсем точно. В учебниках (авторов называть не
будем-учебники легко критиковать,но как же трудно ихсоздавать!)такой
материал есть,если внимательно читатьтекст.Например,утверждается,что
реакция цинка с соляной кислотой
Zn+2HCl = ZnCl + H
Является реакцией замещения. Но,ведь в водном растворе соляная
кислота и в какой-то мере хлорид цинка являются сильными
электролитами.Поэтому школьник может (должен) записать уравнение так
Zn + 2H +2Cl = Zn + 2Cl + H
Далее уравнение записывается в сокращенном молекулярно-ионном виде
Zn + 2H = Zn + H
Что в этом уравнении что замещает – для меня загадка и проблема.А если
ученик спросит меня об этом,что я ему отвечу?
Другой пример лично для автора остается неразрешимой
проблемой.Реакция
CuO + 2HCl = CuCl + HO
Приводится как пример реакции обмена.Но соляная кислота и хлорид
меди (в разбавленном растворе) – сильные электролиты.Поэтому
CuO + 2H + 2Cl = Cu + 2Cl + HO
Уравнение реакция, записанное в сокращенном молекулярно-ионном
(правильнее, в “молекульно-ионном” ) виде,имеет вид
CuO + 2H = Cu + HO
Что здесь на чтообменивается мне совершенно не понятно.
В этих примерах еще можно что-то и как-то доказать,но в одном из
учебников вы встречаетесьсутверждением,что реакция
NaOH + HCl = NaCl + HO
Является реакцией обмена: “атом натрия из гидроксида натрия
обменивается местами с атомом водорода из кислоты,а гидроксильная группа
– с кислотным остатком соляной кислоты”.Аэтоозначает,что через несколько
уроков учителю придется переучивать своих учеников и называть эту
реакцию по-другому
H + OH = HO
Зачем школьнику заучивать всю эту глупость про реакции замещения и
обмена? А ведь это вводится в экзаменационные билеты!И,если абитуриент
не будет знать этой “научной” глупости, его не примут в вуз! Так что
проблемы в наших учебниках есть!
Представьте себя школьником впервые,Именно впервые, открывающим
учебник химии. А втор учебника химии на первых страницах своего
учебника хочет подвести школьника к определению некоторых важнейших
понятий, например, химической реакции. Для этогоприводится определение
явления:”Изменения, происходящие в окружающем нас мире, называются
явлениями”.А если я спрошу, что такое изменеие?Далее даются определения
физических
и
химических
явлений.Зачем
это
нужно
знать?Вдумайтесь!Наконец, затратив почти три страницы текста, автор дает
определение химической реакции:”Химическое явление называется
химической реакцией”.
Или еще пример. Представьте себе, что кто-нибудь спросит вас: “Что
такое свойство вещества?”. Сможете ли вы ответить? Я не смог бы ответить
на этот вопрос, хотя автор дает такое ответ: “Признаки,по которым можно
отличить одни вещества от других или установить сходство между
ними,называются свойствами веществ”. Ответ несомненно правилен,но
нужно ли забивать голову школьника? А если я или умный школьник
спросим: “Что такое признаки?” – то что ответит мне автор?
Вообще говоря, дать определение категории невозможно,так как мы
попадем в порочный круг,когда одно определение вытекает из
другого,которое вытекает из первого и так до бесконечности.Категории.как
наиболее общих понятия,не определяются! Свойство, явление, признак,
понятие – это категории,которым дать определение невозможно, но можно
объяснить, что это такое. Это и делают философы в философских словарях.
И все эти схоластические рассуждения выделены в учебнике особым
шрифтом, что предполагает заучивание наизусть (!). Из-за этого
изначального пустословия школьник вообще не будет серъезно изучать
химию,как он изучает физику или математику.
Другая интересная особенность многих наших учебников состоит в
использовании разных терминов для обозначения одного и того же понятия,
например, вы можете на одной странице встретить: тепло,теплота,тепловой
эффект реакции, энтальция,изменениеэнтальции, экзотермическая или
эндотермическая реакция, экзотермический или эндотермический тепловой
эффект, экзо – эффект, эндо – эффект и т.п. В художественной литературе
синонимы считаются очень полезными и украшают текст. Но можно ли
школьнику, только начинающему изучать химию, давать такое число
одинаковых или очень близких по смыслу терминов?Который он должен
запомнить?К тому же только ”изменение энтальции” является единственным
строго научным понятием, остальные или устарели, или были выдуманы
автором учебника (экзо-,эндо- эффект).
Кстати, этим же страдает и книга “Химия и общество”, в которой Вы
можете на одной странице (с.207) встретить:”тепло” – 3 раза, ”тепловая
энергия” – 2 раза, ”теплота” – 4 раза!Подробнее об этой книге будем
говорить немного позже.
Лично мне совершенно не понятно,зачем в учебниках химии
используются такие термины,как “атомная масса”,”относительная атомная
масса”, “молекулярная масса” (правильнее ”мольная масса” ). Введение
термина “относительная” совершенно неоправданно,так как все измерения
всегда относительны! Мы же неговорим “относительная масса хлеба”! Вы
думаете школьник понимает разницу в смысле понятий “молекулярная
масса”,”относительная
молекулярная
масса”
и
”молярная
масса”?Мнекажется,что и преподаватели этого не понимают и передают
школьникам дословно имеющиеся в учебникахформулировки.А не
понимают,потому что знают, что это никому не нужно.Нужно знать, что
такое масса моля, т.е. мольная масса,и в редчайшихслучаях масса
молекулы.Даже “атомная масса”-это ”мольная масса элемента”,почему бы
нам не говорить и не учить этому школьника?
Другое словосочетание,возникшее в наших учебниках:”массовая доля (в
%)”. Правильнее,говорить о доле,имея в виду доли от единицы. А не проще
было бы говорить “процентное содержание”? Ведь никто не говорит
“массовая доля в % уксусной кислоты в растворе для маринования огурцов”!
Все авторы учебников химии считают,что содержание их учебника в
полной мере отвечает принципу научности.Большинство авторов видит
проявление этого принципа в соблюдении научной точности формулировок
законов и правил,в определении понятий,в изложении теорий и научных
представлений,в
правильном
использовании
номенклатуры
соединений,единицах изменения и т.п.
Заметим,однако,что даже в таком упрощенном понимании принципа
научности,авторы в ряде случаев отступают от его приложения к
содержанию обучения.Например,зависимость скорости реакции от
концентраций реагирующих веществ у большинства авторов формулируется
и иллюстрируется расчетами научно неверно (концентрации находятся в
степени стехиометрических коэффициентов), закон постоянства состава в
формулировке многих авторов также неправильно отражает состав
кристаллических веществ.Некоторые авторы неправильно подходят к
трактовке понятия валентности.Еще больше неразберехи в понимании
ковалентной и неполярной связей,которые считаются идентичными, и в
классификации химическихсвязей (классификация проводится по различным
основаниям).
В то же время,стремясь следовать приципунаучности,авторы
переписывают из справочников определения понятий,которые не
усваиваются учащимися.Так,понятие “моль”
не понятно даже
студентам,потому что они не знают,что такое структурная единица. Ни один
школьник и студент не видит различия между понятиями “изотоп” и
“нуклид”.
До сих пор почти во всех наших учебниках химии встречается такая
наглядная картинка – электроны расположены на круговых орбитах вокруг
ядра.Наглядность планетарной модели атома столь велика,что в вузе
невозможно изменить заложенные школьным учебником представления об
электронном строении атома.
В одном из учебником “электронная плотность в атоме водорода”
изображена
точками,которые,чем
ближе
к
ядру,тем
чаще
расположены.Создаетсявпечатление,что электронная плотность максимальна
в ядре атома.Это подкрепляется графиком зависимости электронной
плотности от расстояния до ядра:электронная плотность максимальна в ядре!
Далее авторы сообщают,что по мере удаления от ядра электронная
плотность,очень быстро уменьшается.Авторы рисуют сферу вокруг ядра,где
электронной плотностью можно перенебречь и говорят школьнику: «Вот
область пространства,где движется электрон в атоме водорода.Назовем эту
область
пространства
«орбиталью».Школьнику
предоставляется
возможность самостоятельно подумать что же такое орбиталь-это та самая
очерченная вокруг ядра сфера или же какая та непонятная область с
максимальной вероятностью нахождения электрона,находящаяся в ядре.
Далее
совершается
переход
к
расмотрению
химической
связи.Электронная плотность из ядер перемещается в пространства между
ядрами,и оба ядра становятся центрами эллипса.Подпись под рисунком
гласит: «Схема движения электрона между двумя ядрами»,т.е.,если
рассматривать рисунок,то электрон двигается по эллипсу.Как он движется по
эллипсу,непонятно.но
очень
наглядно.Далеечитаем:что«.....движения
электрона описывается теперь молекулярной орбиталью...».Итак,эллипс-это
и есть молекулярная орбиталь,а куда же пропали рассуждения об
электронной плотности?
Еще страшнее рисунок «Движениеэлектрона,приводящие к ослаблению
связи»,на
котором
два
ядра
окружены
замкнутыми
яйцеподобнымикривыми,покоторым,видимо,и движется электрон.Читая эту
антинауку,мне хотелось бы знать,учитель понимает учебник или же
молчит,потому что верит авторам.Ну как школьник может знать и любить
химию после изучения этого материала?
Мне кажется,что следует говорить не о принципе научности,а о принципе
антинаучности в дидактике химии.И второе мое предложения-следует
запретить издательствам в учебниках наглядно изображать явления в
микромире,это не наш мир и представить его нашими рисунками
невозможно,по крайне мере,популяризатором науки.
Вы можете спросить,а как же быть с привычными нам рисунками
негибридных и гибридных орбиталей,которые используются для создания
моделей молекул химическая связь в которых показывается зонами
перекрывания.Этот прием наглядности в полнедопустим,так как форма
орбитали получена квантово-механическим расчетом и отражает в
достаточной мере научно точно вид кривой распределения электороной
плотности в молекуле.Когда появится новый метод расчета,существующая
сегодня форма орбитали должна быть изменена на новую и тогда в
учебниках следует именно новые представления,а не отвергнутые
старые.Планетарная модель атома была отвергнута почти сразу же после
своего появления,и использование ее в наших учебниках недопустима.
Многие понятия,используемые в учебниках,в науке уже не
используется,например,эквивалент (как масса вещества),ряд наприжении или
активностей,эндотермические
и
экзотермические
реакции.Подобных
примеров можно привести множество.
Конечно,принцип научности требует научно правильных определений
изучаемых понятии,формулеровок законов и правил и т.п.Еще один пример
из учебников химии.Автор одного из учебников дает формулеровку закона
действующих масс: «Скорость химической реакции прямо пропорционально
произведению
концентрации
реагирующих
веществ,взятых
в
степенях,равных их коэффициентам». Это называется законом, хотя этому
правилу подчиняется ничтожное число реакций! Как догадаться школьнику,
о каких коэффицентах идет речь?
После такой формулировки учитель спрашивает у ученика,во сколько раз
возрастает скорость реакций образования аммиака из простых веществ при
увеличении общего давления в системе,скажем,в три или четыре
раза.Абсурдность задачи и ответа вытекает из неграмотности автора
учебника.В соответствии с этой формулировкой скорость реакций
3Н2 + N2 = 2NН3
при увеличении давления в 2 раза возрастает в 16 раз
Ответ совершенно неверен, так как только для простейших реакций
скорость зависит от концентрации реагирующих веществ в степени их
стехиометрических коэффициентов. Для сложных реакций, какой и является
реакция
между водородоми
азотом,
скорость
пропорциональна
произведению концентраций реагирующих веществ в степени некоторых
чисел, определяемых опытыным путем.
Мы учим, что на вопрос преподавателя, как изменится скорость
некоторой реакции при задаваемом изменении концентраций или давления,
учащихся должен для ответа спрашивать у преподавателя кинетическое
уравнение реакции, т.е. порядки по каждому компоненту. Впоследствии
переучить школьника правильной формулировке закона и правильному его
использованию оказывается чрезвычайно непросто. А ведь автор
приведенного «закона» сдавал экзамен по методике обучения химии и,
возможно, отвечал на вопрос о принципе научности в обучении.
Понимание принципа научности в обучении автором принципиальное
иное. Автор считает, что принцип научности требует отражения в системе
изучаемой науки. Это означает, что содержание и структура курса химии
должны в меру дидактических возможнестей в максимальной степени
следовать содержанию и структуре химической науки.
Поэтому крайне трудно согласиться с мнением некоторых методистов и
авторов учебников, что школьная дисциплина «Химия» не может быть
подобием современной химической науки. Если автор называет свой учебник
«Химия», то учебник не должен бытьсборником упрощенных, иногда
произвольно выбранных химических теорий и расказов о свойствах
элементов. Подобные книги имеют право на существование, но должны
называться
не
«Химия»,
а,
скажем,
«Веществоведение»,
«Материаловедение», «Природоведение» и т.п.
Изучая химию, школьник должен знать, что он имеет дело серьезной и
огромной по объему объектов науки, а не со случайным набором ярко
написанных в лирических тонах рассказиков из жизни химии. В этом
отношении заслуживает внимания учебное пособие «Химия и общество»,
написанное коллективом американских ученных и педагогов под эгодой
Американского химического общества и переведенное в 1995 г. На русский
язык. В США более 60% американских общеобразовательных школ
используетэту книгу в качестве основного учебного пособия.
В этом учебнике изложение и систематизация материала подчинены
главному принципу –наиболее актуальным проблемам современного
общества в повседневной жизни человека. Это –водные ресурсы, нефть,
пищевые ресурсы, ядерные ресурсы, атмосфера, здоровье, химическая
промышленность. Редактор перевода проф. М.Г.Гольдфельд в своем очень
похвальном предисловии отмечает, что содержание курса и его
последовательность глубоко продуманы, но в книге нет внутренней логики
химии как науки.
Это действительно так. Например, тепловые эффекты реакций изучаются
в главе о нефти, кислотность водных растворов –в главе о химии организма,
белки –в главе о пище и т.п. Прочитав книгу, ученик не узнает, что же такое
химия и чем она занимается. Мне лично читать про город Ривервуд, его
отравленную реку, читать фамилии деятелей, принимавших участие в
спасении реки, и фамилии десятка городских скучно и не интересно. Это –не
учебник, а книга для чтения, способная стимулировать изучение химии и
особенно пограничных наук.
Еще более непонятным выглядит призыв некоторых методологов
возвратиться к «менделеевскому» походу, рассматривая химию наукой об
элементах. Нисколько не пытаясь уменьшить роль Д.И.Менделеева в
становлении учебной дисциплины «Химия». Мы должны твердо заметить,
что построение курса химии по подобию «Основ химии» Д.И.Менделеева в
наше время невазможно. Учебник Д.И.Менделеева показывал химическую
науки по ее состоянию на времия, удаленное от нашего, почти на 150 лет. В
то время химия не была еще наукой о превращениях веществ, учений о
направлении и скорости реакций тогда в химии не былою «Основы химии»
Д.И.Менделеева –это вполне современный курс неогранической химии,
наполненный множеством методологических и межнаучных знаний.
Важнейшее, но для многих авторов учебников и методистов не явное,
значения для построения курса химии имеет определение химической науки.
Любой учебник химии должен давать современное определение той науки,
которую изучает учащийся. Изучающий химию должен знат, что он изучает!
Очевидно, определение химии должно в максимально сжатом виде
отражать состоянии этой науки на данный момент времени и показывать
системное содержание науки.
Встречающееся в учебниках определение химии как науки о химических
элементах и их соединениях сразу же возвращает нас к химии элементов, т. е.
ко временам Д. И. Менделеева и его учебному труду «Основы химии».
Другое, наиболее часто приводимое в учебниках определение гласит:
«Химия –наука о веществах и их превращениях». Это определение на первое
по значимости место выставляет вещество и на второе – химическую
реакцию.
Обратим внимание , что вещество как таковое , ни раньше, ни сейчас
химика и любого другого исследователя, как это ни парадоксально, не
интересует. Вещество представляет теоретический и практический интерес
только в тех реакциях, в которых оно участвует или может участвовать. Даже
философский камень интересовал алхимика как вещество, способное дать
человеку в некотором процессе воздействие на него бессмертие и
всепознающий ум, в частности , для искусственного получения золота.
Огромное число химических соединений записано в виде формул в
многотомных фундаментальных справочниках или в компьютерных банках
данных и могут востребоваться из них только те соединения, реакции с
участием которых представляют интерес для человека.
Третий тип определения химии, который встречается в учебной
литературе намного реже, утверждает: «Химия –наука о превращениях
веществ» -отвечает современному состоянию химии ее роли в жизни
общество. В этом определении главное значение в содержании химической
науки отводится химической реакций. Это определение химии должно быть
положено в основу построения курса химии и его учебника.
Это определение химии полностью соответствует с представлением
химии в виде четырех ее основных учений. Прохождение химической
реакции в полной мере решается термодинамическим и кинетическим
факторами, что отражено в двух учениях химической науки и соответственно
в двух блоках содержания учебной дисциплины, а вещество рассматривается
как участник химической реакции в зависимости от его строения его
природы в соответствии с положением химического элемента в
периодической таблице Д.И. Менделеева.
Принимаемое учителем химии или автором учебника определение химии
диктует
последовательность
рассмотрения
химического:
сначала
термодинамические и кинетические факторы реакции и характеристики
устойчивости и активности в данных условиях вещество, затем структурные
представления и, наконец, сравнение характера однотипных реакций при
переходе к соседним элементам периодической таблицы (мысленное или
экспериментальное замещение атома одного элемента на атом другого).
Представьте себе ответ ученика в соответствии с этим методическим
подходом! Отличная оценка и не меньше!
Посмотрим на некоторые другие определения, встречающиеся в наших
учебниках. Нужно ли школьнику знать определение простого и сложного
вещества? Наверное, нужно. А теперь спросите у меня: «Озон –это простое
или
сложное
вещество?».
Можете
сразу
мне
поставить
неудовлетворительную оценку, так как я не знаю, что ответить. В учебниках
написано: « Вещество, которые нельзя путем химических реакций разложить
на несколько других веществ, называются простыми веществами». Но озон
может разлагаться по реакции
O3 = O2 + O
Интересно, а молекулярный (молекульный) и атомный кислород –это
разные вещества?
Далее читаем про сложные вещества: «Вещества, способные вступать в
химические реакции разложения, называются сложными веществами». Озон
разлагается, следовательно, по законам логики, озон –сложное вещество. А
может быть, я не знаю, что такое реакция разложения? Читаем: «химические
реакции, при которых из одного исходного вещества получаются два или
несколько новых веществ, называются реакциями разложения». Можно ли
читать молекулярный и атомный кислород новыми веществами? Итак, меня
на экзамене в вузе спросили, такое вещество озон –простое или сложное?
Считайте, что я химиком благдаря учебнику химии не стал.
В последние годы в содержание школьных учебников химии авторы
вводить элементы химической термодинамики.В некоторых учебниках знаки
теплового эффекта и изменения энтальпии одинаковы,что неправильно – их
знаки противоположны.
ΔН = -Q
Определение произведения растворимости (ПР) включает многие
неточности.Правильное (для школьного курса) определение : «ПР – это
пройзведение концентраций ионов (в степени стехиометрических
коэффицентов) малорастворимого электролита в насыщенном растворе».
Нельзя говорить «труднорастворимыйэлектролит», так как это означает,что
если долго перемешивать раствор с осадком, то он в конце концов
растворится.Сила электролита не имеет значения.Также не следует указывать
класс вещества – соль,так как ПР используется и для малорастворимых
кислот и оснований.
Немалую отрицательную роль сыграл известный принцип политехнизма в
обучении.Интересно,этот принцип прижился только в химии или же он смог
проникнуть в физику или математику? Этот принцип принес значительный
вред методике обучения химии,превратив химию в курс описательной
технологии с массой необьясняемых ученику устаревших технологических
процессов,сведений о веществах,используемых в различных областях
хозяйства и с почти полным отсутствием теоретических знаний современной
химии.Если человек знает теоретические основы химии,он их всегда
применит и в технологий, но не наоборот.
Принцип политехнизма так перестроил процесс обучения химии,что
теоритическая
химия
стала
подчиненной
по
отношению
к
технологии,производству и сельскому хозяйству.Принцип политехнизма
способствовал облегчению изучения химии – описательный материал
требует усвоения отдельных фактов и не способствует мыслительной
деятельности
учащихся
и
не
развивает
задатки
творческого
мышления.Принцип политехнизма оттолкнул от химии многих учащихся,
которые не стали учеными-химиками.
К огромному огорчению влияние принципа политехнизма явно
обнаруживается на содержании некоторых даже самых последних учебников
химии.
Вопросы и задания
18. Вы прочитали об ошибках в учебниках. Откройте имеющиеся учебники химии и
убедитесь, что они действительно есть. Выберите тот учебник, в котором меньше
всего недостатков и ошибок. Найдите в учебнике другие ошибки.
19. Как следует говорить: «одноосновное или однокислотное основание* и
«одноосновная или однокислотная кислота»?
20. Выскажите свое мнение о замене некоторых терминов: молекулярная масса -*
мольная масса вещества; атомная масса -» мольная масса элемента;
молекулярно-ионное уравнение -» молекульно-ионное уравнение; атомарное
состояние -* атомное состояние; молекулярное состояние -* молекульное состояние;
атомарный кислород атомный кислород; молекулярный кислород -* молекульный
кислород; молярная концентрация -> мольная концентрация; сантимолярный раствор -*
сантимольный раствор и т.п.
21. Вдумайтесь в смысл следующих двух предложений, взятых из одного учебника
химии: 1. «Реакция восстановления металлов из оксидов водородом*; 2. «Реакция
восстановления оксида водородом*. Выразите суть понятия «восстановление» из
смысла этих предложений. Что восстанавливается в первом и втором случаях?
Представьте себя на месте школьника, пытающегося понять, что такое
восстановление.
Глава 6
СРЕДСТВА О Б У Ч Е Н И Я Х И М И И
6 .1 . Общие представления о средствах обучения. Учебная книга как
средство обучения
Средства обучения — это материальные объекты, при по мощи
которых преподаватель и обучающийся. используя со держание и методы
обучения, достигают поставленные перед ними цели.
К средствам обучения относится учебная книга (учебник, пособие) как
инструмент познания и носитель учебной информации, научное и учебное
оборудование лабораторного практикума, демонстрационные модели и
приборы, технические средства обучения (кодоскоп, эпипроектор,
диапроектор, кинопроектор, слайды, транспаранты, кинофрагменты), Э В М ,
персональный компьютер, микрокалькулятор и т.п.
Все попытки провести классификацию средств обучения по какому-либо
одному основанию оказались безуспешны. Поэтому далее остановимся на
использовании в учебном процессе лишь отдельных средств обучения,
причем средства обучения, используемые при выполнении лабораторных
заданий, рас смотрим при обсуждении лабораторного практикуме, а средства
демонстрационного эксперимента — при обсуждении лекционной формы
обучения.
О предметном содержании учебника по х и м и и речь ш л а выше.
Отметим т и п и ч н ы е технические недостатки современн ы х учебников,
затрудняющие усвоение материала. Это — малый размер б у к в , очень
высокая плотность з а п и с и текста очень м а л ы е размеры рисунков, малые
паля, низкое к а ч е с т в е
Учащихся следует специально обучать работе с технически ми
средствами, в том числе и с учебником.
В начале изучения материала следует прочитать заглавие главы или
параграфа, осмыслить и постараться представить, о чем пойдет речь. Первый
раз прочитав параграф, внимательно рассмотреть рисунки, выписать
формулы и уравнения. Выяснить смысл всех новых слов и выражений,
используя словарь иностранных слов или предметный указатель. В связи с
этим отметим, что в учебнике должен быть предметный указатель, в котором
имеются ссылки на используемое понятие в последовательности повышения
уровня научной строгости понятия. Желательно, чтобы учебник был снабжен
кратким словарем новых научных понятий и терминов. Далее учащемуся
рекомендуется составить мысленно или письменно план прочитанного,
выделяя главные положения и мысли в изучаемом материале. Снова
прочитать материал и затем мысленно его обобщить, рассказывая его вслух
или про себя и представляя его в своем воображении в виде схемы с
последовательным расположением важнейших положений. В случае
необходимости материал следует проработать еще раз. Такая работа с
учебником возможна только в том случае, если текст учебника
действительно может быть усвоен [3; 4; 8; 9].
Другим важнейшим требованием к учебнику является его текст. Здесь
трудно дать какие-либо конкретные указания, но, очевидно, что текст
учебника и его язык должен различаться в монографиях и популярных
книгах. В учебниках имеются места, которые, сколько их не перечитывай,
усвоить невозможно.
Вопросы оптимизации сложности и трудности учебного текста, подробно
разбираются в пособиях [7; 10]. Сложность и трудность текста
непосредственно связаны с его понятностью результативностью усвоения.
Трудность текста определяется количеством учебного труда, затрачиваемого
обучаемым на его усвоение. Трудность текста также зави- ровня подготовки
читателя и от сложности самого текста. Сложность текста — комплексное
понятие, включающее последовательность (логичность изложения);
отсутствие некоторых элементов знания, кажущихся автору очевидными и
ненужными в тексте, но необходимые учащимся для полноценного
понимания материала; уровень абстрактности более узкие понятия.
Сложность непосредственно связана языком, что зависит от содержания
незнакомых и иностранных слов, длины предложений, их структуры и т.п.
Чтобы увеличить понятность текста рекомендуется уменьшить число
незнакомых, иностранных, редких и длинных слов. Насыщение текста
научными терминами и особенно узко научными также не способствует его
понятности. Сложно-подчиненные предложения следует разделять на самостоятельные. Обнаружено, что чем больше в тексте глаголов, тем он живее
и легче воспринимается. Существует научно обоснованный совет: каждая
мысль должна выражаться одним предложением. Если в предложении
находится 2-3 мысли или наоборот, одна мысль занимает несколько предложений, то такие текстовые конструкции снижают понятность текста.
На перечисленных и некоторых других свойствах текста основаны
критерии количественной оценки его сложности. Используя эти,
разработанные современной наукой оценки учебных текстов, любой автор
без труда может сравнить написанный им текст с текстом другого автора по
трудности, сложности, информативности и другим критериям.
Откройте учебники химии, физики и математики. Сравните их.
Подсчитайте число понятий, вводимых за год обучения или еще проще за
один урок и вы убедитесь — химия легкий школеньй предмет. Надо отдать
должное математикам и физикам - они не поддались принципу максимальной
легкости обучения: их учебные книжки толсты, а педагоги-химики свели
объем учебника до объема школьной тетради.
Из-за легкости обучения химии в средней школе на первом курсе
университета нередки студенты, не знающие, что такое мел или серная
кислота, и продолжающие первое время обучения в вузе относиться к химии
как к ненужному и легкому предмету.
Откройте школьный учебник химии. На первых страницах вы найдете
нудные рассуждения о важности химии в н а шей жизни. Авторы забывают,
что ученик VIII класса уже не ребенок. Он с раннего детства окружен духом
и миром х и м и и и знает, что химия ему в будущей жизни нужна (для и с пользования ее продуктов). Д р у г о е дело, что он не з н а е т х и мии как
н а у к и , ч е м она занимается, к а к с в я з а н а с д р у г и м и н а у к а м и .
Читайте учебник дальше. Автор так осторожно приближает ученика к
первоначальным химическим понятиям, так обильно разбавляет свое
повествование пустыми ненаучными дополнениями, что школьник вправе
думать, что этот начальный, вводный материал и есть та самая химия,
которую придется изучать. «Да тут и изучать-то нечего!» - такое первое и
самое сильное ощущение получает школьник от первых дней и от первых
страниц изучения химии. И последующая малейшая трудность в изучаемом
материале приводит к нежеланию ее преодолеть, что выражается очень
просто: «Я ничего не понял!». Да разве можно верить школьнику, что он
предлагаемый ему для изучения материал не понимает и на этом основании
удалять все непонятные места из учебника!
Еще об одной особенности некоторых (не всех) наших учебников химии,
убеждающих ученика, что учить химию не нужно. Я имею в виду
иллюстрации плакатного типа, где показана роль химии в нашей жизни –
изображены всякие изделия из железа, углерода, пластмассы и других
материалов. Неужели авторы думают, что школьник изучает эти
произведения живописи ?
Даже картинка с круговоротом какого-либо элемента и та не имеет почти
никакого обучающего эффекта, а создает у школьника неправильное
представление о простоте химии и отсюда о легкости ее изучения. Попросите
неожиданно школьника нарисовать по памяти подобную картинку из
учебника и вы убедитесь, что обучающий эффект крайне невелик или
отсутствует полностью. И совсем нет в наших учебниках настоящих
графиков!
Спросите у знающего школьника, которому не придется сдавать
вступительный экзамен в вуз, сколько времени он тратит на домашнюю
подготовку по химии. Он будет озадачен этим вопросом, так как вообще не
готовится к урокам по химии. Но любой школьник плохо ли – хорошо, мало
ли – много, но готовится к урокам математики и физики. Пропущенное не
наверстать – знает школьник про физику и математику. Вот к чему привел
педагогический принцип легкости обучения в химии.
Приведем некоторые примеры недостатков и ошибок в учебниках,
которые рассчитаны на их возможное улучшение, а не на критику. Наиболее
частым недостатком текста многих учебников является его низкая научная
информативность, скрытая введением лишних понятий и попытками
объяснить непонятное через непонятное.
Например, читаем «В гальваническом элементе… окислитель, называемый
окисленный формой, превращается в восстановленную форму, а восстановитель,
называемый восстановленной формой, переходит в окисленную… Окисленная и
восстановленная формы окислителя образуют один полуэлемент (окислительный), а
восстановленная и окисленная форма восстановителя образует второй полуэлемент
(восстановленный) гальванического элемента». Автор давал этот отрывок студентам с
просьбой написать уравнение реакций, протекающих в полуэлементах, и указать
окисленную и восстановленную формы. Задание оказалось практически не выполнимым.
Следует также добавить, что окисленная и восстановленная формы – это не просто
окислитель и восстановитель, как написано в учебнике, а все вещества, формулы которых
записаны по обе стороны знака равенства в уравнении окислительное-восстановительной
реакции, например, в уравнении
MnO +8H +5e = Mn 4H O ,
Где MnO и H – окислительная форма, а Mn и N O – восстановительная.
Этот пример показывает ненужность введения в текст дополнительных терминов,
имеющих тот же смысл, что и первоначальные, и к тому же не используемых в научных
текстах.
Если в художественный литературе синонимия приветствуется, то в
учебный литературе этого приема следует избегать. Использование
различных терминов с равнозначным и тождественным смыслом крайне
затрудняет восприятие научного текста. Например, «полуэлемент» или
«полупара», или – электродный потенциал, окислительно-восстановительный
потенциал, редокс-потенциал, стандартный потенциал, нормальный
потенциал. Когда полные синонимы (и даже термины с близкой степенью
синонимичности) встречаются в разных местах книги, то они
воспринимаются учащимися как новые, неизученные понятия. Это
значительно затрудняет усвоение учебного материала.
Другие типичные примеры из учебников: тепловой эффект реакции и
энтальпия реакции; эндотермическая реакция и реакция, сопровождающаяся
выделением теплоты; гибридное облако, гибридный атом, гибридная
орбиталь, гибридизованный электрон. После чтения подобного текста
учащийся не будет иметь четкого представления об изучаемых понятиях.
Еще более опасно использование в учебном тексте омонимов –
одинаково звучащих и написанных слов, имеющих различное смысловое
содержание и значение. Типичный пример – «активность». В одном из
учебников на одной странице читаем: «активность иона», а на соседней –
«ряд активностей». Подобное явление приводит к смешению двух различных
понятий. Добавим, что ряд авторов термином «активность» обозначают
реакционную способность веществ (например, активность щелочных
металлов).
В связи с этим следует в учебниках термин «ряд активностей» заменить
на «ряд стандартных электродных потенциалов» и пользоваться понятием
«активность» как функцией концентрации в теории сильных электролитов. К
других местах можно встретить понятия: «активный анод», «активный
катион образователь», «соли активных металлов».
Разумеется, в учебных целях нельзя сокращать научную терминологию,
но выводить из текста не употребляющиеся или нерекомендуемые синонимы
– важное условие написания учебно-научного текста.
В текстах можно найти и пример переплетения синонимов и омонимов в
ряду близких по содержанию понятий. Например, в одном из учебников на
одной странице находим: электрохимическая валентность, ковалентность,
формальная валентность, степень окисления, окислительное число,
эффективный заряд, формальный заряд. В последующем эти понятия
постоянно используются в тексте и учащемуся непонятно, в чем состоит их
различие.
В другом учебнике на одной и той же странице читаем: «… эффективный заряд ядра,
… эффективное главное квантовое число, … эффект проникновения.… Поэтому первый
эффект уменьшает энергию связи..., а второй увеличивает … Сильное уменьшение
эффективного заряда наблюдается…». Непонятно, связан ли эффект проникновения с
эффективным зарядом и эффективным главным квантовым числом (кстати, что это
такое?). На 60 строках тексте термины «эффект» и «эффективный» используются 12 раз!
Производится в полном смысле слова «вдалбливание» туманного и расплывчатого
определенного понятия в головы учащихся. А на следующей странице вводится понятие
эффективного радиуса, используемого в тексте на трех страницах более 25 раз (!). В
добавление к этому говорится, что эффективные радиусы, часто называют кажущимися
радиусами. Теперь учащийся вправе подумать, что эффективный заряд и эффективное
главное квантовое число также кажущиеся. Немного дальше на понятие – истинного
радиуса и орбитального радиуса.
Точное и правильное использование основных понятий современной
химии обязательно для авторов учебной литературы. Примечательна в этом
отношении приведенная работа [5].
Язык многих учебников загроможден иностраннми словами,
заменяющими слова русского научного языка. Например, читаем: фактор
регламентирует, доминирующая роль, частицы дислоцированы, состав
варьирует,
реализация
состояний,
укомплектование
оболочки,
конструирование орбитали, метод интерпретитует, силы превалируют,
ослилляция связи, постулирование, гибридизации, редокс-реакция,
апроксимация,
промотирование,
стимулирование,
корреляция,
коллективизация, партнер и т.п. Иностранные слова создают видимость
повышенной научности учебника, но затрудняют восприятие смысла, так как
читателю приходится непрерывно переводить иностранные слова на слова
обыденного языка. Часто такой «перевод» учащимися бвает очень
привлиженный и неверный, что приводит к неправильному усвоению
понятий.
Совершенно не обоснован перевод русских слов в иностранные.
Например, «4f - сжатие лантаноидов называется контракцией», а далее
определение повторяется: «Особенно велико влияние заполненного 4f – слоя,
которое называется лантаноиды сжатием (контракцией)». Обычно принято в
скобки помещать менее употребляемый термин, однако на той же странице,
ниже, 5 раз используется слово «контракция».
Если автор пользуется термином «двойная» и «тройная» связь, то следует
применять термин «одинарная» связь, а не «ординарная». Неудачно научнообыденное словообразование «гантельно-пончиковая» форма электронного
облака. Понятно стремление повысить наглядность изложения, однако в
объяснении явлений микромира подобный подход может иметь и
отрицательный эффект.
В одном из пособий на 35 строках насчитывается более 20 (!) сокращений
типа МВС, ММО, РМО, МО, НМО, ТКП. Чтение текста превращается в
расшифровку сокращений, что неоправданно повышает трудоемкость работы
с текстом и затрудняет его понимание.
Больным вопросом научной и учебной химической литературы является
использование современной номенклатуры. Средняя школа очень быстро
перевела преподавание химии в соответствии с новыми номенклатурными
правилами, однако в научных кругах в учебниках для высшей школы часто
используются старые названия соединений. Это приводит к непониманию
студентами младших курсов текстов учебников и разговорной речи
преподавателей. Некоторые авторы сохранили традиционные русские
названия химических соединений: окись, гидроокись, гидроксил и др.
Подобный подход можно лишь приветствовать, а отказ от иностранной
лексики в номенклатуре и возвращение к русской никогда не поздно
осуществить. Однако использование этих терминов в билетах вступительных
экзаменов приводит к непоправимым последствиям.
Значительно хуже оказываются случаи, когда в одном пособии
происходит одновременное использование двух номенклатур. Например,
хлористый водород и хлороводород; перекись водорода и пероксид водорода;
сернистый газ и диоксид серы; ион гидроксила и гидроксид-ион и т.п.
Номенклатурные правила для неорганических и органических веществ
обсуждаются в работах [1; 2; 3].
Другим острым вопросом учебной и научной литературы продолжает
оставаться вопрос об использовании единиц измерения. В химии это касается
в основном двух величин: единицы количества теплоты (кал, Дж) и единицы
измерения давления (Па, аmм, мм рт. ст., бар, торр). Данный частный вопрос,
несомненно, должен быть однозначно решен в пользу Дж и Па (хотя
использование Па вместо атм заметно усложняет термодинамические
расчеты газоопасных реакций).
При введении системы СИ в научный обиход авторам предписывалось
строжайшее использование таких нерусских языковых конструкций, как
«количество вещества молекулярного кислорода, масса кислорода
количеством вещества 3 моль, объем газа количеством вещества 1 моль,
масса навески 5 г, количество вещества гидроксида калия равно 0,125 моль,
какое количество вещества хлорида железа требуется получить», и других.
В последние годы в химической литературе наблюдается возвращение к
привычным нормам русского химического языка: «количество кислорода»;
объем 15 г азота; масса 3 моль кислорода; объем 1 моль газа; навеска 5 г;
0,125 моль гидроксида калия; сколько моль (молей) хлорида железа
требуется получить и т.п.
В 1982 г. были опубликованы рекомендации по использованию понятий и
терминов «эквивалент» и «нормальность». Эквивалентом называется
реальная частица или условная единица, которая может присоединять,
высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалента одному
иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в
окислительное-восстановительных реакциях. При использовании термина
«эквивалент» необходимо указывать, к какой конкретной реакции он
относится. Единицей количества эквивалента является моль. Масса моля
эквивалентов называется молярной массой эквивалента. Например, масса
одного моля 1\5 KMnO составляет 31,6 г.
Раствор, содержащий один моль эквивалентов в литре, называется
нормальным. Единицей измерения концентрации нормального раствора (н)
является моль/л (моль/м , моль/дм). Термин «нормальный» рекомендуется
использовать, когда отношение молярной концентрации к нормальной для
данного раствора меньше единиц. В других случаях пользуются термином
«молярный раствор» (например, 6 М или 6 моль/л). Использовать термин
«молярность» не рекомендуется, вместо него следует пользоваться
«молярной концентрацией». Термин «молярной» должен быть заменен на
термин «мольный».
В последнее время появились учебники с аппаратом, облегчающим
познавательную деятельность учащегося (многоцветная печать для
выделения важнейших положений в тексте, большие поля с
дополнительными замечаниями, множество рисунков и т.п.). Это,
действительно, важно для школы, но, на взгляд автора, учебник для вуза
должен излагать учебный материал в форме, близкой к монографии, и
постепенно подготавливать студента к чтению литератур по специальности.
Еще одно замечание об учебниках. Некоторые из них стали такими
тонкими, что напоминают общую тетрадь. Один вид такого тонкого учебника
говорит, что химию, в отличие от физики или математики, будет изучать
легко.
При написании учебника автор должен помнить, что чем слабее
учащиеся, тем более объемным должен быть учебник и тем подробнее
должно даваться каждое отдельное объяснение. Избыточность сообщений в
дидактическом аспекте вообще необходима.
Наконец, последнее и очень важное требование к современной учебной
книге как средству обучения. Хотя учебник – наиболее массовое средство
самостоятельной индивидуальной работы учащихся, но в условиях
современного обучения он должен обладать способностью к организации
коллективных форм обучения.
Вопросы и задания
a. Из этого и других разделов этой книги выберите требования к учебнику и
расположите их в порядке понижения их значимости в учебной
деятельности учащегося.
b. Выделите критерии оценки качества учебника по химии. Сравните в
соответствии с этими критериями два и более число учебников.
6.2. Критерии отбора технических средств обучения
Технические средства обучения (ТСО) — это разнообразные
светотехнические и звуковые аппараты и пособия, используемые в учебном
процессе.
Ниже обсудим только тот аспект использования ТСО, который связан с
формированием творческого химического мышления учащихся, т.е. с
достижением поставленной перед школой цели. Напомним, что это возможно
при соответствующем выборе предметного содержания обучения,
использовании определенных методов обучения, отвечающих поставленной
цели и содержанию обучения и при применении некоторых средств
обучения, подчиненных одновременно цели, содержанию и методам
обучения. Несмотря на подобную подчиненность средств обучения
остальным важнейшим элементам учебного процесса, они сами несомненно
влияют на содержание и методы обучения.
Ниже пойдет речь о технических средствах обучения, при этом обучение
рассматривается как двусторонняя деятельность осуществляемая
преподавателем (преподавание) и обучаемым (учение). При обучении
происходит не только передача преподавателем обучаемому некоторого
объема знаний, но и накопленного предыдущими поколениями определенного социального опыта, в котором важнейшим компонентом является
общение личностей в коллективных форм а х деятельности. Поэтому
даже условно преподавателем не может быть ни приспособление, ни машина,
а только некоторая реальная человеческая личность. С этой точки зрения
техническое
средство
обучения является
вспомогательным или
дополнительным, но не самостоятельным во взаимодействии преподаватель
— учащийся. Исходя из этого обcудим требования к ТСО и проанализируем,
насколько им отвечают имеющиеся в настоящее время и распоряжении
преподавателя.
Творческое мышление в учебном процессе формируется как результат
собственной познавательной деятельности обучаемого, проходящей в
коллективе и обязательно с использованием речи(подробнее об этом
см.ниже).Именно эти условия определяют выбор и создание новых ТСО,
ставится цель формирования творческого мышления. ТСО должны помогать
преподавателю организовывать коллективную познавательную деятельность,
которая осуществляется при целенаправленном общении обучаемых между
собой и с руководителем – преподавателем или с формальным или
неформальным лидером некоторой группы обучаемых. При этом следует
помнить, что важнейшей формой общения является речь (устная или
письменная).Речь также –основной механизм мышления
человека и
показатель развития его творческого мышления.
Применяемый в современном обучении проблемный метод предполагает
дискуссионное обсуждение выдвигаемых преподавателем или самими
учащимся проблем и коллективный способ их решения на семинарских и
лабораторных занятиях (и даже во время коллективной внеаудиторной
самостоятельной работы. Всем перечисленным условиям в наибольшей
степени из распространенных и имеющихся в распоряжении преподавателя
ТСО отвечает кодоскоп (графпроектор), в меньшей степени видеоаппаратура
и в еще значительно меньшей степени теле - и киноаппаратура.
Другое важнейшее требование к ТСО в условиях формирования
творческого мышления обучаемых заключается в совпадении во времени
процессов создания учебного материала (учебной информации) и
предъявления его обучаемым. ТСО должны позволять преподавателю
непосредственно в учебной аудитории преобразовывать ход мысли в
наглядные или абстрактные модели и предносить информацию с записью
словами и устной речью (желательно и то и другое одновременно).В число
таких средств обучения входит кодоскоп при работе с подвижной
прозрачной лентой и фломастером и традиционная школьная меловая доска.
Технические несовершенства внутренних телевизионных систем не
позволяют ими дополнять этот короткий список. Видео- и кинооборудование
и устройства на основе ЭВМ (дисплей) с заранее созданными программами
предлагают обучаемому уже готовый результат деятельности преподавателя
и не показывают хода его достижения. Диапроектор со слайдами, кодоскоп с
заранее заготовленными транспарантами и эпипроектор также попадают в
эту категорию ТСО.
Одно из требований к ТСО состоит в динамичности (подвижности)
предъявляемой на экране информации. Это вызвано тем, что мысль-это
процесс, и процесс мышления наиболее эффективно передается
преподавателем
и
воспринимается
обучаемым
на
статичными
изображениями, а подвижными. Разумеется, это не исключает возможности
показ заранее изготовленных таблиц, графиков и рисунков, если они
приводят в дальнейшем к возникновению проблемной ситуации и служат
источником коллективного обсуждения.
Динамично информации подается кодоскопом при работе на нем на
меловой доске, самой меловой доской, видео-, теле- и киноаппаратурой.
Статично информация подается при помощи кодоскопом с транспарантами,
диапроектора и эпипроектора.
Важным в рассматриваемых условиях является одновременность
создания учебной информации и передачи ее обучаемом объясняется
необходимостью показа мыслительной деятельности преподавателя и его
трансформации в познавательную деятельность обучаемого.
Для формирования творческого мышления обучаемых чрезвычайно
важно наличие у ТСО именно качеств динамичности передающего
информацию объекта и одновременности его создания и, предъявления
обучаемому. Техническим средством обучения, характеризующимся этими
качествами, в настоящее время могут считается, к сожалению, только
кодоскоп, используемый как меловая доска, и сама меловая доска. Заметим,
что традиционное положительное отношение преподавателей к меловой
доске, возможно, объясняется этими двумя ее качествами: по той же причине
кодоскоп намного легче и быстрее внедрится в учебный процесс по
сравнению с другими ТСО.
У кодоскопа в то же время имеется целый ряд качеств, делающих его
более предпочтительным перед меловой доской, в частности, высокая
яркость, контрастность, сравнительно большие размеры изображения,
способность к последовательному наложению изображений и получению за
короткий промежуток времени сложных, красиво и точно выполненных
рисунков.
Внутриаудиторные телевизионные системы при условии резкого
повышения их технических характеристик (большая площадь изображения,
его резкость, контрастность, устойчивость и.т.п.) в будущем приобретут
перечисленные качества.
Наиболее высокая эффективность использования учебных материалов
достигается, если они изготавливаются самим преподавателем или при его
участии. В этом случае они легко вписываются в логику объяснения,
описания или доказательства. Весьма вероятно, что это является причиной
нежелания со стороны преподавателей использовать диапозитивы, плакаты и
кинофильмы фабричного изготовления.
Часто пологают, что ТСО рассчитаны на облегчение труда
преподавателя, это иногда рассматривается в качестве одного из критериев
выбора и создание новых ТСО. Однако если поставлена цель формирование
творческого мышления обучаемых, то подобные надежды совршенно
беспочвенны. Более того, раскытие творческой работы мысли и стимуляция
творческой активной деятельности обучаемых требует от преподавателя
намного больших умственных и физических усилии, чем при учебной работы
без ТСО.Для проведения дискуссионных обсуждении преподавателю
необходимо обладать более высоким и гибким запасом знаний,
способностью находить ответы на самые неожиданные вопросы, уметь быть
руководителем в коллективной познавательной работе учащихся. Поэтому
квалификация преподавателя, использующего ТСО, должна быть выше, чем
при обычных методах и формах обучения.Возможно, что является одно из
главных причин нежелания пользоваться ТСО как молодыми, так и долго
работавшими преподавателями.
Иногда высказывается мнение, что ТСО позволяет экономить время на
лекции и на семинаре. Действительно, за счет ТСО может быть увеличен
объем учебного, особенно фактологического материала. Однако при
формировании творческого мышления этот критерий теряет свое значение,
так как в этом случае ТСО предназначаются не столько для передачи
информации, сколько для обучения приемам творческого использования
накопленных знаний и создания на их основе новых знаний.
Довольно часто выказывается мнение , что наглядные представление
изучаемых объектов является одной из важнейших функции ТСО, Однако
современное естествознание отличается очень высокой степенью
абстрактности представлений, поэтому следует в некоторой степени
изменить отношение к принципу наглядности в обучении. Наглядное
представление изучаемых объектов должны быть одной из функций ТСО, но
также необходимо разработать методы использования ТСО для создания
моделей и воспитания абстрактного качества творческого мышления. С этой
точки зрения выбор ТСО должен осуществляться
По их способности воспитания абстрактного мышления с развитым
умением ясного словесного описания и объяснения. В этом отношении
только видеоаппаратура позволяет добиться высокого эффекта абстрактности
представления изменяющегося явления.
Отметим еще одну особенность использования ТСО в учебном процессе.
Следует стараться, чтобы обучаемые научились самостоятельно их
использовать в своей деятельности. Так, надо научить студентов обращаться
с кодоскопом для будущих докладов, ознакомить их с техникой видеозаписи
и видеомонтажа, научить составлять программы для ЭВМ, работать на них и
т.д.
В то же время представляется совершенно необоснованным проведение
некоторых лабораторных работ с помощью изображении на дисплее. Нет
никакой необходимости учащемуся проводить титрование на экране дисплея:
эту операцию он должен осуществить сам непосредственно руками,
используя бюретку и колбу. Но важно научить учащегося способу ввода в
компьютер полученной в опыте информации для построения кривой
титрования и вычисления, например, константы равновесия диссоциации
слабого электролита. Компьютер в учебном процессе должен использоваться
не для обучения тому, чему может научить преподаватель, а для обучения
работе на самом компьютере: методом введения и извлечения информации,
ее обработке, представления в виде графиков и зависимости и т.п. только в
этом случае компьютер тер гармонично впишется в учебный процесс (мы не
обсуждаем здесь использования ТСО и компьютера в контроле за усвоением
знаний).
То же самое касается и использования видеозаписей и кинофильмов.
Видеозапись бессмысленна, если она демонстрирует процесс, который
обучающийся легко может осуществить сам. Но видеозапись роста
кристалла, проведенная через микроскоп, имеет и научную и учебную
ценность. Едва ли можно научиться делать искусственное дыхание,
просмотрев фильм, этому учатся, только самостоятельно проделав все
необходимые при этом операции. Но взрыв при взаимодействии, скажем,
цезия с водой, можно увидеть в учебном процессе только на экране.
В заключение перечислим те особенности, которыми должно обладать
устройство, в наибольшей степени способное участвовать в процессе
обучения, но не заменять преподавателя, а быть закономерным
промежуточным звеном между преподавателем и обучаемым. Это
техническое средство имеет один большой экран (размером с обычным для
данной аудитории киноэкраном), расположенный на продолжении линии от
обучаемого к преподавателю (несоблюдение этого простого правила делает
очень тяжелой работу в аудитории, оборудованной несколькими
телевизионными экранами, даже расположенными близко к обучаемым).
Преподаватель находится как можно ближе к слушателям и имеет
устройство, позволяющее переносить на экран движения руки при записи и
рисовании, изображения графиков, таблиц, рисунков и другого информационного материала.
Это устройство обладает всеми функциями, которые выполняет кодоскоп
и, кроме того, следует предусмотреть возможность демонстрирования на
экране экспериментов, приборов, кино- и видеофрагментов. Экран также
обладает всеми функциями дисплея, т.е. имеет связь с компьютером для того,
чтобы можно было перед аудиторией вводить в компьютер необходимую
информацию и получать результаты в виде числового материала, графиков и
т.п.
Весьма желательным был бы показ на экране лица преподавателя в
момент обдумывания проблемы, а также лиц учащихся, задающих вопросы и
участвующих в обсуждении поставленных преподавателем проблем. Это же
устройство должно нести функции обратной связи и показывать
преподавателю и всей аудитории, насколько успешно все или отдельные
обучаемые справляются с усвоением материала или решение задачи.
Вопросы и задания
Прочитайте любой раздел учебника химии и продумайте, какие технические
средства обучения вы будете использовать при преподнесении учебного материала
учащимся.
2. Переберите в своей памяти все курсы, которые вы изучили и вспом- в и те тот
курс, в котором преподаватель наиболее удачно пользовался тех- ническими средствами
обучения (какими?). Объясните причины его успехов в применении ТСО.
1.
6.3. Компьютер в преподавании химии
Компьютеризация обучения имеет многочисленные аспекты, как
положительные, так и отрицательные. С нашей точки зрения, ЭВМ и
компьютер – это такие же инструменты исследования и познания, как
микроскоп или калькулятор. Но, с другой стороны, они обладают целым
рядом положительных качеств, которые позволяют получить огромные
возможности при их использовании в обучении.
В работе [3] в качестве положительных сторон использования ЭВМ в
обучении акцент делается на то, что ЭВМ позволяет индивидуализировать
закрепление знаний и умений, и, кроме того, отработка умений совершается
за более короткий срок. Нам представляется более важным усиление
коллективного взаимодействия в обучении, что для ряда учащихся
компьютер создает благоприятный психологический климат: машина
эмоционально нейтрально и обучающийся может без излишней робости
обратиться к ней необходимые число раз с просьбой об оказании помощи.
Однако, с точки зрения автора, существеннее то, что работа с компьютером
позволяет обучаемому преодолеть признаки робости и воспитывает у него
способности смело задавать вопросы и не бояться просить помощи.
Высказывается
также
интересная
мысль,
что
в
условиях
компьютеризации главной функции школы должно стать воспитание, так как
компьютерную обучающую систему можно использовать дома, а связь с
преподавателем осуществлять на расстоянии.
Часто индивидуализация предлагается в качестве одного из критериев
выбора ТСО. Некоторые специалисты по технологии обучения
предсказывают, что в ближайшем будущем обучение при помощи
компьютера приобретет массовый характер и при этом произойдет усиление
индивидуализации обучения. Разумеется, только время покажет
правильность этого прогноза.
Вспомним еще раз, что обучение состоит в передаче старшим
поколением молодому опыта социальной (общественной, научной,
художественной и другой) деятельности. Социальная (и научная)
деятельность предполагает широкое общение между людьми. Опыт общения
передается не при помощи учебников и других средств обучения, а только
при непосредственном контакте обучаемого с преподавателем и другими
обучаемыми. В этом отношении замена преподавателя даже наиболее
совершенной диалоговой ЭВМ нарушает необходимый обучающий контакт
поколений. В этом аспекте воспитательное значения компьютера в будущем
обучении трудно оценить.
На наш взгляд, даже непродолжительное обучение машиной может
выработать у обучаемого неправильное представление о более высоком
уровне знаний машины по сравнению с преподавателем. Общение с машиной
(если это можно назвать общением!) может привести к патере способности
обучаемых к постоянной адаптации к новым типам личностей при смене
одного преподавателя другим. Обучения машиной рассчитано на быстрое
приспособления к ее органам управления и на привыкание к ее машинному
крайне ограниченному языку и запрограммированной логике рассуждений.
В этом отношении обучение при помощи компьютера покажется
обучаемому более легким и, возможно, будет наблюдаться предпочтение
машине перед преподавателем.
Все вышесказанные ни а коем случае не умаляет значения ЭВМ для
поиска и сбора информации, обработки массивов данных, проведения
расчетов, поиска оптимальных путей осуществления процесса.
В работе [5] излагается один из приемов моделирование с помощи
компьютера. С методической точки зрения наиболее целесообразно
использовать компьютеры для моделирования в следующих случаях: когда
необходима изучить процессы и явления, которые с помощью эксперимента
рассмотреть невозможно и когда происходит изучение технологических
процессов. Использование кинофильмов менее целесообразно, так как не
позволяет обучаемым активно включатся в изучаемый процесс.
Компьютер применялся для того проведения модельного эксперимента
при выводе математической зависимости скорости химической реакции от
контрентрации реагирующих веществ (закон действующих масс). Получить
все необходимые сведения только экспериментом во время учебного
процесса невозможно из-за трудностей подробно необходимой реакции,
имеющей несколько различных порядков по компонентам. Кроме того,
реальный эксперимент будет очень длительным. Для решения данной задачи
методически целесообразно использовать сочетание реального и модельного
экспериментов. Для этого изучается скорость реакции
5Na2SO3 + 2KJO3 + H2SO4 = J2 + 5Na2SO4 + K2SO4 + H2O
и в условиях реального эксперимента определяется влияние
концентрации сульфита натрия на скорость реакции. Влияние концентрации
иодата и серной кислоты изучается (условно) при помощи компьютера.
Программа, заложенная а компьютер, позволяет строить на дисплее
графические
зависимости,
выводить кинетические уравнения и
предсказывать скорость при заданных концентрациях реагирующих веществ.
Обсудим ряд вопросов по организации усвоения учебного материала в
условиях использования компьютерных систем [1, c. 121-126]. По ряду
качеств ЭВМ, персональные компьютеры и другие компьютерные устройства
(системы) могут быть успешно применены как вспомогательные, но, тем не
менее, мощные средства обучения. Следует заметить, что использование
термина «обучение» а данном его понимании оказывается неточным.
Современная педагогика называет обучением двусторонний процесс
усвоенная знаний и навыков профессиональной деятельности, проходящей
между преподавателем и обучаемым. При этом двусторонность процесса
обеспечивается обоюдной громкой речью (диалог, диспут) и коллективным
взаимодействием преподавателя и обучаемых. Именно непосредственный
речевой
и целенаправленный контакт между всеми участниками
познавательного процесса и является главной отличительной чертой
обучения ( а не преподавания или других способов усвоенная знаний).
Компьютеры без преподавателя и без коллективного взаимодействия
обучаемых не могут создать необходимых предпосылок для обучения.
Поэтому ниже мы будем пользоваться термином «обучения» в некоторой
мере условно, понимая его ограниченность и оправдываясь отсутствием
иного, более точного, и в то же время будем стремиться сделать
компьютерное обучение, отвечающим
всем признакам классического
обучения.
Компьютерные обучающие системы по типу их взаимодействия с
обучаемыми и преподавателем могут быть представлены в виде трех
основных типов (на рис. 29 большой кружок изображает предподавателя,
маленький – обучаемого, прямоугольник - компьютер):
1. Компьютер – один обучаемый. Это – типичный случай учебной работы
с персональным компьютером или другим индивидуальным компьютерным
средством обучения. В этом типе обучения происходит усвоение знаний без
коллективного взаимодействия (общения) обучаемых и предподавателя и без
формирования навыков устной речи. Предподаватель может вмешиваться в
процесс обучения наблюдением за экраном компьютера и устными
замечаниями по ходу процесса и результатам усвоения материала.
2. Компьютер – несколько обучаемых. Обычно такая система обучения
допускается при недостатке компьютеров или дисплеев. Однака она имеет
определенные преимущества перед предыдущей – обучаемые находятся в
коллективном взаимодействии и их межличностный контакт осуществляется
через речевую деятеьность. Малая группа обучаемых (2-4 человека) у одного
дисплея проводит поиск решения задаваемой проблемы, общаясь внутри
группы и с преподавателем при помощи устной речи. Преподаватель, как и в
предыдущем случае, корректирует деятельность групп, но для него этот
процесс оказывается крайне затруднительным физиологически и психически
при переходе от одной группы к другой, которые могут находиться на
разных стадиях усвоения материала или решения поставленной задачи.
Необходимость вхождения в познавательную деятельность различных групп
приводит к сильнейшим умственным перегрузкам преподавателя.
3. Несколько компьютеров с группами обучаемых связаны между собой и
с компьютером преподавателя информационной сетью и внутригрупповым и
межгрупповым учебным обущением. Данный случай в наибольшей степени
приближается к обучению: малые группы связаны между собой общими
целями решения поставленной задачи и коллективной познавательной
деятелбностью, и в то же время они связаны через компьютеры, что
позволяет всем участникам оценивать достижения других групп.
Преподаватель при помощи собственного компьютера может следить за
ходом обучения, контролировать его и одновременно осуществлять общение
как с отдельными группами, так и со всеми группами сразу, превращая их в
коллектив.
Обсудим некоторые требования к учебному материалу для его
использования в процессе усвоения в соответствии с рассмотренными
положениями, причем будет в основном ориентироваться на последний
вариант организации компьютерного обучения.
Материал, предьявляемый компьютером обучаемому, должен содержать
профессионально значимую проблему для обсуждения путей ее разрешения
членами группы и между группами с участием преподавателя. Этот
материал дробится на определенные логически связанные порции,
позволяющие шагами подойти к решению проблемы и непрерывно
объединять различного рода сведения и синтезировать новое для обучаемого
знание.
Решение проблемы или задачи должно обладать способностью быть
представленным несколькими решениями, причем для каждого возможного
решения необходим новый теоретический материал и сведения,
позволяющие приниамть или отвергать то или иное решение. На этой основе
и возникает коллективное обсуждение проблемы. Желательно, чтобы
предлагаемые пути решения также могли быть подразделены на другие
возможные направления поиска.
Любой вырабатываемый учебным коллективом путь решения проблемы
сопровождается выдачей компьютером избыточного материала для его
анализа и отбора необходимого.
Тупиковые решения не должны заводить обучаемого более чем на 1-2
шага для экономии времени и исключения непроизвольного запоминания
ошибочной информации.
Перечисленные содержательно-организационные требования к учебному
материалу при компьютером обучении могут быть сведены к нескольким
более общим положениям.
Предлагаемый при компьютерном обучении предметный материал
должен быть представлен в виде системы, то есть состоять из нескольких
блоков содержания (подсистем, элементов системы), которые, в свою
очередь, могут быть представлены в виде систем со своими подсистемами и
т.д. Требование системной структурированности учебного материала
является необходимым при отборе содержания компьютерного обучения, так
как в современных учебниках большая часть материала не
систематизирована и не структурирована. Поэтому использование
имеющихся учебников оказывается неприемлемым.
Связи между блоками содержания, их взаимное расположение и
распределение во всем объеме обучения должны быть четко выражены и
понятны обучаемому в момент нахождения правильного ответа или решения
проблемы. В компьютерном обучении, как и в программированном, наиболее
удобна связь подчинения одного элемента другому (иерархия). Таким типом
связи часто удается показать логику учебного предмета и логику научного
рассмотрения изучаемого объекта. При этом компьютер следит за
последовательностью запрашиваемой информации и последовательностью
шагов разрешения проблемы или решения задачи.
Другим возможным типом связи между структурными элементами
системы содержания могут служить связи одинаковой значимости. Подобные
связи создаются элементами системы содержания, имеющими одинаковое
значиние для рассмотрения изучаемого объекта. Учебный материал может
содержать понятия и представления, отвечающие сразу обоим типам связи.
Теперь можно сформулировать принципы отбора содержания при
компьютерном обучении. В содержание обучения отбирается материал,
обладающий наибольшим свойством связывать все элементы системы знаний
и удаляется материал, не обладающий подобным свойством.
Обсудим вышесказанное на примере изучения фундаментальной науки
естественного цикла, например, химии. В химической науке выделено 4
основных учения: о направлении химического процесса, о его скорости, о
строении вещества и о периодичности в изменении свойств элементов. В
соответствии с этим изучаемые химией обьекты – реакции и вещества –
могут рассматриваться с четырех одинаково значимых в химической науке
сторон, соответствующих этим учениям. Обучаемому компьютерное
устройство предлагает составить (отобрать) содержание сведений о заданном
объекте. Отзыв обучаемого на предложенное ему задание состоит в запросе у
ЭВМ сведений о направлении процесса или термодинамической
устойчивости вещества, о скорости процесса или кинетической устойчивости
вещества, о строении изучаемого вещества или участвующих в реакции
веществ и, если это требуется задачами учебной темы, об изменении свойств
однотипных соединений по группе или периоду периодической системы.
Целостное, связанное внутриблочными и межблочными связями,
содержание позволяет организовать обучение по всем выше рассмотренным
вариантам (см. рис. 29) и, что особенно важно, по последнему. При
многостороннем рассмотрении объекта уровень многосторонности
возрастает при вовлечении в познавательный процесс наибольшего числа
участников с их предложениями, что сопровождается коллективным
взаимодействием членов малой группы и многочисленными речевыми
высказываниями. Заметим, что задаваемые обучаемому учения науки, как
стороны рассмотрения объекта, играют роль наиболее обобщенной
ориентировочная основа составляется обучаемыми самостоятельно, а это и
есть один из приемов формирования творческого мышления.
Многосторонность рассмотрения изучаемого объекта позволяет
использовать компьютер и для решения различного рода учебных и научных
задач и проблем, т.е. вводить компьютер в качестве участника в
познавательный процесс при проблемном методе обучения. При этом
проблема строится на отсутствии сведений из одного (или нескольких)
учения наука или противоречивости сведений. Возможность выбора из
памяти компьютера необходимой для решения проблемы информации
определяется той обобщенной ориентировочной основой познавательной
деятельности, которая задается преподавателем (может быть в начале
занятия выдана компьютером обучаемым) и в значительной мере зависит от
творческой активности малой группы обучаемых, предлагающих запросить
ту или иную информацию и использовать ее подобающим способом для
решения проблемы.
Роль преподавателя при подобном обучении заключается в том, что он,
наблюдая за ходом рассмотрения изучаемого объекта или решения проблемы
(разрешения проблемной ситуации) каждой группой, включается в
компьютерную сеть и корректирует познавательный процесс, находя
ошибки, выводя решение в правильное русло, подсказывая необходимые для
решения или рассмотрения общие и конкретные ориентиры. Не менее
эффективно воздействие преподавателя на познавательный процесс устной
речью, когда он становится полноправным членом всего учебного
коллектива или составляющей его малой группы. Одновременно
преподаватель объединяет малые группы в единый, слитный общими целями
коллектив, исправляет наиболее часто совершаемые (не единичные) ошибки,
знакомит с самыми яркими предложениями и нестандартными решениями.
Отметим одну очень важную, но часто забываемую преподавателями
особенность компьютерного обучения: стиль и язык программы, характер
общения с компьютером сильнейшим образом влияют на многие качества и
черты формируемого у обучаемых мышления.
Описанное построение познавательного процесса сближается с
известными и разработанными методиками проведения деловых и
познавательных игр. Использование компьютеров в этих играх позволяет не
только по-новому организовать игры, но и по-новому использовать
компьютеры в обучении.
Вопросы и задания
1. Оцените случаи использования (преподавателем или вами лично) компьютера в
вашем обучении. Насколько вы были удовлетворены компьютером? Обоснована ли была
замена преподавателя компьютером?
2. Предложите приемы организации познавательной деятельности в случаях, когда:
а) группа работает с одним компьютером; б) у каждого члена группы имеется свой
персональный компьютер.
3. Составьте подробный план изучения какой-либо темы при помощи компьютера.
6.4. Кодоскоп и методика его использования в учебном процессе
К аудиовизуальном (зрительно-слуховым) средствам относятся кодоскоп
(графопроектор), диапроектор, эпидиаскоп (эпипроектор), кинопроектор,
видеомагнитофон и отвечающие им средства, содержащие и сохраняющие
учебную информацию-транспаранты, слайды и диафильмы, рисунки на
бумаге или на страницах книги, кинофильмы и их фрагменты, видеофильмы.
В современном процессе большую роль приобретает передача
информации методом наглядной демонстрации и речевым сопровождением
преподавателя. Информация, поступающая в мозг человека через зрение и
слух, распределяется примерно как 7-8:1. Это показывает особую важность
информации обучаемому. Поступление же информации сразу по двум
каналам резко повышает количество воспринимаемого учебного материала и
эффективность его усвоения.
В последнее время наибольшее распространение получил кодоскоп.
Слово «кодоскоп»-производное от словосочетания «классная оптическая
доска». И, действительно, кодоскоп (другое название «графопроектор»)
прекрасно заменяет обычную меловую доску.
Кодоскоп-это проектор (рис. 30), воспроизводящий записи и рисунки
непосредственное при их создании или выполненные заранее на прозрачной
пленке (или стекле). Ход световых лучей в приборе показан на рис. 31. В
корпусе 1 (цифровые обозначения позиций на рис. 30 и 31 совпадают)
находится мощная лампа 2, которая во время включения охлаждается
вентилятором. Лампа 2 находится в фокусе вогнутого зеркала 3, которое
усиливает световой поток, падающий на линзу Френеля 4 (обычно
изготавливается из прозрачной термостойкой пластмассы). Над линзой
закреплено стекло 5, называемое окном. На окно помещают пленки с
рисунками или записями или другие прозрачные объекты. Изображение
собирается в головке кодоскопа 6, состоящей из линзы и зеркала,
отбрасывающего изображение на экран 7. Расположение изображения по
высоте на экран устанавливается или поворотом в вертикальном направлении
самой головки кодоскопа или зеркала. Резкость устанавливается
перемещением вверх-вниз головки при помощи устройства 8.
При расстоянии равном 2,5 м от кодоскопа до экрана изображения имеют
размеры от 1,5 до 2 м (сторона квадрата) в зависимости от фокусного
расстояния линзы головки. Кодоскоп устанавливается так, чтобы
поверхность окна находилась немного ниже груди, а голова не закрывала
свет, идущий на экран. Лектор стоит у первого ряда столов аудитории, лицом
к ней и спиной к экрану. На семинарских занятиях можно работать с
кодоскопом сидя.
Чтобы работа с кодоскопом доставляла удовольствие, следует
придерживаться некоторых простых правил. У неопытных преподавателей
часто перегорает галогеновая лампа, представляющая собой кварцевый
баллон. На рис. 32, а показан ее вид сверху. Лампа должна быть вставлена
штырями в контактное устройство так, чтобы держатель спирали (рис. 32, б)
находился сверху спирали, а не снизу (рис. 31, в). К лампе при ее установке
нельзя прикасаться руками - иначе кварц лампы быстро потускнеет и
покроется трещинами. Если лампу все-таки трогали руками, то ее следует
протереть спиртом и дать возможность спирту высохнуть, обернув лампу
бумагой.
Включенный кодоскоп категорически нельзя передвигать, сотрясать и,
тем более, переносить на другое место (это самая частая ошибка!) - лампа изза замыкания витков спирали мгновенно выходит из строя. Многие
преподаватели, показав или записав что-либо, сразу же выключают прибор.
Этого делать также ни в коем случае нельзя, хотя почему-то об этом в
инструкции не написано. Частое включение приводит к быстрому
перегоранию лампы, ведь момент включения спираль испытывает пиковую
нагрузку. Кодоскоп может работать по нескольку часов, не перегреваясь (в
нашей учебной аудитории кодоскоп работает непрерывно по 4 часа в день
уже несколько лет).
Работа с кодоскопом совершается двумя принципиально различными
способами: 1) с подвижной лентой и непрерывной записью отдельных
предложений или формул и рисованием схем, графиков, диаграмм и т.п.; 2) с
заранее изготовленными рисунками и текстами, транспарантами. Первый
способ полностью соответствует работе меловой доской, но требует
определенных навыков. Прозрачную ленту следует передвигать вращением
катушки так, чтобы на экране изображение поднималось, а не смещалась
боковом направлении. Не рекомендуется работать одновременно с
кодоскопом и меловой доской - частицы мела попадают на транспаранты,
прочно прилипают к пленке и царапают ее.
Окно кодоскопа имеет размеры 25 х 25 см. На расстоянии 2,5 м до экрана
оно увеличивается до 1,5-2 м. На расстоянии 5-7 м изображение заполняется
обычный аудиторный киноэкран. Написанное на прозрачной пленке слово,
на экране становится в несколько раз больше, чем написанное мелом на
доске. Поэтому изображение хорошо видно даже сидящим в последних рядах
в большой аудитории, при этом аудиторию, если прямой солнечный свет не
падает на экран, затемнять не надо. Большие размеры букв, высокая яркость
и контрастность предъявляет повышенные требование к почерку,
аккуратности записей и рисунков. Мы не раз обращали внимание, что манера
работы руки лектора переносится учащимися в их рабочие тетради (впрочем,
это касается и влияние речи, походки и других особенностей лектора).
Если лектор пишет фломастером с растворимой в воде краской, под
рукой у него должен быть комок мокрой фильтровальной бумаги для
удаления неправильно написанных знаков. Если краска растворяется в
спирте, то следует иметь немного спирта.
В последние годы в продаже появились так называемые рапидографы –
автоматические ручки, пишущим элементом которых является тонкая
металлическая трубочка-капилляр 1 (рис.33) с проходящим внутри
подвижным проволочным стержнем 2, слегка выступающим из капилляра.
На другом конце стержня находится пластмассовый цилиндрик 3, играющий
роль клапана. При письме в момент соприкосновения капилляра с пленкой
стержень поднимает клапан и тушь вытекает на поверхность пленки.
Обычной тушью для письма на пленке пользоваться нельзя - она при
высыхании отслаивается. Чернилами так же пользоваться нельзя - они слабо
задерживают проходящий слой, хотя и прочно удерживаются на пленке.
Некоторые преподаватели смешивают чернила с тушью (1:1) и получают
жидкость, которой можно заполнять рапидографы. Другие преподаватели в
тушь добавляют немного поливинилового спирта, молока, сахара, глицерина
или других веществ, усиливающих сцепление слоя туши с пленкой и
препятствующих ее полному высыханию. Наш опыт показывает, что
наилучший во всех отношениях эффект достигается добавлением в тушь 1 мл
жидкого шампуня на 20 мл туши.
Качественные надписи и рисунки можно сделать только на обезжиренной
(протереть спиртом) и не наэлектризованной пленке. Для снятия с пленки
зарядов ее непосредственно перед работой протирают антистатической
салфеткой, используемой в быту для удаления пыли с мебели. При письме
под ладонь подкладывают салфетку.
Не менее сложен вопрос и с пленкой. К кодоскопу обычно придается
один ролик пленки. Его хватает на 1-2 лекции, после чего все написанное
удаляется водой или спиртом. Фломастеры не царапают пленку,
рапидографы, оставляют на ней следы и после нескольких лекции пленки
местами становится матовой.
Наиболее удобная капроновая пленка. Она не коробится от нагревания,
ровным слоем покрывает окно кодоскопа почти не царапается, хуже –
ацетатная или нитроцеллюлозная пленка и еще менее удобная целлулоидная
пленка.
Для рисунков и текста, которые изготавливаются заранее и
предназначены для многократного использования, особенно важно, чтобы
пленка не коробилась. Для этого пригодны многочисленные сорта
фотографических и рентгеновских пленок. Одно из условий их применения
состоит в отсутствии чрезмерно сильной окраски полимерной основы. Эти
пленки могут быть использованы как с эмульсионным слоем, так и без него.
В первом случае пленку обрабатывают раствором тиосульфата натрия
(фиксанал), промывают водой и высушивают (раствор после обработки
содержит много серебра, которое необходимо регенерировать).
Пленки с прозрачным эмульсионным слоем удобны в том отношении, что
на них можно писать и рисовать обычными цветными чернилами и тушью,
не опасаясь шелушения краски после высыхания. На эмульсионном слое
можно даже печатать пишущей машинкой. В этом отношении удобны пленки
без эмульсии при условии, что имеется устойчивый к шелушению красящий
состав.
Некоторые преподаватели хорошо отзываются о свежей полиэтиленовой
пленке (даже от неиспользованных пакетов) – на ней можно писать и
рисовать шариковыми ручками и печатать пишущей машинкой с жирной
лентой. Стеклянные пластинки дают очень высокое качество изображения,
но их вес и опасность разбить сильно ограничивает их применение.
В большинстве случаев транспаранты для кодоскопа преподаватель
изготавливает сам. В случае, если рисунок слишком мал для перенесения на
пленку, его фотографируют на 35-миллиметровую фотопленку, затем негатив
вставляют в фотоувеличитель, изображение требуемого увеличения
проецирует на лист белой бумаги и на ней или же на покрывающей ее
прозрачной пленке обводят тушью контуры рисунков или его части.
В настоящее время стали общедоступны принтеры и множительные
аппараты. С их помощью быстро удается получить прекрасные изображения
текстов или рисунков на пленке. Пользоваться полиэтиленовой пленкой
нельзя, так как она плавится и может портит аппаратуру.
При рисовании графиков, диаграмм, таблиц или рисунков
непосредственно во время лекции удобен следующий прием. Под
подвижную ленту закладывается заранее выполненный транспарант ,на
котором будущее изображение нарисовано контуром тонкими или не
слишком сильно поглощающими свет цветными линиями. Во время рассказа
преподаватель обводит на верхней ленте это изображение. Рисунки
получаются намного аккуратнее. Если учащиеся должны зарисовать
изображаемое на экране в свои тетради, то темп перерисовки совпадает с
темпом обведения контуров. Кроме того, изображение контура на экране
создает у обучаемого целостное представление о будущем рисунке и
позволяет выделить на листе бумаги требуемую площадь.
Использование кодоскопа позволяет избавиться от развешенных на
стенах таблиц, которые сильно отвлекают внимание аудитории. При работе с
кодоскопом не нужен ассистент.
Транспаранты, изготовленные на отдельных листах пленки, удобно
хранить в папке из тонкой прозрачной пленки. Эта папка-сложенный вдвое
кусок пленки, одна сторона которой имеет размеры стандартного листа
писчей бумаги. В эту папку вставляется лист белой бумаги , а на неготранспарант.3. Лист бумаги позволяет лектеру видеть содержание
транспаранта. Во время показа лист белой бумаги удаляется, а транспорант
вместе с прозрачной папкой помещается на окно кодоскопа. При этом на
пленке папки можно делать дополнительные надписи или дорисовывать
детали, не опасаясь испортить оригинал транспаранта. После лекций (и даже
на млекций) написанное на папке удаляется влажной фильтровальной
бумагой.
Рассмотрим несколько примеров использования кодоскопа в учебном
процессе. Довольно часто преподавателю приходится давать определения
различных понятий. Он вынужден читать их или диктовать, при этом
предпологается, что учащийся их выучит и запомнит. Преподаватели при
этом должны постораться, чтобы учащиеся сами в ходе различных
позновательных операций дали соответствующие формулировки. На экране
показывается список признаков какого-либо объекта или понятия, и
учащиеся выбирают необходимые признаки, которые отмечаются
преподавталем.
Набор этих признакав, распологаемых в порядке понижения их значимости в
соответствии с предложениями, кладется в основу определения. Формулировка
записывается всеми в тетради, а один из учащихся, наиболее правильно выполнивший
задание, подходит к кодоскопу и пишет свою формулировку, которая опять же может
критиковаться другими.
Многие законы природы связаны между собой и различаются по степени их
общности. Их формулировки, записанные по отдельности на полоски прозрачной пленки,
демонстрируются
на
экране.
Учащимся
предпологает
расоложить законы в порядке понижения их общности или универсальности, т.е. в таком
порядке, чтобы каждый последующий закон по своему содержанию входил в предыдущий
и вытекал из него (6, № 12-1, 12-7, 12-10). Преподаватель переставляет лежащие на окне
кодоскопа полоски с записанными на них формулировками в соответствии с пожеланиями
аудитории.
Позновательная ценность такого обучаещего приема очевидна: учащийся читает
формулировку закона, выделяет необходимые для сравнения признаки отличия, оценивает
их по значимости и широте охвата описываемого явления и распределяет законы в
последовательности
п
онижения их общности. Позновательная деятельность приобретает действительно
коллективный характер, происходит своеобразное объединение некоторых функций
преподователя и учащихся, устанавливается неразрывной контакт между ними, резко
возрастает заинтересованность в выполнении задания, активность повышется настолько
сильно, что исчезает раздлеление учащихся на « слабых».
Сходной с описанным прием работы с кодоскопом используется для коллективного
поиска проблем и их разрешения. Учащимся на
экране показывается
таблица, строки которой (1-8) написаны на отдельных полосках пленки и в первый
момент показа располагаются произвольно.
МГ
Растворимость, моль/л
4
О
Т,|
О
•
(
ΔН крист.
кДж/моль
3
-853,5
О
1
lAgl
ΔНобр, 298»
кДж/моль
2
-62,8
NaF
-573,2
-907,5
1,1
АдВг
-100,4
-882,8
5 • 10-7
-414,2
-765,7
5,8
Nal
-288,7
-677,8
11,8
AgF
-205,0
-958,1
15
AgCI
-125,5
-907,9
1 «10-5
NaBr
-359,8
-715,4
8,6
|NaCI
Для поиска проблемы в проедложенных числовых данных учащиеся при помощи
громкой речи указывают преподователю, как и почему следует изменить положение
строк, чтобы провести классификацию и последующую и систематизацию данных внутри
выделенных классов.
Изучение данных таблицы возможно только после классификации по катиону и
последующеге
расположения
(систематизации)
в
одной
из
следующих
последовательностей: в порядке увеличения мольной массы галогенидов, в порядке роста
(или уменьшения) энтальпии образования, энтальпии кристаллической решетки или
растворимости. После соответствующих преобразований получается табл.12, изучив
которую несложно найти проблему.
М
Г
N
aF
N
aCl
N
aBr
N
aJ
A
gF
ΔН обр.,
кДж/моль
-573
-414
-360
-289
-205
-126
-100
-63
0
ΔН крист.реш.,298,
кДж/моль
-908
-766
-715
-678
-958
-908
-883
-854
0
Таблица 12
Растворимость
моль/л
1.1
5.8
8.6
11.8
15
1*10-5
5*10-7
6*10-9
A
gCl
A
gBr
A
gJ
После осуществления этих познавательных операций сравнивается характер
изменения свойство по столбцам табл.12. Одинаковое и противоположное изменения
свойств в различных классах данных выявляет проблемность предложенной информации.
Далее коллективно ищется способ разрешения проблем и объяснения причин
обнаруженных противоречий.
При переходе от фторида натрия к иодиду энтальпия образования и энергия решеток
понижается, что соответствует увелечению растворимости. Самостоятельно получив эти
свидения, учащиеся убеждаются, чтоо это правило находится в противоречии со
свойствами галогенидов серебра. Действительно, в случае галогенидов серебра
наблюдается противоположная тенденция: при переходе от фторида серебра к иодиду
растворимость понижается, несмотря на одновременное понижение энтальпии
образования и энергии кристаллической решетки.
Далее преподаватель или учащиеся обращают внимание на исключительно высокую
растворимость фторида серебра. Для разрешения возникающей проблемной ситуации
привлекаются сведения о свойствах s- и d- элементов, радиусах ионов, энергиях гидрации
ионов и др.
При поиске проблемы в рассмотренных данных были использованы
приемы классификации и системаизации, а сама проблемная ситуация
объединила учения о термодинамике, строении вещества и о периодическом
изменении свойств элементов и их соединений. Проблема отличается
междисциплинарной направленностью – она интересна будущим химикам и
геологам, так как некоторые минералы ведут себя подобным же образом.
Давая учащимся это задание, преподаватель прсит далее рассчитать
произведения растворимости галогенидов серебра.Большинство студентов
для AgF получают значения 15=225. Просим сравнить с табличным
значением. В справочниках ПР для AgF нет. Проблема: почему? Учащиеся
забывают о требовании малой растворимости электролита.
Интересно заметить, что учащиеся, обнаружившие наибольшее число
проблем и пытавшиеся их объяснить, реже совершают грубую ошибку с
расчетом ПР фторида серебра.
Рассмотренные примеры показывают необходимость введения в курс
химии методологических и логичечких знпний. В частности, систематизация
и классификация имеют огромное значения для исследовательской
деятельности человека, облегчая изучение и описание объектов и поиск
закономерностей.
Этот же пример показывает, как естественно вписывается использование
кодоскопа для развития пространственного воображения и образного
мышления. В этом отношении его использование особенно целесообразно
при преподавании разделов химии, посвяшенных строению вещества.
Преподавание этих вопросов химии сопряжено с использованием
многочисленных рисованных и объемных моделей. Их изготовление не под
силу отдельному преподавателю, и они очень дорогостоящие. Кроме того, в
больших аудиториях плакаты и модели плохо видимы.
Кристалличечкая решетка хлорида натрия может быть показана такой, как она
изображена на рис.36, д, и преподователь комментирует рисунок.
Но рассказ об этой
решетке будет намного эффективнее, если уча щиеся увидят процесс создания модели
наложением транспарантов (рис, 36, а, б, в, г). Транспаранты накладываются друг на друга
так, чтобы отметки 1 на них совпадали. У окна кодоскопа имеются специальные штифты,
на которые транспаранты нанизываются, если в точках 1 заранее пробить отверстие по
диаметру штифтов.
Интересно заметить, что подобный прием иногда формирует у учащихся неверное
представление о строении ионного кристалла как состоящего из двух
взаимопроникающих решеток, построенных положительными и отрицательными ионами.
Это случай лишний раз доказывает, что в преподавании часто кажущийся очевидным
правильный прием может привести к неожиданным отрицательным последствиям.
При помощи двух кодоскопов с поляризационными световыми пучками можно
получить иллюзию трехмерного изображения, если на экран смотреть через
поляризационные очки. Стереоэффект возникает также при использовании двух
кодоскопов, проецирующих одно и то же изображение, окрашенное на одном
транспаранте красным цветом, а на другом синим, и при помощи очков с красными и
синими стеклами.
Очень полезным для развития навыков письменной речи, обогащения
понятийного аппарата и формирования оценочных способностей учащихся
может стать выполнение заданий в форме небольших сочинений или их
развернутых планов. За неделю до семинарского занятия преподаватель
сообщает тему сочинения и дает каждому учащемуся по куску новой
прозрачной полиэтиленовой пленки размером со стандартный лист писчей
бумаги. Учащиеся шариковыми ручками хорошим почерком пишут тексты
сочинений на пленке и отдают их преподавателю за день-два до
семинарского занятия. Преподаватель изучает работы, выбирает наиболее
интересные (с его точки зрения «плохие» или «хорошие») и на семинаре
демонстрирует их на экране. Происходит коллективное обсуждение недостатков и преимуществ той или иной работы и их оценивание по различным
критериям, которые могут быть предложены самими учащимися.
При помощи кодоскопа можно демонстрировать опыты, проецируя их на
экран. Для этого на окно помещают стекло, на которое кладут чашки с
плоским прозрачным дном (чашки Петри). В чашки можно наливать
различные растворы, индикаторы и т.п. Очень хорошо смотрятся опыты по
взаимодействию кусочков лития, натрия и калия с водой, опыты по электролизу и т.п. Обычные лекционные демонстрации видны только учащимся,
сидящим на первых рядах аудитории. При показе опытов через кодоскоп они
видны учащимся всей аудитории, даже если выполняются с минимальными
объемами реактивов.
После демонстрации кодоскопом характера взаимодействия лития, калия и натрия с
водой преподаватель дает аудитории задание объяснить причины наблюдаемых явлений.
Последовательное предъявление студентам столбцов таблицы [6, № 29-24] создает у
аудитории проблемную ситуацию и позволяет найти правильное решение проблемы.
Рядом с чашками преподаватель записывает на стекле или пленке уравнения реакций,
рН, напряжение и другие сведения об эксперименте. Нетрудно сконструировать
гальванометр с прозрачными стенками и шкалой, проградуированной в значениях В, мВ,
рН и т.п. Кодоскоп может быть поставлен на бок и в этом случае эксперименты
проводятся в вертикальных кюветах.
Эффект движения или вращения на экране может быть создав наложением на части
изображения транспаранта кусков поляризованной пленки. Вращение диска из
поляризованной пленки, надетого на объектив, затемняет и освещает отдельные части
изображения и приводит к этому эффекту.
Есть еще одна скрытая от учащихся сторона использования кодоскопа в
учебном процессе. Набор заранее изготовленных транспарантов с основными
положениями (изучаемой теории, формулировками законов и определений,
формулами, расчетами и т.п.) является своеобразным конспектом лекции,
которым преподаватель открыто пользуется. Этот конспект дает
преподавателю ориентиры для развертывания рассказа об изучаемом
объекте, что создает лектору уверенность при чтении лекции, заранее
снимает боязнь сделать ошибку в расчете или забыть какое-либо важное
положение. При чтении лекции с кодоскопом у преподавателя не так сильно
напрягается память, показ готовых формулировок или рисунков дает ему
кратковременный отдых и возможность собраться с мыслями для изложения
следующей порции материала.
Один раз подготовленный набор транспарантов снижает время на
подготовку к лекции, позволяет читать лекцию при плохом самочувствии и
усталости. С другой стороны, все учащиеся отмечают удобство
одновременного слушания и чтения Фрагментов излагаемого материала, что
несомненно повышает эффективность его усвоения.
Мы привели только некоторые примеры организации преподавателям
познавательной деятельности учащихся. Ни одно
из имеющихся в
настоящее время в распоряжении преподавателей ТСО не позволяет
подобным
образом
осуществляет
коллективную
познавательную
деятельность.
Другие примеры использования кодоскопа рассмотрим
ниже при
обсуждении методики проведения лекций , семинаров и лабораторных работ.
Чтобы убедить преподавателей в целесообразности использования
кодоскопа в учебном процессе , повторим еще раз его главные преимущества
перед другими аудиовизуальными средствами .
Большая площадь изображения и близкое расстояние от прибора до
экрана позволяют лектору работать с прибором , не отходя от кафедры и
находясь рядом с аудиторией. Высокая яркость проекции не требует
затемнения помещения и способствует более быстрому и глубокому
восприятию изображения . Только при помощи кодоскопа оказывается
возможным наложения рисунков , длительный показ одного рисунка при
смене других, сопоставление рисунков и идей , их одновременное
объяснение и обсуждение. Демонстрация текста от руки в процессе
формирования умозаключения, показ стадий создания рисунка,
преобразования схемы , «сборка» модели кристаллической решетки .
написание по столбцам и графам таблицы с обсуждаемыми данными , вывод
формулы или показ некоторых химических данным , вывод формулы или
показ некоторых химических опытов а пробирках и в чашках с прозрачным
дном – все это чрезвычайно расширяет возможности как самого прибора , так
и лекционных и семинарских способов преподавания в целом.
Ряд психологических и методических соображений способствуют
применению кодоскопа в учебном процессе . Многосторонний , системный
подход к обсуждаемому предмету или явлению , анализ и синтез знания ,
сравнение , выделение существенных признаков , приемы классификации и
систематизации и другие методы научного познания , используемые при
преподавании химических дисциплин и формирующие активное творческое
мышление , наиболее эффективно осуществляются с помощью этого
прибора.
Кодоскоп очень удобен для организации проблемного обучения .С его
помощью преподаватель показывает пути возникновения , формулирования и
разрешения проблемы .При этом получение нового знания носит
коллективный характер и способствует дискуссионному характеру
обсуждения . Кодоскоп позволяет показать логику своей мысли , изменять ее
зависимости от реакции слушателей и тем самым усиливать контакт с
аудиторией .
Проецирование на экран вопросов и задач дает возможность по – новому
проводить контроль за усвоением материала , давать различного рода здания
для аудиторной и самостоятельной работы.
Все это объясняет широкое и самопроизвольное внедрение кодоскопа в
современный интенсивный учебный процесс.
Вопросы и задания
Составьте инструкцию по работе с кодоскопом.
2. Разработайте план изучения темы по свойствам элементов главной подгруппы
первой группы с использованием кодоскопа.
1.
6.5. Диапроектор и другие ТСО
Учебные диа-, кино –и телефильмы не обладают такой высокой
обучающей функцией, как кодоскоп. Проецируемое через диапроектор
изображение, находящееся на диафильме или слайде (одиночном кадре,
вставленном в специальную рамку) , обычно имеет очень высокое качество
изображения , но малые размеры экрана; его удаленность от аудитории и
необходимость затемнять помещение сильно ограничивают применение
диапроекторов в учебном процессе .
Требование к уменьшению освещенности в помещении приводит к
сокращению времени показа изображения , и учащиеся часто даже не
успевают его разглядеть. В затемненной аудитории учащиеся не могут
перенести изображение в тетрадь. Кроме того , так как в содержание кадр
внести изменения и дополнения нет возможности , преподаватель старается
насытить рисунок деталями, а таблицу – массой чисел , и это приводит к
тому , что учащиеся просто перестают смотреть на экран.
Однакопроецирование химических экспериментов с растворами в
специальных кюветах дает очень хорошие результаты .
Учебное кино и телевидение имеют много общего при их использовании
в учебном процессе .Однако важнейший недостаток их- это средства
обучения с односторонней связью.Преимущество-зрительное восриятие
подвижных изображений происходит более активно, чем неподвижных
.Однако это качество может иметь и негативные стороны.
Зрением человек воспринимает информацию , в миллионы раз
превышающую ту, которая зат о же время может переработать
мыслительный аппарат . Поэтому при показе учебных кино и телефильмов
всегда
имеется
огромный
избыток
неусваиваемой
зрительной
информации.Негативнуюроль при этом играет эмоциональная сторона ,
влияние которой на человека сильнее, чем содержательной и логической
сторон При наличии таких отвлекающих и перенасыщенных информацией
кадров содержательная
сторона фильма воспринимается очень
поверхностно,в результате чего фильм оставляет впечатление , но не создает
системы научного познания материала .
Интересно наблюдение , что учебные занятия, идущие вслед за
демонстрацией фильма , проходят с меньшей активностью учащихся , что
вызвано
продолжающимся
процессом
переработки
эмоционально
воспринятой информации .
В методической литературе описаны плодотворные приемы
использования учебных кинофильмов,однако наш опыт эпизодического
показа кинофильмов всегда давал отрицательные результаты .После 30минутного просмотра фильма учащиеся не смогли дать объяснение новым
химическим понятиям.
При этом отметим , что перед просмотром они не были предупреждены о
последующей письменной проверочной работе.
В последнее время многие учебные аудитории бывают оборудованы
телевизионной аппаратурой , однако интерес к этому ТСО заметно упал.Это
объясняется техническими несовершенстваим аппаратуры,малым размером
экранов , неудобным их расположением и рядом других причин .На наш
взгляд,телевизионнаяи видеомагнитофонная аппаратура в учебном процессе
должна использоваться только как инструмент иследования , например ,
показывать процесс,проходящий в реакторе , или демонстрировать очень
быстро или медленно совершающиеся явления и т.п.
Для развития научной речи учащихся перспективны магнитофонные
классы используемые при изучении иностранных языков.
К техническим средствам обучения можно отнести и различные модели .
используемые при изуении материала. Традиционно используются в курсе
химии шариково-проволочные модели кристаллических решеток алмаза и
графита.
Многие
могут
быть
изготовлены
преподавателем
самостоятельно,например ,модели электронных облаков атомов и молекул .
Ксредствам обучения можно отнести и периодическую баблицу
элементов Д.И.Менделеева.Новая ее редакция приведена на форзаце книги.
Вопросы и задания
i. Составьте табличную сводку аудио-визуальных технических
средств обучения и рассмотрите преимущества и недостатки
каждого из них. Сформулируйте выводы.
Глава 7
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
7.1. Система форм обучения
В системе образования организация обучения по последовательности
разработки учебного процесса следует за содержанием
и методами
обучения, но имеет не меньшее значение для успеха работы преподавателя и
усвоения новых знаний учащимися .Правильно организованный процесс
обучения должен предусматривать усвоение знаний через их применение и
самостоятельное получение новых знаний. Знания , получаемые вне
самостоятельной познавательной деятельности и без их применения
усваиваются на уровне памяти и оказываются непрочными и непригодными
для последующего использования. Деятельности подход к обучению –
важнейшее условие полноценного усвоения знаний .
Организация обучения в средней школе и вузе осуществляется в виде
различных форм : лекций, семинарских занятий, лабораторного практикума
(практических занятий), внеаудиторной («домашней») работы и других. Все
перечисленные формы обучения взаимосвязаны и находятся под взаимным
влиянием и образуют систему , в которой они являются элементами и
одновременно могут рассматриваться как системы (подсистемы)более
низкого порядка .
Объединение форм обучения может быть проведено по нескольким
основаниям .Первое заключается в том , что организационные формы
взаимосвязаны системой изучаемой науки .Перенесение в систему учебной
дисциплины системных знаний изучаемой науки, включающей как
накопленные научные знания , так и деятельность по их получению,
предполагает перенесение в дидактически допустимых границах приемов
научной деятельности в учебно-познавательную деятельность учащихся,
проходящую в рамках лекций, лабораторных и семинарских занятий и
внеаудиторной работы. Таким образом, в современном учебном процессе
организационные формы обучения должны в максимальной степениотражать
организацию изучаемой науки ( лабораторное исследование, обсуждение
результатаов, доклады на конференциях, публикации и.т.п.).
В качестве второго основания для объединения форм обучения и их
систематизации нами использована теория поэтапного формирования
умственных действий.
В системе обучения организация усвоения предметного содержания и
методов изучаемой науки решается на основе деятельностного подхода с
учетом рекомендаций теории поэтапного формирования умственных
действий ( П.Я. Гальперин; Н.Ф. Талызина). Создание мотивации процесса
учения и разъяснение ( или составление ориентировочной основы действия)
осуществляются на лекциях и вводных беседах перед началом лабораторных
занятий. Формирование действия в материальном или материализованном
виде: в лабораторном практикуме – выполнение действий с научным
оборудованием; на семинарском занятии - действия с учебными моделями.
Формирование действия в форме внешней речи проходит на семинарских
занятиях, в виде коротких дискуссий - во время лекций или при обсуждении
хода выполнения лабораторного задания, а также в виде устной и
письменнной речи при выполнении контрольных заданий. Переводу
действия в умственную форму служит самостоятельная внеаудиторная
работа.
Соответсвие форм обучения этапам формирования умственных действий
представлено в табл. 13. Теория поэтапного формирования позволяет
расположить
формы
обучения
в
иерархической
системной
последовательности “ лекция-практикум-семинар-внеаудиторная работа” и
рекомендует научно обоснованный порядок введения любого знания в
учебно-познавательный процесс. Например, новое для учащегося понятие “
гидролиз ” (или рН, ПР, и т.д.) вначале вводится на лекции, затем проводится
через материальный этап в лабораторном практикуме, далее через этап
внешней речи на семинарском занятии и оканчательно переводится в
умственный план во время самостоятельной внеаудиторной работы. В
некоторых случаях отдельные этапы в реальном учебном процессе могут
быть пропущены, но теория поэтапного формирования предупреждает, что
это приводит к неполноценно сформированному знанию. Особенно сильно
сказывается на качестве обучения пропуск внешнеречевгог этапа, хотя всем
преподавателям известно, что речи учащихся отводится крайне малая роль в
учебном прцессе.
Важность широкого введения в учебный процесс речевой деятельности
обучаемых
обосновывается
следующими
соображениями.
При
формировании творческого мышления особое значение приобретает
системное
многостороннее
рассмотрение
изучаемого
объекта.
Многосторонность рассмотрения намного увеличивается в коллективной
познавательной деятельности ( дискуссионный способ обсуждения,
совместное выполнение лабораторного задания и т.п.). Любое рассмотрение
объекта проходит через речь. Кроме того, речь – это форма общения
личностей в группе или в коллективе. Достижение общей для группы цели
превращает ее в коллектив. В то же время по качеству устной или
письменной речи судят о качестве усвоенных знаний. Следовательно,
учебно-познавательная речевая деятельность формирует новое знание и
имеет высокое воспитательное значение.
Таблица 13
Этапы
формирования
нового
Организационные
формы
знания
обучения
1.Создание мотивации
2. Разъяснение или составлеНие ориентировочной осноВы действия
3. Формирование действия
В материальном или материаЛизованном виде
4.Формирование действия в
Громкой речи
5. Формирование действия
во внешней речи про себя
6. Формирование действия во
Внутренней речи
Лекция
Лекция; вводная
лабораторной работе
беседа
к
Лабораторный практикум
Семинарские занятия ( и все
другие формы обучения)
Внеаудиторная самостоятельная
работа
То же.
Раннее отмечалось, что теория поэтапного формирования умственных
действий позволяет научно обосновать последовательность введения нового
знания в различные роганизационные формы обучения: лекция-практикумсеминар. При проблемном обучении и в условиях развитой самостоятельной
подготовки учащихся оправдывает себя первоначальное рассмотрение
нового
программного
материала
в
лабораторном
практикуме.
Последовательность “практикум-лекция” обосновывается теоретиками
проблемного обучения тем, что на лабораторном занятии ставится проблема,
делаются попытки ее экспериментального разрешения, а на лекции проблема
окончательно разрешается с привлечением необходимого теоритического
матриала.
Наш опыт обучения общей химии студентов первого курса нехимических
специальностей показал, что последовательность “практикум-лекция” вполне
может быть использована в организации учебно-воспитательного процесса,
хотя для ее успешного осуществления требуется преодолеть немало
трудностей. Многие учащиеся, а иногда и большинство, не могут ( или не
хотят) самостоятельно подготовиться к лабораторному занятию, и это резко
огрнаичивает их способность искать и замечать проблемы а материале
лабораторной работы. При слабой подготовке учащихся лабораторный
практикум вместо проблемного превращается в алгоритмизированный и
выполняется без необходимого осмысления. Хотя нам и удавалось
преодолеть эти трудности, но тем не менее мы в последние годы отказались
от обсуждавшейся последовательности и приняли последовательность “
лекция-практикум”, считая необходимым придерживаться теории роэтапного
формирования умственных действий. В этом случае лекция имеет
выраженный мотивационно-познавательный характер, причем мотивация к
изучению предметного материала создается проблемными ситуациями и
междисциплинарной направленности излагаемго материала.
Вопросы и задания
1. Представьте себе, что вам нужно обществить усвоение
учащимися комплекса знаний по теме «Гидролиз» или по
любой другой. Составьте план распределения вводимых
понятий и представлений по различным организационным
формам обучения.
7.2. Лекции
Слово «лекция» происходит от латинского слова и означает «чтение».
Лекция — это последовательное изложение учебного материала. Основные
требования к лекции: научность, доступность, эмоциональность, связь с
другими организационными формами обучения. Лекция закладывает основы
научных знаний у учащихся. Она является одновременно и методом и
средством формирования научного мышления. Хотя в значительной мере и
является источником новой научной информации, лекция не должна
повторять учебник и заменять чтение учебника, а должна заставлять
учащегося обращаться к учебнику. Лекция — активный ввод обучаемого в
основные проблемы науки.
Лекция должна быть для слушателей посильно трудной. Очень важно
следующее наблюдение опытных лекторов и учителей — если лекция служит
максимально возможному облегчению труда учащихся и своей доступностью
полностью освобождает учащегося от мыслительной деятельности на лекции
и в последующей работе по усвоению учебного материала, уровень усвоения
знаний на такой лекции сильно снижается.
Споры о роли и месте лекций в учебном процессе непрерывно
продолжаются среди преподавателей и методистов. Противники лекционной
формы обучения ссылаются на пассивность учащихся, отсутствие
самостоятельности, замену лекцией учебника. Отмечается также то, что
многие учащиеся записывают слова лектора (преподавателя), не осмысливая
излагаемый материал .С другой стороны, хорошая лекция-это творческое
общение лектора с аудиторией, а эффект такого обучения в познавательном и
эмоциональном
отношении
выше,
чем
чтение
учащимимися
соответствующего текста.
Одним из доводов противников лекции является также то, что на лекции
нет обратной связи “ студент-преподаватель”. Однако многие преподаватели
отмечают, что на хороших лекциях процесс рассмотрения учебной
информации вполне управляем, и та обратная связь, которая для этого
необходима, реально существует.
Остановимся на некоторых частных вопросах проведения лекций,
которые, на наш взгляд, существенно влияют на них успех. Очень большое
значение для лекций имеет ее начало и даже первая фраза лактора. Заставить
учащихся всатвать при появлении лектора в аудитроии – это не только
следование определенной традиции или способ приветствия преподавателя,
но, главным образом, сигнал, вырабатывающий у слушателей условный
рефлекс к быстрому переключению от отдыха к новой деятельности.
Аудитория, которая не встала в начале лекции, долго не успокаивается и
невнимательно слушает преподавателя.
На лекции преподавателю рекомендуется смотреть на лица студентов, в
их глаза, как бы обращаясь персонально то к одному, то к другому и ко всем
вместе. Важное значение имеет темп речи. Быстрая и медленная речь (40-50
слов) затрудняет работу учащихся. Оптимальный темп речи -60-80 слов в
минуту, что легко достигается тренировкой при дополнительном
прослушивании преподавателем лекции, записанной магнитофоном на
пленку. Излишняя увлекательность и эмоциональность лектора иногда
понижают результативность лекции.
Слишком большое число лекционных демонстрации или длительный
показ кинофрагментов также отрицательно сказываются на качестве лекции.
Развешенные на стенах аудитории рисунки, таблицы и диаграммы отвлекают
слушателей. Необходимый для лекции иллюстративный материал следует
показывать толькл в тот момент, когда начинается обсуждение
соответствующего материала. Послн окончания обсуждения показанные
рисунки и таблицы можно не убирать, так как они становится понятными
учащемуся и не мешают его вниманию.
Желательно на лекции использовать подвижную доску и написанное
мелом не стирать, а передвигать вверх. При использовании в кодоскопе
подвижной ленты необходимо, чтобы изображаемое передвигалось на экране
снизу вверх, а не вдоль экрана. Если преподаватель использует отрезки
пленки с заранее написанным текстом, то текст следует как можно дольше
сохранять на экране даже в том случае, если произошел переход к
обсуждению другого материала.
При работе с меловой доской очень удобно делать рисунки,
спроецировав негативное изображение графика при помощи диапроектора.
На доске будут заметны светящиеся контуры рисунка, которые после
обведения их мелом становятся яркими. Этот прием полезен также и потому,
что позволяет учащимся сразу увидеть весь будущий рисунок. Подобный
прием можно испльзовать при работе с кодоскопом, проецируя на экран
очень тонко илитнеяркими красками нарисованный контур, с последующей
обводкой линий фломастером по наложенной второй пленке.
Педагоги и опытные методисты придают особое значение первой, так
называемой вводной лекции. Это лекция в полном смысле слова должна
иметь ознакомительно-мотивационный характер для всей последующей
познавательной деятельности по изучаемому курсу. Поэтому особенно важно
именно на первой лекции заставить студента активно работать. Первая
лекция должна быть не легкой, а трудной-это покажет студенту, что придется
в будущем много и упорно работать.
В качестве примера обсудим содержание первой лекции по химии для студентов I
курса (т.е. только что окончивших школу). Сразу же после звонка преподаватель входит в
аудиторию, знаком руки поднимает всех студентов и разрешает сесть. Представляется
студентам. Рассказывает о расписании и показывает при помощи кодоскопа время занятий
в той или иной аудитории. Рассказывает и показывает на экране список обязательной и
дополнительной литературы. Обсуждает организационные вопросы и требования к
зачетам и экзамену.
Содержание и характер первой лекции оказывают непосредственное влияние на всю
последующую работу, на отношение студентов к изучаемому курсу, на взаимодействие с
лектором.
Лектор задает вопрос: «Что такое химия?». Или, говоря строже, просит дать
определение понятия «химия*. Одновременно студентам раздаются листки бумаги (при
этом их предупреждают, что на докншм нужно приносить листы бумаги от школьных
тетрадей)» и лектор просит написать определение химии. Не экране высвечивается:
«Дайте определение понятия «химия». Писать следует четким почерком. В веде, нем
правом углу запишите свою фамилию и номер группы». Оказывается, что многие
студенты не могут выполнить даже это задание. Затод выясняется, что они не могут дать
более или менее строгое определение науки и той дисциплины, которую будут изучать.
Листки остаются у многих пустыми.
Лектор предупреждает, что покажет и прочтет определение химии из одного
учебника. (Г. Реми. Курс неорганической химии, т. 1,1963. — С. 15): «Химия — наука,
занимающаяся изучением распространения, добычи и искусственного приготовления
веществ; она изучает также их состав, свойства, превращения и, кроме того, те явления,
причины и закономерности, которые находятся в связи с этими превращениями*. Задается
вопрос: «Правильное ли это определение?*. С первой же лекции студенты привыкают к
тому, что на лекции в любой момент лектор может попросить ответить на заданный
вопрос. Студенты отмечают, что все перечисленное в этом определении верно, но
чувствуют, что есть какие-то моменты, заставляющие подойти к определению с
осторожностью.
Лектор объясняет, что в определении должны быть перечислены существенные
признаки, выделяющие данный определяемый объект от других, причем эти признаки
следует перечислять в порядке понижения их значимости. Лектор говорит: «Разве химия
занимается изучением распространения, добычи и искусственного приготовления
веществ? Она может этим заниматься, но это не главное ее занятие. Этим в основном занимается геология.
«Что же главное, чем занимается химия?* — этот вопрос задается студентам и
начинается коллективная дискуссия. Лектор предлагает высказываться всем желающим.
Одни высказывают свое несогласие, другие вносят поправки и т.п. Постепенно аудитория
приходит к выводу, что рассматриваемое определение наиболее значимое, но самые
важные признаки — расположены в конце формулировки, т.е. для построения правильного определения следует предложенную формулировку читать как- бы с конца:
«Химия — наука, занимающаяся изучением превращений веществ; она изучает также
состав и свойства веществ и, кроме того, искусственное приготовление веществ, их
добычу и распространение*.
Лектор требует, чтобы студенты самостоятельно создали такую формулировку,
записали ее на листках бумаги и быстро передали их ему. Просматривая переданные
листки, он замечает, что примерно половина формулировок утверждает: «Химия — наука
о веществах*, а другая — «Химия — наука о превращении веществ». Снова лектор
организует дискуссию, какая из двух точнее или правильнее? Каждый из студентов отстаивает свое мнение. Лектор вынужден доказать, что в настоящее время следует принять
следующее определение химии: «Химия — наука о превращениях веществ*.
Описанное построение фрагмента лекции занимает довольно много 20 30 минут, но
потери времени компенсируются прочным усвоением определения химии, изучением и
применением правил формулирования мулировяння определений, постепенным
превращением формально объединенных списком студентов в группу и дялее в
коллектив. С первой же лекции у студентов снимается страх выступать перед аудиторией.
страх сделать ошибку, сказать глупость (как это кажется говоря щему), неправильно
построить фразу или даже неверно сделать ударе* ние в слове.
Далее лектор рассказывает о целях изучения химии: о формировании творческого
химического мышления. Студентам объясняется, что под этим имеется в виду, каковы
требования к студентам, обладающим элементами творческого химического мышления,
как оно будет формироваться в учебном процессе и как нужно его развить
самостоятельно.
Лектор рассказывает о системах (дается определение системы), о системном подходе
(система химической науки и уровни организации вещества), о важности
многостороннего рассмотрения изучаемого объекта и о его способах.
Студентам показывается рисунок с системой химической науки, состоящей из
четырех учений, рассказывается о роли каждого учения, о многосторонности
рассмотрения химического объекта по числу учений, затем сказанное иллюстрируется
четырехсторонним рассмотрением воды (термодинамика и кинетика синтеза, строение
молекулы, жидкой и кристаллической фаз, сравнение свойств воды со свойствами
фторо- водорода. аммиака и сероводорода).
Далее лектор переходит к обсуждению значения химических знаний для будущей
работы студента по специальности, например, для геолога (междисциплинарные связи), а
потом зачитывает отрывок из книги «Игры физические и волшебные потехи», изданной в
1791 г. :
«Огнедышащая гора.
Смешав по равной части чистых железных опилок и толченой серы в таком
количестве, чтобы замесить на воде густое из того тесто весом фунтов до пятидесяти,
надлежит зарыть оное в бугор на полфута глубиной; после чего земля часов через десять
поднимется и взорвется с пламенем и желто-черным дымом. Если же смеси сей зарыто
будет несколько пудов в землю глубиною в сажень или более, и сверху накладено
каменьев и дерев, а при том насыпь твердо будет убита, то расторжение последует несравненно сильнее и означенная тяжесть размечется при густом дыме и пламени весьма
далеко».
Студенты подсказывают, как перевести старинные единицы измерения в
современные (фунт — 410 г; пуд — 16,4 кг; фут — 30,5 см; сажень — 2,13 м). «Так
развлекались, быть может, родители Пушкина, — говорит лектор. — Представьте себе
картину: крепостные закапывают в землю чуть ли не сотню килограммов такой смеси,
лакеи устанавливают поодаль столы. стулья. Все усаживаются, ждут «расторжения»
земли. Идут аетекяе разговоры. Наконец, совершается то, чего так долго ждали, А
теперь яюслушайте дальше: «Сие явление объясняет достаточно причину землетрясения
и обыкновенных извержений огнедышащих гор или сопок, вы6расывающих сперва
много серы, а потом разные другие тела, изобилующие железистыми частицами; ибо одно
только железо в смешении с серой может кипеть и производить все те великие явления, от
коих возникли и в наши времена новые острова при разрушении с другой стороныроны
некоторых твердынь».
Подчеркивая, что все это происходило два века тому назад, лектор просит студентов
найти ошибки в старом научном объяснении, показдть, насколько это объяснение
соответствовало наблюдаемым фактам и при* вести современное объяснение. Студенты
убеждаются, что, несмотря на очевидную простоту опровержения старых взглядов,
научное объяснение наблюдаемых явлений оказывается делом не простым.
Далее лектор останавливается на понятиях методологического характера —
наблюдение, эксперимент, гипотеза, научная теория — И ДОКАЗЫвает, что эти понятия
общие для всех наук.
Теперь лектор просит студентов записать уравнение РЕАКЦИИ ВЗАИМОВЗАИМОдействия
железа с серой. Он ходит между рядами и просматривает ЗАПИси. В качестве продукта
реакции у студентов встречаются ТАКИЕ: FES, Fe2S3, реже — FeS2, а еще реже — Fe3S4.
Лектор говорит, что Fe2S3 НЕ образуется при действии на раствор соли Fe3+
сероводородом. СУЛЬФИТ FeS2 — это соль дисероводорода H2S2. В природе он встречается
В ВИДЕ минерала
пирита.
Сульфид FeS образуется при действии на раствор соли Fe2+ СУЛЬФИДОМ аммония и
при непосредственном взаимодействии простых ВЕЩЕСТВ
Fe + S = FeS + 100,4 кДж
Это уравнение, говорит лектор, записано термохимическим СПОСОБОМ (тепловой
эффект непосредственно входит в уравнение). Далее ЛЕКТОР МОжет отметить, что имеется
и другой способ записи уравнений — ТЕРМОДИнамический. Для введения этого понятия
рисуется энергетическая ДИАграмма реакции и говорится, что энергетические уровни
(запас ЭНЕРГИИ) при постоянном давлении имеют название «энтальпия*. Исходное СОСТОяние обозначается конечное £Г2. Изменение энтальпии при ПРОХОЖдении процесса равно
Н2 - Н1 — ΔН
Так как Н2 < H1, то ΔН < 0
Численно Q и ΔН равны, но противоположны по знаку. Поэтому
ΔН = - Qp
Отсюда, термодинамический способ записи уравнения FeK + SK - FeSK; ΔН= 100,4
кДж/моль
Таким образом, с первой же лекции студент привыкает к термодинамическому
способу записи и видит, как следует переходить от изучавшихся в школе тепловых
эффектов к используемым в научной литературе энтальпиям.
Далее лектор обращает внимание аудитории на то, что исходные вещества обладают
большим запасом энергии по сравнению с продуктами (H1> Н2) и, казалось бы, система из
исходного состояния должна быст- еоейти (упасть) в конечное. Однако этого не
происходит.
Лектор смешивает небольшие количества (примерно цо 6 г) порошков железа и
серы.«Реакции не видно. Почему? — задается преподователем вопрос аудитории. — Что
следует сделать, чтобы реакция началась?», Студенты высказывают свои предположения:
«Лучше перемешать, сильнее измельчить, нагреть». Лектор берет небольшую часть смеси
и пестиком растирает в ступке. Реакция не начинается. Затем он горячей стеклянной
палочкой прикасается к порошку. Все замечают появление дыма (пары серы), смесь
раскаляется, а потом остывает и чернеет. Что получилось? Лектор отламывает кусочек от
спекшейся массы, кладет на окно кодоскопа чашку Петри с раствором соляной кислоты и
опускает в него этот кусочек. Студенты видят, как выделяются пузырьки газа. «Какого
газа пузырьки? Как узнать, что образовалось в растворе?» — задает вопросы
преподаватель.
Итак, чтобы реакция началась, достаточно нагреть смесь. А почему в старинной книге
написано, что из серы и железных опилок замешивается тесто? Почему нужна вода?
Какова роль воды?
«Посмотрим, как проходит другая реакция — между порошками алюминия и иода*,
— говорит лектор. Смесь порошков приготовлена давно, но вещества не реагируют.
От капли воды, которую лектор пипеткой помещает на вершину кучки, быстро
развивается реакция, поднимается густой фиолетовый дым. Его облако распространяется
по аудитории, ощущается острый запах, студенты кашляют, раздаются шутки, смех и т.п.
Такая не частая разрядка для работающей аудитории совершенно необходима.
Теперь начинается обсуждение роли воды в процессе взаимодействия
кристаллических веществ. Выдвигаются предположения о растворении веществ в воде, об
их более плотном контакте в присутствии воды и т.п. Лектор подводит учащихся к
представлениям термодинамической и кинетической стабильности систем, о катализе и
катализаторах и затрагивает понятие энергии активации.
Лектор снова записывает на доске уравнение процесса образования FeS и говорит, что
в действительности такое вещество не существует, а существует ряд веществ, состав
которых изменяется от FeS1 1,003 до FeSi1,12. Первое — самое близкое к
стехиометрическому, называется тро- илитому на Земле почти не встречается, но
обнаружено в составе метеоритов, второе — содержит большой избыток серы и
называется пирротином или магнитным колчеданом.
«Каковы условия получения составов с большим или меньшим содержанием серы?*
— спрашивает лектор у учащихся. Используя принцип Ле Шателье, студенты приходят к
выводу, что для получения вещества, наиболее близкого к стехиометрическому составу,
следует пользоваться высокими температурами и низкими давлениями (низкими
давлениями паров серы или же непрерывно удалять пары серы из реагирующей системы)
и, наоборот, для получения составов с наибольшим содержанием того элемента, который
может переходить в условиях опыта в газовую фазу, следует проводить синтез (или
термическую обработку вещества) при наинизших температурах (не забывая при этом, что
скорость процеС' св замедляется) и самых высоких давлениях паров летучего компонента
Обсуждается вопрос о получении веществ с заранее заданными свойствами и о том,
почему наиболее близкий к стехиометрическому состав встречается в метеоритах.
Далее лектор говорит о законе постоянства состава (Пруст, 1801 г .) его двоякой роли
в истории химии и о необходимости замены формули ровки. которая показывается на
экране через кодоскоп —
«Каждое химически чистое соединение независимо от способа его получения имеет
строго определенный состав», на следующую современную:
«Химическое соединение, имеющее в данном агрегатном состоянии молекулярную
структуру, имеет строго определенный состав независимо от способа получения».
Таким образом, только состав молекул строго постоянен и это постоянство
достигается в их газовом состоянии. Практически составы чистых жидкостей и
кристаллов с молекулярной структурой постоянны.
Здесь же лектор затрагивает вопрос об относительности законов, о смене теорий, о
непрерывности законов, о непрерывном изменении науч научных представлений, о
стремлении к научной истине и о невозможности достижения абсолютной научной
истины.
Таким способом на первой же лекции преподаватель входит в контакт со
слушателями и организует его между обучаемыми, с первых шагов обучения
вводится прием многостороннего рассмотрения объекта (в примере реакции
железа с серой использовались представления термодинамики, кинетики и
строения вещества, хотя можно было бы дополнить рассмотрение с
привлечением материала из учения о периодичности). Если преподаватель
решается на подобный способ обучения и чтения лекций, то делать это
следует с первых минут первого дня занятий. Одиночная лекция описанного
типа или же неожиданное введение в середине лекционного курса
неформального дискуссионного обсуждения вопросов, заранее можно
сказать, будут обречены на провал и будут не только не поняты, но и громко
осуждены студентами. Аналогично — переход от описанного типа лекций к
традиционной, монологической точно так же резко осуждается обучаемыми.
Разговоры среди преподавателей о ненужности лекций, об их отмене и
замене другими формами работы абсолютно бесперспективны и вредны.
Лекция — направляющая и ориентирующая форма учебновоспитательного процесса. Лекция влияет на все остальные организационные
формы учебной работы. Многие педагоги и методисты считают, что одной из
функций лекции является также организация последующей самостоятельной
и внеаудиторной работы учащихся, Таким образом, лекция в соответствии е
теорией поэтапного формирования умственных зейст- вжв знакомит с
предстоящей познавательной деятельность» но усвоению задаваемого объема
учебного материала, дает обучаемому необходимые для этого ориентиры
(преподаватель строит ориентировочную основу действий для обучаемых) и
является первой в иерархической системной последовательности других
организационных форм обучения.
Характер изложения материала на лекции зависит в основном от
выбранного лектором метода обучения. Все большее число преподавателей в
последние годы переходит на проблемный способ чтения лекций, но часто
под этим понимают самые различные методики. Выше обсуждалась
дискуссионная форма проведения лекции с организацией коллективной
познавательной деятельности.
Несмотря на несомненную важность введения проблемных ситуаций в
структуру лекции, она значительную часть времени имеет объяснительноописательный характер. Примером лекционного изложения материала
навсегда останутся лекции Д.й. Менделеева [4].
Ни у кого не вызывает никаких возражений требование систематичности и системности изложения. Первое заключается в том,
чтобы любое новое знание опиралось на усвоенное предыдущее. Второе
требование намного шире и включает рассмотрение объекта с точки зрения
учений химии, уровней организации вещества, системы химического
процесса, системы научной теории и т.п. Анкетирование показывает, что
систем- I иость изложения лекционного материала и частный случай его,
многостороннее рассмотрение объекта затруднительны для многих
преподавателей.
Несмотря
на
очевидность
важности
соблюдения
принципа
систематичности изложения, когда предлагаемые знания располагаются в
последовательности непрерывного перехода от одного этапа к другому, в
системном подходе к обучению оказывается полезным и так называемое
опережающее изучение материала. Например, понятие энергии активации
может быть рассмотрено при изучении закона Гесса и т.п.
Причины опережающего изложения заключены в том, что преподаватель
вынужден, показывая систему изучаемого объекта, отмечать связи и
отношения данного объекта с другими, а именно это и приводит к
рассмотрению связей с будущищ учебным материалом. Интересно также
отметить» что опережающий материал из-за трудности усвоения и часто
необычно, сти» парадоксальности, яркости и новизны сведений лучше ус»
ваивается учащимися. Этому способствует последующее, же* лательно
неотдаленное и неоднократное, но более глубокое возвращение к ранее уже
обсуждавшимся вопросам.
Современная лекция — это не способ передачи информа> дни, а способ
передачи студенту типа мышления преподава теля. Лекция — это
коллективное мышление, думаяие, В лекции знания через внешнюю речь
преподавателя переходят во внутреннюю речь студента и далее усваиваются
внутренним умственным путем.
Рекомендуется при подготовке к лекции определять соотношение
информационного
материала
(«готовые
знания*)
и
материала,
стимулирующего познавательную активность. С этой целью на лекции
ставятся небольшие познавательные задачи» задаются вопросы с
нестандартными или необычными ответами, проводится анализ различных
точек зрения, высказанных учащимися и преподавателем *
Лекция не должна быть только способом передачи званий. Наиболее
часто лектор насыщает материал фактами. Учащиеся чаще всего в свои
конспекты переносят то, что лектор записывает на меловой доске, а это в
большинстве случаев — формулы, константы, численные значения свойств.
С нашей точки зрения конспектирование лекции в виде ее стенографирования вообще недопустимо. Для предупреждения этого должна быть оставлена
практика просмотра конспектов после лекций или на экзаменах.
Конспектирование отвлекает учащихся от работы на лекции. Тем более
недопустимо диктование материала. Диктовать можно только отдельные
формулировки в случае их неправильного изложения в учебнике
(зависимость ско* рости реакции от концентраций реагирующих веществ,
определение произведения растворимости).
На лекции у учащегося должен быть не конспект, а рабочая тетрадь, куда
он записывает в основном результаты собственной познавательной
деятельности*
В методической литературе описано много различных приемов
повышения заинтересованности учащихся в познавательной деятельности
во время лекции. У лектора имеются огромные возможности для решения
этой задачи. Их выбор зависит от личных научных интересов лектора и
уровня подготовленности учащихся.
В качестве частного примера приведем следующий. При обсуждения электронного
строения атома мы очень кратко говорим о теории Бора я неожиданно просим выйти к
доске учащегося, умеющего декламировать стихи. Лектор вручает ему томик стихов В.
Врюсова и просит прочитать стихотворение («Мир электрона», 1922 г.):
Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там — все, что здесь, в объеме сжатом,
То также то, чего здесь нет.
Их меры малы, но вся та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Их мудрецы* свой мир бескрайный
Поставив центром бытия,
Спешат проникнуть в искры тайны
И умствуют, как ныне я.
Разве это не прекрасная иллюстрация к планетарной модели атома, и как ощутимо
входит в сознание представление о бесконечности Вселенной и материи!
О методике использования в учебно-познавательном процессе поэмы Тита Лукреция
Кара «О природе вещей» см. в работе [7].
Многих преподавателей волнует проблема вопросов студентов на лекции.
Практика передачи лектору вопроса на записке может быть сохранена только
при большом числе слушателей (более 200). Вопрос должен задаваться
учащимся устно, сразу же, когда он возникнет. Вопрос может служить
началом дискуссионного обсуждения изучаемого материала.
По числу задаваемых вопросов можно судить о качестве лекции.
Несомненно, что лекция без вопросов — это плохая лекция. Но, если
вопросы имеют уточняющий характер, требуют дополнительного
разъяснения, связаны с пропуском преподавателем некоторых пунктов
объяснения или доказательства, или отхода от логики рассуждения — это
свидетельствует о низком качестве лекции. Наоборот, вопросы, затрагивающие не изложенный на лекции материал, меж предметные связи,
собственные идеи и предложения студентов — говорят о высоком качестве
лекции.
Оценка качества лекции — одна из самых трудных проблем методики.
Известны лекции, которые читаются лектором без каких-либо методических
приемов, нудно, медленно, казалось бы неинтересно, но студенты охотно
посещают такие лекции и потом долго вспоминают лектора. Так же немало
можно привести случаев, когда у блещущего остроумием лектора, прекрасно
держащимся в аудитории, подвижном, внешне привлекательным,
безукоризненно одетым через пару недель аудитория пустеет, и студентов
насильно заставляют приходить на лекции.
Свободное посещение лекций при низкой заинтересованности учащихся в
изучении материала и невысокой требовательности к качеству обучения едва
ли сможет что-либо изменить. Иногда предлагаемое посещение лекций по
выбору (например, один курс читается параллельно двумя лекторами) также
не выход из создавшейся ситуации. Более того, можно с уверенностью
предсказать, что в современных условиях работы высшей школы студенты
предпочтут менее знающего и требовательного лектора.
Несомненно важнейшим критерием эффективности лекции может
служить уровень обратной связи «учащийся — лектор* и общения между
всеми участниками учебно-познавательного процесса. Количественные
характеристики критериев практически не разработаны или трудно
применимы. Однако заслуживает внимания способ оценки познавательного
интереса обучаемых по восприятию времени [3; 6]. Если отмеренный
преподавателем интервал времени, затраченный на изучение фрагмента
материала, оказывается больше по сравнению с тем, который кажется
обучаемым, то это говорит об интересе к материалу (время как бы течет
быстрее для заинтересовавшегося человека).
Очень сильным средством повышения познавательной активности
учащихся на лекции является демонстрационный эксперимент. В условиях
системного подхода к обучению к демонстрационному эксперименту
предъявляться особые требования, о чем и пойдет речь в следующем разделе.
следующем разделе.
Вопросы и задания
1. Прочитайте лекции Д.И. Менделеева по химии и перечислите особенности
этих лекций и их главное отличие от тех лекций, которые вы слушали в вузе (по
химии).
2. Выделите основные критерии оценки качества лекции. Эту работу можно
провести так: 1. Каждый индивидуально составляет список критериев Vi затем по
числу выделенных (важнейших) критериев ему выставляется соответствующий балл.
2. В группе победителем соревнования станет тот, кто последним назовет критерий
оценки лекции.
После группового обсуждения критериев составьте их список, расположи»
критерии в порядке понижения их значимости. Воспользуйтесь выделенными
критериями для оценки качества лекций, которые вы слушаете.
3. Всей группой учащихся подготовьте индивидуально по лекции на одну и ту же
тему. Пусть каждый из вас прочтет подготовленную лекцию. а группа ее оценит по ее
содержанию, интересу, который она вызвала. по нашей манере держаться и другим
критериям.
7.3. Лекционный и демонстрационный химический эксперимент
Большинство
преподавателей
химии
считают
лекционный
демонстрационный эксперимент важнейшей составной частью лекции
настолько важной, что у некоторых лекторов он тми мает по времени до
половины лекции.
Теоретические вопросы химического демонстрационного эксперимента
рассматриваются во многих работах, в том числе в [5, с. 125-142]. Литература
по методике постановки лекционных опытов чрезвычайно обширна, укажем
некоторые источники:
Лекционный эксперимент отличается от лекционной демонстрации
которая включает в себя материал, показываемый учащимся во время лекции
— таблицы, диаграммы, рисунки, схемы, неподвижно стоящие приборы и
оборудование, выставки минералов и т.п. Обилие перечисленных вещей на
лекции сильно ее украшает, создает впечатление о большой
подготовительной работе лектора и ассистентов. Можно согласиться с
мнением, что подобное заполнение демонстрационного стола и стен
аудитории полезно на первой лекции, но, как отмечается в методической
литературе, сильно отвлекает внимание учащихся от основной темы лекции;
учащиеся рассматривают демонстрационный материал, не понимая его
назначения. А когда лектор непосредственно обращается к имеющимся в
аудитории демонстрациям, они уже не замечаются учащимися.
Особенно вредны для лекции такие демонстрации, к которым лектор
обращается после обсуждения какого-либо явления со словами о том, что
«это видно из этой таблицы», «сказанное иллюстрируется этим графиком» и
т.п. Без объяснения представленного аудитории материала он совершенно
бесполезен для нее. Начинающему лектору можно рекомендовать отбор
лекционных демонстраций по тому промежутку времени, который занимает
связанное с ним объяснение (например, при помощи секундомера, 3 или 5
минут).
Лекционный эксперимент предполагает показ химического явления
аудитории, что часто подводят под утверждение: «Химия — опытная наука».
Лекционный эксперимент должен быть наглядным, хорошо видным всей
аудитории; конструкция установки, в которой проводится процесс, должна
быть максимально простой; сам эксперимент — эффектным, запоминающимся, с неожиданным результатом; время проведения опыта — по
возможности меньшим.
Определенная истина заключается в высказывании, что лекционный
эксперимент — это искусство. Постановка многих химических
экспериментов требует больших предосторожностей (чистота веществ,
тщательность сборки и т.п.), и случается, иногда эксперимент не удается, и
это рассматривается как исключительное происшествие. Боязнь неудач часто
заставляет лектора отказываться от многих интересных экспериментов. С
нашей точки зрения, разумеется, следует стремиться к удачным результатам
эксперимента, но если уже экс- перимент не удался, не следует смущаться, а
нужно объяснить трудности в проведении опыта и попытаться совместно
выяснить причины неудачи.
Эксперимент ни в коем случае не может служить времен- ным отдыхом
для лектора, хотя для учащегося он дает некоторую передышку, если лекция
трудная и изнурительная. Во время эксперимента лектор непрерывно
говорит, поясняет происходящее, ставит аудитории вопросы.
Обычно эксперимент проводится лекционным ассистентом. Наш опыт
показывает, что часто можно отказаться от услуг лекционного ассистента,
который подготовкой к опыту сильно отвлекает студентов. Если лектор сам
выполняет на демонстрационном столе или тем более на окне кодоскопа
заранее тщательно подготовленный опыт, его манипуляции органически
входят в его объяснение, в его речь. Для проведения некоторых простых
опытов или для помощи преподавателя можно воспользоваться услугами
самих учащихся. Например, учащиеся могут показать опыт по горению
сахара в присутствии и без пепла от сигареты, учащийся может смешать
порошки железа и серы и прикоснуться к ним горячей стеклянной палочкой
или же налить индикаторного раствора в склянку с кислотой или щелочью и
т.п. Подобный прием сильно активизирует работу слушателей, и их
объяснения происходящего становятся более осмысленными и значимыми
для аудитории.
Часто преподаватели спорят о том, когда проводить эксперимент — до
объяснения или после. Последнее означает иллюстративный характер
демонстрационного опыта. В этом отношении можно рекомендовать
воспользоваться последовательностью действий в соответствии с теорией
по* этапного формирования. Сначала лектор подводит слушать лей к
эксперименту, обсуждая цели изучения какого-либо явления, далее кратко
знакомит с некоторыми сторонами этого явления, затем ставится
эксперимент, создающий проблемную ситуацию, которая развивается
вопросами преподавателя, и, наконец, происходит обсуждение результатов,
разрешение проблемной ситуации и посредством некоторых теоретических
дополнений и выполнения на лекции небольшого задания приобретенное
знание переводится в умственный план.
В этом отношении очень полезным будет объединение в лекционном
изложении приемов мысленного и реального эксперимента [13], что дает
возможность формировать знания более высокой степени обобщенности.
В современной системе обучения содержание и организация его служат
формированию творческого химического мышления. И лекционный, и
демонстрационный эксперимент должен служить той же цели. С точки
зрения обсуждавшийся ранее положений, лекционный эксперимент должен
создавать проблемную ситуацию, в разрешение которой вовлекается по
возможности большее число учащихся и служит многостороннему
рассмотрению изучаемого объекта. В хорошем демонстрационном
эксперименте учащийся ожидает увидеть одно, а наблюдает совсем иное,
неожиданное, не соответствующее его знаниям. Так на лекции возникают
проблемные ситуации.
Рассмотрим подробно на одном примере [2], как можно осуществить подход к
демонстрационному
эксперименту,
учитывая
вышеизложенные
требования.
Воспользуемся
чрезвычайно
интересным
опытом,
касающимся
свойств
высокомолекулярных соединений. Описываемый ниже океае- римент следует показывать
после усвоения принципа Ле Шателье. Напом- ним принцип Лe Шателье: если на
систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие, то равновесие
смещается в сторону той из двух противоположных реакций которая ослабляет данное
воздействие. Проще можно сказать, что любая система или любой объект всегда
стремятся ослабить оказываемое на них внешнее воздействие за счет какой-либо реакции,
ослабляющей это воздействие. После усвоения учащимися принципа Ле Шателье
преподаватель спрашивает, как влияет повышение температуры на длину металличес кого
стержня. Из школьного курсе физики и повседневной жизяи все знают, что это приведет к
увеличению его длины.
Теперь лектор просит предсказать влияние температуры на длину резиновой полоски.
Пользуясь имеющимися знаниями, учащиеся обычно отвечают, что длина ее должна
увеличиться, преподаватель знает, что от вет неправилен, но не говорит этого, предлагая
самим учащимся найти ошибку и обсудить причины. Преподаватель дает каждому по
узкой полоске резины (ширина 4-8 мм, длина 10-15 см; очень удобна резина для
авиационных моделей или же резиновый медицинский бинт). Резко растянув полоску и
немедленно прикоснувшись ею к коже над верхней губой (место очень чувствительное к
изменению температуры), слушатели чувствуют, что растянутая полоска резины
разогрелась. Следовательно, растяжение резины сопровождается выделением теплоты.
Запишем это в виде следующего уравнения:
(Сжатоесостояние)——(растянутоесостояние)+Q
Неожиданно кто-то замечает, что выделение теплоты связано с трением между
упругими участками резины. Преподаватель советует поднести полоску резины к губе
непосредственно сразу после сжатия. При быстром ослаблении натяжения ясно заметно
охлаждение полоски, следовательно, внутреннее трение не является причиной изменения
температуры. Теперь можно записать квазихимическое («как бы химическое уравнение
(Сжатое состояние) - (растянутое состояние) + Q.
Теперь преподаватель предлагает, воспользовавшись принципом Ле Шателье,
предсказать изменение направления процесса при увеличении температуры. Зная, что при
повышении температуры начинается процесс поглощения теплоты, учащиеся
предполагают, что должен начаться процесс перехода растянутого состояния в сжатое,
который противоположен написанному и в котором теплота поглощается, и,
следовательно, приходят к неожиданному выводу, что при повышении температуры длина
резиновой полоски должна стать меньше. В этот момент возникает новая, основная
проблемная ситуация, заключающаяся в несоответствии имеющихся знаний и результатов
опыта, и начинается активная мыслительная деятельность. Возможны два пути
объяснения обнаруженного противоречия: или принцип Ле Шателье неприменим к
данному процессу, или же материал резиновой полоски ведет себя не так, как материал
металлического стержня.
Преподаватель предлагает проверить правильность принципа Ле Шателье (или
возможность его приложения к данному объекту). Можно попросить учащихся мысленно
провести эксперимент, создать необходимую установку и ее схему зарисовать в тетради.
Заслушав выступления, преподаватель объясняет устройство стоящего на столе прибора и
одновременно его схему высвечивает на экране.
На рис. 37 показан простейший вариант прибора для изучения влияния температуры
на поведение высокомолекулярных материалов. К резиновой полоске 1 подвешивается
чашка 4 для различных грузов. Верхняя часть полоски пропущена через нагреватель 2,
снабженный термометром 7. На греинтелем может служить обычный кусок широкой
стеклянной nрубки c навитой на него спиралью от Электра ческой плитки. Для получения
различных температур ток на нагреватель подается через трансформатор (типа JIATP-2).
Несколько ниже нагревателя к полоске привязана алюминиевая проволока 5,
выполняющая роль стрелки. Один конец стрелки находитСЯ В НЕПОДВИЖНОЙ ОПОРЕ 3.
ОПОРА НЕПОдвижна во время опыта, но ее можноперемещать вправо или влево для из
МЕНЕНИЯ чувствительности прибора. Чем меньше расстояние от опоры до места
соединения стрелки с полоской резины, тем сильнее будет отклоняться стрелка при
изменении длины резины. Шкалой 6 служит лист бумаги с произвольно нанесенными
делениями. При включении тока начинается нагревание резиновой полоски. Из-за ее
сокращения стрелка поднимается вверх. Учащиеся отчетливо видят, что нагревание
резины приводит к ее сокращению. Следовательно, принцип Ле Шателье правилен и
объяснение обнаруженного и непонятного явления следует, очевидно, искать в особых
свойствах материала резины.
Возможны различные пути объяснения результатов этого эксперимента и его
использования при преподавании других разделов химии. Так, этот эксперимент может
быть использован для ознакомления учащихся с понятиями «беспорядок* и «энтропия*.
Если учащиеся уже знакомы с элементами химической термодинамики, то можно
рекомендовать противоположный ход рассуждений, показывающий, как использование
представлений химической термодинамики позволяет судить о структуре веществ и о природе протекающих процессов. Остановимся именно на этом пути.
Интересно выяснить, какому состоянию резины, сжатому или растянутому, отвечает
большая степень порядка в расположении молекул; когда молекулы полимера
расположены более упорядоченно — при нахождении в сжатом состоянии или в
растянутом? Ответить правильно на вопросы довольно трудно, и аудитория делится
примерно на две равные части, защищающие то или иное мнение. Преподаватель задает
вопрос: «Какое состояние резины более вероятно — сжатое или растянутое?». Все знают,
что из растянутого состояния резина самопроизвольно переходит в сжатое, и, очевидно,
последнее состояние характеризуется большей вероятностью. Здесь используется
житейское обыденное представление о вероятности как о выражении степени нашей
уверенности в наступлении некоторых событий (я не теРмодинамическая вероятность).
Далееследует сопоставитьи степеньбеспорядка.Какоесостояниесистемыболеевероятно–состояниепорядкаили
беспорядка? Здесь также мы пользуемся нашими обыденными представлениями о порядке и беспорядке.
Преподаватель может спросить: «Какое состояние более вероятно — нерястворенный
кусок сахара на дне стакана с водой или же раствор сахара?». Все знают, что сахар
самопроизвольно раство- ряется в воде, при этом система из состояния высокого порядкя
(кристал лический сахар и отдельные молекулы воды) переходит в более вероят ное. более
беспорядочное состояние, когда молекулы сахара равномерно распределены среди
молекул воды. Следовательно, более вероятному состоянию системы отвечает большая
степень беспорядка.
Возвратимся к эксперименту с резиновой полоской. Если более вероятно сжатое
состояние резины, то ему должно отвечать состояние с большим беспорядком. Учащиеся
согласны с правильностью вывода, но чувствуют, что объяснение незакончено,
недостаточно, не удовлетворены результатом, хотя он и верен. Трудно поверить, что
сжатое состояние характеризуется большим беспорядком. Возможно, это вызвано
несогласованностью уже имеющихся знаний с только что полученными. Действи тельно,
многие догадываются, что меньшему объему вещества должен отвечать больший порядок
и соответственно меньший беспорядок. Так, при нагревании газа его объем
увеличивается, молекулы приобретают большую свободу перемещения, и беспорядок в
системе возрастает. По-видимому, здесь учащиеся переносят имеющиеся у них знания о
поведении газа на свойства резины и считают, что в сжатом состоянии резина имеет
меньший объем, и делают интуитивно неправильный вывод о большем порядке в
расположении молекул.
Для правильного толкования эксперимента необходимы новые сведения.
Преподаватель может попросить попытаться самостоятельно объяснить наблюдаемое
явление. Можно перенести обсуждение опыта на другое занятие, чтобы у обучаемого
была возможность самостоятельно познакомиться со свойствами высокомолекулярных
соединений и основными положениями молекулярной физики.
Механизмы процессов, протекающих в материале резиновой полоски при ее
растяжении и сжатии, при нагревании и охлаждении, очень сложны. Попытаемся
качественно их объяснить. В сжатом отпущенном состоянии материал резины можно
представить в виде огромного клубка очень длинных и беспорядочно расположенных
молекул, точно ком слипшихся в воде макарон. Длинные молекулы резины при ее сжатом
состоянии находятся в очень беспорядочной ориентации друг относительно друга. Когда
полоску резины растягивают, длинные молекулы вытягиваются вдоль направления
растяжения, ориентируясь более или менее параллельно друг другу, как это условно
изображено на рис. 38, который лектор проецирует на экран.
Параллельное расположение молекул соответствует большему порядку. Это явление
непосредственно доказано рентгенографическим изучением. Как известно, рентгеновские
лучи при их прохождаиим кристалл дают на фотопленке определенную картину пятен,
благодаря их дифракции атомами кристаллической решётки. Кристаллическое состояние
веществ отличается от других состояний очень высоким порядком В расположении
атомов. Следует также отметить, что чем выше температура, тем более размыты пятна,
что указывает на уменьшение степени порядка в расположение атомов. Последнее
происходит из-за усиления их колебательных движений в кристаллической решетке при
повышении температуры. Было обнаружено, что только в растянутом состоянии материал
резины дает некоторую картину размытых дифракционных пятен, полностью
отсутствующую у резины в сжатом состоянии. Следовательно, в растянутом состоянии
материал более кристалличен и, действительно, характеризуется большим порядком в
расположении молекул.
Теперь нетрудно объяснить причину сжатия резины при нагревании. При повышении
температуры возрастает тепловое движение молекул, увеличивается размах колебаний
отдельных частей молекул, повышается число соударений молекул. Усиление
колебательных движений атомов в длинной молекуле приводит к уменьшению расстояния
от одного конца молекулы до другого. При соударениях молекулы запутываются, и это
ослабляет их параллельную ориентацию. Все это вместе взятое приводит к сокращению
резиновой полоски и увеличению степени беспорядка в расположении молекул при
повышении температуры.
Понятен и противоположный процесс: выделение теплоты при растяжении резины и
поглощение при сжатии. При растяжении резины мы заставляем длинные молекулы
вытянуться в одну линию, тем самым уменьшаем размах их колебательных движений.
Поэтому избыток кинетической энергии молекул выделяется в виде тепловой энергии.
При сжатии, наоборот, молекулы получают большую свободу движения и поглощают
теплоту из окружающего пространства, что мы ощущаем как охлаждение материала.
Таково качественное объяснение наблюдаемого явления.
Проведение этого эксперимента позволяет ввести представление об энтропии и ее
изменении в различных процессах. Энтропия — это мера беспорядка и количественное
выражение вероятности существования веществ в различных состояниях S — R InW.
Определим знак изменения энтропии при растяжении резиновой полоски.
Обозначим исходное и конечное состояние индексами 1 и 2 соответственно.
сжатое состояние —— растянутое состояние
1
2
Вероятность W1
Вероятность Wg
Энтропия Si
Энтропия S2
Для определения изменения энтропии Д-S, как это обычно принято в химической
термодинамике, из величины, характеризующей конечное состояние системы, вычитается
величина, характеризующая ее начальное состояние
ΔS - S2 — S1 = RlnW1 — Rln W2
W1
Однако вероятность растянутого состояния ниже, чем сжатого
W2
W2
W2 < W1, поэтому — <1 и In—< о
W1
W1
Следовательно, ΔS < 0, т.е. в процессе растяжения резины произошло уменьшение
энтропии.
Лектор записывает на доске (пленке кодоскопа) соответствующие символы, а
учащиеся «хором* подсказывают «больше» или «меньше».
В противоположном процессе самопроизвольного сокращения резины знак изменения
энтропии станет противоположным AS >0, так как система из менее вероятного состояния
переходит в более вероятное.
Интересно сопоставить изменение энтропии с изменением степени беспорядка и
степени порядка и расположения молекул. Степень порядка и степень беспорядка связаны
обратно пропорциональной зависимостью, которую опять же находят учащиеся:
СТЕПЕНЬ ПОРЯДКА = 1/СТЕПЕНЬ БЕСПОРЯДКА.
И далее вся цепочка рассуждений строится в виде ответов на задаваемые лектором
вопросы. Больший беспорядок в расположении частиц более вероятен, поэтому
растяжение резины приводит к ее переходу в менее вероятное состояние, но с меньшим
беспорядком или, соответственно, большим порядком в расположении молекул. Поэтому
более низкому значению энтропии растянутой резины будет отвечать меньший беспорядок или, соответственно, больший порядок в расположении молекул. Следовательно, в
процессах, связанных с уменьшением беспорядка или увеличением порядка, энтропия
уменьшается (AS < 0), как это имеет место при растяжении, и, наоборот, при увеличении
беспорядка и уменьшении порядка энтропия системы возрастает (ΔS > 0).
Полученные выводы чрезвычайно важны с теоретической точки зрения, так как по
знаку изменения энтропии можно судить о различного рода процессах, связанных с
разрывом одних химических связей и образованием других. Так, можно предположить,
что при растяжении резины вытягивание молекул полимера будет способствовать
увеличению числа точек соприкосновения молекул друг с другом (их боковыми частями),
а это приведет к усилению взаимодействия атомов различных молекул (типа Ван-дерВаальсового взаимодействия) и даже к образованию непрочных химических связей (типа
водородных связей). В то же время мы знаем, что образование химической связи
сопровождается выделением теплоты. При растяжении резиновой полоски также наблюдается выделение теплоты. Учащиеся могут сделать вывод о возможном усилении
взаимодействия молекул в этом процессе, а собствен ной кожей они в полном смысле
слова ощущают образование и разрыв связей при растяжении и сжатии полимера
Постановка демонстрационного эксперимента описанных приемом показывает ход
создания проблемной ситуации я последовательность ее решения* В проблемном
преподавания эксперимент не только является иллюстрацией к изучаемому материалу, но
служит источником новых знаний¥ формирует у учащихся познавательный интерес к
изучаемому предмету и развивает творческое мышление. Чтобы демонстрационный
эксперимент не превращался в эффектный фокус, его следует ставить при наличии у
обучаемых необходимого запаса знаний для осмысливания проблемной ситуации и ее
решения. Для создания проблемной ситуации демонстрационный эксперимент ставится
без предварительного объяснения, чтобы учащиеся приближались к положению
исследователей н смогли самостоятельно прийти к необходимым выводам. При этом
очень важно научить использовать весь запас собственных знаний.
Познавательная роль описанного эксперимента велика не только в том отношении,
что он дает ответы на возникающие вопросы, но и, главным образом, в том, что в ходе его
проведения и обсуждения возникают новые проблемы, для решения которых необходимо
проведение новых опытов, поиски новой информации, обучение при этом несет характер
творческого развития, а не усвоения выделенного объема знаний.
Описанный демонстрационный эксперимент интересен и в другом отношении. При
его проведении возбуждается интерес к изучаемому явлению не только у учащихся, интересующихся химией, но и у тех, кто предпочитает физику, биологию и даже математику
(междисциплинарные связи). На примере данного эксперимента учащиеся видят, что для
объяснения какого-либо явления знаний только из одной области науки недостаточно,
необходимо пользоваться всем комплексом знаний, приобретенных при изучении других
дисциплин. Это позволяет вовлечь в самостоятельную работу на лекции значительно
большее число слушателей.
После демонстрации эксперимента, разумеется, совсем не обязательно все
вышеприведенные рассуждения проводить на лекции, их можно перенести на семинар
или, предложив серию вопросов, перенести в «домашнюю» работу.
Заметим, что демонстрационный эксперимент с успехом может быть
поставлен и на семинарских занятиях.
Постановка учебного эксперимента в «Основах химии» Д.И. Менделеева
обсуждается в работе [6]. В этой статье также интересным для преподавателя
может быть описание взрыва гремучей смеси в мыльном пузыре.
При постановке лекционного эксперимента следует стремиться
использовать приборы с хорошо видимой цифровой индикацией изучаемого
свойства, например, электронный секундомер с большим циферблатом,
шкалы рН-метра или милливольтметра, проецируемые на экран (кодоскоп,
диапроектор). В работе [12] предложено приспособление для наблюдения за
титрованием (на поверхности жидкости в бюретке находится поплавок,
соединенный ниткой через шкив со стрелкой). Познавательная ценность
использования подобных приборов состоит в том, что числовые результаты
демонстрационного эксперимента могут быть непосредственно на лекции и
использованы для получения функциональных зависимостей, подтверждения
гипотез или самостоятельного решения студентами несложных задач.
Вопросы и задания
1. Выберите любой понравившийся вам
опыт по химии и иформите его в виде
демонстрационного эксперимента.
7.4. Лабораторный химический практикум.
Исторический лабораторные занятия появились позже книжного и
лекционного обучения. Они вошли в программу обучения. Они вошли в
программу обучения, когда потребовалось усвоение накопленных
предыдущим поколениями практических навыков. В настоящее время много
говорят о роли лекции в обучении, причем нередко ко предлагается лекцию
даже отменить, но никто не сомневается в важности лабораторных занятий.
В отличие от лекции (традиционной), осуществляющей обучение на
уровне общей ориентировки в предмете и методологии изучаемой науки и
обеспечивающей усвоение материала в лучшем случае через его
воспроизведение, лабораторный практикум, как и самостоятельная работа,
обеспечивают усвоение на более высоком уровне.
Другое существенное отличие практических занятий от лекционных
заключается в преобладании собственной активной и познавательной
деятельности учащихся, которая в меньшей степени направляется
преподавателем. Однако это различие сглаживается, если лекция проводится
проблемным методом с привлечением обсуждений и самостоятельным решением проблем.
Лабораторные занятия в высшей школе предназначены для углубленного
изучения теоретических вопросов изучаемой дисциплины и овладения
современными экспериментальными методами науки. Эксперимент в высшей
школе отличается от лабораторного практикума в высшей школе
значительным сближением методов обучения с методами изучаемой науки.
Эксперимент охватывает многие области человеческой деятельности и
выражается в контролируемом изменении условий осуществления какоголибо явления с целью познания его сущности [3, 25]. Познавательный
эксперимент подразделяется на две важнейшие формы — реальный и
мысленный [27, 28]. Здесь пойдет речь о реальном лабораторном
эксперименте. Мысленный эксперимент в учебном процессе часто
используется при изложении лекционного материала, при изучении
материала на семинарских занятиях.
В методической литературе отмечается, что если за чтением курса и
лабораторными занятиями по изучаемому материалу следует экзамен, то его
результаты бывают выше, чем в случае, когда экзамен сдается без
прохождения лабораторных занятий. Чем больше тем теоретической части
курса охватывают лабораторные занятия, тем выше уровень усвоения
материала.
В соответствии с теорией поэтапного формирования умственных
действий лабораторный практикум призван осуществлять усвоение нового
знания через этап материального (материализованного) действия. Это
означает, что новое знание проходит усвоение в полном смысле слова через
движения руками, через учебный материальный труд.
Иногда лабораторные занятия устраиваются по окончании всего
лекционного курса или некоторой его части (темы), иногда наоборот, до
лекционного курса (это доступно хорошо подготовленным учащимся. В
дидактике оба варианта признаны нецелесообразными.
Размещение лабораторного практикума в цепочке организационных форм
обучения перед лекцией оправдывается самым общим методологическим
подходом к способу познания (от практики к теории) и стремлением
повысить познавательную активность студентов: в лабораторной работе
создается проблема, которая разрешается приобретением нового знания на
лекции. В то же время следование лабораторного занятия за лекцией
нисколько не снижает проблемного и методологического уровня
лабораторной работы при соответствующем отборе учебного материала и
адекватной организации занятия. Важнейшим условием при решении
вопроса о последовательности этих форм обучения должно быть то, что
лабораторная работа не является иллюстрацией к лекции, не дублирует ее по
содержанию и не повторяет материал на том же теоретическом уровне.
Заметим, что окончательно вопрос о последовательности «лекция —
практикум» не решен. В нашей методической работе мы не обнаружили
каких-либо различий в результативности обучения при изменении этой
последовательности. Однако при последовательности «практикум — лекция»
от преподавателя требуется исключительно четкое выделение материала для
лекции, а от учащихся обязательная подготовка к лабораторной работе.
Лабораторные работы, как элемент в системе учебно-воспитательного
процесса, обладают значительно более широкими дидактическими
возможностями по сравнению с лекциями или семинарскими занятиями.
Несмотря на то, что лабораторным работам и отводится четвертый этап в
формировании умственных действий, в действительности эта форма
обучения объединяет в себя все этапы усвоения и обладает многочисленными воспитательными функциями.
Хотя и считается, что лабораторный практикум призван вырабатывать у
учащихся
определенные
экспериментальные
навыки,
культуру
экспериментирования и т.п., но тем не менее нее основная роль практикума
заключается в развитии у учащихся научного мышления, в формировании
умений интеллектуального проникновения в сущность изучаемых явлений, в
пробуждении интереса к науке, в приобщении к научному поиску и т.д.
Лабораторные работы — важнейшая форма самостоятельной работы
учащихся в учебное время для приобретения новых знаний.
В современном лабораторном практикуме наиболее полно претворяются
дидактические принципы обучения, выдвинутые JI.B. Занковым. Два
принципа — обучение на высоком уровне трудности (но с соблюдением
посильности в усвоении материала) и продвижение вперед быстрым темпом
— привели к созданию концепции активизации и интенсификации учебной
деятельности (а также дифференциации, что вытекает из требований JI.B.
Занкова к преподавателю работать над развитием всех обучаемых в группе).
Лабораторный практикум позволяет наиболее плодотворно осуществить
активизацию и интенсификацию деятельности учащихся. Под активизацией
учебной деятельности понимается целеустремленность преподавателя,
направленная на разработку и использование такого содержания, форм,
методов, приемов и средств обучения, которые способствуют повышению
интереса, активности, творческой самостоятельности учащихся в усвоении
знаний, формирования умений и навыков, применении их на практике. К
понятию активизации примыкает понятие интенсификации обучения —
изыскание возможностей передачи учащимся возрастающего объема информации при неизменной продолжительности обучения.
Активизация и интенсификация учебного процесса взаимно связаны и
предполагают совершенствование содержания и методов обучения. Об этом
много говорилось выше, выделим лишь наиболее важные для лабораторного
практикума вопросы: 1) Широкое использование коллективных форм
познавательной деятельности. 2) Выработка у преподавателя навыков
организации и управления коллективной учебной деятельностью учащихся.
3)
Совершенствование
навыков
профессионального
обучения,
способствующего мобилизации творческого мышления учащихся. 4)
Реализация индивидуализации обучения в условиях группового
взаимодействия с использованием продуманного подбора форм общения и
учебных заданий. 5) Равномерное продвижение всех обучаемых независимо
от исходного уровня их знаний и индивидуальных способностей.
При коллективной работе группы учащиеся находятся под постоянным
влиянием познавательной стимуляции со стороны своих товарищей. Это
позволяет каждому учащемуся получать исходящую от группы (и
одновременно от преподавателя) обратную связь, которой контролируется
результаты индивидуальных действий на фоне коллективной деятельности и
создается атмосфера взаимной ответственности обучаемых.
Активизация учебно-воспитательного процесса и активность личности
проявляются в совместной взаимосвязанной деятельности членов
коллектива, которая непосредственно выражается в процессах общения,
формирующих межличностные отношения.
Другим важнейшим следствием коллективной организованной
познавательной деятельности становится отмеченной педагогами эффект,
который заключается в том, что в среде учебно-научного общения каждый
член группы становится одновременно и воспитателем и воспитуемым.
Можно
перечислить
множество
положительных
особенностей
коллективных форм занятий, проявляющихся в формировании личности.
Это, в частности, - развитие чувства солидарности, освобождение от
неуверенности, вера в свои силы, решительность, самостоятельность и т.п. [6;
4; 14; 15; 24].
Важнейший вопрос в групповом обучении – об оптимальном сочетании
коллективного и индивидуального в учебной работе. Большинство педагогов
и психологов считают, что каждый член группы при выполнении
экспериментальной работы должен научиться выполнять все специальные
виды материальных действий и отвечать за общие итоги работы. Таким
образом, эксперимент выполняется коллективно, но ответственность за его
результат несет индивидуально каждый член коллектива.
Обсудим конкретнее с позиции коллективной познавательной
деятельности организацию работ в практикуме. Мы считаем, что учащиеся
должны выполнять лабораторное задание не поодиночке и в строгой
изоляции друг от друга, а небольшими группами по 2-4 человека. Это
потребует от группы непроизвольного выделения временного или
постоянного руководителя(лидера) и распределение обязанностей среди
членов группы: один учащийся предлагает свой ход проведения
эксперимента, другие с ним не согласны и вносят свои предложения, один
учащийся готовит раствор, другой моет посуду, третий готовит прибор к
опыту, кто-то записывает показания под диктовку другого, а кто-то на
калькуляторе или компьютере обрабатывает результаты, собранные у
нескольких групп и т.п. Коллективно обсуждаются результаты эксперимента
и формулируется выводы.
Речь объединяет людей в коллектив и координирует деятельность лиц и
коллективов, речь – показатель наличия знания и само содержание этого
знания. Позволим же учащимся говорить! Но не болтать! Пусть учащиеся в
лаборатории говорят, советуются между собой, обсуждают пути проведения
эксперимента, критикуют дружески преподавателя, нечетко выразившего
мысли в разработке, критикуют авторов учебника, допустивших неточность
или ошибки. Пусть в этом процессе участвует и сам преподаватель, но такой
преподаватель, которому учащиеся верят, что он не припомнит на экзамене
высказываний в его адрес.
Часто рекомендуемое в педагогической литературе назначение
преподавателем лидера малой группы с нашей точки зрения нецелесообразно.
Среди учащихся встречаются такие, которые не могут и не хотят исполнять
обязанности руководителя и прямо-таки страдающие от такого назначения.
Поэтому преподаватель не вмешивается в самопроизвольный процесс
распределения обязанностей в группе. Может оказаться, что один и тот же
учащийся будет лидером в группе на весь период лабораторного практикума.
В этом нет ничего плохого – ведь обществу нужны как руководители, так и
исполнители. Лидер выделяется обычно группой не сразу, а по мере
выполнения лабораторного практикума. Иногда происходит смена лидерства.
В некоторых малых группах простым наблюдением увидеть лидера вообще
не удается и создается впечатление, что группа работает без единоначалия.
Специально вопросом лидерства не занимались, но обнаружили, что
координатором работы группы чаще всего становится учащийся, хорошо
знающий материал, обладающий речевыми навыками, коммуникабельный,
дисциплинированный. Сильный по уровню знания, но медлительный,
неряшливый, индивидуалистически настроенный или же стремящийся к
лидерству для возможности меньше работать и пользоваться результатами
группы, учащийся отвергается в качестве лидера.
В группах часто имеются учащиеся, желающие работать индивидуально.
В условиях сокращенного времени, отведенного на выполнение задачи, и ее
повышенной трудоемкости такие учащиеся быстро убеждаются в
необходимости изменения своего поведения и примыкают к образовавшейся
малой группе.
Чтобы учащиеся осознали необходимость коллективного выполнения
заданий, содержание заданий, их объем и сложность (многонаправленность),
должны ярко демонстрировать преимущество их выполнения группой.
Несмотря на представленную возможность коллективного выполнения
заданий, каждый учащийся должен самостоятельно вести свой лабораторный
журнал, индивидуально (своим языком и стилем) объяснять результаты,
формулировать выводы и отчитываться о выполнении работы.
При коллективной работе возникает острая и не решенная
педагогической психологией проблема места преподавателя в учебном
процессе. Несомненно, что успех коллективных форм познавательной
деятельности зависит от личных качеств преподавателя, его эмоционального
склада, характера и т.п. Влияние личностных свойств преподавателя на
учебный процесс, к сожалению, не описан в педагогической литературе и не
исследован психологией, но это важнейший фактор обучения.
Обсудим несколько возможных вариантов участия преподавателя в
коллективной учебной деятельности.
1. Преподаватель не вмешивается в ход выполнения лабораторной
работы, а следит за дисциплиной и соблюдением правил техники
безопасности. Учащиеся обращаются к преподавателю, если возникают
непреодолимые трудности. Психологи отмечают, что даже присутствие
преподавателя сильно сказывается на работе учащихся. Они работают более
целеустремленно, быстрее, аккуратнее, у них меньше страха перед
возможными неудачами и перед последствиями сложного опыта. Мы
специально отмечаем это момент, так как иногда требуют, чтобы
преподаватель все время был среди учащихся, стоял у их рабочих мест и
переходил от одного к другому. Даже сидящий преподаватель, который не
вмешивается в коллективную познавательную деятельность, влияет на
работу группы.
2. Непосредственное участие преподавателя в коллективной работе
может выражаться двумя крайними случаями в зависимости от характера
преподавателя:
преподаватель-наставник
и
преподаватель-советник.
Преподаватель-наставник постоянно вмешивается во все действия группы и
отдельных учащихся. Он навязывает свои предложения, не прислушивается к
мнению учащихся, болезненно переносит критические замечания.
Лабораторная работа проводится под единоначалием такого преподавателя.
Подобного типа преподаватели обычно отвергают использование
коллективных приемов обучения. Участие преподавателя-наставника в
процессе выполнения лабораторной работы по существу уничтожает
коллективную познавательную деятельность.
3. Преподаватель-советник – это самый оптимальный вариант
преподавателя, который так важен для учебного процесса. Идеальный
преподаватель как бы сливается с группой. Учащиеся видят его личную
заинтересованность в успехе эксперимента, желание провести эксперимент
по-новому и стремление помочь группе, лидеру и отдельным исполнителям,
когда они сталкиваются с трудностями. Такой преподаватель не
демонстрирует, насколько он выше по знаниям и опыту, а старается,
опустившись до уровня учащихся, постоянно их поднимать выше. Такой
преподаватель берет в руки пробирку и тигельные щипцы, пробует титровать
раствор, проверяет выполненные расчеты, не давшие ожидаемого результата,
и совместно ищет ошибки. Такой преподаватель ошибки учащихся считает
своими, неудачи эксперимента не сваливает на учащихся, а относит к себе.
Преподаватель-советник не отчитывает учащихся за неудачи и ошибки, а
ищет их причины для устранения промахов. Этот преподаватель старается не
ругать учащихся, а хвалит их за их удачи, достижения, успехи.
Более четверти века назад в практикумы по химии был введен так
называемый полумикрометод. С его помощью экономилось значительное
количество реактивов и отпадала необходимость приборного оснащения
лаборатории. Работа выглядела примерно так: учащийся усаживался за свое
место, открывал книгу. Перед ним был набор всех необходимых реактивов,
заранее приготовленных лаборантом растворов, и определенное число
пробирок. Учащийся читал, что нужно к чему прилить, выполнял действие в
пробирках и смотрел, совпадает ли результат (изменение окраски, выделение
газа, образование осадка) с тем, который записан в инструкции. Уравнение
реакции со всеми объяснениями аккуратно переносились в лабораторный
журнал. Если результат опыта не совпадал с описанным, это интересовало
совсем немногих учащихся. Оценка за выполненную работу выставлялась за
наличие пробирок с окрашенными растворами и аккуратность и полноту
переписанного из книги.
Работая полумикрометодом, учащийся не отходил от своего места в
поисках чего-либо, не задавал вопросов преподавателю или соседу, если чтонибудь не получалось, а это и не могло случиться – в пособии были только те
опыты, которые безупречно получались. Думание, мышление, коллективизм,
речь, активная деятельность при выполнении лабораторного практикума
полумикрометодом автоматически сдвигались на задний план, но зато при
посещении таких практикумов проверяющие комиссии видели порядок в
лаборатории, статичные позы работающих, чистоту; в лаборатории было
тихо, а преподаватель молча ходил между столами, выполняя роль
надзирателя. В те времена подобная картина выглядела вполне нормально.
Полумикрометод в преподавании химии был оторван от реальных, даже
простейших химических операций (приготовления растворов, взвешивание,
определение pH) и давал учащемуся множество несвязанных фактов. В то же
время, следует особо отметить, что полумикрометод приучал работать
экономно и аккуратно, индивидуально отвечать за результаты.
Полумикрометод
стимулировал
преподавателей
создавать
новые
эксперименты с очень строгими условиями их проведения.
Сформировать
творческое
химическое
мышление
средствами
лабораторного практикума можно при помощи заданий, отвечающих
современным методам химии, оснащенная практикума современными
приборами, его компьютеризацией, разумеется, соответствующим отбором
содержания обучения и использованием адекватных ему методов обучения
[9; 16; 18].
В практикумах обычно используется фронтальный(поточный) способ
проведения занятий – все учащиеся работают над одной темой. Для
фронтального выполнения практикума требуется большее число однотипных
приборов. Групповая постановка работы позволяет в 2-5 раз уменьшить
число требующихся приборов и тем самым ввести в лаборатории новое
современное и дорогостоящее оборудование.
Маршрутный способ выполнения лабораторного практикума состоит в
том, что учащиеся выполняют отдельные задания по графику (маршруту),
переходя от одного рабочего места (прибора, установки) к другому.
Маршрутное выполнение лабораторного практикума позволяет оборудовать
лабораторию одиночными современными приборами, однако работа с ними и
освоение новых методов научного исследования не могут проходить
синхронно с лекционным курсом и семинарскими занятиями и требуют
усиленной самостоятельной подготовки.
Внешний вид лаборатории сильнейшим образом влияет на качество
экспериментальной работы. Современные приборы, чистые, покрытые
пластиком столы, одинаковые по форме табуретки, расставленные по своим
местам еще до прихода учащихся, люминесцентное яркое освещение,
действующие воздушные полотенца, протертые меловые доски, электронные
калькуляторы, дисплеи, яркая таблица периодической системы Д.И.
Менделеева, портреты выдающихся химиков, таблицы с важнейшими
постоянными и необходимыми для вычислений формулами, большой белый
экран, постоянно включенный кодоскоп с непрерывно меняющимися
сообщениями – все это имеет огромное значение для создания творческой
атмосферы учебно-познавательного процесса.
Вообще говоря, часто некоторые привычные преподавателям атрибуты
учебного процесса сильнейшим образом сказываются на его качестве.
Важнейшие – порядок и чистота. Приступающий к работе студент должен
подходить к прибранному месту, протертому от капель раствора и крупинок
реактивов, с вымытыми и установленными в подставку пробирками, со
стаканами и колбами на полках, со штативом, повернутым своей опорной
плитой и всеми лапками и кольцами к работающему. То же касается всего
остального оборудования.
Пусть в лабораторном практикуме стоит шум и беготня – учащиеся
обсуждают вопросы, связанные с самостоятельным выполнением задания,
разыскивают на полках и шкафах нужные реактивы, самостоятельно готовят
растворы, собирают необходимые числовые данные, полученные в других
группах. Но преподаватель и лаборанты зорко следят за неукоснительным
соблюдением правил поведения и техники безопасности. Категорически
запрещаются игры, шалости, магнитофоны, бутерброды, жевательная
резинка и т.п.
Дисциплина, нормы поведения и работы (аккуратность, чистота,
экономичность, соблюдение техники безопасности и т.п.) в химической
лаборатории (как и на лекции или семинаре) относятся к тем элементам
учебного процесса, которые не вводятся постепенно, а задаются жесткими и
обязательными с первого дня занятий. Неожиданное ужесточение
дисциплины и требований обычно не приносит желаемых результатов и
имеет кратковременный характер.
Мы так долго обсуждаем психологические вопросы коллективных форм
познавательной деятельности потому, что психологический климат в группе
– важнейший фактор высокий эффективности обучения.
Несмотря на то, что учащиеся должны привыкать работать быстро и
энергично, тем не менее лабораторное занятие без ограничения ремени
окончания дает наилучшие результаты, создает наиболее благоприятную
психологическую обстановку в лаборатории.
По окончании работы каждый учащиеся «сдает» свое место
преподавателю (а не лаборанту, как иногда принято). Проще всегда это
делать, подписывая лабораторный журнал и делая отметку в практической
книжке на рабочем месте учащегося. Работа считается выполненной только в
том случае, если рабочее место находится в том же состоянии, как и до
начала работы. Это должно быть с первого занятия обязательным правилом.
Характер проведения первого занятия, как и первой лекции, сильнейшим
образом сказывается на всей последующей работе студента в лабораторном
практикуме.
Важнейшим элементом лабораторного практикума является ведение
рабочего журнала и составление отчета по выполненному заданию.
Несмотря на коллектиный характер выполнения лабораторной работы
ведение рабочего журнала должно проходить строго индивидуально.
Отчет по выполненной работе оформляется самостоятельно и
индивидуально во внеаудиторное учебное время. К отчету желательно
предъявлять те же требоввания, что и к научной статье. Весьма полезным
может быть такой прием: учащиеся оформляют отчет на стандартных листах
писчей бумаги и сдают их преподавателю для проверки до следующего
занятия. Получив отчет с исправлениями, отмеченными ошибками, с
вопросами и пожеланием что-либо изменить или дополнить, учащиися
течение нескольких дней заканчивает работу, затем показывает
преподавателю и после непродолжительной беседы лабораторная работа
считается законченной, о чем в практиканской книжке или тетради делается
отметка («сдано») или (и) выставляется оценка.
В методической литературе сообщалось о применении заранее
отпечатанных шаблонов с таблицами и координатными осями, в которые
заносятся результаты эксперимента. Едва ли подобный прием целесообразен.
Бумажная заготовка алгоритмизирует деятельность студента, резко
сокращает использование письменной речи, не способствует творческой
деятельности. Предпочтение следует отдать свободной форме отчета.
Перспективным направлением в развитии химического практикума
может стать сочетание реального эксперимента с моделированием при
помощи компьтера.
Интересна постановка
параллельных опытов, позволяющая
осушествлять непосредственно при проведении эксперимента операцию
сравнения и на основании этого делать соответствующие выводы.
Способ составления задания может сильно влиять на деятельность
обучаемого.Например, обычно при изучении реакций гидролиза предлагается
к раствору соли добаить несколько капель индикатора и сделать вывод о
среде раствора. Другой способ проведения опыта состоит в том, что к
небольшому объему воды добавляется несколько капель индикатора,
отмечается среда, затем вносится несколько кристалов соли и по цвету
раствора делается вывод об изменении среды раствора и протекающих
процессах. Второй способ в методологическом отношении более ценен, чем
первый: наблюдается процесс растворения и изменения среды раствора (а не
просто констатируется среда готового раствора). Кроме того, во втором
способе проведения опыта деятельность обучаемого шире, самостоятельнее и
более целесообразно, а сам опыт более достоверен и нагляден.
При составлении описаний лабораторных задач и методических
разработок очень желательно предусмотреть многовариантность способ
выполнения и объектов исследования.Например, в определениях атомной
массы элемента используется цинк, магний, алюминий, железо и различные
реагенты (соляная кислота, серная кислота, растворы гидроксидов натрия
или калия). Энтальпия нейтрализаций определяется при помощи различных
кислот (серная, соляная, фосфорная, уксусная) и оснований (гидроксиды
калия, натрия, алюминия, бария). Подобная многовариантность заданий
позволяет организовать естественное общение учащихся при сборе
информации и на этой основе получать выводы обобщающего характера (не
только энтальпия нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия, а
представление о сильных и слабых электорлитах).
Постановка исследовательских работ и их оформление могут быть очень
различны. Учащемуся можно предложить изготовить прибор, например, для
получение непрерывного тока кислорода из раствора пероксида водорода или
для синтеза аммиака на катализаторе. Далее учащийся рассказывает о
принципах устройства прибора и его работе, составляет письменное
описание или же становится “автором” методической разработки. Чем более
приблежена учебная деятельность к научной, тем выше заинтересованность и
активность учащегося и тем выше ее воспитательный эффект.
Некоторые преподаватели считают, что весь предусмотренный
программой материал для лабораторного практикума невозможно
представить для исследовательским методами. Обычно при этом речь идет о
формировании некоторых важнейших навыков экспериментальной работы,
например, фильтрование, титрование , работа с рН-метром и т.д. С нашей
точки зрения экспериментальные навыки должны приобретаться учащимися
не через подобные отдельные лабораторные работы , а качестве составных
частей проблемно-исследовательских лабораторных заданий.
Выше обсуждавшийся тенденции развития лабораторного химического
практикума могут быть дополнены следующими:
1. Построение практикума (пособия) с постоянным уменьшением числа
даваемых обучаемому ориентиров. Предлагается, описание первых
лабораторных заданий будет построено на полной ориентировочной основе
(доются конкретные ориентиры для выполнение действий). Выполнение
задания имеет алгоритмизированный характер. По мере прохождения
программного материала, число ориентиров сокращается, обучаемый
самостоятельно выделяет необходимые ориентирыдля выполнения действий.
Наконец, на заключительном этапе изучения курса, предлагаемое задание
выполняется на основе самых обобщенных ориентиров (система науки и
т.д.), обучаемому представляется возможность выбора пути решения
постоянной задачи.
2. Лабораторный практикум строится как цельное научное исследование,
выполняемое на каком-либо одном химическом объекте. Например,
учащийся синтезирует вещество, проводит его очистку, определят
молекулярную массу, плотность, изучает свойства, ответственные за
строение вещества, определяет степень диссоциации, рН раствора, изучает
термодинамические характеристики реакций этого вещества с другими и т.д.
В выполнении всего исследования широко используются планирование
эксперимента и предсказывание ожидаемых результатов. Необходимая
информация берется из справочника или из банков данных компьютернх
систем. Частично эксперимент выполняется при помощи компьютерного
моделирования. Получаемые числовые данные используются для решения
задач семинарских занятиях и во внеаудиторной работе. В результате
подобного исследования студент видит, что химические задачи решаются
общенаучными методами, применимыми и в решении задач по
специальности.
Очень интересна идея объединения в одном пособии лабораторного
практикума с заданиями к семинарским занятиям, предложенная и
осуществленная Н.С. Ахметовым. Авторы пишут: «По нашему мнению,
повышение уровня лабораторных и практических занятий можно достичь,
разработав такие формы занятий, которые, раскрывая и иллюстрируя теорию
(знание), обучали бы мышлению (умению использовать теорию) и прививали
навыки обращения с веществом. Выполнение каждого опыта должно быть
представлено как своеобразное самостоятельное исследование (на уровне,
доступном студенту первого курса) с постановкой задачи, ее теоретическим
обоснованием и экспериментальной проверкой высказанного суждения; от
поверхностного знакомства с веществом (внешнее проявление) к пониманию
его свойств и действии – через структуру и термодинамику и далее к
завершению целенаправленного эксперимента. Подобное объединение целей
и задач лабораторного практикума и семинарских занятий должно, по
нашему мнению, приблизить постановку учебного процесса к постановке
реальных научных исследований».
Довольно часто преподаватели, отказываясь вводить в лабораторный
практикум проблемный и исследовательский методы, ссылаются на слабую
подготовленность учащихся и низкий уровень их знаний. Накопленный
высшей и средней школой опыт показывает, что проблемный и
исследовательский подходы в обучении химии доступны учащимся с любым
уровнем подготовки при условии доступности заданий и заинтересованности
в их выполнении.
Покажем ошибочность этого мнения на примере одного очень хорошо известного
всем преподавателям эксперимента.
Обычно принцип Ле Шателье иллюстрируется реакцией роданида (тиоцианата) калия
(аммония) с хлоридам железа. Ученикам обычно предлагается следующая запись
уравнения реакции
FeCI3+3KCNS=Fe(CNS)3+3KCI
При этом предпологается, что ярко-красная окраска вызвана образованием
тиоцианата железа.
При добалении концентрированного раствора хлорида калия или его кристаллов
окраска раствора заметно ослабевает, что объясняют смещением равновесия влево и
уменьшением содержания в растворе окрашенного роданида железа.
Теперь преподаватель просит написать уравнение реакции в ионном виде. Так как
большинство учащихся считают, что соли являются сильными электролитами, правая и
левая части уравнения будут состоять из одних и тех же ионов
Fe3++3CI-+3K++3CNS-=Fe3++3CNS-+3K++3CIУчащиеся с удивлением обнаруживают, что при таком написании уравнения реакции
все члены в правой и левой частях уранения реакции сокращаются, и наблюдавшееся на
опыте смещение равновесия не объяснимо. Начинается групповое обсуждение возникшей
проблемы. Среди многих предложений, возможно, появится одно, когда кто-то вспомнит,
догадается или узнает из справочника, что некоторые соли бывают слабыми
электролитами, в том числе и роданид железа.
Тогда уравнение реакции в сокращенном молекулярно-ионном виде становится таким
Fe3++3CNS-=Fe(CNS)3
Это уравнение хорошо объясняет смещение равновесия вправо при добавлении в
систему веществ, содержащих ионы Fe3+ и CNS-.
Возникает новый вопрос, почему же добавление хлорида калия приводит к
кажущемуся смещению равновесия влево? Снова Следуют различные предложения
учащихся. Но хлорид калия в водном растворе – это ионы калия и хлорид ионы.Может
быть, имеет смысл выяснит, какой из ионов влияет на изменения окраски и смещение
равновесия. Как следует поступить?
Конечно, предлагают учащиеся, следует взять соли, содержащие по одному из этих
ионов. В реакционную систему вводим кристаллы или раствор хлорида натрия, т.е.
проверяем воздействие на равновесие ионов калия. Окраска раствора ослабляется, как и
при введении хлорида калия. Следовательно, катионы, как будто бы на равновесие не
влияют, а смещение вызвано введением хлоридов-ионов.
Это предположение следует проверить. Для этого следует в реакционную систему
ввести какую-нибудь соль, содержащую катион калия, но не содержащий хлорид-иона,
например, нитрат калия KNO3. Испробав на опыте действие этой соли на реакционную
систему, учащиеся убеждаются, что введение соли приодит к ослаблению окраски и
кажущемуся смещению равновесия влево.
Возникает состояние полного недоумения. Что делать дальше? Кто-то из учеников
добавляет в реакционную смесь соль, не содержащую одинаковых с хлоридом калия
ионов, например, нитрат натрия или сульфат натрия. Результат оказывается тем же
самым.Введение любой соли, кроме солей железа, приводит к тому же результату –
окраска ослабляется!
После такого «открытия» в группе начинается повальное испытание реакционной
системы всеми веществами подряд, попадающими под руку. Многие из них приводят к
ослаблению окраски или к образованию осадка гидроксида железа (действие
концентрированного раствора щелочи).
Самое трудное для преподавателя найти объяснение обнаруженного явления. Можно,
конечно, сказать, что этим экспериментом доказано – роданид железа слабый элоктролит,
или подчеркнуть, что пользоваться принципом смещения равновесия Ле Шателье следует
осторожно.
Но можно воспользоваться созданной проблемной ситуацией, перейти к изучению
комплексных соединений (если этот материал не был разнее изучен). Преподаватель
рассказывает основы химии комплексных соединений (комплексообразователь,
координационное число, лиганды, комплексный ион и т.д.), сообщает, что
координационное число железа равно 6. Формула иона железа в водном растворе может
быть представлена формулой [Fe(H2O)6]3+.
В растворах хлорида железа хлорид-ионы входят во внутреннюю сферу комплексного
иона и частично вытесняют молекулы воды, замещая их. В предельном случае может
существовать ион [FeCI6]3-. При введении в раствор хлорида железа роданид-ионов они
вытесняют, как более сильные лиганды, молекул воды и хлорид-ионы. Присутствие даже
одного роданид-иона во внутренней сфере комплекса [Fe(CNS)(H2O)5]2+ приводит к
появлению окраски раствора.
Чем больше роданид-ионов войдет во внутреннюю сферу комплекса, тем интенсивнее
будет окраска комплексного иона. Число роданид-ионов во внутренней сфере комплекса
зависит от силы находящихся в растворе лигандов и их концентрации. Такое поведение
реакционной системы достаточно хорошо объясняет изменение окраски раствора при
введении солей с анионами, могущими быть лигандами и способными вытеснять,
роданид-ионы из внутренней сферы комплекса. Однако это не единственное объяснение
наблюдашихся явлений, к объяснению может быть привлечена теория сильных
электролитов – приведении в раствор любой соли повышается ионная сила раствора, что
может сказаться на устойчивости комплексных ионов, содержащих во внутренней сфере
роданид-ионы. Для подобного объяснения необходимо иметь представление о константе
нестойкости комплексного иона, активности ионов и коэффициентах активности, что
может дать обучаемым занимающимся по углубленным курсам химии.
Более того вполне допустимым будет ответ преподавателя, что окончательно вопрос о
причинах наблюдавшегося поведения системы не решен и он сам не знает полного ответа
на поставленные вопросы.
Кстати заметим, что, когда преподаватель говорит учащимся, что не знает
окончательного ответа на возникшие вопросы, это не есть признание в неграмотности, а
есть ориентация учащихся на не решенные наукой вопросы. К сожалению, учебники
химии ориентированы на готовые и устоявшиесязнания. В учебниках химии почти ничего
не говорится об относительности знаний, их временной ценности и услоности. Авторы
будущих учебников должн ориентировать своих молодых читателей на не решенные
наукой вопросы, на предстоящее решение научных прорблем.
Отметим, что учащиеся так увлекаются представленной возможностью говорить,
обсуждать, мыслит и самостоятельно экспериментировать, что продолжают испытывать
действие на систему таких веществ, эффект от которых на может быть объяснен
имеющимися у них знаниями. Например, сахар, глюкоза, карбамид (мочевина), сода,
гидроксиды натрия и калия, пероксид водорода, сероводород, сульфит натрия, раствор
перманганата калия, иодная и бромная ода, мел, песок, активированный уголь и т.п. Ответ
учителя о разрушении роданидного комплекса при ослаблении окраски раствора под
действием этих веществ, всегда будет правильным, хотя написать уравнение реакции или
хотя бы предсказать продукты реакции совсем не просто.
Мы обсудили пример создания проблемной ситуации групповым методом. Проблема
решается при непрерывном обращении к эксперименту, что также имеет большое
значение для активизации познавательной деятельности.
Групповое обсуждение проблемы сильно повышает многосторонность рассмотрения
изучаемого объекта, так как каждое новое предложение участника дискуссии – это по
существу новый аспект решения проблемы. Происходит непрерывное сравнение ранее
предложенных объяснений с последующим, выявление признаков общности и различия
предложений, выбор той гипотезы, которая наилучшим образом удовлетворяет
результатам эксперимента и мнениям (знаниям) учащихся. При такой методике обучения
знания одних учащихся переходят к другим. Непрерывно создается новое знание,
почерпнутое из советов учителя, из учебника, из знаний, высказанных одноклассниками, и
из других источников.
Из приведенного примера организации совмещенного лабораторносеминарскогозанятия видно, какие знания были усвоены учащимися. Это –
качественное определение иона Fе3+ , знакомство (или повторение) с
приципом
Ле
Шателье,
смещение
химического
равновесия,
комплексообразование, сравнительная устойчивость комплексного иона, и
много других седений. Но самое главное в этой методике то, что
одновременно с усвоением нового знания происходит формирование
химической речи учащихся, формируется их творческое мышление и
познаются правила научного общения.
Вопросы и задания
a. Любой понравившийся вам
эксперимент по химии сделайте
исследовательским. Составьте
методические рекомендации по
выполнению этого
эксперимента
исследовательским методом.
7.5. Семинарские занятия
Семинарские занятия, или семинары, являются одной из важнейших
форм учебно-воспитательной работы. Семинар предназначен для
углубленного изучения дисциплины. На семинаре учащиеся овладевают
способностью самостоятельно мыслить, анализировать и обобщать факты,
овладевают логическими приемами рассуждений. На семинарских занятиях
знания обучаемых превращаются в убеждения. На семинарах учащиеся
овладевают искусством устного и письменного изложения материала и
навыками защиты развиваемых научных положений и выводов. В
педагогической литературе можно найти и много других целей проведения
семинаров.
В обучении химии в высшей школе семинарское занятие служило до
последнего времени исключительно для решения задач количественного
характера. Чаще всего семинарское занятие проходит так: 1) 10-15-минутная
проверка знаний; 2) решение типовых задач у доски с разбором некоторых
теоретических вопросов; 3) в конце занятия 20-30 минут отводится для
самостоятельного решения задач студентами. Таково традиционное
проведение
семинара
—
один
студент,
чаще
всего
молча,
пишет на доске решение задачи, а остальные, делая вид, что не смотрят на
доску, что-то пишут в тетрадях; преподаватель сидит за столом и что-то
читает или ходит по аудитории и смотрит в окно; иногда он спрашивает,
решается ли задача и совпадает ли ответ.
Несомненно, что при изучении курсов химии большое значение имеет
приобретение навыков в решении задач, однако трудно согласиться с
мнением многих опытных преподавателей, что умение решать задачи
является одним из основных критериев творческого усвоения курса. И
совсем уж трудно согласиться с описанной выше организацией семинарского
занятия, служащего для индивидуального решения расчетных задач. При подобной организации семинарского занятия отсутствуют
необходимые для формирования творческого мышления такие важные его
компоненты, как речь и коллективная познавательная деятельность.
В соответствии с теорией поэтапного формирования умственных
действий [20] семинару отводится этап громкой внешней речи. Любое новое
знание, пройдя через этап мотивации и ознакомления на лекции и
материального (материализованного) действия в лабораторном практикуме,
закономерно и научно обоснованно вступает в этап громкой речи на
семинарском занятии.
Следует сделать одно важное замечание. Многие психологи и педагоги
рассматривают громкую речь этого этапа как громкое, иногда одновременно
всей группой («хором»), проговаривание того, что было усвоено в
предыдущих этапах — формулировок, правил, законов, алгоритмических
предписаний. Такой подход к этому этапу сильно понизил отношение
преподавателей к теории в целом.Возможно,громкое проговаривание
содержания умственного действия необходимо или важно для детей
младшего школьного возраста, но для учащихся старшего возраста
неприемлемо. Поэтому мы считаем, что этап громкой речи следует
осуществлять через свободную речь обучаемых на коллективных
обсуждениях и дискуссиях по поводу предназначенного к усвоению знания.
В этом и заключается с нашей точки зрения роль семинара.
Следует или отказаться от использования семинаров для решения задач
количественного характера, или же предлагать задачи, содержащие проблему
(противоречия, несоответствия и т.п.) в исходных числовых данных или в
результатах расчетов. Семинар служит для постановки проблем, развития
проблемных ситуаций и их разрешения всеми его участниками. Если на
лекции допустима дискуссия между преподавателем и студентом, то на
семинаре обязательна дискуссия между студентами под руководством
преподавателя. Мышление и речь теснейшим образом между собой связаны
[2]. Психологи экспериментально показали, что «пропуск внешнеречевого
этапа действия значительно затрудняет процесс его формирования» [20, с.
123]. При этом затрудняется процесс абстрагирования от несущественных
свойств и перевод действия в понятийную форму.
Речь и рассказ учащегося приобретают особую роль в формировании
мышления [7]. Строя рассказ в определенной системе, учащийся тем самым
формирует соответствующие связи в своем сознании. Поэтому важно
научить обучающихся строить устное или письменное изложение в системе,
адекватной системе науки объекту ее изучения, научной теории и т.д.
Речь в обучении проявляется в двух одинаково важных формах — устной
и письменной. Устная речь требует значительных затрат времени, но имеет
большую направленность на коллективную работу. В то же время
экспериментальные исследования показали, что и письменная речь позволяет
формировать полноценные понятия и полноценные умственные действия.
Многие учащиеся предпочитают письменное изложение устному. Это
объясняется чаще всего застенчивостью или дефектами речи. Семинарские
занятия позволяют преодолеть эти недостатки. Однако письменная речь
заставляет учащегося более ответственно выполнять задание. Другая
особенность письменной речи состоит в том, что необходимо постоянно
замедлять или приостанавливать процесс мышления на время
формулирования мысли в виде предложения, подбора соответствующих слов
и самого процесса письма рукой. К этому следует добавить, что письменные
изложения оцениваются объективнее по сравнению с устным рассказом.
Когда на занятии или на экзамене учащегося или абитуриента просят
рассказать о каком-либо химическом объекте (вода, аммиак, метан, бензол и
т.п.), школьник молчит, и он цущзправ, когда говорит: «Знаю, но сказать не
могу». Ни преподаватель, ни учебник не дают учащемуся правил построения
рассказа, т.е. не дают норм описания, объяснения, предсказания и других
познавательных процедур. Научить учащегося говорить устно и письменно
— задача средней и высшей школы, во многом решаемая введением
методологических знаний.
Трудно представить, чтобы задание, взятое из одного учебника химии,
выполнялось бы, как этого хочет автор: «Обсудите с товарищами значение
химии в: а) промышленности; б) сельском хозяйстве;...» и т.д. Неужели
учащиеся без надзора преподавателя будут заниматься такими делами? Да
даже под его руководством какое же это будет скучное обсуждение! Уверен,
что преподаватель может заставить учащихся обсуждать эти вопросы, только
держа ручку над классным журналом рядом с фамилиями вызванных к доске
для обсуждения.
Или еще одно задание: «Расскажите друг другу об энергетических
уровнях, подуровнях и орбиталях». Рисуется такая картина — где-то на даче
перед камином, слушая музыку и держа в руках стаканы с ароматным чаем,
учащиеся рассказывают друг другу об энергетических уровнях, подуровнях и
орбиталях.
Пример еще одного подобного задания: «Работая с товарищами,
придумайте друг для друга такие задания, которые бы связывали состав со
строением, а строение с свойствами. Осуществите взаимоконтроль и
взаимооценку».
Как придумать задание? Как проводить взаимоконтроль и взаимооценку?
Этому учат студентов педагогических вузов, а автор хочет, чтобы это
проделывали школьники 8-го класса без всякого знакомства с тем, что такое
взаимоконтроль и взаимооценка. Без строгого надзора преподавателя
учащиеся не будут выполнять подобные задания. Не будут говорить, как бы
ни хотелось этого автору учебника. Потому, что это скучно и неинтересно, и
потому, что можно заниматься чем-нибудь более полезным.
И поэтому мы предлагаем использовать методику дискуссионного
группового обсуждения научных вопросов.
Преподаватель на лекции или теоретическом введении к уроку знакомит
учащихся с новой порцией программного материала (мотивация,
ознакомление). Затем, если этому позволяют условия, учащиеся выполняют
лабораторные работы по той же теме и, наконец, непосредственно на том же
самом занятии или на следующем (или даже через более продолжительный срок), предлагается дискуссионное обсуждение пройденного материала.
Это может быть решение расчетной задачи, содержащей проблему в
исходных данных или в результатах расчета, это может быть обсуждение
проблем, возникших при наблюдении демонстрационного эксперимента или
при выполнении лабораторных опытов. Но это может быть и некоторая
проблема,не связанная с пройденным материалом, а предназначенная для
получения новых знаний.
На начальных стадиях проблемного обучения преподаватель указывает
учащимся на проблему (противоречие в имеющихся знаниях, недостаток
данных для решения поставленного вопроса и т.п.) и сам демонстрирует
учащимся путь выхода из создавшейся проблемной ситуации.
Рассмотрим пример учебной химической проблемы и организацию ее решения на
семинарском занятии. Так, при изучении окислительно-восстановительных реакций и
электронно-ионного способа подбора коэффициентов преподаватель предлагает учащимся
составить уравнение реакции взаимодействия перманганата калия с пероксидом водорода
в кислотной среде (серная кислота) и указывает некоторые продукты реакции: Мп2+ и 02.
Учащиеся самостоятельно составляют уравнения реакций окисления и восстановления,
определяют числа отданных и принятых восстановителем и окислителем электронов и
составляют полное молекулярное уравнение реакции. Один из учащихся записывает
уравнение на доске
2КМП04 + 5Н202 + ЗН2804 = 2Мп804 + 502 + К2804 + 8Н20
Преподаватель с явно выраженным удивлением замечает, что у него получились совсем
другие коэффициенты реакции, записывает свое уравнение реакции
2КМП04 + 7Н202 + ЗН2804 = 2Мп804+ 602 + К2804 + ЮН20
Высказывает мнение, что группа ошиблась. Возникает очень острая проблемная ситуация
— кто-то ошибся? К доске вызывается один из учащихся, который на доске записывает
уравнения
Мп04 + 8Н+ + 5е = Мп2+ + 4Н20
х2
Н202 - 2е = 02+ 2Н+
х5
2МП04 + 5Н202 + 6Н+ = 2Мп2+ + 502 + 8Н20
Коэффициенты этого молекулярно-ионного уравнения полностью соответствуют
коэффициентам полного молекулярного уравнения, составленного учениками.
Преподаватель выражает на своем лице недоумение, смущается, смотрит на свое
уравнение и утверждает, что он также ошибки не сделал. Но где же ошибка? Все молча
думают. В двух уравнениях полностью соблюден материальный баланс — число атомов в
правой и левой частях уравнения равны!
Вдруг преподаватель быстрым шагом подходит к доске и радостно записывает еще
одно полное уравнение реакции
2КМП04 + 9Н202 + ЗН2804 = 2Мп804 + 702 + К2804+ 12НгО
И в этом уравнении полностью соблюдается материальный баланс. В чем же состоит
причина такого парадокса — одна и та же реакция может быть описана несколькими
уравнениями!
Наш опыт работы показывает, что в группе из 15-20 человек через несколько минут
находится один учащийся, который предлагает правильный ответ. В данном случае
преподаватель сразу же ему предоставляет слово (ожидание решения проблемы слишком
длительно и дальнейшее ее затягивание не имеет смысла).
Правильный ответ состоит в том, что на реакцию взаимодействия перманганата калия
и пероксида водорода может быть наложен процесс распада пероксида водорода
2Н202
=
02
+
2Н20
Это уравнение прибавляется к основному уравнению один, два и более число раз и
получаются уравнения с разными коэффициентами при пероксиде водорода, кислороде и
воде.
Преподаватель задает вопрос: «С каким типом (кинетическим) уравнений мы
столкнулись в этом примере? Это — параллельные или после довательные реакции?»
Если материал о скоростях реакции был пройден, то группа, конечно, ответит, что здесь
проявляются параллельные реакции.
Преподаватель задает новый вопрос: »А что представляет собой реакция распада
пероксида водорода? Если это окислительно-восстановительная реакция, то запишите
уравнение процессов окисления и восстановления».
Несмотря на простоту задачи, она решается не легко. После размышления и
обсуждения различных предложений выбирают два уравнения:
Н202 - 2е = 02 + 2Н+
Н2 02 + 2е = 20НСуммирование этих уравнений с учетом образования воды из ионов водорода и
гидроксида дает уравнение распада пероксида водорода. Одно и то же вещество может
быть и окислителем и восстановителем!
Далее преподаватель говорит, что из основного уравнения можно вычесть одно или
два уравнения распада пероксида водорода:
2КМП04 + ЗН202 + ЗН2804 = 2Мп804 + 402 + К2804 + 6Н20
2КМП04 + Н202 + ЗН2804 = 2 Мп804 + 302 + К2804 + 4Н20
«Каков смысл этих уравнений? Каково число электронов, участвующее в реакциях
окисления и восстановления?» — задает преподаватель вопрос. Затем следует сказать, что
ответ на эти вопросы автор не представил, а преподаватель его не знает. В стремлении
сделать обучение более гуманным, такой ответ показывает, что преподаватель является
человеком, который может что-то не знать, в чем-то сомневаться, что нет ничего
позорного честно признаться в своем незнании или в своей ошибке. Это
сильно сближает учителя с учащимися.
Наконец новый вопрос: «По какому же уравнению действительно проходит реакция в
водном растворе». Реакция проходит по тому уравнению, которое было составлено
группой, но для доказательства этого следует провести эксперимент по титрованию
растворов известной(!) концентрации пероксида водорода и перманганата калия. Это
задание выполняется во внеаудиторное время наиболее интересующимися химией
учащимися. Здесь же преподаватель может поставить еще одну проблему.
Известно, что разложение пероксида водорода ускоряется различными
катализаторами, в том числе и перманганатом калия, и другими соединениями марганца.
Почему же в действительности при титровании раствора пероксида водорода раствором
перманганата калия пероксид водорода каталитически не распадается и процесс проходит
количественно по полученному уравнению?
Желательно изучение этой реакции дополнить термодинамическими расчетами,
использовав значение стандартных электродных потенциалов, рассчитать э.д.с. реакции,
изменение изобарного потенциала и сделать вывод о возможности реакции.
Далее дискуссию можно продлить, обсудив вопрос об экологически чистых
окислителях (кислород, озон, пероксид водорода) и восстановителях (вода, пероксид
водорода, водород). Перманганат калия относится к экологически нечистым окислителям,
так как при его восстановлении образуются вещества, загрязняющие окружающую среду.
Наконец преподаватель может провести сравнение двух экологически чистых
окислителей и восстановителей — озона и пероксида водорода, задав вопрос: «Который
из них окислитель, который — восстановитель в реакции
Н202 + 03 = 202 + Н20»
Рассмотренная цепочка проблем и проблемных ситуаций отличается обилием многих
вновь вводимых научных знаний или их повторением. Для многостороннего рассмотрения
реакции были привлечены сведения по химии двух важнейших в быту и технологии
веществ — пероксиду водорода и перманганату калия, окислительно-восстановительным
реакциям, о направлении и скорости химических процессов, о титровании и т.п.
Полемика, споры, дискуссии уменьшают опасность односторонности
научного
исследования.
Следовательно,
коллективные обсуждения научных проблем на семинарских и лабораторных занятиях (а также на лекциях) вводят учащихся в
реальную
научную
жизнь.
Обмен
мнениями,
столкновения
различных
точек
зрения,
идей,
воззрений
пронизывает
все
формы
человеческой
деятельности,
выражая
собой
творческий, активный характер мышления. Особенно отчетливо этот
характер мышления проявляется в сфере научной деятельности, где обмен мнениями по спорным вопросам выступает в качестве одной из форм общения ученых друг с другом, представляя собой одну из закономерностей развития научного знания
[18, с. 150]. Эти положения наиболее полно выражают цели современного семинарского занятия.
Речь — общение людей посредством языка, средство координации совместной трудовой деятельности, одно из организующих начал коллектива. Немалое значение при этом играет и
речь самого преподавателя.
Семинарское
занятие
служит
для
развития
научной
речи
студентов. Речь — средство мышления, общения, а также координации
коллективной
деятельности.
Эти
важнейшие
для
формирования научного знания и творческого мышления положения
входят
в
основу
организации
семинарской
формы
обучения (как и лабораторного практикума). Для создания научных знаний и научного типа мышления учащиеся обучаются
строить
устное
(или
письменное)
сообщение,
используя
представления четырех учений химии, т.е. многосторонне рассматривать
химические
объекты.
Для
осуществления
максимально
возможного
по
числу
сторон,
факторов,
признаков,
свойств, оттенков и т.п. рассмотрения изучаемого объекта, обсуждение проводится в виде дискуссии.
При системном подходе к обучению химии особое значение
приобретает
многосторонность
рассмотрения
(изучения,
описания
и
объяснения)
химического
явления.
Коллективная
познавательная деятельность в наибольшей мере отвечает этому
требованию.
Непосредственное
живое
общение
отчетливо
проявляется прежде всего в процессе группового решения познавательных
задач.
Так
как
учащиеся
выделяют
различные
связи и отношения в изучаемом объекте, между участниками
дискуссии возникают разногласия. В ходе дискуссии неверные
предложения
группой
отбрасываются
и
создается
наиболее
правильное решение.
Содержание семинарского занятия, так же как и лекции
или лабораторного практикума, ярко показывает его зависимость от целей обучения, и влияние его на организацию обучения, которое в свою очередь в значительной мере определяет
отбор содержания для семинаров. Это — пример теснейшего,
системного
переплетения
всех
элементов
учебно-познавательного процесса и хотя бы незначительное изменение одного элемента требует изменений всей системы в целом.
Цель семинарского занятия, как говорилось, — не решение
задач, когда один учащийся на доске пишет подсказанные ему
преподавателем формулы и подставляет в них числовые данные, а остальные учащиеся, делая вид, что решают задачу самостоятельно, аккуратно переписывают написанное на доске с
теми же ошибками. Цель современного семинарского занятия
—
формирование
творческого
химического
мышления
через
многостороннее
рассмотрение
изучаемого
объекта
посредством речевой деятельности.
Потребность человека в обучении включает две важнейшие
потребности — высказываться и общаться. Особенно сильна
потребность высказать новое знание. Новые знания нужны ин-
дивиду не только для себя, но и для передачи другим и их использования в совместной деятельности.
В речевой деятельности предполагается участие не менее
двух человек. Собеседник заставляет другого говорящего строго отбирать необходимые научные слова, следовать логике науки. Говорящий ожидает ответной реакции. В немонологической речи совершается взаимный контроль качества речи и знаний и их взаимное обогащение. Приемлемость одного индивида другим в речевом общении проявляется в умении слушать
собеседника, в умении излагать собственные мысли на уровне
их доступности собеседнику. В этом и заключается одно из пониманий культуры человека. Таким образом, через культуру
научной
речи
учащегося
осуществляется
выход
на
общую
культуру будущего специалиста.
Особое значение следует обращать на строгость химического
языка,
правильность
использования
терминов,
понимание
места того или иного химического понятия в системе рассуждения.
Научная дискуссия на основе решения проблемы — самая
подходящая методика воспитания у учащихся чувства равенства в коллективе, позволяющего высказывать и обосновывать
собственное мнение, не опасаясь запрета руководителя (преподавателя),
для
развития
способности
критиковать
не
только
равных по положению личностей в коллективе, но и руководителей (преподавателей). А у преподавателей имеется в свою
очередь масса приемов демонстрации этих же качеств: сказать, что он что-то не знает, что некоторое предложение одного
из учащихся лучше того, которое дал сам преподаватель.
При проведении дискуссий следует помнить об одном важнейшем правиле — не давать первое слово сильному учащемуся и не начинать обсуждения первого правильного предположения. Несоблюдение этого правила приводит к тому, что
ожидаемая дискуссия закрывается в самом начале своего развития. Представление слова для первого высказывания слабо
подготовленному
учащемуся
имеет
и
большое
воспитательное
значение — «слабый» перестает бояться своих недостатков и
пробелов в знаниях. Это же держит в напряжении и сильных
учащихся, что передается всей аудитории в целом.
Многие психологи и педагоги обсуждают влияние на ход
дискуссии
такого казалось
бы незначительного фактора,
как
взаимное
расположение
участников.
Если
преподаватель,
как
общепринято, сидит за столом лицом к группе, то все участники дискуссии обращают свои высказывания к преподавателю,
а не к окружающим участникам. Желательно, чтобы в аудитории места располагались концентрически вокруг стола («круг-
лый стол»). Если дискутирующие видят выражение лиц партнеров
под
их
взглядами,
дискуссия
становится
значительно
более активной и эмоциональной.
Проблемно-дискуссионная
методика
преподавания
не
рассчитана на понижение трудности обучения, как иногда полагают
преподаватели.
Действительно,
запоминание
фактов
или
даже выучивание наизусть правил и законов, решение алгоритмических уравнений и действий с числами — процессы во
многих отношениях более легкие и доступные, чем усвоение
общих приемов умственной деятельности или навыков творческого мышления. Высказывание гипотез, поиск решения проблем,
многосторонний
мысленный
охват
химического
явления
— многократно более трудная работа мышления. Пребывание
в течение двух часов в состоянии умственной активности требует от обучаемых значительно больших усилий и затрат энергии, чем при пассивном участии или вообще не участии в учебно-познавательном процессе.
Сами учащиеся говорят, что после подобных занятий они
чувствуют
себя уставшими (но удовлетворенными и радостными из-за ощущения своих способностей и неожиданно обнаружившихся
возможностей).
Обучение
должно
быть
трудным — это одно из требований к успешному формированию
специалиста.
Научная речь учащихся осуществима на богатом предметном
материале,
содержащем
обнаруживаемые
ими
противоречия
и
несогласованности.
Традиционный
учебный
материал
оказывается
непригодным
для
проведения
семинара.
Только
специально
подобранные
задачи,
решение
которых
возможно
несколькими путями и результат или числовой ответ объясняется по-разному в зависимости от уровня знаний учащихся
или содержит следующую, новую, интересную, значимую для
них проблему [5].
При выборе задач для обсуждения или же самостоятельном
создании
новых
задач
преподаватель
должен
помнить,
что проблема, поставленная перед учащимся, должна быть для него
значимой,
т.е.
в
какой-то
степени
связанной
с
его
будущей
деятельностью
по
специальности.
Желательно,
чтобы преподаватель каждый раз объяснял учащимся, где и
как подобного рода задачи будут сопровождать их в будущей
работе.
Выше неоднократно отмечалось, что одно из важнейших
условий
повышения
эффективности
обучения
состоит
в
научной организации учебного процесса и, в частности, теснейшей
взаимосвязи
лекционной,
лабораторной,
семинарской
и
внеаудиторной
форм обучения.
Усвоение некоторого
нового для учащегося знания или его формирование должно
проходить
через
всю
последовательность
перечисленных
организационных
форм.
К
сожалению,
постановка
обучения
на этой основе оказывается для преподавателя крайне трудоемким
процессом,
требующим
координации
предметного
материала по различным видам занятий и синхронизации его
изучения.
Более того, в условиях недостатка времени многие преподаватели
искусственно
переносят
некоторые
разделы
курса
для их изучения в какую-либо одну форму занятий. Например, гидролиз солей изучается на лабораторных занятиях, а
произведение растворимости на семинарских и т.п. Наши наблюдения
показывают
правильность
утверждения
психологов
о том, что пропуск какого-либо этапа формирования умственных действий приводит к неполноценному знанию. Изучение
реакций
гидролиза
только
в
лабораторном
практикуме
без
рассмотрения этого материала на лекциях или семинарах всегда приводило к низкому качеству знаний по этому вопросу.
Точно
так
же
обнаруживается
низкая
эффективность
изучения строения атома на лекциях (без семинаров), произведения растворимости на семинарах (без лекций и лабораторного
практикума),
основ
коллоидной
химии
только
при
внеаудиторном их изучении.
Нами была разработана и успешно опробована следующая
методика
организации
работы
с
расчетными
задачами
проблемного
характера
[5].
Заранее
(на
предыдущем
занятии)
преподаватель дает группе учащихся решить одну общую для
всех задачу и, кроме того, каждому еще по 1-2 задачи индивидуально.
Давать
большее
число
задач
для
внеаудиторной
(«домашней»)
работы
нецелесообразно.
Учащиеся
должны
изложить
письменно
решения
задач
на
отдельных
листах,
которые преподаватель собирает за день до семинара. На семинарском
занятии
группа
под
руководством
преподавателя
обсуждает
общую
задачу,
причем
преподавателю,
заранее
изучившему
решения,
значительно
легче
организовать
дискуссию
и
проанализировать
удачные
и
неудачные
решения.
На этом же семинаре разбираются интересные решения остальных задач.
Так Ж6кякв лабораторном практикуме могут быть поставлены
«опровергающие»
эксперименты,
на
семинарском
занятии
могут
быть
проведены
«опровергающие»
расчеты,
цель
которых
состоит
в
изменении
сложившихся
из-за
школьного
курса
химии
или
учебника
неправильных
представлений.
Несмотря на то, что преподавателей привлекают «опровергающие» задания, следует к их познавательной ценности относиться с осторожностью. С психологической точки зрения
возникает
опасность
запоминания
той
первоначальной
информации, которую затем преподаватель и сами учащиеся опровергают.
Преподавателю не следует опасаться нестрогих или нечетких своих собственных и студенческих объяснений. А.М. Сохор [19, с. 44] совершенно верно замечает, что «... далеко не
всегда
целесообразна
максимальная
научная
строгость,
ибо
часто
она
не
сочетается
с
должной
коммуникативностью».
Это, конечно, относится и к лекции, но в первую очередь к семинару. К сожалению, от пособий и учебников требуется безукоризненная научная строгость, что часто приводит к сухости
изложения и потере доступности (следует требовать отсутствия ошибок).
Использование семинарских занятий для дискуссий и групповых обсуждений часто не приветствуется многими преподавателями. Они считают, что роль семинара в учебно-познавательном процессе заключается не только в решении задач и
проблем, но и в закреплении и проверке знаний. Действительно, в ряде
случаев преподаватель вынужден использовать семинар для этих целей, но у
него
всегда
имеется
возможность
так организовать такой семинар, чтобы он проходил интересно и с активным
участием студентов.
Обсудим, например, семинар по изучению распределения электронов
по энергетическим уровням и подуровням атомов. Обычно преподаватель
вызывает одного учащегося к доске, который на доске рисует диаграмму
с
электронными
ячейками
(«клеточками»)
и
заполняет
их
электронами — «стрелками». Все делается молча, остальные также молча переносят рисунки с доски к себе в тетрадь.
Однако можно попросить учащегося у доски вслух объяснять, как и
почему он вносит стрелки в те или иные ячейки (какова последовательность
заполнения
орбиталей?).
Проговаривание
вслух
выполняемых
действий — это проведение знания через этап громкой внешней речи. Рассказ привлекает внимание всей группы, сразу же обнаруживает совершенные ошибки.
Ошибки
исправляются
самими
учащимися
и
преподавателем.
Если
учащийся
нарушил
правило
Гунда,
то
преподаватель
обращается
к
житейской аналогии — в автобусе на двойные сиденья пассажиры усаживаются сначала по одному и только потом подсаживаются друг к
другу
(«спаривание»
электронов).
Смех
снижает
усталость
группы
и
создает непринужденную обстановку в этом довольно скучном процессе. Даже монологическая речь обучаемого (а не преподавателя !) показывает ее влияние на работу всей группы в целом. А теперь представьте себе, что во время нудной процедуры заполнения ячеек, например,
атома
ртути,
преподаватель
как
бы
невзначай
спрашивает:
«Почему
ртуть запрещено провозить в самолетах»? Теперь те, кто закончил со-
ставление
диаграммы,
не
бездельничают,
а
ищут
ответ
(пусть
даже
коллективно). А далее
следует
короткая дискуссия
—
термодинамическая
и
кинетическая
устойчивость
металлического
алюминия
к
кислороду
воздуха,
оксидная
пленка,
амальгама
алюминия,
окисление
алюминия
на
поверхности
жидкой
амальгамы
и
постоянное
растворение
новых
порций
алюминия
в
ртути,
наконец,
разрушение
алюминиевой
детали.
При заполнении электронами уровней и подуровней атома свинца задается вопрос, почему произошел упадок Римской империи (отравление
свинцом посуды и труб водопровода). Когда делается то же самое с магнием и железом, обсуждается биологическое значение этих элементов (хлорофилл,
гемоглобин).
Одновременно
учащиеся
предсказывает
магнитные свойства невозбужденных и возбужденных атомов, возможные валентные
состояния
и
формулы
простейших
соединений
(многостороннее
рассмотрение!).
Кроме решения задач количественного и качественного характера
на
семинарском
занятии
могут
быть
«поставлены»
мысленные
эксперименты.
Мысленный
эксперимент
отличается от реального тем, что имеет дело не с материальными предметами, а их
образами,
над
которыми
можно
мысленно
проделывать
различные
действия
(умственные,
недостижимые в реальном мире. Мысленный эксперимент — своеобразный
метод
теоретического
исследования
некоторых
идеальных моделей, своеобразное средство познания и научного провидения.
Мысленный
эксперимент
расширяет
границы
познания и позволяет получать информацию, недостижимую обычным экспериментом [23]. В связи с тем, что у различных людейобразы и пути
исследования
идеальных
моделей
могут
существенно
различаться,
эффективным
методом
осуществления
мысленного
эксперимента
становится
коллективное
обсуждение и дискуссия по возникающим предложениям и вопросам.
Ряд тем для мысленного эксперимента приведен в пособии [5]. Например, на полупрозрачное зеркало посылается один фотон. Спрашивается, что с ним произойдет — он отразится или пройдет сквозь зеркало?
[5, № 3-8]. Или: от ядер каждого атома углерода в молекуле С2Н4 отрывается по протону, которые остаются в молекуле и таким путем образуется
новая молекула ВС2Н6. Требуется представить, какие изменения происходят между связями в молекуле [5, № 5-53; 29-18]. Мысленный эксперимент помогает отличить процесс жизнедеятельности от процесса горения и приблизиться к химическому толкованию жизни [5, № 29-49].
Мысленно можно опоясать электрон, атом, земной шар и солнечную систему веревкой и проделать с ней эксперимент, позволяющий судить о математических наклонностях обучаемых [5, № 29-112].
Мы обсудили мысленный эксперимент как одну из методик
проведения семинарских занятий (или фрагмента лекций). Ряд
психологов и педагогов подходят к мысленному эксперименту намного шире. Так, в процессе решения обычной расчетной задачи
обучаемый в своем сознании конструирует образы тех объектов,
которые указаны в условии задачи, и проделывает с ними манипу-
ляции, приводящие к решению задачи. Мысленный эксперимент
сопровождает не только изучение фундаментальных теорий и законов, но и планирование эксперимента и выполнение самого эксперимента, неотделимо сливаясь с материальной деятельностью.
Обучение
мысленному
экспериментированию
может
быть
осуществлено и при помощи пространственных задач. Мы четко отмечаем, что
некоторые
студенты
способны
решать
пространственные
задачи
только
мысленно, другим же оказывается необходимым прибегать к использованию материальных объектов и конструированию при их помощи моделей,
способствующих
успешному
решению.
Таковы,
например,
задачи,
связанные с построением тетраэдра и моделей тетраэдрических молекул.
Задача
на
конструирование
из
шести
спичек
четырех
равносторонних
треугольников, длина сторон которых равна длине спички решается при
оперировании со спичками, но сами обучаемые отмечают, что искомую
фигуру они
построили после неожиданного возникновения в сознании
четкого образа тетраэдра. После решения задачи учащимся предлагается
задача на выделение существенных признаков тетраэдра [5, № 5-11]. При
помощи пластилина и спичек решаются задачи на построение моделей
структур алмаза и графита. Всегда учащиеся отмечали, что решение возможно только при непосредственном оперировании со спичками и пластилином и после неожиданного возникновения мысленного образа искомой фигуры. Заметим, что подобная работа по моделированию можетобразы и пути
исследования
идеальных
моделей
могут
существенно
различаться,
эффективным
методом
осуществления
мысленного
эксперимента
становится
коллективное
обсуждение и дискуссия по возникающим предложениям и вопросам.
Ряд тем для мысленного эксперимента приведен в пособии [5]. Например, на полупрозрачное зеркало посылается один фотон. Спрашивается, что с ним произойдет — он отразится или пройдет сквозь зеркало?
[5, № 3-8]. Или: от ядер каждого атома углерода в молекуле С2Н4 отрывается по протону, которые остаются в молекуле и таким путем образуется
новая молекула ВС2Н6. Требуется представить, какие изменения происходят между связями в молекуле [5, № 5-53; 29-18]. Мысленный эксперимент помогает отличить процесс жизнедеятельности от процесса горения и приблизиться к химическому толкованию жизни [5, № 29-49].
Мысленно можно опоясать электрон, атом, земной шар и солнечную систему веревкой и проделать с ней эксперимент, позволяющий судить о математических наклонностях обучаемых [5, № 29-112].
Мы обсудили мысленный эксперимент как одну из методик
проведения семинарских занятий (или фрагмента лекций). Ряд
психологов и педагогов подходят к мысленному эксперименту намного шире. Так, в процессе решения обычной расчетной задачи
обучаемый в своем сознании конструирует образы тех объектов,
которые указаны в условии задачи, и проделывает с ними манипуляции, приводящие к решению задачи. Мысленный эксперимент
сопровождает не только изучение фундаментальных теорий и законов, но и планирование эксперимента и выполнение самого эксперимента, неотделимо сливаясь с материальной деятельностью.
Обучение мысленному экспериментированию может быть осуществлено и при помощи пространственных задач. Мы четко отмечаем, что
некоторые студенты способны решать пространственные задачи только
мысленно, другим же оказывается необходимым прибегать к использованию материальных объектов и конструированию при их помощи моделей, способствующих успешному решению. Таковы, например, задачи,
связанные с построением тетраэдра и моделей тетраэдрических молекул.
Задача на конструирование из шести спичек четырех равносторонних
треугольников, длина сторон которых равна длине спички решается при
оперировании со спичками, но сами обучаемые отмечают, что искомую
фигуру они построили после неожиданного возникновения в сознании
четкого образа тетраэдра. После решения задачи учащимся предлагается
задача на выделение существенных признаков тетраэдра [5, № 5-11]. При
помощи пластилина и спичек решаются задачи на построение моделей
структур алмаза и графита. Всегда учащиеся отмечали, что решение возможно только при непосредственном оперировании со спичками и пластилином и после неожиданного возникновения мысленного образа искомой фигуры. Заметим, что подобная работа по моделированию может быть
поставлена и в лабораторном практикуме и на семинарском занятии, а также предложена в качестве внеаудиторного задания.
Обычно психологи, использующие теорию поэтапного формирования умственных действий, 5-й и 6-й этапы — формирования
умственного действия в форме внутренней речи и во внутреннем
плане — не обсуждают о приложении этих этапов к обучению.
Переход к этим этапам заключается в переходе от оперирования
внешними, материальными объектами или моделями к оперированию образами во внутренней речи и во внутреннем плане.
Здесь четко прослеживается сходство с методикой мысленного
эксперимента. Поэтому мы считаем целесообразным для более
эффективного
усвоения
знаний
чаще
пользоваться
задачами,
требующими для своего решения мысленного эксперимента (или
оперирования образами). С другой стороны, было показано, что
«процесс
мысленного
экспериментирования,
как
правило,
сопровождается различного рода двигательными реакциями, которые весьма полно воспроизводят мысленно представляемые движения воображаемого объекта действий» [23, с. 176].
Весьма перспективным в методике обучения должно оказаться сочетание метода мысленного эксперимента с реальным
и с компьютерным моделированием.
Семинарское занятие может быть посвящено одному или
нескольким докладам по определенной теме. При этом преподавателю
следует
стремиться,
чтобы
доклады
соответствовали
по содержанию и форме научному докладу и содержали хотя
бы небольшую библиографию. Целесообразно задания в виде
небольшого доклада предлагать всей группе или нескольким
учащимся, не выделяя заранее докладчика.
Полезно сочетать доклады на семинаре с темой будущей или
прошедшей лабораторной работы. Особенно увлекают учащихся доклады межнаучного характера, например, о самых общих
вопросах жизни, в которых сталкиваются проблемы биологии,
космоса,
законов
термодинамики,
строения
вещества,
наследственности, информации и т.п., или об образовании земной коры, истории кислорода земной атмосферы, о судьбе удобрения,
реакциях в верхних слоях атмосферы.
О методике обучения учащихся решению задач см. литературу к этому разделу.
Вопросы и задания
1. СОСТАВЬТЕ
МИ ТЕМЕ.
ПОДРОБНЫЙ
ПЛАН
СЕМИНАРСКОГО
2. ПРИДУМАЙТЕ КАКОЙ-ЛИБО МЫСЛЕННЫЙ
НИЯ ЕГО В ПРОЦЕССЕ УСВОЕНИЯ НОВОГО ЗНАНИЯ.
ЗАНЯТИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТ
ПО
ВЫБРАННОЙ
ДЛЯ
ВА-
ИСПОЛЬЗОВА-
7.6. ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ ИГРЫ
Понимание того, что творческое мышление формируется в
учебном процессе как результат активного участия в коллективной
познавательной
деятельности,
заставляет
педагогов
постоянно
искать
новые
пути
дальнейшей
активизации
этой
деятельности. Поиск методов и форм обучения, способствующих
воспитанию
творческой
личности,
привел
к
появлению
некоторых
специфических
способов
обучения,
названных
учебными играми и сочетающими в себе в различных соотношениях
проблемный,
поисковый
и
исследовательский
методы, а по организации обучению — семинарскую и практическую формы.
Любая игра — вид деятельности человека, имеющий цель
научения каким-либо действиям. Игра в обучении — это игра
с участием обучаемых и преподавателя, смысл которой заключается в воспроизведении ими имитации специалистов и отношений между ними. Игра в обучении — модель коллективного
поиска оптимального решения поставленной задачи в условиях
объективно
существующих
противоречий
и
межличностных конфликтов.
Наиболее часто в обучении используются так называемые
деловые игры, направленные на эффективное совмещение теоретических знаний с их практическим применением. К своеобразным деловым играм могут быть отнесены военные игры
(штабные
игры,
военные
маневры,
учения).
Игровой
метод
широко
используется
для
решения
экономических
задач
и
проведения
различных
организационных
производственных
мероприятий и рассчитан на обучение выработки решений в
управленческой деятельности. Подобные игры чаще всего проводят для слушателей курсов повышения квалификации руководящих
работников.
Деловые
игры
имеют
специализированный характер, например, игры по охране труда в строительстве, когда требуется коллективно найти оптимальный вариант
строительства
какого-либо
объекта
вблизи
высоковольтной
линии, железной дороги, болота или другого препятствия, повышающего
стоимость
выполнения
задания
и
создающего
опасности для строителей и т.п.
Четкого определения деловой игры нет. Это объясняется
чрезвычайно
широким
многообразием
областей
их
применения. Однако общим для них является имитация профессионального обучения с целью выработки необходимого решения.
В
деловой
игре
создается
напряженная,
конфликтная
обстановка,
заставляющая
участников
принимать
определенные
решения в условиях недостатка времени, ограниченности материальных
средств,
неполнотой
информации
противодействия
со стороны руководства или других участников игры.
В высшей школе деловые игры практически не применяются,
хотя
обсуждавшиеся
выше
исследовательский
метод
выполнения
лабораторного
задания
или
дискуссионный
способ
проведения
семинарского
занятия
весьма
близки
к
деловым
играм.
Совместная
деятельность,
имитирующая
профессиональную, и обучение в конфликтных ситуациях — очень ценные дидактические качества игровой формы обучения, которые могут быть использованы в высшей и средней школе. Однако
профессиональной
направленности
при
недостатке
специальных знаний добиться в деловой игре невозможно. Поэтому мы называем форму обучения, организованную в виде игры, проходящей в активном общении участников на фоне острых
конфликтных
ситуаций
общенаучного
характера
познавательной игрой (возможны и другие названия игры: поисковая,
ролевая, исследовательская, обучающая).
Деловая, познавательная или любая другая учебная игра имеет своей целью научение принятия решений при управлении
сложными системами. Принятие решения, или выбор, является
действием, присущим любой деятельности и придающим ей целенаправленность.
Способность
сделать
правильный
выбор
закладывается в человеке жизненным опытом (пробы и ошибки) и
специальными приемами обучения, в том числе и играми.
Несмотря на предоставляемую участниками игры свободу в
выборе путей решения проблемы, действия участников жестко
ограничены ( и они об этом должны знать!) определенными
правилами. Это — правила поведения и взаимоотношений в
рабочих и научных коллективах, должностные инструкции и
т.п. Ряд правил может быть сформулирован самими играющими, и подчинение правилам — важнейшее условие игры. Игра —
вид
познавательной
деятельности
человека,
заключающийся
в
воспроизведении
деятельности
специалистов
в
данной
области
науки или производства и отношениях между ними. Деловая
игра задает ориентировку на познание предметной и социальной деятельности. Таким образом, деловые игры не только
обучают деятельности в условиях свободы выбора, но и правилам деятельности в коллективе и в реальных жизненных ситуациях (часто на это преподаватели не обращают внимание).
В познавательной игре ее участник ставится в жесткие условия необходимости поиска недостающей информации для выхода из непрерывно следующих проблемных и конфликтных
ситуаций.
Познавательная игра — яркий пример того, как цели обучения определяют его содержание, а новое содержание заставляет создавать новые методы и формы обучения, которые, находясь в стадии разработки, вносят соответствующие поправки и
даже коренные изменения в первоначальное содержание.
Содержание познавательной игры должно обеспечивать высокий уровень общения (формального и не формального) между
ее
участниками,
что
создается
возможностью
многостороннего
рассмотрения
изучаемого
объекта.
Многосторонность
рассмотрения
и
поиска
оптимального
варианта
принятого
решения
обеспечивается
наличием
проблемности
изучаемого
предметного
материала.
Проблемные
ситуации
перерастают
в
конфликтные ситуации, выход из которых направляется коллективной деятельностью обучаемых, их упорной защитой собственных интересов и предложений и критикой решений других участников.
Построение игры определяется последовательностью возникающих
проблемных ситуаций.
Познавательная игра в этом отношении напоминает известную телевизионную передачу «Что, где, когда?», в которой
поиск ответа на один, случайно выбранный вопрос (это главное отличие познавательной игры) проходит при крайне высокой заинтересованности всех участников в правильном ответе, острейшем недостатке времени на поиск решения, сильнейшей
ответственности
одного
участника,
предлагающего
ответ, перед всем коллективом. Познавательная игра превращается в мощный метод воспитания на основе отобранного
содержания
обучения.
Учебная
деятельность
учащегося
становится для него социально значимой! При этом в познавательной игре временно снимаются барьеры между сильными
и слабыми учащимися и даже между учащимися и преподавателем.
В познавательной игре знания усваиваются не для запоминания, а для их использования в реальном процессе принятия
решений. Игра вынуждает участников быть активными и обучение происходит через творчество обучаемых. Имеются сведения, что в познавательной игре за один и тот же промежуток
времени усваивается в 3-4 раза больше информации, чем при
лекционной форме обучения. Тут же заметим, что подготовка
к познавательной (деловой) игре требует от преподавателя в десятки раз больших затрат времени, чем при традиционных методов обучения. Один час игры с группой в 15 человек занимает 10-20 часов подготовительной работы, таким образом, на 45-часовую
игру
преподаватель
должен
затратить
полностью
две недели своего рабочего времени.
Остановимся на некоторых важных для успеха моментах
организации учебных игр. Несомненно, что учащиеся должны
знать и ощущать соответствие содержания игры (учебного занятия) содержанию современной науки, техники и производства. Этапы мотивации и ознакомления (ориентировки) проводятся преподавателем на лекции (и в некоторой мере в лабораторном практикуме и на семинаре). В деловой игре материальная форма познавательного действия — необычные для традиционного обучения исходные научные данные (банки данных),
записанные в форме справочных таблиц или графиков на листах бумаги или в памяти компьютеров, а также должностные
инструкции
раздаваемые
играющим.
В
познавательной
игре
материальный и речевые этапы сливаются.
Использование персональных компьютеров в познавательной игре
крайне желательно. Однако это требует от преподавателя предусмотреть все
различные виды информации, к которым могут обратиться учащиеся.
Непредсказуемость выбора пути решения задачи и невозможность
предусмотреть,
что
потребуется
участникам
игры,
отпугивает
преподавателя
от
использования
таких
сверх
активных методов обучения, но одновременно превращает обычную рутинную работу в высоко творческую, что дает преподавателю чувство сильного удовлетворения своим трудом.
Играющий
коллектив
получает
«техническое»
задание,
причем преподаватель может его составить в самых общих чертах (указать цели), а участники сами более тщательно и подробно вырабатывают отдельные пункты задания и предлагают
предварительную
последовательность
действий
по
достижении поставленной цели.
Преподавателю (особенно не имеющему опыта в проведении
игры) следует составить приближенный сценарий игры и спи-
сок тех проблем, которые должны войти в игру. По мере прохождения игры, преподаватель, как ее участник, ненавязчиво
направляет игру к созданию той или иной проблемной или
конфликтной
ситуации. ТЙКЖВ
совершенно
необходим
заранее
составленный
список,
предназначенный
для
усвоения
понятий, законов, теорий, формул и других знаний, которые преподаватель вводит в игру. Зачеркивая в таком списке пройденный материал, преподаватель в любой момент игры видит, что
пройдено и что осталось для прохождения.
В игре могут участвовать до 30 человек. Роли распределяются
или
преподавателем
или
самими
участниками.
Для
учащихся, впервые участвующих в играх, можно одну роль
давать сразу двум и даже небольшой группе. В то же время в
некоторых
случаях,
наоборот,
одному
участнику
можно
представлять
несколько
близких
по
профилю
ролей.
Каждый участник игры знакомится со всей игрой в целом и отдельными
ролями.
Участникам
игры
предъявляются
требования и объясняются их права (и в случае необходимости
раздаются
карточки
с
напечатанными
должностными
инструкциями).
Перед игрой каждый участник и группы (коллективы) узнают о критериях оценки их действий. Наиболее удобно оценивание
проводить
в
некоторых
условных
баллах
(положительных за успешность предложения и отрицательных за ошибочность),
суммирование
которых
позволяет
судить
о
продвижении отдельных участков и их групп.
Оценка действий участников во время игры — очень сложный и деликатный вопрос. Игра без оценочного вмешательства
проходит менее напряженно и эмоционально, но и неправильные оценки также могут отрицательно повлиять на ход игры.
Для
учащихся, как показывает
опыт,
поощрительная оценка
намного действеннее осуждающей.
Оценка игровой деятельности участников и групп может
производиться по качеству и числу предложений, приводящих
к правильному решению, по быстроте принятия решений, их
технической
грамотности,
аргументированности
и
согласованности решений. Поведение участников игры оценивается по их
принципиальности,
дисциплинированности,
аргументированности
при
защите
и
критике,
инициативности,
исполнительности,
убежденности,
честности,
объективности,
отсутствию
эгоизма, склонности к риску, умению руководить и т.п.
За проявление этих качеств участникам начисляется определенное число баллов. Баллы даются также за обращение к
справочной литературе или к компьютерному банку данных.
Хотя для учащихся кажется очевидным поощрение за исполь-
зование дополнительной информации в некоторых играх, для
взрослого контингента за те же действия приходится «платить», т.е. у группы или участника отбирается некоторое число заработанных баллов.
За особо ценное предложение или решение, или быстрый
набор определенного числа баллов играющему может быть выдана
премия
(некоторое
дополнительное
число
баллов).
За
опасные, невыгодные решения или отход от норм поведения на
участника может быть наложен штраф (отнятием баллов).
Оценки могут выставляться по окончании игры, но для усиления
заинтересованности
и
повышения
эмоциональности
имеет определенный смысл выставление оценки в ходе игры
после
выполнения
какого-либо
действия
отдельным
участником или во время непродолжительного перерыва.
Оценки
могут
выставляться
преподавателем,
ведущим
игру, но значительно удобнее для этого пригласить другого (или
нескольких)
преподавателя.
Некоторые
разработчики
деловых игр советуют создавать экспертные (оценивающие) группы из участников игры.
Исключительно полезна для преподавателя и учащихся видеозапись всей игры. Последующие прослушивания или просмотр
показывают
участникам
игры
их
действительное
поведение и позволяют исправить многочисленные недостатки устной
речи.
Это способствует
также
окончательному оцениванию действий в случае, если возникает недовольство результатами игры.
По мнению разработчиков деловых игр важнейшим вопросом успеха игры является ее начало. Наибольшие трудности
состоят в том, чтобы создать такие условия, чтобы участники
«заиграли». На это уходит до 20% времени игры, но отмечаются случаи, когда игра вообще не начиналась и не развивалась.
Это говорит не только о важности выбора темы игры (неправильная задача с острыми конфликтами), но и необходимости
учета многих, казалось бы, незначительных факторов.
Роль преподавателя в игре неоднозначна.
Именно активность
преподавателя
«разжигает
игру.
Для
этого
преподаватель может быстро, в зависимости от обстановки, переходить с
одной роли на другую (директор, заказчик, консультант, приемщик и т.п.). С другой стороны, отмечается, что чем меньше
вмешивается преподаватель в игру, тем сильнее саморегуляция коллектива, тем выше обучающая и воспитательная ценность игры. Но в то же время преподаватель — это участник
игры с наиболее высоким уровнем компетенции и поток предусмотренных для усвоения знаний идет в основном от него. Это
еще раз подтверждает, что преподаватель при осуществлении
активных методов обучения должен обладать не только большим запасом знаний, но и особыми личностными качествами:
общительностью,
артистизмом,
быстротой
принятия
решений, смелостью и т.п. В учебной игре, как ни в какой-либо другой форме обучения, преподаватель служит примером поведения и является объектом подражания.
Нагрузки на преподавателя в игровой форме обучения несоизмеримо
превышают
нагрузку
при
чтении
лекций
(даже
проблемным методом). Поэтому желательно, чтобы в игре участвовали два-три преподавателя.
Так же, как нет готовых сценариев игр, нет и единых мнений и рекомендаций о их проведении. Более того, удавшаяся
один раз игра с другими группами учащихся неожиданно для
преподавателя не проходит или наоборот. Некоторые преподаватели считают полезным после каждого принятого решения
1,5-2
минуты
отводить
на
проверку
правильности
решения,
его
аргументацию.
Часто
после
принятия
группой
решения
возникает неожиданная пауза, на некоторое время понижающая эмоциональное напряжение участников, и разбор преподавателем решения убирает неприятные паузы и приносит некоторый
отдых
участникам.
Подобные
объяснения
преподавателя, как показывает практика, очень важны хотя бы и потому, что многие учащиеся (до трети всех участников) часто не
видят противоречий, приведших к правильному решению, не
понимают причин отказа группы от других подходов, не могут
объединить в одно целое положительные и отрицательные стороны обсуждаемого явления.
После
окончания
игры
подводится
итоги:
преподаватель
высказывает свое мнение о работе группы и отдельных учащихся и подсчитывает число баллов, «заработанных» каждым
участником и группой участников. Полезно после игры провести небольшую контрольную работу или краткое собеседование для выяснения уровня усвоения материала и последующего устранения ошибок.
Специалисты по деловым играм обнаружили, что проводить
их следует достаточно редко, так как в противном случае участники не «разыгрываются». Деловые игры требуют 3-5 часов,
а иногда и нескольких дней.
Тема деловой или познавательной игры определяет ее построение и успех. По числу целей игра может быть одно- и двухцелевой. В первом случае перед группой ставится одна общая
цель и вся группа стремится эту цель достигнуть и выдать оптимальное
решение.
Например,
разработать
технологию
синтеза аммиака, алмаза, и т.п. Игра проходит по методике так
называемого «Мозгового штурма» или дискуссии.
Значительно большая активность учащихся обнаруживается в
двухцелевой игре, когда создаются две группы учащихся, каждая из которых доказывает свою правоту и убеждает в исключительной верности предлагаемого решения. Таковы, например, обсуждения
целесообразности
строительства
целлюлозно-бумажного комбината на берегу озера Байкал, строительства плотины
через пролив Кара-Богаз-Гол, переброска стока северных рек на юг и т.п. В
такой
игре
создается
две
группы
—одна
защищает
проект, другая его отвергает. Цели работы каждой группы совершенно противоположны. Эмоциональность игры достигается антагонизмом целей и вошедших в свои роли участников игры.
Работа преподавателя во время учебной игры зависит от того, имеет ли поставленная задача решение или нет. Несомненно, если преподаватель знает решение и результат, проводить
игру намного легче и она поддается управлению.
В работе [2] проводится мысль о том, что в деловой игре обучение осуществляется не порциями знаний, а ситуациями, в
контексте которых задаются задания и условия их применения. Одновременно обучение проходит на фоне самоорганизации и саморегуляции коллектива.
В методической литературе отсутствуют описания конкретных сценариев игр, по химической тематике. Объясняется это
разнообразием специальностей обучаемых, их различной подготовкой, числом участников, отводимым на игру временем и т.п.
В КАЧЕСТВЕ ПРИМЕРА ОБСУДИМ ПОЗНАВАТЕЛЬНУЮ ИГРУ ПО ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА
АММИАКА. НИЖЕ ПРИВОДИТСЯ ПРИМЕРНЫЙ СЦЕНАРИЙ ИГРЫ [9].
ПРЕДПРИЯТИЮ ПОЛУЧЕНО РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ СИНТЕЗА АММИАКА ИЗ
ОЧИЩЕННОЙ АЗОТО-ВОДОРОДНОЙ СМЕСИ. ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР ПРОЕКТА НАБИРАЕТ
ДЛЯ
РАБОТЫ
СОТРУДНИКОВ:
ХИМИК-ТЕОРЕТИК,
ЗАВЕДУЮЩИЙ
ЗАВОДСКОЙ
ЛАБОРАТОРИЕЙ, АНАЛИТИК, ТЕХНОЛОГ, ЭКОНОМИСТ, СПЕЦИАЛИСТ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ДРУГИЕ. ЕСЛИ ИГРА ПРОВОДИТСЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ, ТО ДЛЯ ОХВАТА
ВСЕХ УЧАЩИХСЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНО ВВОДЯТСЯ: ИСТОРИК, БИОЛОГ, ГЕОГРАФ (ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ГЕОГРАФИЯ),
ВРАЧ,
ЖУРНАЛИСТ,
ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ
ОПЕРАТОР,
ПРОГРАММИСТ ЭВМ, БИБЛИОГРАФ, ЮРИСТ И Т.П.
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОЛЕВОЙ ДОЛЖНОСТИ ГРУППЕ ПРЕДЛАГАЕТСЯ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ,
СОДЕРЖАЩЕЕ
ВОПРОСЫ,
ПО
ОТВЕТАМ
НА
КОТОРЫЕ
МОЖНО
СУДИТЬ
О
СКЛОННОСТИ ИГРАЮЩЕГО. НАПРИМЕР (В СКОБКАХ УКАЗАНА ДОЛЖНОСТЬ, ПРИСВОЕННАЯ ИГРАЮЩЕМУ, В СЛУЧАЕ ПРАВИЛЬНОГО ОТВЕТА):
1.ПЕРЕЧИСЛИТЕ
УСЛОВИЯ,
ВЛИЯЮЩИЕ
НА
УВЕЛИЧЕНИЕ
ВЫХОДА
АММИАКА
(ТЕОРЕТИК).
2.ПОЧЕМУ ДЛЯ СИНТЕЗА БЕРЕТСЯ АЗОТОВОДОРОДНАЯ СМЕСЬ В СООТНОШЕНИИ:
АЗОТ ОТНОСИТСЯ К ВОДОРОДУ КАК 1:3? (МАТЕМАТИК, ТЕОРЕТИК).
3.КАКИЕ ПРИМЕСИ ОТРАВЛЯЮТ КАТАЛИЗАТОР И КАК ОЧИСТИТЬ ИСХОДНУЮ
ГАЗОВУЮ СМЕСЬ? (ТЕХНОЛОГ).
4.ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ САМЫМИ ВЫСОКИМИ ДАВЛЕНИЯМИ? (ТЕХНОЛОГ, ЭКОНОМИСТ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ).
ТРЕХ СОСУДАХ СОДЕРЖИТСЯ ОТДЕЛЬНО ВОДОРОД, АЗОТ И АММИАК. КАК
УЗНАТЬ, В КАКОМ СОСУДЕ КАКОЙ ГАЗ? (АНАЛИТИК, НАЧАЛЬНИК ЗАВОДСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ).
6.КАКОВЫ МОГУТ БЫТЬ ПОСЛЕДСТВИЯ ПОПАДАНИЯ АММИАКА В АТМОСФЕРУ?
(ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ОХРАНА ПРИРОДЫ).
7.ЧТО СЛЕДУЕТ ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ ЧЕЛОВЕК , ВДОХНУВ АММИАК, ПОТЕРЯЛ СОЗНАНИЕ? (ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ВРАЧ).
ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР (УЧАЩИЙСЯ ИЛИ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ) СОЗДАЕТ ТЕХНИЧЕСКИЙ СОВЕТ И ФОРМУЛИРУЕТ ПРОГРАММУ ПРЕДСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ. НАЧАЛЬНИКИ
ОТДЕЛОВ ПИШУТ ДОЛЖНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАЗДАЮТ КОНКРЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ ОТДЕЛАМ И СОТРУДНИКАМ.
ТЕОРЕТИКИ СОБИРАЮТ ДАННЫЕ О ВЛИЯНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА
РАВНОВЕСИЕ И СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ. АНАЛИТИКИ ДУМАЮТ ОБ АНАЛИЗЕ ВХОДЯЩИХ
В РЕАКТОР И ВЫХОДЯЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ И О КОЛИЧЕСТВЕННОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ
ПРИМЕСЕЙ.
ТЕХНОЛОГИ ЗАНИМАЮТСЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКОЙ ГАЗА, ПРИГОТОВЛЕНИЕМ
КАТАЛИЗАТОРА,
КОНСТРУКЦИЕЙ
КОЛОННЫ
СИНТЕЗА.
ЭКОНОМИСТЫ
ОПРЕДЕЛЯЮТ ЦЕНУ ПОЛУЧЕННОГО АММИАКА И ИЩУТ ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ СНИЖЕНИЯ СТОИМОСТИ ПРОДУКТА. ИНЖЕНЕР ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБСУЖДАЕТ
ПРОЧНОСТЬ КОЛОНН СИНТЕЗА, ВОЗМОЖНОСТЬ ВЗРЫВА, ПОСЛЕДСТВИЯ ПОПАДАНИЯ
ВОДОРОДА ИЛИ АММИАКА В ЗДАНИЕ ЦЕХА.
ЗАТЕМ НАЧИНАЕТСЯ ОБСУЖДЕНИЕ ПРОЕКТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
СИНТЕЗА. ГЛАВНОЕ УСЛОВИЕ: ВЫСОКИЙ ВЫХОД АММИАКА ПРИ НИЗКОЙ ЕГО СТОИМОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА.
ПЕРЕЧИСЛИМ ВКРАТЦЕ ТЕ ОБЪЕКТИВНЫЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ, КОТОРЫЕ ТРЕБУЮТ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА И СОЗДАЮТ ПРОБЛЕМНЫЕ И КОНФЛИКТНЫЕ СИТУАЦИИ. РАВНОВЕСИЕ СМЕЩАЕТСЯ В СТОРОНУ АММИАКА ПРИ ПОНИЖЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ. СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ МАКСИМАЛЬНА ПРИ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОМ СООТНОШЕНИИ КОМПОНЕНТОВ И ПОВЫШАЕТСЯ ПРИ
ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ (ДО НЕКОТОРОГО ПРЕДЕЛА) И ДАВЛЕНИЯ. ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К ВЗРЫВУ. ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ ПОВЫШАЕТ СТОИМОСТЬ АММИАКА. НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОНИЖАЮТ АКТИВНОСТЬ КАТАЛИЗАТОРА, А ВЫСОКИЕ ПРИВОДЯТ К ЕГО СПЕКАНИЮ.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ В РОЛИ «МИНИСТРА», «ЗАКАЗЧИКА», «ДИРЕКТОРА ЗАВОДА»
ИЛИ «НАЧАЛЬНИКА ПРОЕКТНОГО БЮРО» СТАВИТ ПЕРЕД ГРУППОЙ ВОПРОСЫ И НАПРАВЛЯЕТ РАБОТУ ТАК, ЧТОБЫ НЕПРЕРЫВНО ВЫЯВЛЯТЬ ПРОТИВОРЕЧИВЫЕ СТОРОНЫ ЕДИНОГО ПРОЦЕССА СИНТЕЗА И НА ЭТОЙ ПОЧВЕ ВСПЫХИВАЛИ ОСТРЫЕ КОНФЛИКТНЫЕ СИТУАЦИИ. УЧАСТНИКИ ИГРЫ ВЫСТУПАЮТ И КАК СОПЕРНИКИ И КАК
СОРАТНИКИ, ОНИ И ОТВЕРГАЮТ ЧТО-ТО И СОГЛАСОВЫВАЮТ, ОНИ ИМИТИРУЮТ ПОВЕДЕНИЕ ЛИЦ, ЗАНИМАЮЩИХ ТУ ИЛИ ИНУЮ ДОЛЖНОСТЬ. ПРОИСХОДИТ МЕЖДОЛЖНОСТНОЕ (РОЛЕВОЕ) ОБСУЖДЕНИЕ. В ГРУППЕ ВЫДЕЛЯЮТСЯ ЛИДЕРЫ, ВОВЛЕКАЮЩИЕ ОСТАЛЬНЫХ УЧАСТНИКОВ В РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ. УЧАСТНИКИ УЧАТСЯ ОРИЕНТИРОВАТЬСЯ В КОНФЛИКТНЫХ СИТУАЦИЯХ, БЫСТРО НАХОДИТЬ И ОБРАБАТЫВАТЬ
НУЖНУЮ
ИНФОРМАЦИЮ,
УЧАТСЯ
КРИТИЧЕСКИ
ОЦЕНИВАТЬ
ПОСЛЕДСТВИЯ
РЕШЕНИЙ.
5.В
Эффективность
обучения
наибольшая
тогда,
когда
личность человека проявляется именно такой, какая она есть на
самом деле.
Именно в познавательной и деловой играх обучаемый проявляет те свойства своего характера, которыми он обладает.
Как это ни парадоксально, но в игре он не играет, а ведет себя
как в реальной обстановке. А это и есть достижение максимальной активности обучаемых в учебном процессе.
Для повышения эмоционального напряжения в игру могут
вводиться и «искусственные» роли судей, критиков, оппонентов,
провокаторов,
вредителей,
консерваторов,
противников
нового, перестройки и т.п.
ПОЗНАВАТЕЛЬНАЯ ИГРА ПО СИНТЕЗУ АММИАКА МОЖЕТ БЫТЬ РАСШИРЕННА ЗА
СЧЕТ ОБСУЖДЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ПОЛОЖЕНИЯ ЗАВОДА [8], РОЛИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ [17], АГРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ (НИТРАТЫ В ПРОДУКТАХ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА, НИТРАТЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
КАК ПРЕДШЕСТВЕННИКИ КАНЦЕРОГЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ВЛИЯНИЕ ОКСИДОВ АЗОТА ИЗ НИТРАТОВ НА ОЗОННЫЙ СЛОЙ ЗЕМЛИ И В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ НА КЛИМАТ И
ЗДОРОВЬЕ ЛЮДЕЙ [14].
В СОДЕРЖАНИЕ ИГРЫ МОЖНО ВКЛЮЧИТЬ ПРОБЛЕМУ СВЯЗАННОГО АЗОТА (НЕОРГАНИЧЕСКАЯ
И
БИОТЕХНОЛОГИЯ)
[5]. ПОЗНАВАТЕЛЬНАЯ ИГРА МОЖЕТ БЫТЬ
РАСШИРЕНА КОНСТРУИРОВАНИЕМ ПРИБОРА ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА [12] И ПОЛУЧЕНИЕМ КАТАЛИЗАТОРА [3]. АНАЛОГИЧНЫМ ПУТЕМ СТАВИТСЯ ИГРА ПО ПРОИЗВОДСТВУ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ [18].
ПРЕДЛОЖИМ УЧАЩИМСЯ ЗАДАЧУ: «ОСУЩЕСТВИМ ЛИ СИНТЕЗ ЭТАНОЛА ИЗ УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА »? [7, №29-17]. ПОСЛЕ ТОГО, КАК БУДЕТ ПОЛУЧЕН
ПАРАДОКСАЛЬНЫЙ
ОТВЕТ
О
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ
ВОЗМОЖНОСТИ
ПОЛУЧЕНИЯ ЭТАНОЛА ИЗ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ, ОБСУЖДАЕМ ПРИЧИНЫ КИНЕТИЧЕСКОЙ НЕВОЗМОЖНОСТИ ЭТОГО ПРОЦЕССА И НАЧИНАЕМ ДЕЛОВУЮ ИГРУ ПО ПРОИЗВОДСТВУ
ЭТАНОЛА [16] (НАЗВАНИЕ ЭТОЙ СТАТЬИ ГОВОРИТ О ПРИГОДНОСТИ МАТЕРИАЛА ДЛЯ
ПОСТАНОВКИ ИГРЫ!).
МАТЕРИАЛЫ К ДЕЛОВЫМ ИГРАМ ПО ПРИРОДООХРАНИТЕЛЬНОЙ ТЕМАТИКЕ СОБРАНЫ В ТРУДЕ [13]. ПОЗНАВАТЕЛЬНАЯ ИГРА ПО ПРОБЛЕМЕ ПРЕСНОЙ ВОДЫ БУДЕТ
ВКЛЮЧАТЬ МНОГИЕ ПОДХОДЫ К ПОЛУЧЕНИЮ ПИТЬЕВОЙ И ЧИСТОЙ ВОДЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ УСТАНОВКИ И СТОИМОСТИ ПРОДУКТА [1, 10]. СИСТЕМНЫЙ
ПОДХОД
В
ХИМИЧЕСКОЙ
ТЕХНОЛОГИИ
ПРОДЕМОНСТРИРУЕТ
СТУДЕНТАМ
ПОЗНАВАТЕЛЬНАЯ ИГРА ПО СОЗДАНИЮ БЕЗОТХОДНОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНОВ [11].
Лабораторное занятие также может быть проведено в форме
познавательной
игры.
Небольшая
группа
учащихся
получает
задание на исследование процесса или вещества, разрабатывает
установку,
добивается
максимальной
эффективности
процесса и т.п. Познавательная игра в таком случае имитирует реальное исследование в научной лаборатории. Имитация может
доходить до такого уровня, что студенты вместо пособий получают заводские инструкции по использованию приборов и оттиски научных публикаций Особенно привлекательно сочетание деловой
игры
с
химическим
экспериментом
в
лабораторном
практикуме,
например, [3; 10; 12;]. Разумеется, познавательная игра не обязательно
должна
нести
технологическую
направленность.
Так,
можно провести групповое расследование о причинах гибели
людей на берегу вулканического озера [7, № 29-102].
Решить задачу по определению того ящика, в котором находится горящая свеча или живая кошка, также можно при помощи познавательной игры [7, №29-49].
Вопросы и задания
НАПИШИТЕ
СЦЕНАРИЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ИГРЫ ПО ЗАИНТЕРЕСОВАВШЕЙ
ТЕМЕ И ПРОВЕДИТЕ ЭТУ ИГРУ.
2.
ПРЕДЛОЖИТЕ
КРИТЕРИИ
ОЦЕНКИ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
РЫ И ОЦЕНИТЕ ПОСТАВЛЕННУЮ ИГРУ.
1.
ВАС
ИГ-
7.7. Внеаудиторная самостоятельная работа
Об
огромном
значении
самостоятельной
работы
учащихся
знает каждый преподаватель. Самостоятельность — одна из
черт характера человеческой личности, выражающаяся в направленности мышления и деятельности человека в малой зависимости от руководителя и других членов группы.
Несмотря на важность самостоятельной работы — это один из
наименее разработанных теоретических вопросов в педагогике.
Самостоятельную работу иногда рассматривают как внеаудиторную («домашнюю») работу, а иногда расширяют это понятие до
самостоятельной работы на лекциях, семинарах, в практикуме;
некоторые преподаватели считают, что самостоятельная работа
должна проходить без участия в ней самого преподавателя, а другие предполагают это необходимым; говорят о строгой индивидуализации самостоятельной работы и о коллективных формах
ее проведения
Если перед преподавателем поставлена цель формирования
творческого
мышления
обучаемого,
то
требование
наиболее
высокой
роли
самостоятельной
познавательной
деятельности
учащихся в учебно-воспитательном процессе выходит на первое место. В этом случае преподаватель вынужден организовать
такое
проведение
лекций,
семинаров,
лабораторного
практикума и, в первую очередь, внеаудиторной работы, чтобы они проходили при максимальном вкладе самостоятельности учащихся при приобретении ими новых знаний.
При таком подходе лекционная форма обучения будет характеризоваться
меньшей
ролью
самостоятельности
учащихся
по
сравнению с семинарскими и лабораторными занятиями, а внеаудиторная работа — наибольшей ролью. О приемах организации
самостоятельной работы на лекциях, как мотивационном и ознакомительном
(ориентационном)
этапах
в
формировании
умственных действий, говорилось раньше. При переходе к этапу материального действия — коллективно выполняемой лабораторной работе, и к семинарскому занятию — коллективной познавательной деятельности, осуществляемой через этап внешней речи, уровень самостоятельности учащихся возрастает.
Используя
в
организации
обучения
теорию
поэтапного
формирования умственных действий, мы считаем, что внеаудиторная работа должна рассматриваться как проведение нового знания через два последних этапа (5-й и 6-й): внутренней речи и умственного действия. Так как эти этапы проходят без непосредственного участия преподавателя, то это и
определяет минимальное участие его во внеаудиторной работе учащихся и создает предпосылки для ее максимальной самостоятельности. Этот подход вполне согласуется с мнением,
что
цель
самостоятельной
работы
заключается
в
«закреплении» знаний.
Несмотря на то, что современная система обучения основывается
на
принципе
коллективности,
внеаудиторная
работа
может
быть
организована
как
индивидуальная
(самоподготовка), что позволяет обучаемому проходить ее в оптимальном
темпе,
способствует
формированию
навыков
самоконтроля,
и
самостоятельного
получения
новых
знаний
(самообучение)
и
их
использованию,
воспитывает
ответственное
отношение
к
результатам выполнения заданий
Самостоятельная
учебная
работа
учащихся
является
одним
из наиболее эффективных средств развития потребности к будущему самообразованию.
Самостоятельная работа имеет наиболее высокую индивидуальную направленность, даже на фоне коллективной познавательной
деятельности.
Индивидуализация
обучения
предусматривает
формирование
умений
и
навыков
индивидуальной
работы и такую организацию учебного процесса, в которой выбор способов, приемов, темпов обучения учитывает индивидуальные различия обучаемых и уровень их развития.
Внеаудиторная работа включает в себя самые разнообразные формы учебной деятельности: домашние задания, завершение
оформления
лабораторных
работ,
подготовку
к
лекции,
семинару,
практикуму,
консультации,
изучение
основного
и
дополнительного материала по учебникам и пособиям, работу
на компьютере, чтение и проработку оригинальной литературы в библиотеке, написание рефератов и курсовых работ, подготовку к коллоквиумам, зачету, экзамену и т.п.
Эффективность
внеаудиторной
работы
определяется
не
числом решенных задач (об этом часто забывают преподаватели) или объемом текста курсовой работы, а объемом и качеством приобретенных знаний и сформированностью навыков познавательной
деятельности.
Очевидно,
что
эффективность
внеаудиторной («домашней») работы зависит от того бюджета времени, который на нее отводится. Наша практика показывает,
что
ежедневно
учащийся
может
затрачивать
на
внеаудитор-
ную работу не более четырех часов (исключая субботу и воскресенье, это составляет около 15 часов в неделю).
При подборе «домашних» заданий следует учитывать, что
на решение задачи или проблемы учащийся затрачивает в 5-10
раз больше времени по сравнению с преподавателем. Именно
потому
практика
некоторых
преподавателей
по
интенсификации учебного процесса путем увеличения числа заданий вредна и имеет в полном смысле антивоспитательный характер. В
этом
отношении
намного
полезнее
дифференцированный
подход — подготовленным учащимся давать одни задания, а менее подготовленным— другие.
Разработаны задачи, которые для своего выполнения требуют выполнения ряда действий. Слабо подготовленные учащиеся выполняют начальные или знакомые им действия. Чем выше подготовка учащегося, тем больше действий он выполняет
[3, №19-52; 19-75; 19-76; 20-76 и др.].
Решение задач расчетного характера — наиболее распространенный компонент самостоятельной работы.
Для того, чтобы самостоятельная работа с задачником была
успешной, учащихся следует обучать способам решения задач
и
проблем.
В
большинстве
задачников
проблемных
заданий
почти нет и авторы пытаются научить решению расчетных задач путем демонстрации некоторых примеров. Даже, не смотря на то, что подстановка числовых значений в готовую формулу не представляет труда, часто учащиеся не могут выбрать
нужную формулу и соответствующие ей числовые условия.
В методической литературе много написано о решении задач, но научный подход обнаруживается лишь в некоторых работах.
В нашей практике обучения мы предпочитаем использовать
расчетные задачи только в том случае, если исходные числовые данные или полученные результаты содержат пусть даже
простейшую проблему [3]. Особенно важно, чтобы решение подобных задач во внеаудиторное время самостоятельной работы
было непосредственно связанно с другими формами обучения:
вытекало из материала лекции или результатов практической
работы, переносилось на обсуждение в семинар и так далее. Об
этом уже говорилось подробно ранее
Новой
формой
внеаудиторной
самостоятельной
работы
мы
считаем
выполнение
учащимися
заданий
письменно
в
виде
«химических сочинений». Для специалиста с творческим мышлением овладение письменной речью столь же необходимо,
как и устной. Оба вида речи значительно отличаются друг от
друга: письменная речь требует соблюдения высокой ответственности за высказанные суждения. Письменная речь требует
знаний языка и грамматических правил. Она легче критикуется и оценивается. С психологической точки зрения письменная речь требует значительного замедления процесса мышления для того, чтобы успеть записать пришедшую в голову
мысль. Письменная речь — сильнейший фактор перевода нового знания во внутреннюю речь и в память человека.
Самостоятельная работа может включать одновременно написание сочинения (реферата) на заданную тему, доклад, его
обсуждение
и
демонстрационный
эксперимент.
Например,
небольшой группе студентов предлагалось подобрать материал о
колебательных реакциях, написать по данной теме рефераты,
сделать доклад и подготовить эксперимент. Интересно отметить, что даже обращение к недоступной по трудности монографической
литературе
оказывается
весьма
полезным
для
учащихся — они видят современное состояние науки, а возможность извлечь доступные сведения показывает, что изучение химии не прошло впустую. Совет прочитать художественное произведение о жизни и научной деятельности Б.П. Белоусова,
первооткрывателя
колебательных
реакций,
резко
повышает интерес к теме [18-21].
Для
самостоятельной
работы студентам
предлагается однадве темы докладов, но фамилии будущих докладчиков преподавателем не называются. Все студенты готовят рефераты или
краткие планы, по которым разрешается выступать. Продолжительность доклада (5-10 минут) строго оговаривается. К до кладу
предъявляются
обычные
требования
как
к
докладу
на
научном совещании, конференции или семинаре [22-27].
Другой формой самостоятельной учебной деятельности может стать курсовая работа, которая решает комплекс взаимосвязанных задач обучения и проверяется способность творчески мыслить. Курсовая работа — итог изучения курса и мера
овладения
навыками
самостоятельного
учебного
труда.
Обычно
предполагается
индивидуальное
выполнение
курсовой
работы, но не следует исключать возможностей коллективного ее
выполнения. В этом случае у преподавателя имеются самые
различные приемы организации такой работы. Например, теоретическое введение и выводы пишутся коллективно, а экспериментальная
часть
выполняется
индивидуально
или
наоборот и т.п.
Темы курсовых работ имеют обязательно междисциплинарный характер и предполагают многостороннее рассмотрение и использование внутрипредметных связей (учения науки) [22-27].
Успешность
самостоятельной
внеаудиторной
работы
зависит от сформированности у учащихся различных учебных и
познавательных умений, например, работать с книгой, плани-
ровать
эксперимент,
строить
графики
и
таблицы.
Немалую
роль играют и методологические знания. Методам самостоятельного учебного труда учащихся следует обучать [4; 7; 8; 9].
Выше обсуждалось содержание и организация обязательной
самостоятельной
работы.
В
необязательную
самостоятельную
работу входит участие в студенческих и школьных научных
кружках, работа в научных лабораториях и т.п. При условии
действительного
осуществления
такой
работы
учащимися,
ее
педагогическая
и
научная
эффективность
несравненно
выше,
чем обязательная работа.
В заключение отметим, что самостоятельная работа — это
индивидуальная (или коллективная) работа учащегося
по заранее полученным общим указаниям преподавателя. Цель ее
состоит в воспитании активной самостоятельной личности и
формировании самостоятельного творческого мышления.
Вопросы и задания
1. НАПИШИТЕ РЕФЕРАТ О САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ УЧАЩИХСЯ.
2. ПЕРЕЧИСЛИТЕ ВСЕ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ,
КОТОРЫЕ
МОЖНО
СЧИ-
ТАТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНЫМИ.
Глава 8
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
8.1. Качество химических знаний
Обучение
—
двусторонний
процесс,
осуществляемый
преподавателем
(преподавание)
и
учащимися
(учение).
Обучение, преподавание и учение — три вида деятельности, неразрывно связанные между собой в целостную систему и обладающие каждая в свою очередь системными качествами. Любая
деятельность
состоит
из
определенной
последовательности
действий, а действия из совокупности операций.
Иерархия взаимоотношений между этими понятиями представлена на рис.39, а схема составных элементов деятельности
и действия на рис. 40.
Деятельность — это процесс решения жизненных задач человеком,
который побуждается той целью, на достижение которой он направлен [7, с.
55].
Аналогичные
определения
могут быть сформулированы для понятий «действие» и «операция», но часто
понятие «цель» в определениях последних заменяется на понятие «мотив».
Строго выделить деятельность, действие и операцию обычно не удается, тем
более, что в процессе обучения первоначальная деятельность может
переходить в действие, а оно в операцию, которая затем при бессознательном
выполнении теряется. Поэтому ниже будем для простоты пользоваться
понятиями «действие» и «цель», не делая соответствующих разграничений.
Деятельность
Рис. 40. Составные элементы деятельности («оп» — операция)
По П.Я. Гальперину в каждом человеческом действии есть
ориентировочная,
исполнительная
и
контрольная
часть
[7,
с. 56]. Ориентировочная часть действия связана с использованием условий (ориентиров), необходимых для успешного выполнения
действия.
Исполнительная
часть
обеспечивает
соответствующее
преобразование
объекта.
Контрольная
часть
действия направлена на слежение за ходом действия путем сопоставления
получаемых
результатов
с
заданными
целью
деятельности образцами (эталонами), при этом производится необходимое изменение (коррекция) в ориентировочной и исполнительной частях действия.
Таким
образом,
операция,
действие,
деятельность
обязательно включают контрольную часть, что и проявляется в обучении, преподавании и учении в виде педагогического контроля следующего за деятельностью как учащегося, так и преподавателя.
Контроль
—
важнейшая
часть
обучения,
предполагающая
определение того, в какой мере достигнуты, цели обучения.
Кроме того, контроль несет в себе также образовательную (обучающую)
и
воспитывающую
функции.
Благодаря
контролю,
учащиеся
корректируют
свои
знания
и
познавательную
деятельность и приобретают новые знания. Воспитательное значение контроля разнообразно, в частности, он приучает человека
к постоянной и ответственной учебной работе, дисциплинирует. Контроль развивает в учащемся самостоятельность вместе с
такими качествами личности, как самоконтроль и самооценка.
Контроль за познавательной деятельностью студента важен
для преподавателя. Это — обратная связь, говорящая о качестве преподавания. Низкие результаты обучения говорят о низком качестве самого преподавателя, о неспособности его адаптироваться к имеющемуся уровню знаний студентов. Выявление типичных ошибок часто показывает на недостатки применяемой методики преподавания.
Контроль в обучении проявляется в оценке знаний. Оценка
знаний — процесс, состоящий в определении степени соответ ствия
сформированного
у
учащегося
знания
(умения,
навыка)
знанию,
задаваемому
целями
обучения.
Таким
образом,
исходным
пунктом
оценки
знаний
является
определение
целей
обучения и тех конечных и промежуточных результатов, которые учащиеся должны достичь [6, с. 23].
Один из способов описания целей обучения состоит в указании качеств знаний, которые должны проявиться у учащихся
в результате обучения [6, с. 26].
В
психологической,
педагогической
и
методической
литературе имеются различные (но сопоставимые) системы качеств
знаний. Остановимся на некоторых из них.
В деятельностном подходе к обучению оно рассматривается
как деятельность, поэтому к обучению, учению и преподаванию можно применить все те характеристики, которые относятся к действию. Любое действие человека описывается путем указания оценки степени сформированности основных его
характеристик.
Степень
сформированности
этих
характеристик определяет конкретные цели обучения и указывает на качества
знаний.
Выделены
следующие
независимые
характеристики
(параметры)
действия:
форма,
обобщенность,
свернутость (развернутость) и освоенность [7, с. 57].
Форма
действия
характеризует
«степень
присвоенности
действия субъектом» или то, насколько изменилось действие
на пути его преобразования из внешнего (материального) во
внутреннее (умственное). Различают три основные формы действия: материальную, внешнеречевую и умственную.
Материальная форма действия — это реальное преобразование
некоторого
материального
объекта.
Например,
сборка
прибора, титрование, расчет при помощи калькулятора и т.п.
Материальное
действие
выполняется
пооперационно,
что
позволяет осуществлять контроль за выполнением каждой операции. Оценка выставляется за число правильно выполненных
операций.
Внешнеречевая
форма
действия
характеризуется
тем,
что
объект
действия
представлен
внешней
речью
(устной
или
письменной) в виде рассуждения вслух или письменного сообщения. Действие в этой форме становится теоретическим. Перевод действия из материальной формы во внешнеречевую поответствует более высокому уровню усвоения и заслуживает
более высокой оценки.
Умственная форма действия означает, что действие осуществляется субъектом про себя, в уме и знание усвоено в виде
представлений,
образов,
понятий,
операций,
выполняемых
умственно. Знания, перешедшие в умственный план, обладают
еще более высокими качествами.
Обобщенность действия характеризует меру выделения существенных
для
выполнения
действия
свойств
предмета
из
других,
несущественных.
Количественная
оценка
определя-
ется
числом
выделенных
существенных
признаков
объекта.
Например, в задаче № 29-2 [1] требуется перечислить факторы, влияющие на выход продуктов реакции (см. также задачу № 29-39).
Свернутость действия связана с тем, что все операции,
первоначально входившие в состав действия (действие развернуто),
выполняются
человеком.
Чем
меньше
выполняется
операций, тем более действие свернуто, сокращено (менее развернуто).
ПОСМОТРИМ, КАК ПРОИСХОДИТ СВЕРТЫВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ (СОКРАЩЕНИЕ ЧИСЛА ОПЕРАЦИЙ) ПРИ СОСТАВЛЕНИИ УРАВНЕНИЯ РЕАКЦИЙ ГИДРОЛИЗА В СОКРАЩЕННОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ИОННОМ ВИДЕ. УЧАЩЕМУСЯ ПРЕДЛАГАЕТСЯ ЗАДАНИЕ НАПИСАТЬ УРАВНЕНИЕ ГИДРОЛИЗА ХЛОРИДА АММОНИЯ.
I. В НАЧАЛЕ ОБУЧЕНИЯ ИЛИ ПРИ ПЛОХОМ УСВОЕНИИ НОВОГО ЗНАНИЯ ДЕЙСТВИЕ РАЗВЕРНУТО:
NН4С1 = СI + NН4;
Н20 = Н+ +ОН-;
С1 +ОН = НЕВОЗМОЖНО;
С1+ Н+= НС1, СИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ;
NH4+Н+ = НЕВОЗМОЖНО;
NH4+ОН
=
МН4ОН,
СЛАБЫЙ
ЭЛЕКТРОЛИТ;
7. NH4+OH- + H+ = нн4он +н+;
8. NH4 + H20 = ЫН4ОН + Н+ (ЦЕЛЬ
ДЕЙСТВИЯ);
II. ОДИН ИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СВЕРТЫВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ:
a. NH4С1 = NH + СI ;
b. Н20 = Н+ +ОН;
c. NH4 +OH= NH4ОН (СЛАБЫЙ
ЭЛЕКТРОЛИТ).
III. ПОЛНОЕ СВЕРТЫВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ:
1.
NH4+Н20 = NH4ОН + Н+.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, В РАССМОТРЕННОМ ПРИМЕРЕ ПО МЕРЕ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА, ПРОИЗОШЛО СВЕРТЫВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ С 8 ОПЕРАЦИИ ДО 4 И ДАЛЕЕ ДО ОДНОЙ.
НЕСОМНЕННО, ЧТО ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ОЦЕНИВАЯ ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ, ПОСТАВИТ
БОЛЕЕ ВЫСОКУЮ ОТМЕТКУ ТОМУ, КТО НАПИШЕТ ОДНО ПОСЛЕДНЕЕ УРАВНЕНИЕ, А
НЕ НЕСКОЛЬКО.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Освоенность
действия
связана
с
автоматизированностью
его
выполнения.
Каждый
преподаватель
несомненно
отмечает, как учащийся записывает уравнение гидролиза: что-то пишет, зачеркивает дрожащей рукой формулу, делает неверное
движение. Знания такого учащегося ниже, чем учащегося уверенно записывающего уравнение.
Таковы независимые характеристики действий; они хотя и
связаны, но ни одна из перечисленных характеристик не является следствием другой.
Кроме
независимых
характеристик,
действие
может
быть
описано при помощи вторичных характеристик. К ним относят следующие.
Разумность
действия
определяется
существенностью
тех
условий,
на
которые
ориентируется
человек,
выполняющий
данное действие [7, с. 60]. Разумность действия определяется
обобщенностью и свернутостью.
Сознательность состоит не только в правильном выполнении действия, но и в полноте его представления в речевой
форме.
Абстрактность
действия
характеризуется
возможностью
выполнения действия как обобщенного и без обращения к материальным объектам.
Прочность действия
— характеристика,
описывающая
возможность выполнения действия спустя некоторое время после
его
формирования.
Прочное
действие
одновременно
обобщенное и автоматизированноеРассматривая учение как деятельность и считая
знания
действиями,
в
которые
включено
предметное
содержание,
следует признать, что знания обладают теми же характеристиками, что и действия. В этом случае качества знаний могут
быть описаны степенью достижения тех характеристик действия, о которых речь шла выше. Поэтому мы можем говорить
об
обобщенных,
свернутых,
освоенных,
разумных,
сознательных, абстрактных и прочных знаниях. В работе Талызина
Н.Ф.
пишет:
«Качество
знаний
определяется
содержанием и
характеристиками
той
познавательной
деятельности,
в
состав
которой они вошли» [7, с. 42].
Другие авторы выделяют не только различные важнейшие
для целей обучения и его оценки качества знаний, но и по-разному их объясняют.
И.Я. Лернер, создавая систему качеств знаний, отмечает,
что знание человека проявляется только в его деятельности [5,
с. 7]. Большинство преподавателей этого не знают или об этом
забывают, выставляя оценки на проверках и экзаменах за перечисление фактов или совпадение числового ответа на задачу
с заранее выполненным.
Отличительной чертой системы качеств знаний И.Я. Лернера является то, что качества сгруппированы попарно, что позволяет показать их взаимовлияние. Всего И. Я. Лернер перечисляет 6 пар качеств знаний.
Полнота и глубина знаний [5, с. 13]. Полнота знаний характеризуется
и
измеряется
количеством
единиц
программных знаний об изучаемом объекте. Глубина знаний характеризуется
совокупностью
осознанных
учащимися
существенных связей между знаниями. Полнота знаний допускает их
изолированность,
но
глубина
предполагает
их
связь.
Заметим, что связь между знаниями проявляется при достаточно
большом объеме знаний, поэтому глубина знаний зависит от
их полноты.
Не все связи между знаниями могут быть раскрыты сразу.
Учащимся
обычно
трудно
воспринимать
множество
связей,
раскрытие
связей
требует
времени,
введение
каждой
новой
связи
требует
восстановления
в
сознании
учащегося
предыдущей
совокупности
связей.
Именно
поэтому
обучение
химии имеет характер преподнесения фактов, а не раскрытия
их взаимосвязи. Из этого также следует, что проверка знаний
по качеству их глубины должна проводиться через некоторый промежуток
времени
после
начала
изучения
некоторой
темы.
Систематичность
и
системность.
Систематичность
знаний
характеризуется
осознанием
определенной
последовательности в расположении элементов знания и их иерархии
(вспомним
логику
науки:
уровни
организации
вещества,
последовательность
термодинамика
—
кинетика
—
строение).
Систематичность
знаний
обусловлена
дидактическим
принципом
систематичности
обучения.
Систематичность
знаний
формируется при условии, что их усвоение проходит в определенной логической связи, когда последующее опирается на предыдущее.
Системность
как
качество
знания
предполагает
по
И.Я.
Лернеру понимание личностью знаний по их месту в структуре научной теории. Этому вопросу было посвящено специальное исследование Л.Я. Зориной [2], которая впервые выделила
это качество знания. Подобное определение системности нам
представляется узким.
Системность химического знания — это такое его качество,
которое
раскрывает
систему
объекта
химии,
т.е.
вещества
(уровни его организации) и реакции (зависимость от различных факторов).
Мы под системным научным знанием понимаем такое знание, которое построено в соответствии с системой изучаемой
науки, т.е. охватывает взаимосвязи между основными учениями науки.
Самое общее определение системности знаний состоит в
том, что это такая целостность знаний, в которой каждый
элемент знания отражает систему изучаемого объекта.
Без связей между элементами знаний нет по существу и самих знаний. Системность — важнейшее качество знания, оно
определяется тем числом связей, которое устанавливается обучаемым при рассмотрении объекта. Задания на описание объекта, например процесса превращения ацетилена в бензол [1,
№29-21], позволяют выявить и количественно оценить системность знаний.
Оперативность и гибкость знаний [5, с.23]. Любое знание, создаваемое наукой или приобретаемое в обучении, предполагает его применение. Оперативность — качество, характеризуемое числом ситуаций, в которых обучаемый это знание
применяет, или числом способов, которыми он может его при менить.
Оперативность
знаний
—
это
готовность
их
использования.
Это
качество
знаний
формируется
такой
организацией
обучения,
при
которой
учащийся
активно
и
самостоятельно
приобретает знания и применяет их для получения новых
знаний. Гибкость знаний проявляется в готовности человека
самостоятельно
находить
новые
способы
применения
знаний. Чем быстрее учащийся находит способ применения знания в новых условиях или применения приложения различных знаний к решению возникшей задачи, тем глубже его
знания.
Оперативность и гибкость знания, как его качества, создается
средствами
проблемного
и
исследовательского
обучения,
деловыми
и
познавательными
играми.
Дискуссионными
семинарами,
исследовательским
коллективным
практикумом.
В
какой-то мере оперативность и гибкость знаний выявляются
заданиями на нахождение числа способов объяснения какоголибо явления и подобными заданиями.
Оперативность и
гибкость
знания
имеют
непосредственное
отношение к вопросу об актуализации знаний, т.е. их оживления в нужный момент. Этот вопрос исключительно важен в
практической деятельности специалиста.
d. Конкретность
и
обобщенность знаний. По
И.Я.
Лернеру
обобщеность
знаний
предполагает способность
подвести
конкретное
знание
под
обобщенное,
а
конкретность — показать
конкретное как проявление
обобщенного. В то же
время
автор
делает очень существенное
замечание о том, что
«оперирование
обобщениями
без
готовности показать, что за
этими
обобщениями скрывается в
конкретной
действительности, по большей части обесценивает
обобщения».
За
обобщенными
знаниями
всегда
должны
выступать
конкретные
знания.
Для
формирования обоих качеств
знания обучение следует
проводить
и интуитивно и дедуктивно:
от частного к общему и от
общего
к частному.
e. Свернутость
и
развернутость
знаний.
Добавим
к
ранее сказанному об этих
качествах
знания,
что
свернутость
знания
состоит
в
способности
личности
выразить
знание
компактно и одновременно так,
чтобы был виден ход
уплотнения
знаний.
Неспособность
учащегося
развернуть
свернутое
знание
свидетельствует
о
низком
качестве
этого
знания.
Свернутость знания связана с его
обобщенностью,
а
развернутость
с
конкретностью, но эти его
качества не идентичны. Как
выше
было показано на примере с
написанием
уравнения
реакции
гидролиза, можно добиться
сокращенного, компактного
способа для реакций с
хлоридом аммония, но это
знание
не
будет
обобщенным.
Оно
им
станет, если учащийся
будет
записывать
сокращенным
молекулярно-ионным
способом
уравнения реакций для любых
предлагаемых ему солей и
сможет
выразить
словами
ход
мыслей при получении
сокращенного
уравнения.
6. Осознанность и прочность знаний. Осознанность знаний
по И.Я. Лернеру выражается в понимании личностью их связей и путей получения, в умении доказывать наличие связей,
механизм их возникновения и действия. К этим признакам автор добавляет также понимание расположенности и соподчиненности связей между знаниями и различие существенных и
несущественных связей.
Осознанность знаний проявляется в речи обучаемого, если
она
имеет
характер
«преобразующего
воспроизведения»,
т.е.
когда
учащийся излагает
материал
своими
словами,
показывает связи между элементами знаний, перестраивает изложения, не противореча логичности и научности. Важным признаком
осознанности
является
проявление
учащимися
способности
осуществлять
систематизацию
и
классификацию
объектов.
Прочность знаний состоит в устойчивости хранения в памяти существенных элементов знания и в готовности их использования.
И.Я.
Лернер
совершенно
обоснованно
предупреждает, что современное обучение должно быть ориентировано не
на память, а на использование знаний, и речь идет о том, чтобы достичь прочность знаний за счет всех выше обсужденных
качеств. Прочность знаний существенно зависит от интереса к
изучению материала.
Перечисленные качества знаний связаны друг с другом и
взаимно влияют. Это особенно сильно проявляется в таких качествах,
как
оперативность
или
прочность.
Нетрудно
заметить, что эти важнейшие для целей обучения качества связаны
и зависят от сформированности, глубины, полноты, системности, обобщенности, гибкости знаний. Именно поэтому оценка
сформированности
какого-либо
одного
качества
оказывается
очень трудной задачей из-за невозможности составления соответствующего «чистого» задания. Тем не менее преподаватель
должен иметь четкое представление о качествах знаний и быть
способным хотя бы самому себе объяснять, что он проверяет в
знаниях обучаемогоЗаметим, что некоторые качества знаний совпадают с
качествами ума человека и с качествами личности. В этом и состоит
развивающая
функция
обучения
—
формируя
качества
знаний, преподаватель одновременно создает личность с определенными качествами ума. Так, в работе [3] перечисляются качества ума: глубина (проявляется в степени существенных признаков, которые человек может абстрагировать в познавательной
деятельности)
и
противоположное
качество
—
поверхностность ума; гибкость ума (легкость перехода от одной системы действия к другой, легкость переключения, наклонность к
шаблонной
деятельности)
и
противоположное
качество
—
инертность ума; устойчивость ума (проявляется в ориентации
человека на совокупность известных признаков, несмотря на
провоцирующее
воздействие
случайных
воздействий)
и
противоположное качество — неустойчивость (необоснованный переход от одних действий к другим); ум с осознанностью мыслительной
деятельности
(проявляется
в
возможности
выразить
словами или символами цель и результат деятельности) и противоположное
качество
—
неосознанность;
самостоятельность ума (проявляется в чувствительности к посторонней помощи). Таким образом, сформированность качеств знаний, выявленная их проверкой и контролем, дает некоторые указания
на качества личности. Одних знаний о качествах знаний преподавателю недостаточно для оценки знаний учащихся — необходимо знакомство с принципами оценивания качеств знания.
Вопросы и задания
i. ПРОСМОТРИТЕ
В ТЕКСТЕ
ВСЕ
ВИДЫ
КАЧЕСТВА
ЗНАНИЙ И ПОПЫТАЙТЕСЬ
ДОПОЛНИТЬ
СВОИМИ
ПРЕДЛОЖЕНИЯМИ.
ii. Осуществите
свертывание
деятельности
по
усвоению
какого-либо
химического
знания,
например,
составление
уравнения окислительновосстановительной
реакции,
расчет
изобарного потенциала
реакции,
расчет растворимости по
значению произведения
растворимости и т.п
8.2. Оценка знаний
Оценка знаний при их проверке — одна из важнейших педагогических проблем. Она выполняет обучающие, контролирующие и воспитывающие функции. Кроме того, она свидетельствует об эффективности отобранного содержания обучения, методов и средств обучения, об организационных формах обучения.
Оценка знаний путем выставления баллов часто бывает очень
субъективной.
По-разному
оцениваются
знания
различными
преподавателями. Один считает ошибку грубой, другой — ту же
ошибку несущественной. Один преподаватель оценивает рассказ
о ходе решения задачи, другой — выставляет оценку по соответствию ответа, полученного учащимся, правильному ответу.
При контроле знаний преподаватели обычно не соотносят
качества знаний с целями обучения и в связи с этим один и тот
же ответ рассматривается с точки зрения достижения различных качеств знаний — в этом состоит главная причина кажущейся
необъективности
оценки.
Другие
причины,
отмеченные
в работе [12]: отсутствие сформулированных требований к ответу,
преподаватель
вообще
незнаком
с
механизмом
оценки
знаний, не разработаны приемы контроля за системой знаний
по материалу курса, небольшое число вопросов в задании, проверка
наличия
фактологических
знаний,
личные
качества
преподавателя
и
другие.
Необъективная
оценка
воспринимается
обучаемым
как
несправедливая
[см.
14].Оценка
знаний
может
производится
различными
способами.
Остановимся
на
некоторых.
В процессе обучения формируются определенные виды познавательной деятельности и оценка знания возможна по степени
достижения
некоторого
заданного
уровня
сформированной деятельности. Такой подход плодотворно развит В.П.Беспалько [4]. Им выделено 4 уровня учебной деятельности:
I уровень — уровень знакомства. На этом уровне обучаемый приобретает умения узнавать, опознавать и распознавать
объекты без какого либо проникновения в их сущность. Знание поверхностны, не глубоки.
II уровень
—
уровень
воспроизведения
(репродукции).
Ему
соответствует
воспроизводящая
(репродуктивная)
деятельность, что выражается в том, что учащийся может более или
менее правильно воспроизвести текст учебника или повторить
рассуждения
преподавателя.
Обсуждение
изучаемых
объектов
происходит без опоры на их сущность, а на память. Сформировано умение воспроизводить информацию.
III уровень
— уровень умений, в основном — это уровень
умений применять усвоенную
информацию.
На этом
уровне
возможно решение задач по заранее усвоенному образцу. Познавательная деятельность проходит в привычных условиях.
IV уровень
— уровень переноса знаний
(или трансформации). На этом уровне учащийся приобретает умение ориентироваться
в
незнакомой
познавательной
обстановке,
принимать
решения в новых, проблемных ситуациях. На этом уровне обнаруживается проявление
творчества, перенос знаний из одной предметной области в другую, из одной науки в другие,
объединение нескольких элементов знания, усвоенных в разное время, в единую систему.
Определение
с
помощью
специально
составленных
знаний
способности
учащегося
выполнять
учебную
деятельность на том или ином уровне позволяет оценивать результаты обучения.
В работе В.М. Полонского [12, с. 30-31] система уровней
(ступеней) усвоения учащегося расширена до шести уровней,
причем некоторые совпадают с уровнями В.П. Беспалько:
I уровень
— знание (простое) — рассматривается как узнавание,
запоминание,
воспроизведение
информации.
Запоминание осуществляется на основе взаимосвязи факторов, терминов, понятий, суждений, операций.
II уровень
— понимание — обнаруживается в понимании
смысла изученного материала, в умении увидеть главное, определить причину и следствие явления и т.п.
III уровень
— применение — применение информации (фактов, правил, теорий, методов) в новых ситуациях.
IV уровень
— анализ — качество знания, позволяющее разделять информацию на взаимозависимые части.
V уровень
— синтез — творческое преобразование информации из разных источников и создание новой, объясняющей
явление или событие, предсказывающей что-либо и т.п.
VI уровень — оценка — суждение о целостности идеи, метода, теории на основе проникновения в суть явлений и их сравнения.
Уровни В.П.Беспалько более удобны для практического использования, что и отмечается в многочисленных научно-методических
работах.
Уровни
В.М.Полонского
рассчитаны
в
большей
степени
на
методологически
насыщенное
обучение,
на проверку системности знаний.
Количественная оценка объема знаний не представляет особого труда — достаточно спросить обучаемого, знает ли он о
чем-то или нет.
Весьма часто такая процедура совершается в текущем
контроле и даже на экзаменах. Количественная оценка каче
ства знаний — вопрос значительно более трудный для разрешения.
Можно
оценивать
в
условных
единицах
(баллах)
достижение того или иного уровня усвоения по В.П. Беспалько или по В.М. Полонскому, но чем выше проверяемый
уровень,
тем
трудней
составить
соответствующее
данному
уровню задание и объективно оценить качество его выполнения. Трудности с оценкой знаний еще более возрастают из-за
существования в практике обучения нескольких методов количественной
оценки
педагогических
явлений.
Коротко
остановимся на них.
Наиболее широкое распространение при изучении педагогических
явлений
получили
три
метода
их
количественной
оценки:
регистрации,
рангового
измерения
и
интервального
измерения.
Суть метода регистрации состоит в том, что изучаемым
объектам,
различающимся
по
некоторым
признакам,
приписываются
числа,
характеризующие
наличие
или
отсутствие
определенного
признака.
При
наличии
признака
объекту приписывается число «1», при отсутствии его — число
«0».
Затем
числа
суммируются.
Таким
приемом
преподаватель получает сведения о посещаемости занятий, о дисциплинированности, об успеваемости и т .п. Этот метод не позволяет
измерять
качество
знания,
но
по
совершенным
учащимися
ошибкам
допускает
суждение
о
степени
развития
некоторого качества.
Метод регистрации — наиболее доступный и широко применяемый преподавателями метод оценки, но он тем однозначнее
отражает характеристики изучаемого объекта, чем точнее выделен критерий признака. Именно в субъективности критериев и кроется субъективность оценки.
Метод ранговой оценки заключается в том, что объекты располагаются в порядке изменения величины какого-либо признака объекта, затем объектам по их месту в полученном ряду
приписывается порядковое число, которое и называется рангом, а саму операцию присвоения места — ранжированием.
Обычно
объекты
с
большей
величиной
признака
получают
большие числа, ранги.
При помощи ранжирования оцениваются результаты конкурсов
и
соревнований.
Существующая
пятибалльная
система
оценок также основана на этом методе. Баллы характеризуют
место учащегося в определенной группе, составленной по результатам выполнения данной контрольной работы. Часто балл
вообще превращается в словесную оценку преподавателем действия
учащегося.
Объективность
приобретенного
учащимся
ранга зависит от того, насколько объективно оценивается выполненное
проверочное
задание.
Пятибалльная
шкала
грубо
оценивает
знание
учащихся.
Более
точное
распределение
по
рангам будет в десятибалльной или стобалльной шкалах.
Баллы и ранговые оценки — это порядковые числа и с ними
нельзя
проводить
арифметические
операции.
Хотя
средний
балл — бессмыслица, но тем не менее он часто используется в
учебном процессе и несет достаточно значимую информацию.
Обычные методы статистической обработки данных к балльным оценкам не применимы [9; 7, с. 30].
Метод интервального измерения применяется для таких
объектов, для которых могут быть найдены эталоны измерения. Например, число слов в «химическом сочинении, длительность (в минутах) сборки штатива, точность определения
рН раствора или концентрации вещества и т.п. Чаще всего величина
признака
определяется
числом,
показывающим,
сколько раз данная единица меры (эталон) укладывается в
данной величине изучаемого признака.
Некоторые другие требования к знаниям и умениям и критерии оценки изложены в работе [12]. Методики измерений в
педагогике обсуждаются также в работах [14; 9; 15; 13].
Заметим, что в современной школе общепринята методика оценки знаний по числу ошибок, при этом под ошибкой понимается
отклонение
от
определенного
стандарта,
в
том
числе
от
ответа
на
задачу,
или
невыполнение
какой-либо
операции.
Отметка выставляется по принципу — чем больше ошибок,
тем она ниже. Таким образом, оценка знаний воспринимается
некоторыми учащимися («слабыми») как наказание за совершенные ошибки. Этот подход следует изменить, и оценивать
знания по успехам и достижениям. Оценка в основном должна иметь поощрительное значение, а не наказуемое.
Вопросы и задания
1.
ОБЪЯСНИТЕ,
ЗА ЧТО ВЫ ВЫСТАВЛЯЕТЕ ИЛИ ВАМ ВЫСТАВЛЯЮТ ОЦЕНКИ
5, 4,
3 И 2.
КОНКРЕТНО
ВЫСКАЖИТЕ СВОЕ МНЕНИЕ ПО ПОВОДУ ВОЗМОЖНОЙ ЗАМЕНЫ
ПЯТИБАЛЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ЗНАНИЯ НА ДЕСЯТИБАЛЛЬНУЮ.
3. КАКОВО ВАШЕ СОБСТВЕННОЕ МНЕНИЕ ПО ПОВОДУ СРЕДНЕГО БАЛЛА В ПЯТИБАЛЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ.
2.
8.3. Виды контроля за усвоением знаний
Тесты
В учебно-познавательном процессе обычно пользуются тремя видами контроля — текущим, промежуточным и итоговым. В системе обучения химии, основанной на перенесении
системы
изучаемой
науки
на
систему
учебной
дисциплины,
контроль,
обладающий
высокой
обучающей
функцией,
формирует ту же систему знаний. Это находит свое отражение в
видах
контроля,
которые
мы
называем
тематическим,
блочным и дисциплинарным.
Тематический контроль осуществляется еженедельно при
изучении отдельных тем, которым посвящены лекция, семинарское
и
лабораторное
занятие.
Тематический
еженедельный
(текущий)
контроль
проводится
методами
программированных и письменных заданий, а также учебного опроса.
Наибольшее число методических исследований и разработок
посвящено
программированному
контролю.
Программированный контроль может осуществляться собственно при помощи программ, т.е. последовательно следующих друг за другом порций учебного материала, в которых отсутствуют некоторые важные, ключевые слова, числа, формулы и т.п. [см. работу 26]. Прохождение определенной темы программы свидетельствует об усвоении материала, а число допущенных ошибок — о качестве усвоения (но ничего не говорит о качествах
сформированных
знаний!).
По
числу
ошибок
оценка
может
быть выставлена в баллах.
Другой
способ
программированного
контроля
состоит
в
предъявлении обучаемому серии вопросов с несколькими ответами на каждый вопрос, причем среди них один (чаще всего)
или несколько правильные, и задача испытуемого состоит в
указании правильного ответа.
Такой
способ
контроля
называется
стандартизированным
или тестовым.
НАПРИМЕР, [25, С. 57]:
ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ I МОЛЬ ВОДОРОДА И I МОЛЬ ХЛОРА ВЫДЕЛИЛОСЬ 184
КДЖ ТЕПЛОТЫ. ВЫЧИСЛИТЕ ЭНТАЛЬПИЮ ОБРАЗОВАНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА
А: + 184 кДж/моль;
Б: -184 гсДж/молъ;
В: -46 кДж/моль;
Г: -92 кДж/моль;
Д: + 92 кДж/моль.
ИЗ ПРЕДЛОЖЕННЫХ 5 ОТВЕТОВ УЧАЩИЙСЯ ДОЛЖЕН ВЫБРАТЬ ПРАВИЛЬНЫЙ
(-92 КДЖ/МОЛЬ).
Самое общее определение теста заключается в том, что тест —
это задание на выполнение деятельности данного уровня в сочетании со способом оценки (эталоном):
тест = задание + эталон.
Сопоставляя ответ учащегося с эталоном, делают вывод о
качестве выполнения задания. Тест без эталона представляет
собой обычный контрольный вопрос или задачу без объективности оценки. Именно эталон — правильный ответ из нескольких предлагаемых на выбор — и обусловливает объективность
оценки [3; 13; 18; 20; 21; 7].
Несмотря на кажущуюся простоту создания тестов, имеется
ряд предъявляемых к ним требований. Важнейшие из них состоят в следующем.
Обоснованность
теста
(адекватность,
действенность,
показательность,
валидность)
—
требование,
заключающееся
в
соответствии
содержания
теста
целям
обучения,
проверяемому признаку или качеству знания.
Требования высокой обоснованности теста близко к требованию полноты и всесторонности проверки знаний. Обоснованность
теста
оценивается
соотношением
между
результатами
ответа на тест и на эталон, которым может служить контрольная работа, устный опрос и другие виды проверки.
Для
количественной
оценки
действенности
тестов
следует
пользоваться
статистическими
методами,
в
частности,
корреляционным анализом [20, с. 72; 13; 14]. Для экспериментальной проверки теста на его обоснованность определяют коэффициент
корреляции
результатов
тестирования
с
результатами
нетестовых испытаний той же группы учащихся (письменная
работа на то же содержание). Оценивание знаний в последнем
случае производится группой преподавателей.
Коэффициент
корреляции
может
изменяться
от
-1,0
до
+ 1,0. Если получено значение (0,9-0,7), то это свидетельствует о высокой обоснованности (действенности) теста. Если коэффициент
лежит
в
интервале
(0,7-0,4),
то
обоснованность
теста
считается
удовлетворительной.
Коэффициент
корреляции ниже 0,4 говорит о необходимости переработки тестовых
заданий.
Требование
уместности
теста
(релевантность)
близко
по
смыслу обоснованности. Уместность — соблюдение взаимосвязи между содержанием теста (предлагаемой задачей) и тем, что
давалось учащемуся в процессе обучения.
Надежность
(состоятельность)
—
требование
стабильности, устойчивости показателей при повторных испытаниях равноценными вариантами теста. Для количественной оценки надежности
пользуются
коэффициентом
корреляции,
величина
которого выше 0.9 свидетельствует о надежности теста [20, с.
74-75; 13, с. 26-29].
Дифференцирующая
(различительная)
сила
теста
—
требование, заключающееся в том, что по результатам выполнения тестового задания учащиеся распределялись по подгруппам в соответствии с имеющимися у них качествами знаний,
причем
такое
распределение
соответствовало
бы
распределению по показателям (баллам) выполнения других заданий.
Например,
по
результатам
выполнения
теста
расположим
всех учащихся в последовательности снижения результатов, а
затем распределим их по нескольким группам, предположим,
по пяти группам, так, чтобы в каждую входило одинаковое
число учащихся. Тогда в первой группе будет 20% учащихся,
которые лучше всех ответили на все вопросы, в следующей —
20%, которые показали несколько худшие результаты и так
далее, до последней, пятой группы, в которую войдут оставшиеся 20% учащихся с наихудшими результатами.
Дифференцирующая сила теста будет высокой, если группа
учащихся, хорошо справившаяся с заданием в целом, хорошо выполнила и
тест
и
подобное
наблюдалось
бы
и
в
оставшихся
группах. Таким образом, тест должен достаточно четко разделять учащихся на «сильных» и «слабых». Если же обнаружится, что все (или большинство) учащихся выполнили или не выполнили тест, его дифференцирующая сила слаба и тест следует усовершенствовать или изъять из задания.
Дифференцирующая сила теста говорит о его качестве, так
как отражает статистически связь между выполнением
задания в целом и данного теста. Если учащиеся получили высокие
оценки за тест и низкие за все задание или наоборот, то это свидетельствует о недостатках или теста, или всего задания. Любое задание, и тест в том числе, должны давать возможность
отделить
(различить)
учащихся,
овладевших
материалом
от
тех, кто им не овладел.
Дифференцирующая сила теста связана с его трудностью
и
доступностью
для
учащихся.
В
принципе,
тест
должен
быть трудным для выполнения, но его трудность должна не
выходить за рамки его дифференцирующей способности. Доступность теста связана с такой формулировкой или построением
вопроса,
которые
препятствуют
его
пониманию,
а
это
снижает
качество
теста.
Требование
простоты
теста,
четкости
формулировки
того,
что
требуется
выполнить
—
важнейшее
практическое
условие
эффективности
контроля
знаний.
Однозначность теста. Это условие требует, чтобы оценки
за выполнение задания одним учащимся были одинаковы у
всех проверяющих преподавателей (объективность контроля).
Предлагались и другие требования к тестам: легкость проведения контроля, простота и малые затраты времени на подсчет результатов тестирования.
Нам представляется важным выделить еще одно требование
к тестам, которое назовем диагностичностью. В предложенном В.М. Полонским вероятном методе контроля вводится понятие
«диагностический
вес
вопроса»,
которое
определяется
как вероятность ответа на все вопросы при условии ответа на
данный вопрос или их группу [18, с. 77-82]. Чтобы проверить
всю систему знаний, совершенно необязательно (об этом знают
все преподаватели!) задавать вопросы по всем разделам материала, а достаточно подобрать такие вопросы, ответы на которые с наибольшей вероятностью показывают усвоение всей темы или всей системы знаний.
Диагностический вес вопроса или теста определяется как
отношение
Д = А/Б,
где А — число учащихся, правильно ответивших на все вопросы данной темы, раздела, системы знаний;
Б — число учащихся, правильно ответивших на данный
вопрос или группу вопросов.
Например, если учащийся правильно запишет формулы дигидрофосфата аммония (Д = 0,62), основного карбоната меди
(Д = 0,65) или борной кислоты (Д= 0,83), то он с большей вероятностью сможет записать формулы оксида кальция (Д = 0,25)
или кремниевой кислоты (Д = 0,28) и проверять знания последних необязательно [11].
При составлении заданий для тестирования имеет значение
последовательность
предъявления
вопросов.
В
первую
очередь она должна определяться логикой науки и целями контроля. Если стоит задача отбора учащихся, усвоивших курс, то
задание должно начинаться с самых трудных вопросов, с вопросов с наибольшим диагностическим весом. Если же, наоборот,
хотят
отобрать
учащихся,
не
усвоивших
определенный
минимум знаний, в задании вопросы с меньшим диагностическим весом располагаются в начале [18, с. 86].
Число ответов к вопросу сказывается на доверительности
контроля. При малом числе ответов велика вероятность угадывания правильного ответа [13, с. 10-11; 7]. Оптимальными
считаются задания, содержащие 8-12 вопросов с 4-5 выборочными ответами на каждый. Большее число вопросов в задании, хотя и уменьшает влияние случайного угадывания на конечный результат, требует больших затрат времени на проведение тестирования и проверку. Увеличение числа выборочных ответов связано с трудностями подбора неправильных, но
рациональных,
не
бессмысленных
ответов.
Обнаружено,
что
учащиеся довольно легко выделяют среди ответов заведомо неверные,
противоречащие
простейшей
логике
рассуждений.
Для снижения эффекта угадывания рекомендуется вводить ответы типа «не знаю», «правильного ответа нет».
Тестовый контроль, если не принять соответствующие предосторожности, при составлении ответов часто не позволяет
отличить
знания,
переведенные
в
память
механическим
заучиванием материала, от знаний, основанных на понимании,
что, конечно, снижает доверительность результатов контроля.
Неверные и ложные утверждения в ответах к вопросу —
значительный недостаток тестового контроля знаний. Во время
проверки
знаний
внимание
учащегося
усиливается,
ему
приходится анализировать все сопровождающие вопрос отве- ты и указание
на
ложный
ответ,
как
на
будто
бы
правильный,
может
привести
к
длительному
запоминанию
неверного
утверждения.
НАПРИМЕР, ВОПРОС:
— КТО ПРЕДЛОЖИЛ УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА?
А: БОЙЛЬ;
Б: МАРИОТТ;
В: МЕНДЕЛЕЕВ;
Г: КЛАПЕЙРОН;
Д: НЕ ЗНАЮ.
Если студент назовет Мариотта, то имеется определенная
вероятность, что этот неверный ответ он запомнит. И, конечно, совершенно недопустимо к вопросу с просьбой указать
правильную
формулировку
закона,
правила,
принципа
Ле
Шателье, давать в качестве приложения к правильной, несколько
неправильных.
Запомнившееся
ложное
утверждение,
особенно
если
оно
оригинально,
поражает
необычностью, яркостью, впоследствии с большим трудом заменяется в
памяти на верное. В этом отношении не представляют опасности числовые ответы (кроме констант) слова «Да», «Нет»,
«Не знаю» и т.п.
Несмотря
на
кажущуюся
простоту
и
очевидность
перечисленных требований к тестам, составление их требует определенных навыков, времени и часто бывает сопряжено с
неудачами.
Возникает вопрос, какие виды знаний и какие уровни усвоения измеряют тесты, т.е. вопросы с выборочными ответами. В
работе [18, с. 34 ] подчеркивается, что при помощи тестов, в которых правильный ответ задается текстом вопроса и одним из
предлагаемых на выбор ответов, проверяется достижение первого уровня усвоения (по В.П. Беспалько), а более высокие
уровни подобным приемом проконтролировать не удается. Сам
В.П. Беспалько считает, что для опознания правильного ответа достаточно пробежать глазами тексты ответов. Автор работы [ 20, с, 89 ] с этим не соглашается и считает, что осмысленный выбор правильного ответа возможен лишь в том случае,
если учащийся понимает смысл вопроса и ответов, анализирует содержание ответов, систематизирует их по степени предполагаемого соответствия правильному ответу и т.п. Таким образом, контроль с выборочными ответами проходит не на уровне
узнавания, а на более высоких.
С этим утверждением можно согласиться, но необходимо заметить, что могут быть созданы, и они имеются, тестовые задания, рассчитанные не только на выбор ответа узнаванием правильного. В то же время многие педагоги и преподаватели считают, что чем выше уровень усвоения, тем труднее создать соответствующее тестовое задание, а некоторые считают, что объективно оценить достижение IV уровня ( по В.П. Беспалько) вообще невозможно. С этим нельзя согласиться, хотя действительно создание тестов для IV уровня усвоения очень сложное дело.
ПРИВЕДЕМ ПРИМЕР ТЕСТА ДЛЯ IV УРОВНЯ:
В КАКУЮ СТОРОНУ СМЕСТИТСЯ РАВНОВЕСИЕ РЕАКЦИИ
ГРАФИТ = С АЛМАЗ — 2,1 ДЖ/МОЛЬ
ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ?
А: ВПРАВО (В СТОРОНУ АЛМАЗА)
Б: ВЛЕВО (В СТОРОНУ ГРАФИТА)
В: НЕ СМЕСТИТСЯ
Г: НЕ ЗНАЮ.
ЧТОБЫ ОПРЕДЕЛИТЬ ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ, СЛЕДУЕТ НЕ ТОЛЬКО ЗНАТЬ ( УМЕТЬ
ИСПОЛЬЗОВАТЬ) ПРАВИЛО ЛЕ ШАТЕЛЬЕ, НО И ПЕРЕНЕСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ НА
СИСТЕМУ ГРАФИТ — АЛМАЗ, ЗНАТЬ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ РАВНОВЕСНЫХ ФАЗ И
СООБРАЗИТЬ, ЧТО ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ К ДАННОМУ РАВНОВЕСИЮ ПРИ
СТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ НЕПРИМЕНИМ (ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ: Б).
Среди преподавателей и методистов существует мнение, что
текущий,
тематический
(еженедельный)
контроль
должен
проверять знания на полноту, т.е. на запоминание фактологического материала. Для этого и удобен метод вопросов с выбо- рочными
ответами.
Нам
представляется
такое
мнение
неправильным. Любые методы, виды и формы контроля должны обладать
по
возможности
сильными
обучающими
функциями,
формировать
высокие
качества
знаний
(системность,
гибкость), учить применять знания в нестандартных ситуациях и
контролировать сформированность (на данном этапе обучения)
творческого мышления.
Одним из первых отечественных пособий по химии было пособие
[28],
написанное
преподавателями
Рижского
политехнического
института.
Оно
предназначалось
для
предлабораторного контроля и охватывало 22 раздела курса. Отдельное зада-
ние состояло из 5-10 вопросов. Учащимся выдавалось задание
и бланк для ответов, представляющий собой листок бумаги с
10 столбцами (по числу вопросов) из 4 клеток (квадратов) по
числу предлагаемых к вопросу ответов. Число правильных ответов на вопрос — от 1 до 3. Учащийся в клетке, соответствующей номеру вопроса, предполагаемый правильный ответ отмечал знаком «х». Проверка правильности ввода ответов производилась
наложением
на
заполненный
бланк
матричной
линейки с отмеченными правильными ответами.
В
пособии для облегчения внеаудиторной
самостоятельной
подготовки в каждом разделе давалось 1-2 задания для самоконтроля, причем в конце пособия приводился код правильных ответов.
В настоящее время в связи с широким внедрением компьютерной техники в учебный процесс тестирование знаний вновь
приобретает
актуальность.
Создаются
компьютерные
контролирующие программы, причем авторы повторяют все ошибки,
на которые обращалось внимание в годы внедрения тестового
контроля в учебный процесс, а в разделе «Оценка выполнения
требований стандарта» [27] ряд заданий представлен тестами.
Вопросы и задания
1. ПЕРЕЧИСЛИТЕ
ИЗВЕСТНЫЕ ВАМ ВИДЫ КОНТРОЛЯ И ПОПЫТАЙТЕСЬ ПРЕДЛОЖИТЬ СОБСТВЕННЫЕ ВИДЫ.
2. СОСТАВЬТЕ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ ПО ПРОВЕРКЕ УСВОЕНИЯ КАКОЙ-ЛИБО ТЕМЫ
КУРСА ХИМИИ. ПРОВЕРЬТЕ СОСТАВЛЕННОЕ ЗАДАНИЕ НА ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
8.4. Тематический контроль
Роль текущей, еженедельной и даже ежедневной проверки
знаний очень велика. Текущая проверка, учет и оценка знаний
— это метод обучения и воспитания.
Один из недостатков традиционного обучения — отсутствие
постоянного контроля за усвоением знаний учащихся. Обычно
сообщение учебного материала и контроль за его усвоением
разделены
большими
промежутками
времени,
достигающими
по длительности несколько месяцев и даже семестра. Метод
контроля с выборочными ответами в значительной мере решает эту проблему.
В пособии [4] представлена система заданий для быстрой
проверки знаний теоретического материала и навыков решения задач. По каждой теме курса химии дается 10 вариантов
заданий,
причем
последующие
задания
в некоторой
степени
сложнее и труднее предыдущих. В каждом задании имеется 510 вопросов (чаще — 10). Это число вопросов значительно облегчает оценивание
подготовки студента
в
привычной пяти-
балльной шкале. Каждый вопрос сопровождается 3-5 ответами, из которых только один правильный, что уменьшает вероятность угадывания, ускоряет проверку и резко облегчает оценивание работы.
В качестве ответов вводятся только числовые (или символьные) результаты решения простой задачи или же слова, не
приводящие
к
возможности
запоминания
ошибочных
ответов
(да, нет, больше, меньше, налево, направо и т.п.). Конструкция ответов расчетных задач в виде различных операций с числовыми
данными
(условиями)
задачи
исключает
ненужные,
требующие
затрат
времени,
вычисления,
заставляет
учащихся анализировать неправильно представленные операции и ускоряют поиск правильного ответа.
НАПРИМЕР, К ВОПРОСУ:
25 Г. ВЕЩЕСТВА С МОЛЬНОЙ МАССОЙ 50 РАСТВОРЕНО В 2000 Г ВОДЫ. КАКОВА ТЕМПЕРАТУРА ЗАМЕРЗАНИЯ РАСТВОРА (К = 1,86)? — ДАЮТСЯ НЕ ЧИСЛОВЫЕ ОТВЕТЫ
А: 0,465; Б: 1,86 ; В: -7,44; Г: -1,86; Д: -0,54:
А ОТВЕТЫ В ВИДЕ ДЕЙСТВИЙ:
1,86-25-100 „ 1,86-50-100.
-1,86-50-2000 .
50-2000 5
25-2000 '
25-1000 '
-1,86-25-200
-25 - 2000
50-2000 ' Д' 1,86-50-2000'
Часто
недостатком
выборочного
метода
контроля
считается, что он не приучает к самостоятельному оформлению мысли, к умению логически мыслить. Для усиления обучающей
функции контроля использованы несколько путей.
Предлагаемые на вопрос ответы должны направлять обучающегося на анализ различных вариантов решения задачи, на
продумывание и выбор правильного или наиболее правильного ответа. Обучающийся мысленно ищет ошибку в ответе. Такое обучение на примере чужих ошибок развивает способность
к
быстрой
ориентации
для
выполнения
правильного
действия. Обязательное требование — отсутствие как абсурдных ответов, так и крайне простых. В качестве неправильных
ответов
наиболее
желательно
использовать
ошибочные
ответы
самих
учащихся,
которые
обнаруживаются
в
процессе
обычного опроса.
Обучающая
функция
контроля
значительно
усиливается,
если вопросы в задании связываются в логические линии. Вопросы
задания
рекомендуется
располагать
в
последовательности,
которая
содействует
пониманию
системы
изучаемой
науки и ее внутренней логики, что способствует образованию
связей
между
понятиями,
распределенными
в
вопросах.
В
ходе
поиска
ответов
предлагаемой
последовательности
вопросов учащиеся учатся логически, многосторонне и системно мыслить.
На рис. 41 схематически изображено несколько вариантов
расположения вопросов в тестовых заданиях. Вариант «а» —
вопросы, хотя и охватывают материал изучаемой темы, не связаны между собой. Это — наиболее часто используемый прием
при составлении контрольных заданий.
ВАРИАНТ «Б» ИЗОБРАЖАЕТ ЗАДАНИЕ, В КОТОРОМ ОТВЕТ НА ПЕРВЫЙ ВОПРОС ВХОДИТ ВО ВТОРОЙ ВОПРОС, А ОТВЕТ НА НЕГО — В ТРЕТИЙ И Т.Д. ЭТА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЧИСЛОВЫХ ЗАДАЧ СОВЕРШЕННО НЕПРИГОДНА, ТАК КАК ДАЖЕ СЛУЧАЙНАЯ ОШИБКА В ПЕРВОМ ВОПРОСЕ ПРИВОДИТ К НЕВЫПОЛНЕНИЮ ВСЕГО ЗАДАНИЯ
В ЦЕЛОМ. ДЛЯ ЗАДАНИЙ, НЕ СВЯЗАННЫХ С ВЫЧИСЛЕНИЕМ, ЭТОТ ВАРИАНТ ВПОЛНЕ ПРИМЕНИМ, ХОТЯ, ПОВТОРЯЕМ, ОШИБКА В ПЕРВЫХ
ВОПРОСАХ МОЖЕТ СИЛЬНО ПОВЛИЯТЬ НА ПРАВИЛЬНОСТЬ ОТВЕТОВ НА
ПОСЛЕДУЮЩИЕ
ВОПРОСЫ,
ИСКАЗИТЬ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
О
ЛОГИКЕ
ИЗУЧАЕМОЙ ТЕМЫ И ПОТРЕБУЕТ ЛИШНЕГО ВРЕМЕНИ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ.
Наиболее целесообразно в задании из 10 вопросов использовать 2-3 логические линии по 2-4 вопроса в каждой с последующим их слиянием. Это показано на схемах вариантов «в»
и « г » . Нетрудно заметить, что в последовательности вопросов
вложены
идеи
линейного
и
разветвленного
программирования. Подобного типа задания со слиянием логических линий
(вариант «в» № 9; вариант «г» № 7 и 10) показывают процесс
синтеза элементов знания и заставляют учащегося его выполнять. Подобные задания имеют еще и то преимущество,
что позволяют слабо подготовленного учащегося допускать к
лабораторному
или
семинарскому
занятию.
Действительно,
в варианте «г» правильный ответ, по крайней мере, на вопросы № 1,3 и 5 уже оценивается удовлетворительно. В то же
время для отличного выполнения задания необходимо провести объединение нескольких логических линий и на основе
синтезированного
нового
знания
дать
(найти)
правильный
ответ. Заметим, что подобные тестовые задания контролируют
и
диагностируют
формирование
творческого
мышления.
Таким образом, в одном задании можно проверить усвоения
по всем четырем уровням В.П. Беспалько и охарактеризовать такие высокие качества знаний, как гибкость, системность, и другие.
По возможности следует стремиться к взаимосвязи заданий
из различных тем путем включения в последующие задания 12 вопросов по темам предыдущих заданий. Это содействует
формированию у учащихся представление о системе изучаемой науки и системе объекта изучения науки, как едином целом, образованным сетью внутридисциплинарных связей и логических линий.
ПРИВЕДЕМ ПРИМЕРЫ НЕКОТОРЫХ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ.
ТЕМА: «ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ И ЭНТАЛЬПИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ».
I ПРИ ОБРАЗОВАНИИ I МОЛЬ ГАЗООБРАЗНОГО ХЛОРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗООБРАЗНЫХ ВОДОРОДА И ХЛОРА ВЫДЕЛИЛОСЬ 92 КДЖ ТЕПЛОТЫ. ЧЕМУ РАВНА ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА (КДЖ/МОЛЬ)!
А: -184; Б: +184;
В: -92; Г: +92;
Д: "46.
2. ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ 1 МОЛЬ ВОДОРОДА И 1 МОЛЬ ХЛОРА ВЫДЕЛИЛОСЬ
184 КДЖ ТЕПЛОТЫ. ЧЕМУ РАВНА ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА
(КДЖ/МОЛЬ)?
А: -184;
Б: +184;
В: -92;
Г: +92.
Д: -46;
3. В СМЕСИ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ 22,4 Л ХЛОРА И 44,8 Л ВОДОРОДА, ПРОШЛА РЕАКЦИЯ. КАКОВ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ ЭТОЙ РЕАКЦИИ (КДЖ/МОЛЬ)1
А:-184;
Б: +184;
В:-92;
Г: +92.
Д:-46;
4. В СМЕСИ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ 22,4 Л ХЛОРА И 2,24 Л ВОДОРОДА, ПРОШЛА РЕАКЦИЯ. КАКОВО ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ В ЭТОЙ РЕАКЦИИ?
А: -184;
Б:-92;
В: -46;
Г:-18,4.
Д: -9,2;
5. КАКОВО ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ ПРИ ДИССОЦИАЦИИ 1 МОЛЬ ХЛОРОВОДОРОДА НА ВОДОРОД И ХЛОР?
А: -92;
Б: +92;
В: 184;
Г: 46.
Д:-46;
ЗАДАНИЕ СОСТОИТ ИЗ 5 ВОПРОСОВ, ЧЕГО ВПОЛНЕ ДОСТАТОЧНО ДЛЯ ПРОВЕРКИ
ЗНАНИЙ О СООТНОШЕНИИ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА И ЭНТАЛЬПИИ РЕАКЦИИ, О ЗНАКАХ
ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ И ЭНТАЛЬПИЙ ПРИ ТЕРМОХИМИЧЕСКОМ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ СПОСОБАХ ЗАПИСИ ХИМИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ. ТОЛЬКО ПЕРВЫЙ ВОПРОС
РАССЧИТАН НА УЗНАВАНИЕ (ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ХЛОРОВОДОРОДА РАВНА —
92 КДЖ/МОЛЬ). УСЛОВИЯ ОТВЕТА ЛЕГКО ВЫЧИСЛЯЮТСЯ «В УМЕ» ДЕЛЕНИЕМ ИЛИ
УМНОЖЕНИЕМ НЕКОТОРОГО ЧИСЛА НА 2 ИЛИ 10. ДЛЯ ОТВЕТА НА ТРЕТИЙ И ЧЕТВЕРТЫЙ ВОПРОСЫ НЕОБХОДИМО СООБРАЗИТЬ, ЧТО ОДНО ИЗ ВЕЩЕСТВ ВЗЯТО В ИЗБЫТКЕ.
Задание на очень быструю проверку подготовленности к лабораторной работе по гидролизу солей (можно использовать и
на лекции), в котором необходимо указать среду водных растворов следующих солей:
1. NаС1
А: рН - 7; Б: рН>7; В: рН<7; Г: не знаю
2. NH4N03
А: рН ~ 7; Б : рН>7; В: рН<7; Г: не знаю
3. 2ПС12
А: рН - 7; Б: рН>7; Б: рН<7; Г: не знаю
4. КСЮ4
А: рН - 7; Б: рН>7; В: рН<7; Г: не знаю.
5. А1С13
А: РН - 7; Б: РН>7; Б: РН<7; Г: НЕ ЗНАЮ.
Многие
контролирующие
задания
имеют
характер
алгоритмических
предписаний
для
усвоения
плана
рассказа
по
данному
вопросу
или
строго
определенной
последовательности операций при выполнении действия, например, подбор коэффициентов
окислительно-восстановительных
реакций
[4,
с.
189-196],
расчет
изменения
изобарно-изотермического
потенциала и определение направления реакции [4, с. 76-84] и
другие.
По
мере
прохождения
курса
обучающий
характер
контролирующих
заданий
возрастает
и
они
приобретают
творческую
направленность.
Так,
изучая
строение
вещества,
учащиеся переходят в соответствии с логикой научного рассмотрения объекта с одного уровня организации вещества на
другой.
НАПРИМЕР: ЗАДАНИЕ НА ПРОВЕРКУ СФОРМИРОВАННОСТИ ЗНАНИЙ ПО ТЕМЕ
«СТРОЕНИЕ АТОМА» [4, С. 214-215]:
1. СКОЛЬКО НЕЙТРОНОВ В ЯДРЕ АТОМА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННОГО ИЗОТОПА СВИНЦА?
А: 82; Б: 125; В: 207; Г: 289; Д: НЕ ЗНАЮ.
2. СКОЛЬКО ПРОТОНОВ В ЯДРЕ АТОМА СВИНЦА?
А: 82; Б: 125; В: 207; Г: 289; Д: НЕ ЗНАЮ.
3. НА
СКОЛЬКИХ ГЛАВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЯХ РАСПРЕДЕЛЕНЫ ЭЛЕКТРОНЫ?
А: 5; Б: 6; В: 7; Г: 8; Д: НЕ ЗНАЮ.
4. СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОНОВ НАХОДИТСЯ НА УРОВНЕ П = 3?
А: 2; Б: 8; В: 18; Г: 32; Д: 50.
5. СКОЛЬКО ПОДУРОВНЕЙ ВКЛЮЧАЕТ УРОВЕНЬ С П = 4?
А: 1; Б: 2; В: 3;Г:4;Д:5.
6. СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОНОВ НАХОДИТСЯ В 4Г -ПОДУРОВНЕ АТОМА СВИНЦА?
А: 2; Б: 6; В: 8; Г: 14; Д: 18.
7. СКОЛЬКО ЭЛЕКТРОНОВ НАХОДИТСЯ НА 5Й ПОДУРОВНЕ АТОМА СВИНЦА?
А: 2; Б: 6; В: 8; Г: 10; Д: 14.
8. КАКОВА СТРУКТУРА П = 6 НЕВОЗБУЖДЕННОГО АТОМА СВИНЦА?
А: 6Я26Р2; Б: БВБР3; В: 6Р4; Г: 6В26Й2; Д: 6«26Р.
9. КАКОВА СТРУКТУРА УРОВНЯ П =6 ВОЗБУЖДЕННОГО АТОМА СВИНЦА?
А : 6З26Р2; Б: БЗБР3; В :6Я6Р26С(; Г: БЗБРБС!2; Д: БЯБРБЙ.
10. КАКОЕ
МАКСИМАЛЬНОЕ ВАЛЕНТНОЕ СОСТОЯНИЕ МОЖЕТ ПРОЯВЛЯТЬ СВИНЕЦ?
А: 1; Б: 2; В: 3;Г:4;Д:6.
ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ КАК-ТО ПОВЫСИТЬ ИНТЕРЕС К ПОДОБНОГО ТИПА СКУЧНЫМ
ЗАДАНИЯМ, УЧАЩЕМУСЯ ЗАДАЕТСЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ВОПРОС, ТРЕБУЮЩИЙ СВОБОДНОГО ОТВЕТА. НАПРИМЕР, КАКАЯ ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ СВЯЗЬ СВИНЦА С УГАСАНИЕМ ДРЕВНЕРИМСКОГО ГОСУДАРСТВА? ИЛИ: К ЗАДАНИЮ ПО РТУТИ — ПОЧЕМУ
РТУТЬ НЕЛЬЗЯ ПЕРЕВОЗИТЬ В САМОЛЕТАХ?; ПО СЕРЕБРУ — ЧТО ТАКОЕ СЕРЕБРЯНАЯ
ВОДА?; ПО МАГНИЮ, ЖЕЛЕЗУ — КАКОВО ИХ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ? И Т.П.
Опыт
работы
с
подобными
контролирующе-обучающими
заданиями показал, что учащиеся сохраняют в памяти последовательность (алгоритм) рассмотрения изучаемого объекта и пользуются ею
для построения устного или письменного ответа по данной теме на
коллоквиуме или экзамене.
Материал заданий может быть использован как в машинных классах, так и в работе с устройствами для пробивания отверстий в листе бумаги или же с простыми указаниями правильного ответа на листе бумаги.
Мы подробно остановились на методике контроля с выборочными ответами потому, что эта методика практически без изменений может быть перенесена в компьютерный класс. Более того,
компьютер может анализировать ошибки испытуемых и давать
учащимся указания к последующей самостоятельной работе.
Разумеется
текущий
контроль
совершенно
не
обязательно
проводить методом вопросов с выборочными ответами. Контроль выполнения операций — подбор коэффициентов в уравнениях
окислительно-восстановительных
реакциях,
распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням
атома и т.п. — также проходит быстро и оценивается объективно. Решение числовых задач, хотя и отнимает больше времени, также дает объективные сведения о результатах изучения темы. Поэтому мы вовсе не призываем отказаться от хорошо
себя
зарекомендовавших
традиционных
методов
контроля, а говорим о дополнении их другими методами.
Контроль
перед
занятием
(лабораторная
работа,
семинар,
лекция) позволяет следить за подготовленностью к занятию.
Контроль после занятия
практикуется намного реже, но
его значение выше. Он проверяет осознанность усвоенных знаний и степень участия учащихся в коллективной познавательной деятельности. Любой предстоящий контроль активизирует работу
обучаемых.
К сожалению, лабораторные навыки крайне редко подвергаются контролю. В лабораторном практикуме следует чаще
давать
контрольные
задания,
например,
на
определение
рН
раствора,
качественный
анализ
пробы.
Точность
приготовления
учащимися
раствора
соли
заданной
концентрации
легко
проверяется
спектрофотометрически
(растворы
сульфата
меди, дихромата калия, хлорного железа, перманганата калия и
другие); раствора кислоты, щелочи и гидролизующей соли при
помощи рН-метра. Качество очистки веществ проверяется легкодоступными
для
лабораторных
практикумов
физическими
методами.
Кроме заданий с выборочными ответами учащимся еженедельно
следует
давать
задания
для
внеаудиторной
самостоятельной работы или для работы во время семинарского и лабораторного занятия на свободное речевое описание какого-либо
объекта, объяснение или доказательство [2]. Подобные «хи-
мические сочинения» развивают научную речь и способствуют
глубокому усвоению знаний. Способы проверки и оценки письменной речи будут обсуждаться ниже.
Обычные расчетные задачи для контроля знаний очень часто
используются
преподавателями
из-за
возможности
быстрой
проверки (совпало численное значение ответа или не совпало),
но обучающее и развивающее значение решения расчетных задач, на наш взгляд, невозможно и следует ограничить их использование в учебно-познавательном процессе.
Оценка за выполненную нестандартную качественную задачу (проблему) часто оказывается очень трудной или даже невозможной (если дается не решенная наукой проблема или
преподаватель не знает решения). Для увеличения объективности оценок желательна проверка и оценка решенных задач
одним преподавателем, но в этом случае оценка производится
сравнением
подхода
учащегося
с
единственным
эталонным
подходом преподавателя.
Имеется ряд приемов, позволяющих приблизиться к количественной оценке качества решения нестандартной или творческой
задачи, и
тем
самым
количественно диагностировать
развитие творческого мышления и в конечном итоге судить об
эффективности обучения.
Критериями
оценки
решения
качественных
задач
могут
быть следующие [2, с. 10-11]:
1. Каждое
новое предложение, новая мысль, нестандартный
ход решения должны получать наивысшую оценку.
2. Число
обнаруженных и сформулированных проблем. Поиск проблемы намного более трудоемок и сложен, чем последующие ее решения. Это должно учитываться при оценке.
3. Число
решений (правильных, близких к правильным, и
даже
неправильных,
но
оригинальных)
заданной
проблемы,
число подходов к решению и т.п.
4. Перечисление
факторов, влияющих на процесс, свойства вещества, ответственных за его поведение в описываемом явлении.
5. Многосторонность
подхода
к
решению
задачи,
многоаспектность обсуждения проблемы. Например, по числу привлекаемых для решения учений химии, многоуровненность рассмотрения объекта, число междисциплинарных связей.
6. Соблюдение
внутренней
логики
науки
(термодинамическая часть решения предшествует кинетической, последовательность в соответствии с иерархией элементов системы и т.п.).
7.Осуществление
систематизации
и
классификации
предлагаемых данных.
Расположение признаков, факторов или свойств в порядке
понижения их
значимости,
ответственности за
прохождение процесса и т.п.
9. Обнаружение
наибольшего
числа
признаков
общности
у,
казалось бы, несравнимаемых объектов, и, наоборот, признаков различия у близких по некоторым показателям объектов.
10. Число
критических
замечаний,
число
выявленных
недостатков, ошибок и т.п.
11.
Качество научной речи (точность использования терминов, их число).
Следует особо отметить, что учащиеся должны быть обязательно ознакомлены с критериями оценок их работы и предъявляемым к ним требованиям.
Фактор времени в контроле знаний часто преподавателями не
учитывается, хотя он имеет большое значение для активизации
мыслительной
деятельности,
мобилизации
внимания,
воспитывает способности планировать действия, гибкость и собранность.
Все контрольные задания следует проводить в строго ограниченное время. В этом отношении интересны так называемые химические диктанты — письменные работы, рассчитанные на (1015) минут и состоящие из зачитываемых преподавателем вопросов, на которые учащиеся быстро письменно отвечают.
Вопросы и задания
8.
1.
СОСТАВЬТЕ ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ, В КОТОРОМ ВОПРОСЫ ОБЪЕДИНЕНЫ В 2-3 ЛОГИЧЕСКИЕ
ЛИНИИ.
2.ПРЕДЛОЖИТЕ
СОБСТВЕННЫЕ
КРИТЕРИИ
РЕЧИ (СОЧИНЕНИЙ НА ХИМИЧЕСКИЕ ТЕМЫ).
3. Напишите
сочинение о
веществе. Оцените его качество.
воде
или
ОЦЕНКИ
любом
КАЧЕСТВА
другом
хорошо
ПИСЬМЕННОЙ
известном
8.5. Блочный и дисциплинарный контроль
Блочный контроль осуществляется по мере прохождения блоков материала, или основных учений химии, в виде устных собеседований
с
преподавателем,
так
называемых
коллоквиумов.
Коллоквиумы проводятся один раз в 3-4 недели по заранее сообщаемым темам. Кроме контроля за усвоением материала основных учений химии, коллоквиум развивает навыки устной речи.
В связи с тем, что объективная количественная оценка качества устной речи затруднена, учащиеся во время подготовки к ответу излагают содержание ответа письменно, «сочинение» сдают
преподавателю и затем устно отвечают на заданные вопросы. На
коллоквиуме могут быть предложены и расчетные задачи.
Дисциплинарный вид контроля рассчитан на проверку усвоения материала всей дисциплины в целом как системы взаимосвязанных
учений
и
проводится
после
завершения
изучения курса в виде зачета по всему пройденному материалу и
экзамена. Зачет проходит устно в конце семестра по вопросам
четырех коллоквиумов.
Экзамен — форма организации проверки знаний, позволяющая
судить
об
эффективности
усвоения
изученного
курса.
Содержание
экзаменационных
вопросов
и
задач
соответствует
программе
курса,
которыми
студенты
пользуются
в
течение
всего периода изучения данной дисциплины, при подготовке к
экзамену и в процессе сдачи экзамена.
ЧАСТО ПРЕПОДАВАТЕЛИ ОБСУЖДАЮТ ЧИСЛО ВОПРОСОВ В ЭКЗАМЕНАЦИОННОМ БИЛЕТЕ. ТАК КАК ЭКЗАМЕН СТРОИТСЯ НА ВЫБОРОЧНОМ
УЧЕБНОМ МАТЕРИАЛЕ, ЧИСЛО ВОПРОСОВ ДОЛЖНО БЫТЬ ТАКИМ, ЧТОБЫ
БЫЛА ОБЕСПЕЧЕНА ПРОВЕРКА УСВОЕНИЯ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА КУРСА. ПОЭТОМУ В НАШЕЙ, ВЫШЕ ОБСУЖДАВШЕЙСЯ СИСТЕМЕ ОБУЧЕНИЯ
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ СОСТОИТ ИЗ ЧЕТЫРЕХ ВОПРОСОВ И ЗАДАЧИ.
Каждый вопрос билета ставит своей целью выявить знания по
одному из важнейших учений химии: о строении вещества, направлении
химических
процессов
(химическая
термодинамика), скорости химических процессов (химическая кинетика) и
о периодическом изменении свойств элементов и их соединений. Задача посвящена расчету из области или химической термодинамики или химической кинетики и содержит в условии
или в числовом результате проблему, которую нужно обнаружить, сформулировать и указать путь разрешения.
В качестве примера ниже дано содержание экзаменационного билета
по курсу химии.
БИЛЕТ № 25
1 Водородная связь и ее влияние на свойства веществ.
2. ЭДС
и
константа
равновесия
окислительно-восстановительной
реакции.
3. Представление о механизме химической реакции.
4. d-элементы 8 группы. Железо и свойства его соединений.
Задача. Осуществим ли синтез этилового спирта из простых веществ,
если:
ΔH
Вещество
°298,обркДж/моль S°298' Дж/{К-моль)
С2Н5ОНг
-234,3
282,4
Сграфит
0
5,73
Н2г
0
130,67
02г
0
205,20
Большинство
учащихся
высказали
положительное
мнение
о подобных билетах. Их слова: «Хорошо, что много вопросов;
если не знаешь один вопрос — не страшно; на общие вопросы
отвечать даже легче — всегда что-нибудь вспомнишь; хорошо,
что не надо запоминать факты и числа; на такие вопросы отвечать труднее, так как приходится вспоминать и перебирать
весь материал ».
ВОПРОСЫ БИЛЕТА — ЭТО ТЕМЫ БЕСЕДЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ И УЧАЩЕГОСЯ, А НЕ ТЕМА МОНОЛОГА ОТВЕЧАЮЩЕГО. В ЭКЗАМЕНАЦИОННОМ СО-
БЕСЕДОВАНИИ
СОЗДАЕТСЯ
АТМОСФЕРА
ВЗАИМОПОНИМАНИЯ,
ДОВЕРИЯ,
ИСЧЕЗАЕТ НЕРВОЗНОСТЬ И НЕУВЕРЕННОСТЬ УЧАЩЕГОСЯ. НО ПОДОБНАЯ
ОБСТАНОВКА ЭКЗАМЕНА ЧАЩЕ ВСЕГО БЫВАЕТ У ОПЫТНОГО ПРЕПОДАВАТЕЛЯ И ХОРОШО ПОДГОТОВЛЕННОГО УЧАЩЕГОСЯ.
Оценка знаний осуществляется в зависимости от качества
научной речи отвечающего, при этом в первую очередь учитывается следующее:
1. При
объяснении любого явления необходимо подходить к
нему системно, т.е. включать знания из всех четырех учений
химии, из различных теорий, объединяя приобретенные и ранее известные сведения.
2. При
описании и объяснении химических явлений следует
использовать научные данные своей основной специальности и
показывать приложение химических знаний к специальности.
3. Формулировка
законов,
принципов,
правил
и
определений понятий могут быть даны словами, но при этом должна соблюдаться научная строгость.
4. При
объяснении законов, принципов и формул необходимо указывать границы их применимости (ограничения и области действия).
5. При
определении понятия должны быть указаны его существенные признаки.
6. При
описании факторов, влияющих на прохождение процесса или свойства объекта, следует располагать факторы в порядке понижения их значимости.
7. Любая
формула должна быть объяснена и указан смысл
ее членов и область применения.
8. При
описании
химического
понятия
указываются
его
существенные
признаки
сходства
и
отличия.
При
объяснении раскрываются связи данного явления с другими и показывается
их
устойчивый,
закономерный
характер.
Следует
как
можно
чаще
пользоваться
сравнениями,
различиями
и
аналогиями.
9. Одним
из
качеств
ответа
является привлечение
максимального числа научных терминов.
10.
Рассказ должен быть логически стройным. Этим же требованиям должно удовлетворять объяснение решения задачи.
НЕСМОТРЯ НА ТО, ЧТО ПРИ СДАЧЕ ЭКЗАМЕНА ОСНОВНОЕ ВНИМАНИЕ
ОБРАЩАЕТСЯ
НА
УРОВЕНЬ
РАЗВИТИЯ
ТЕОРЕТИЧЕСКОГО
ХИМИЧЕСКОГО
МЫШЛЕНИЯ,
ЕСТЬ
ЦЕЛЫЙ
РЯД
ВОПРОСОВ,
КОТОРЫЕ
НЕОБХОДИМО
ЗНАТЬ В КАЧЕСТВЕ ОПОРЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ЗНАНИЙ. ЭТО — ФОРМУЛИРОВКИ
ЗАКОНОВ,
ПРИНЦИПОВ,
ПРАВИЛ,
СОДЕРЖАНИЕ
(СУТЬ)
ВАЖНЕЙШИХ
ТЕОРИЙ,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОНЯТИЙ,
РЯД
ФОРМУЛ
И ИХ
АНАЛИЗ, ЧИСЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПОСТОЯННЫХ. СЮДА ЖЕ
ОТНОСЯТСЯ И УМЕНИЯ, Т.Е. ДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИИ
МУЛ И Т.П., КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ ПРИВОДИТЬ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ.
ЗАКОНОВ,
ФОР-
На экзамене учащийся имеет перед собой программу курса
и
перечни
законов,
правил,
определений,
теорий,
понятий,
формул, умений и навыков. Можно ли позволять студентам на
экзамене
пользоваться
списком
формул?
Нам
представляется,
что это вполне допустимо. Учащиеся не пишут шпаргалок и не
пытаются спрашивать у соседей. А ведь основная трудность
подготовки к экзамену — это запоминание многочисленных
формул! Шпаргалки пишутся для тех экзаменов, на которых
проверяются формальные знания. Учащийся знает — запоминать формулу не надо, но надо ее обосновать и уметь использовать. Обстановка экзамена стала намного спокойнее.
Просмотр
на
экзамене
конспекта
лекций
представляется
неправомерным,
однако
предъявление
лабораторного
журнала, тетради с выполненными «домашними» заданиями и отчета по исследовательской работе, вполне целесообразно — преподаватель должен знать, как учащийся выполнял лабораторные работы и решал задачи.
В то же время нам кажется нецелесообразным иногда практикуемая сдача экзамена с учебниками. Вместо обдумывания
ответов
на
вопросы
билета
учащийся
лихорадочно
листает
книгу и, не понимая смысла, переписывает текст на лист бумаги, без которого уже не может отвечать на вопросы.
Иногда проводимые экзамены без билетов вызывают у учащихся ощущение, что задаваемые вопросы по трудности связаны с личным отношением преподавателя к учащемуся. Подбор равноценных вопросов затруднителен и часто преподаватель повторяет один и тот же случайный вопрос, что создает
впечатление о его важности.
НУЖНО ЛИ НА ЭКЗАМЕНЕ ЗАДАВАТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ?
ПО-ВИДИМОМУ, НУЖНО. КРОМЕ УСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В ВЫБОРЕ
ОЦЕНКИ И СОМНЕНИЙ В САМОСТОЯТЕЛЬНОСТИ ПОДГОТОВКИ, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПОЗВОЛЯЮТ НАПРАВИТЬ ОТВЕТ В НУЖНОМ НАПРАВЛЕНИИ, В СТОРОНУ ОБОБЩЕНИЯ, ДЕМОНСТРАЦИИ ГЛУБИНЫ И СИСТЕМНОСТИ ЗНАНИЙ.
Какова же должна быть форма вопроса? Простой вопрос
типа «Каково значение газовой постоянной?» или «Что такое
газовая
постоянная?»
—
проверяет
лишь
усвоение
на
уровне
памяти.
Переформулировав
вопрос:
«Почему
в
размерность газовой постоянной входит температура?», мы тем
самым
порождаем
ряд
проблемных
вопросов,
проверяющих
более
высокие
уровни
усвоения:
«Почему
размерности
энтропии
и
газовой
постоянной
одинаковы?
Газовая
постоянная — работа расширения, а разве в размерность работы вхо-
дит
температура?
Количество
работы
зависит
от
температуры?» и т.д. и т.п.
Желательно, чтобы лектором был составлен список дополнительных вопросов по важнейшим опорным знаниям курса.
Например:
формулировка
принципа
Ле
Шателье,
определение
понятия
произведения
растворимости,
умение
написать
уравнение реакции гидролиза или подобрать коэффициенты окислительно-восстановительной реакции и т.п. Этот список распространяется среди учащихся и им сообщается, что незнание
ответа на один вопрос снижает на экзамене оценку на один
балл.
Некоторые преподаватели считают, что следует устные экзамены заменить на письменные: будет меньше затрат времени
и оценка станет более объективной. Однако преподаватели не
знакомы с методикой оценки письменной научной речи и поэтому предлагается на экзаменах пользоваться тестовыми заданиями с выборочными ответами на вопросы. Это, на наш
взгляд,
недопустимо,
так
как
резко
снижается
обобщающая
функция
экзаменационного
контроля,
проверяется
более
низкий уровень усвоения и иные качества знаний.
При письменной проверке знаний исчезает личное впечатление опытного преподавателя об учащемся, а оно отражает
процессы мышления экзаменуемого при устном ответе.
ПРОВЕРКА ПИСЬМЕННЫХ РАБОТ ТИПА СОЧИНЕНИЯ КРАЙНЕ ТРУДОЕМКА, ЧАСТО МЫСЛЬ УЧАЩЕГОСЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ НЕ ЯСНА, А О ПОЧЕРКАХ И ГОВОРИТЬ НЕ ПРИХОДИТСЯ. ПОЭТОМУ СЛЕДУЕТ ТРЕБОВАТЬ
ОТ УЧАЩИХСЯ СОЧЕТАТЬ УСТНЫЙ ОТВЕТ С ПИСЬМЕННЫМ, ПРИ ЭТОМ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДОЛЖЕН ТЩАТЕЛЬНО ПРОСМАТРИВАТЬ ЛИСТЫ ПОДГОТОВКИ К ОТВЕТУ. ПЕРЕД ЭКЗАМЕНОМ УЧАЩИЕСЯ ПРЕДУПРЕЖДАЮТСЯ,
ЧТО ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ ОЦЕНКА БУДЕТ УЧИТЫВАТЬ ТО, ЧТО ЗАПИСАНО
НА ЛИСТАХ — ПЛАН ОТВЕТА НА ВОПРОС, ЧЕТКОСТЬ ФОРМУЛИРОВОК И
ОСНОВНЫХ
ПОЛОЖЕНИЙ
ОТВЕТА,
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
ОБЪЯСНЕНИЙ
ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ, ПОЧЕРК, ЧИСТОТА ЛИСТОВ И Т.П.
Преподаватели часто обсуждают вопрос о том, следует или
не следует на экзамене учитывать результаты текущей успеваемости. Мы считаем, что на экзамене желательно учитывать
работу учащегося за период обучения, который подвергается
проверке. Знания, приобретенные при подготовке к экзамену,
не прочные знания, в отличие от знаний, полученных в течение продолжительной учебной работы. Кроме того, если учащийся знает, что результаты его текущей учебной работы будут учтены на экзамене и войдут в экзаменационную оценку,
это заставляет его заниматься более усиленно.
В последнее время можно услышать мнение, что экзамены
вообще следует отменить, а итоговую оценку выставлять за
результаты всей текущей работы. Едва ли подобное предложение следует принимать. Отменой экзамена отменяется финальный, самый важный, продуктивный этап изучения курса —
обобщение знаний в единую целостную систему. Дальнейшие
последствия
нетрудно
предугадать:
повысится
число
хороших
и отличных оценок не из-за успехов учащихся, а из-за привыкания преподавателя к обучаемому (появляется чувство жалости
к
экзаменуемому,
если
ему
выставляется
пониженная
оценка); понизится требование преподавателя к самому себе и
к обучаемым из-за отсутствия внешнего контроля: вся работа
учащегося будет рассчитана лишь на текущий момент, а не на
достижение поставленных целей; с воспитательной точки зрения понизится ответственность и учащегося и преподавателя
за качество обучения и т.п.
«ЭКЗАМЕН АВТОМАТ» — ИНОГДА СТАВЯТ ОТЛИЧНУЮ ОЦЕНКУ БЕЗ
СДАЧИ ЭКЗАМЕНА УЧАЩЕМУСЯ, ПРЕВОСХОДНО ЗАНИМАВШЕМУСЯ В ТЕЧЕНИЕ
СЕМЕСТРА,
ПРЕКРАСНО
ПРОВЕДШЕМУ
ТЕКУЩИЙ
КОНТРОЛЬ
И
ПОКАЗАВШЕМУ
ВЫСОКИЕ
ЗНАНИЯ
НА
КОЛЛОКВИУМАХ,
ЗАЧЕТЕ,
ПРИ
ЗАЩИТЕ
КУРСОВОЙ
РАБОТЫ.
ПООЩРЕНИЕ ЗА ОТЛИЧНЫЙ УЧЕБНЫЙ
ТРУД ВПОЛНЕ ЗАСЛУЖЕННОЕ, НО ИНОГДА ОКАЗЫВАЕТСЯ, ЧТО УЧАЩИЙСЯ, КОТОРОМУ МОЖНО БЫЛО БЫ ПОСТАВИТЬ «АВТОМАТ» НА ЭКЗАМЕНАХ ОТВЕЧАЛ НИСКОЛЬКО НИ ЛУЧШЕ ОБЫЧНЫХ ХОРОШИХ УЧАЩИХСЯ. НАВЕРНОЕ, ЭТО БЫВАЕТ ВЫЗВАНО СЛИШКОМ БОЛЬШОЙ УВЕРЕННОСТЬЮ В СВОИХ ЗНАНИЯХ И НЕДОСТАТОЧНО УСИЛЕННОЙ ПОДГОТОВКОЙ К
ЭКЗАМЕНУ.
Здесь
следует
кратко
остановиться
на
так
называемой
рейтинговой
системе
оценке
знаний,
влияющей
на
всю
организацию
учебно-познавательного
процесса.
Главным
элементом
этой
системы
является
оценка
большинства
результатов
учебной
деятельности
учащегося
—
всех
видов
контроля,
активности
на
лекциях,
участия
в
семинарах,
выполнения
лабораторных
работ,
самостоятельной
внеаудиторной
работы,
участия
в
олимпиадах и т.п.
Учащийся набирает определенное количество очков ( баллов) по каждому виду деятельности, далее проводится их суммирование
и
ранжирование
учащихся
в
порядке
понижения
набранных
чисел.
Результаты
рейтинга
влияют
на
итоговую
оценку за прохождение курса. Например, первым 10% учащихся
выставляется
отличная
оценка
без
сдачи
экзамена.
Можно
использовать
результаты
рейтинга
по-иному:
попавшим в первую треть списка выставлять отличные оценки, во
вторую — хорошие, в последнюю удовлетворительные (возможны и другие градации). Эти оценки могут суммироваться с
экзаменационной (при этом заранее оговариваются баллы экзамена и рейтинга).
Отмечено,
что
рейтинговая
система
существенно
изменяет
отношение к учебе только сильных учащихся, слабые относятся к ней безразлично. Для преодоления такого отношения следовало бы отчислять из вуза студентов, оказавшихся в числе
(5-10%) последних.
Рейтинговая система оценки знаний, как показывает опыт,
должна вводиться с первых дней обучения. Она требует от преподавателей огромных затрат времени, что может быть снижено использованием компьютерного контроля и введением в память ЭВМ промежуточных результатов обучения с последующей их машинной обработкой.
Все виды и методы контроля в системе обучения закономерно вытекают из содержания учебной дисциплины и организации процесса по его усвоению. Контроль в системе обучения
химии, построенный на основе методического принципа слежения, за уровнем формирования научного характера знаний
и научного типа мышления, имеет высокую обучающую функцию
и
руководствуется
дидактическим
принципом
прочности,
осознанности
и
действенности
результатов
образования,
воспитания и развития.
Вопросы и задания
1. СОСТАВЬТЕ СПИСОК ВОПРОСОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УСТНОГО КОЛЛОКВИУМА ПО КАКОЙ
ЛИБО ТЕМЕ КУРСА.
2. ПЕРЕЧИСЛИТЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭКЗАМЕНАЦИОННЫМ БИЛЕТАМ И СОСТАВЬТЕ ХОТЯ БЫ
ОДИН ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ ПО КУРСУ ХИМИИ.
8.6. Эффективность методической системы обучения
Любая новая предлагаемая и внедренная в учебный процесс
система
обучения,
методика
или
просто
методическая
рекомендация должны быть проверены и должно быть показано их преимущество перед ранее существовавшими [1; 3; 5;
10; И].
И система обучения, и методические рекомендации, исходящие из диалектического метода познания, отражающие дидактические
принципы,
построенные
на
фундаментальных
положениях педагогики и психологии и учитывающие рекомендации системного подхода, должны быть заведомо более эффективными и по сравнению с какой-либо иной системой обучения и рекомендациями [5].
Это
важнейшее
положение
позволяет
преподавателю
вводить в учебный процесс новые методические разработки, не
опасаясь их отрицательного воздействия на учебный процесс.
Однако всегда возникает проблема качественного и количественного сравнения старой и новой методических систем. Для
этого
ставится
педагогический
эксперимент,
сущность
кото-
рого отличается от обычного эксперимента в научных исследованиях.
В педагогике эксперимент над обучаемым в обычном смысле слова запрещен. Исследователь, вводящий новую методику
обучения,
теоретически
доказывает
ее
преимущества,
далее
поток учащихся делится на несколько частей (групп), из которых одна занимается по традиционной методике — это будет
контрольная группа, а остальные занимаются по новым методикам
—
это
будут
экспериментальные
группы.
Методики
обучения в экспериментальных группах могут несколько различаться для того, чтобы выявить влияние того или иного
фактора.
Но,
повторяем,
для
постановки
педагогического
эксперимента
исследователь-преподаватель
должен
быть
убежден,
что
экспериментальные
группы
покажут
отличающиеся в лучшую сторону результаты по сравнению с контрольными группами.
Обсудим
эффективность
разработанной
нами
и
обсуждавшейся выше в этой книге методической системы обучения
химии.
Наблюдение за прохождением учебного процесса в условиях
предложенной
системы
обучения
показывает
положительное отношение к ней учащихся. Учащиеся, занимавшиеся в экспериментальных группах, с первых же дней обнаруживают
повышенную
активность:
на
лекциях
задается
много вопросов, на семинарах лучше разрабатываются дискуссионные
обсуждения,
на
лабораторных
занятиях
(чаще
высказываются
сомнения
относительно
постановки
и
объяснения
эксперимента,
чаще
предлагаются
собственные
постановки
опыта. Проблемный метод обучения легко принимается обучаемыми, в дискуссионных занятиях они участвуют с удовольствием, тем более, что преподаватели не ставят оценок
за ответы, поощряют любые предложения, кроме абсурдных,
неправильные ответы осуждаются, а учащийся под руководством преподавателя самостоятельно подходит к верному решению.
Обучение
использованию
системного
подхода
при
изучении,
описании
и
объяснении
химических
явлений
проходит
значительно более трудным путем. Учащимся бывает нелегко
использовать знания из различных областей изучаемой науки
и объединять знания из смежных дисциплин. Поэтому проблемные
ситуации
внутрипредметного
и
особенно
межпредметного типов предлагались учащимся в заключительном этапе изучения химии.
Беседы
с
учащимися
и
анкетирование
позволяют
получить важные и надежные выводы об эффективности разра-
батываемых нововведений [10; 11; 19;]. Ежегодно проводившееся
нами
анкетирование
выявило
следующее.
У
учащихся изменилось отношение к химии. Многие из них с сожалением
отмечали
кратковременность
изучения
курса.
Большинство
учащихся
быстро
осваивали
многостороннее
рассмотрение
химических
объектов
и
в
дальнейшем
считали
такой
подход
естественным.
Одно
из
важнейших
преимуществ курса они видели в коллективном выполнении лабораторных
работ
и
их
исследовательской
направленности.
Более
трех
четвертей
учащихся
считают,
что
семинарское
занятие
должно
служить
для
коллективного
обсуждения
химических проблем, а не для решения задач и анализа чужих ошибок.
Как уже говорилось выше, в отечественной дидактике на
основе анализа целостного
содержания образования
и видов
входящих в него знаний разработана система качеств полноценно усвоенных знаний, описаны взаимосвязи между отдельными
качествами
знаний
и
определены
условия,
необходимые для их формирования. Однако и это, пожалуй, самое
главное
в
обсуждаемом
вопросе,
методы
количественной
диагностики
сфомированности
перечисленных
качеств
знаний не предложены.
Очень
часто
эффективность
обучения
оценивается
констатацией
повышения
качеств
знаний,
ростом
самостоятельности
и активности обучающихся и т.п. Ряд показателей умственного развития, выявленных российскими психологами и педагогами, анализируется в работе [9, с. 278]. Среди этих показателей можно отметить перенос знаний и способов действий, свернутость мыслительных действий и способность их выполнения
во внутреннем плане, возможность применять общие принципы при решении задач, способность к антицинации условий
выполнения действий и другие. Однако между этими показателями не установлено четкой связи. Более того, эти показатели
чаще
всего
рассматриваются
разными
авторами
изолированно друг от друга. Неразработаны показатели, отражающие
ускорение темпов усвоения знаний, увеличение доли самостоятельности
при
решении
задач,
степень
овладения
общими
принципами
решения,
умение
выполнять
задания
в
разных
условиях и способность видеть проблему. Последний показатель может
рассматриваться как один из самых важных в умственном развитии [9, с.279].
Метод
определения
уровня
усвоения
разработан
В.П.Беспалько [2]. Им описана непрерывная двенадцатибалльная порядковая шкала оценок, охватывающая весь диапозон измеряемой деятельности. Для количественного подхода к диагностике качества
знаний
предложены
четыре
уровня
их
усвоения:
узнавание,
репродуктивное
действие,
продуктивное
действие, творческое действие. На каждом уровне определяется коэффициент усвоения, равный отношению числа правильно выполненных операций к общему числу операций в задании. При
значениях
коэффициента
усвоения
больше
0,7
деятельности
на данном уровне считается усвоенной.
Данная методика оценки усвоения знаний по мере повышения уровня усвоения оказывается все более затруднительной для применения. Уже на уровне продуктивного действия возникают сложности как с составлением заданий, так и
с методикой их проверки. Это объясняется тем, что продуктивное
действие
может
быть
представлено
рядом
самостоятельных путей и выделение общего числа существенных операций
оказывается
трудноразрешимой
задачей.
На
уровне
творческого
действия
подобная
проблема
оценки
знаний
оказывается
вообще
неразрешимой:
теоретически
творческое
действие
может
быть
совершено
бесконечно
большим
числом
различных
операций
и
их
сочетанием
непредсказуемыми заранее путями.
Количественные данные об умственном развитии учащихся
представлены в работе [9, с.227]. Учащимся предлагались контрольные работы, состоящие из двух серий заданий: 1) задания, с помощью которых можно выявить объем и качество знаний учащихся; 2) задания, с помощью которых можно выяснить успешность переноса знаний и принципов решения в новые ситуации. Ответы оценивались по пятибалльной системе и
затем подсчитывался средний балл. В одном из экспериментов
оценка за объем знаний в экспериментальной группе составила — 2,81, а в контрольной — 1,57; Оценка за перенос знаний
в экспериментальной группе — 3,37, а в контрольной — 1,72.
По
этим
данным
констатировались
определенные
преимущества проблемного обучения как в отношении усвоения знаний,
так и по степени развития мышления.
Для проверки наличия или отсутствия у обучающихся навыков
творческого
мышления
можно
использовать
задания
проблемного
характера
и
по
успешности
разрешения
проблемной ситуации судить о качестве обучения. Однако, учитывая, что в контрольных группах обучение проходит традиционным информационным методом и учащиеся не подготовлены к поиску и решению проблем, этот способ неприменим. Поэтому потребовалось разработать специальные задания, доступные
экспериментальным
группам,
но
в
то
же
время
способные показать отличие знаний по некоторым параметрам в
этих группах.
Ярким проявлением воздействия системы обучения на познавательную
деятельность
учащихся
может
служить
анализ
лабораторных
журналов.
Отличительным
их
качеством
являются
чистота,
аккуратность
записей,
последовательность
записей по проведению экспериментов и обсуждению наблюдаемых явлений, стремление выразить результаты в виде таблиц,
графиков и формул зависимостей. Весьма показательны содержание и внешний вид записей на листах для подготовки к экзамену.
Изучение
таких
записей
показывает,
что
учащиеся
стремятся сделать план ответа логически стройным, располагают пункты ответа в порядке понижения их важности, выделяют наиболее существенные стороны ответа.
Все обычно применяющиеся формы и методы контроля позволяют не только корректировать учебный процесс, но и судить о ходе формирования заданных качеств знаний и типа
мышления.
Главная
трудность
заключается
в
разработке
таких
контрольно-диагностирующих
заданий,
которые
бы
указывали на формирование строго определенных качеств знаний
и типов мышления. К таким заданиям предъявляются все те
требования, которые предъявляются к тестам.
К сожалению, ни в методической, ни в психолого-педагогической литературе не описаны задания, проверяющие строго
определенное одно качество знания. Обычно используемые в
педагогических экспериментах задания дают сведения сразу о
нескольких качествах знания, в лучшем случае — когда одно
качество доминирует над остальными. Нами разработаны контрольные
задания,
диагностирующие
формирование
комплекса качеств знаний, входящих в понятие обобщенного качества — творческого химического мышления.
При
оценке
эффективности
дидактической
системы
могут
быть использованы следующие качества системного ответа: 1)
многосторонность (по числу блоков содержания) подхода к описанию явления; 2) соблюдение логики изучаемой науки; 3) способность к систематизации и классификации; 4) объем понятийного аппарата; 5) число обнаруженных и решенных проблем.
Для выявления умения использовать системный анализ научных данных, системный подход к их обработке и один из
приемов
научного
познания,
систематизацию
учащимся
предлагалось
задание,
в
котором
перечислялись
без
какого-либо
порядка некоторые свойства элементов и соединений:
1. ПЛОТНОСТЬ ВЕЩЕСТВА; 2. ОТНОШЕНИЕ К ВОДОРОДУ; 3. РН РАСТВОРА
ОКСИДА В ВОДЕ; 4. ЭНТАЛЬПИЯ СУБЛИМАЦИИ; 5. АТОМНЫЙ И ИОННЫЙ РАДИУСЫ; 6.
ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ; 7. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ; 8. ТИП ХИМИЧЕСКОЙ
СВЯЗИ И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ; 9. ОТНОШЕНИЕ К ЩЕЛОЧАМ; 10. ЭНТАЛЬПИЯ ОБ-
РАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА; 11. СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДЕ
(КИСЛОТЫ, ОСНОВАНИЯ, СОЛИ); 12. ЧИСЛО З-,Р-, Й- И /- ЭЛЕКТРОНОВ; 13. ПОРЯДКОВЫЙ
НОМЕР; 14. ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ; 15. СПОСОБНОСТЬ ОБРАЗОВЫВАТЬ АНИОНЫ;
16. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ В МОЛЕКУЛЕ; 17. ЭНЕРГИЯ СРОДСТВА К ЭЛЕКТРОНУ; 18. ЗАРЯД АТОМНОГО ЯДРА; 19. СПОСОБНОСТЬ ОБРАЗОВЫВАТЬ КАТИОНЫ; 20. СТЕПЕНЬ
ОКИСЛЕНИЯ; 21. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ; 22. ОТНОШЕНИЕ К ВОДЕ; 23. ЭНТРОПИЯ
ПРОСТОГО ВЕЩЕСТВА; 24. ОТНОШЕНИЕ К КИСЛОТАМ; 25. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМА; 26. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ; 27. КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО; 28. СТАНДАРТНЫЙ ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ; 29. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ.
От учащихся требовалось расположить свойства в последовательности, которая может быть использована для научного
описания этого химического элемента, т.е. осуществить систематизацию
и
классификацию
предложенных
данных
в
соответствии с системой химической науки и логики рассмотрения
химического объекта.
Задание
выполнялось
в
экспериментальных
и
контрольных
группах, имевших по 75 учащихся. Время на выполнение задания
не
ограничивалось.
В
экспериментальных
группах
—
60%
учащихся
провели
систематизацию,
отвечающую
общей
структуре химических знаний. В контрольной группе это было
сделано только — 15% учащихся. В экспериментальной группе все пытались правильно подойти к решению задания, а в
контрольной — 40% учащихся вообще отказались от выполнения задания [21, с. 167-168].
Следующее
контрольно-диагностическое
задание
заключалось в поиске проблем среди предлагаемых числовых данных.
Требовалось,
воспользовавшись
данными
табл.
14
[6,
№28115],
найти
возможно большее число
проблем,
сформулировать
их
и
попытаться
объяснить.
Результаты
эксперимента
приведены в табл. 15. Изучение табл. 15. Возможно после
классификации и систематизации данных
Галогени
ΔН обр..
0
д
ΔH крист.реш
Таблица 14
Растворимость.
кДж/моль
-854
-908
моль/л
6,0-10-9
1,1
0
.
АgI
NaF
кДж/моль
-63
-573
AgBr
NaCl
NaI
AgF
AgCl
NaВг
-100
-414
-289
-205
-126
-360
Результат
-883
-766
-678
-958
-908
-715
5,0-Ю-7
5,8
11,8
15,0
1,0-Ю-5
8,6
Таблица 15
Контрольн
Экспериментальне
ые
эксперимента
Общее число работ
Отказ от выполнения, %
Осуществлена
классификация и
систематизация, % работ
Среднее
число
обнаруженных
проблем (на одну работу)
Среднее число объяснений
проблем (на одну работу)
группы
140
группы
86
0
15
92
79
3,9
1,2
0,8
0,4
В экспериментальных группах ни один из учащихся не отказался от выполнения задания. Этот показатель мы считаем
важным с воспитательной точки зрения — у учащихся нет чувства страха перед стоящим препятствием, есть определенная
степень
уверенности
в
собственных
знаниях.
В
экспериментальных
группах
значительно
большее
число
учащихся
осуществило
приемы
систематизации
и
классификации
числовых
данных, обнаружило больше проблем и предложило больше
объяснений [21, с. 166].
ПРИВЕДЕМ ПРИМЕРЫ ДРУГИХ АНАЛОГИЧНЫХ ЗАДАНИЙ [21, С. 164].
ПЕРЕЧИСЛИТЕ ОТДЕЛЬНО ПО КАЖДОМУ ИЗ ПУНКТОВ ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ
ВЛИЯНИЯ НА ПРОХОЖДЕНИЕ РЕАКЦИИ СЛЕДУЮЩИХ ФАКТОРОВ:
1) природа
реагирующих
веществ;
2)
температура;
3)
концентрация
реагирующих веществ; 4) давление; 5) присутствие не входящих в уравнение реакций некоторых других веществ; 6) ионная сила раствора (если
реакция проходит в водном растворе).
В ОТВЕТАХ НА ПУНКТЫ ЗАДАНИЯ НЕОБХОДИМО ВОСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ОДНОВРЕМЕННО
СВЕДЕНИЯМИ
ИЗ
ХИМИЧЕСКОЙ
ТЕРМОДИНАМИКИ
(СОСТОЯНИЕ РАВНОВЕСИЯ, КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ И Т.П.) И ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ (СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ, КАТАЛИЗАТОРЫ, МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ И Т.П.).
ПРЕДЛОЖИТЕ ВСЕ КАЖУЩИЕСЯ ВАМ ПРАВДОПОДОБНЫМИ ОБЪЯСНЕНИЯ ТОГО
ФАКТА,
ЧТО
М205 СУЩЕСТВУЕТ, А — НЕТ (АНАЛОГИЧНО С1207 И С1Н7).
ОЦЕНКА
ОТВЕТОВ ПРОИЗВОДИТСЯ ПО ЧИСЛУ ЛЮБЫХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ (КРОМЕ ЗАВЕДОМО
АБСУРДНЫХ
И
НЕИНФОРМАЦИОННЫХ).
ОБЪЯСНЕНИЕ ДОЛЖНО ВКЛЮЧАТЬ
СВЕДЕНИЯ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ, ТЕРМОДИНАМИКЕ И КИНЕТИКЕ.
ВЕЩЕСТВО А РАСПАДАЕТСЯ НА ВЕЩЕСТВА Б И В ПО ДВУМ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ РЕАКЦИЯМ:
А
=
Б
(1)
А = В (2)
ДЛЯ ПЕРВОЙ РЕАКЦИИ ДЯХ= НБ - НА\ ЕЙКТ^
ДЛЯ ВТОРОЙ РЕАКЦИИ ДН2 = НВ - НА; ЕЯКТ^
ПРИЧЕМ Д> ДН2И ДАКТ1 > ■ЕАКТ2' СПРАШИВАЕТСЯ, КАКОГО ВЕЩЕСТВА, Б
ИЛИ В, БУДЕТ БОЛЬШЕ СОДЕРЖАТЬСЯ В СМЕСИ ПРОДУКТОВ И ПОЧЕМУ?
ЭТО ЗАДАНИЕ [6, №18-75] ОТНОСИТСЯ К ОДНИМ ИЗ НАИБОЛЕЕ ТРУДНЫХ ДЛЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ. ОНО ТРЕБУЕТ НАГЛЯДНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УСЛОВИЙ ЗАДАЧИ В ВИДЕ ЭНТАЛЬПИЙНОЙ ДИАГРАММЫ (ИНОГДА ДИАГРАММА ПРЕДСТАВЛЯЛАСЬ УЧАЩИМСЯ В ГОТОВОМ ВИДЕ ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ РАБОТЫ). НЕСМОТРЯ НА НЕОБХОДИМОСТЬ
ПРИЛОЖЕНИЯ ЗНАНИЯ ТОЛЬКО ДВУХ УЧЕНИЙ ХИМИИ (ТЕРМОДИНАМИКИ И КИНЕТИКИ), ТРУДНОСТЬ ЗАДАЧИ СОСТОИТ В НЕОБХОДИМОСТИ КОНКРЕТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭТИХ УЧЕНИЙ.
ПРИ ДОСТИЖЕНИИ СОСТОЯНИЯ РАВНОВЕСИЯ В СМЕСИ ПРОДУКТОВ БОЛЬШЕ СОДЕРЖИТСЯ ВЕЩЕСТВА Б, ТАК КАК ЭНТАЛЬПИЯ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ БОЛЬШЕ (УРОВЕНЬ ЭНТАЛЬПИИ РАСПОЛОЖЕН НИЖЕ). ОДНАКО В НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ
В СМЕСИ ПРОДУКТОВ БУДЕТ СОДЕРЖАТЬСЯ БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА В, ТАК КАК ЭНЕРГИЯ
АКТИВАЦИИ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕ, ЧЕМ ВЕЩЕСТВА Б.
НЕСМОТРЯ НА ТО, ЧТО ЗАДАНИЕ ИМЕЕТ ЧЕТКО ВЫРАЖЕННЫЙ НАУЧНЫЙ, ТВОРЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР, ОЦЕНИВАНИЕ ОТВЕТОВ МОЖЕТ БЫТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНО ПО ПЯТИБАЛЬНОЙ ШКАЛЕ. ДЛЯ ЭТОГО ТРЕБУЕТСЯ ТОЧНО СФОРМУЛИРОВАТЬ ОБЪЕМ И ГЛУБИНУ ЗНАНИЙ, СООТВЕТСТВУЮЩИХ УСЛОВНО ВЫБРАННЫМ БАЛЛАМ.
ОДИН БАЛЛ. В ОТВЕТЕ ГОВОРИТСЯ, ЧТО В СМЕСИ БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА Б, ТАК КАК
ЭНТАЛЬПИЯ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ИМЕЕТ БОЛЬШЕЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ, ИЛИ
ЧТО В СМЕСИ БУДЕТ БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА В ИЗ-ЗА БОЛЕЕ НИЗКОЙ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ. ОБУЧАЮЩИЙСЯ НЕ СМОГ ОБЪЕДИНИТЬ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕРМОДИНАМИКИ И КИНЕТИКИ.
ДВА БАЛЛА. УКАЗЫВАЕТСЯ, ЧТО ПРИ РАВНОВЕСИИ В СМЕСИ БУДЕТ БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА Б, А В НАЧАЛЕ ПРОЦЕССА БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА В. ОТВЕТ ОБОСНОВЫВАЕТСЯ
ВЕЛИЧИНАМИ ЭНТАЛЬПИЙ РЕАКЦИИ И ЭНЕРГИЯМИ АКТИВАЦИИ.
ТРИ БАЛЛА. В ПРЕДЫДУЩЕМ ОТВЕТЕ СНАЧАЛА ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ, А ЗАТЕМ КИНЕТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ. ЭТО ГОВОРИТ О ЗНАНИИ ЗАКОНА СВЯЗИ
МЕЖДУ УЧЕНИЯМИ И О СТРУКТУРЕ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ.
ЧЕТЫРЕ БАЛЛА. ДОПОЛНИТЕЛЬНО УКАЗЫВАЕТСЯ, ЧТО ДЛЯ ПРАВИЛЬНОГО
РЕШЕНИЯ
НЕОБХОДИМО
ЗНАНИЕ
ЭНТРОПИЙ
РЕАКЦИЙ
(ТАК КАК КОЛИЧЕСТВА
ПРОДУКТОВ
РЕАКЦИИ
ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ
ИЗОБАРНЫМИ
ПОТЕНЦИАЛАМИ
РЕАКЦИЙ) И ЭНТРОПИЙ АКТИВИЗАЦИИ РЕАКЦИЙ (ЗАВИСЯЩИХ ОТ СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ).
ПЯТЬ БАЛЛОВ. УЧАЩИЙСЯ ВЫПОЛНЯЕТ ПРЕДЫДУЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ И СПРАШИВАЕТ У ПРЕПОДАВАТЕЛЯ О ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ И КИНЕТИЧЕСКОЙ ВОЗМОЖ НОСТИ
ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВА Б В ВЕЩЕСТВО В, Т.Е. ТРЕБУЕТ ОТ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ
СРАВНЕНИЕ
ВЫПОЛНЕНИЯ
ЗАДАНИЙ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ И КОНТРОЛЬНЫМИ ГРУППАМИ ПОКАЗАЛО ПРЕВОСХОДСТВО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП ПО ВСЕМ ВЫДЕЛЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ.
Наиболее общим,
универсальным и объективным
показателем уровня знаний и их качеств, является научная речь обуча-
емого. Оценить качества, глубину знаний, степень их развития
можно, только услышав речь учащихся. Единственный недостаток этого критерия — отсутствие объективности преподавателей в его оценке. Обычно преподаватель оценку речи обучаемого осуществляет сравнением речи испытуемого с содержанием и структурой своей собственной речи, превращая ее в эталон. Оценка выставляется за произвольную степень соответствия эталонной (внутренней речи преподавателя) и внешней речи учащегося.
Устная и письменная речь осуществляется в учебном процессе и в контроле знаний в основном следующие познавательные операции: описание, объяснение, доказательство и предсказание. В обучении химии и в контроле знаний наиболее часто используются первые две.
Рассказ — средство формирования мышления и одновременно
средство
диагностики
сформированности
научного
качества мышления. Строя рассказ в определенной системе, учащийся формирует в своем сознании и демонстрирует преподавателю соответствующие связи. Оценка за рассказ выставляется в зависимости от адекватности системы изложения системе
рассматриваемого объекта.
ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НА УРОВНЕ ЗНАКОМСТВА С
ОБЪЕКТОМ, ОБЪЯСНЕНИЕ — НА УРОВНЕ И ЗНАКОМСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
ЗНАНИЙ, ДОКАЗАТЕЛЬСТВО И ПРЕДСКАЗАНИЕ — ПРОЦЕДУРЫ, ПРОХОДЯЩИЕ НА ВСЕХ УРОВНЯХ УСВОЕНИЯ (ПО В.П. БЕСПАЛЬКО)7
В.Н. Садовский определяет системное мышление как совокупность методов и способов исследования, описания и конструирования систем [20, с.232]. Таким образом, системное описание — показатель системности мышления. Особое значение
в подобном описании имеет показ иерархичности системы, т.е.
такое построение описания, когда каждый компонент системы
рассматривается как система. В контроле знаний это проявляется в том, что обучаемый строит свой рассказ в последовательности
понижения
значимости
сообщаемой
информации
в
общей структуре рассказа.
Любые описания (отображения) целого должны отображать
общность
его
составляющих
частей.
Описание
многоуровневых объектов (например, вещества) также должно быть многоуровневым [4, с.28-29]. Чем сложнее объект, тем необходимее
его многоуровневое описание. В ряде случаев правильность речевого (языкового) описания может служить критерием понимания сути рассматриваемого или изучаемого объекта. Другое
требование к описанию целостного объекта заключается в том,
что текст (рассказ) должен соответствовать схеме: нерасчлененное целое — анализ объекта — вторичный синтез.
Чтобы описание приобрело качества системы, входящие в
него понятия должны быть зависимы ( внутренняя логика науки, внутридисциплинарные связи) и быть в некоторой степени противоречивы [4, с. 140]. Последнее требование выглядит
несколько необычным для традиционного обучения, но если
описание
указывает
на
противоречия,
несогласованность
в
элементах системы, то это означает, что обучаемый приобрел
то
качество
мышления,
которое
воспитывается
методикой
проблемного обучения.
Таким образом, речь учащихся выражает знания и качества
знаний. По степени развития речевых способностей можно судить о сформированности у учащихся задаваемых целями обучения знаний и навыков, о развитии способностей к созданию
новой информации, о коллективных и лидерских наклонностях обучающихся. Речь — наиболее яркий показатель качества знаний и развития творческого мышления.
В ОБСУЖДЕННОЙ НА СТРАНИЦАХ ЭТОГО УЧЕБНИКА ДИДАКТИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЕ БОЛЬШАЯ РОЛЬ ОТВЕДЕНА РЕЧИ (ДИСКУССИОННЫЕ ЛЕКЦИИ И
СЕМИНАРЫ, ОБСУЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ, УСТНАЯ СДАЧА КОЛЛОКВИУМОВ, СОЧИНЕНИЯ НА ХИМИЧЕСКИЕ ТЕМЫ И ДР.). ПОЭТОМУ
ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЦЕЛЕСООБРАЗНО СТРОИТЬ В ВИДЕ ПИСЬМЕННОЙ РЕЧИ.
ОБУЧЕНИЯ
Системный подход в преподавании ставит своей главной
целью развитие системного мышления у обучаемых, т.е. развитие способностей к выделению элементов в изучаемых объектах
как
в
системах,
раскрытию
взаимосвязи
элементов
внутри системы и с другими системами, изучению и описанию
объектов. Эти
требования
включались
в
разработанные
задания.
На основе выше рассмотренных общих соображений о качестве речи, как отображении качеств знания и качеств мышления,
обсудим
примеры
конкретных
контрольно-диагностических заданий, позволяющих качественно и количественно оценить сформированность творческого химического мышления.
СЛЕДУЮЩИЕ
ДВА КОНТРОЛЬНО-ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЯ ПОСВЯЩЕНЫ СИСТЕМНОМУ
ОПИСАНИЮ
ХИМИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
И
ВЕЩЕСТВА.
ДЛЯ
ПИСЬМЕННОГО
ИЗЛОЖЕНИЯ ОТВОДИЛОСЬ 30-40 МИНУТ.
ЗАДАНИЕ НА ОПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА: «В ЧЕТЫРЕХ ЗАКРЫТЫХ СОСУДАХ ОДИНАКОВОГО ОБЪЕМА И ФОРМЫ, СДЕЛАННЫХ ИЗ ОДНОГО И ТОГО ЖЕ МАТЕРИАЛА, НАХОДИТСЯ СМЕСЬ ГАЗООБРАЗНЫХ ВОДОРОДА И ОДНОГО ИЗ ГАЛОГЕНОВ —
БРОМА, ХЛОРА, ИОДА, И ФТОРА, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ОДИНАКОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ И ПРИ РАВНЫХ ТЕМПЕРАТУРЕ И ДАВЛЕНИИ. КАКОВО БУДЕТ СОДЕРЖАНИЕ ГАЛОГЕНОВОДОРОДА В КАЖДОМ ИЗ СОСУДОВ ЧЕРЕЗ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ПРОМЕЖУТОК ВРЕМЕНИ ОТ НАЧАЛА РЕАКЦИИ?»[ 6, № 22-29 ].
ИНОГДА ЗАДАНИЕ ДОПОЛНЯЛОСЬ СЛЕДУЮЩИМИ УКАЗАНИЯМИ, ОБЛЕГЧАЮЩИМИ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЕ УЧАЩИМИСЯ КОНТРОЛЬНЫХ ГРУПП: ПЕРЕЧИСЛИТЕ ДАННЫЕ,
КОТОРЫЕ ВАМ ПОНАДОБЯТСЯ ДЛЯ ОТВЕТА. УКАЖИТЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИС-
ПОЛЬЗОВАНИЯ
В
ОТВЕТЕ
ЗАТРЕБОВАННЫХ
ВАМИ
ДАННЫХ.
КРАТКО ОБОСНУЙТЕ
ПРИЧИНЫ ВЫБРАННОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТВЕТА.
ДАННОЕ ЗАДАНИЕ ПРОВЕРЯЕТ СПОСОБНОСТИ К СИСТЕМНОМУ ОПИСАНИЮ ОБЪЕКТА И В ТО ЖЕ ВРЕМЯ ВКЛЮЧАЕТ НЕСКОЛЬКО ПРОБЛЕМ (АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА
ФТОРА, СМЕНА ЦЕПНОГО МЕХАНИЗМА РЕАКЦИИ НА МЕХАНИЗМ, СОВЕРШАЮЩИЙСЯ
ЧЕРЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОМПЛЕКС ПРИ ПЕРЕХОДЕ ОТ ФТОРА К ИОДУ И ДР.).
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТВЕТУ СОСТОЯЛИ В СЛЕДУЮЩЕМ;
1. УЧАЩИЕСЯ ДОЛЖНЫ УКАЗАТЬ НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОТВЕТА ДАННЫЕ ИЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПОНЯТИЯ ИЗ ОСНОВНЫХ УЧЕНИЙ ХИМИИ: О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА (РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ УРОВНЯМ И ПОДУРОВНЯМ АТОМОВ,
ХАРАКТЕР СВЯЗИ В МОЛЕКУЛАХ ГАЛОГЕНОВОДОРОДОВ, ЭНЕРГИИ СВЯЗИ В МОЛЕКУЛАХ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКТОВ И Т.П.), О НАПРАВЛЕНИИ ПРОЦЕССА
(КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИЙ, ЭНТАЛЬПИИ, ЭНТРОПИИ И ИЗОБАРНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ ВЕЩЕСТВ, УЧАСТВУЮЩИХ
В РЕАКЦИЯХ,
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКЦИЙ И Т.П.), О СКОРОСТИ РЕАКЦИИ (КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ, ПОРЯДОК И МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ РЕАКЦИЙ, ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ, КАТАЛИЗАТОРЫ, МЕХАНИЗМЫ ПРОЦЕССОВ И Т.П.) И О ПЕРИОДИЧЕСКОМ ИЗМЕНЕНИИ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ
И СОЕДИНЕНИЙ (ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ СВОЙСТВ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ПО ПОДГРУППЕ), ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ, КАТАЛИЗАТОРЫ, МЕХАНИЗМЫ ПРОЦЕССОВ И Т.П.).
Среднее число учений, привлекаемых для описания объекта, мы называем
показателем
научности
описания
(
или
индексом
использования
основных учений науки). Чем больше учений привлечено для описания
химического объекта, ЧЕМ БОЛЕЕ РАЗВИТЫ У СТУДЕНТОВ НАВЫКИ МНОГОСТОРОННЕГО РАССМОТРЕНИЯ, ТЕМ БОЛЕЕ ВЫСОК НАУЧНЫЙ УРОВЕНЬ СФОРМИРОВАННЫХ ЗНАНИЙ И ТВОРЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ И ТЕМ САМЫМ ВЫШЕ ПОКАЗАТЕЛЬ НАУЧНОСТИ ОПИСАНИЯ.
2. Термодинамическая
часть
описания
должна
предшествовать
кинетической.
Соблюдение
этого
положения
свидетельствовало
об
усвоении
логики научного рассмотрения объекта (и о перенесении структуры изучаемой науки на структуру познавательной деятельности).
3. В
ОПИСАНИЯХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДАННОГО ЗАДАНИЯ ТРЕБОВАЛОСЬ
ОСУЩЕСТВИТЬ ИХ СИСТЕМАТИЗАЦИЮ И ОБСУЖДАТЬ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФТОР
— ХЛОР— БРОМ — ИОД (В ЗАДАНИИ ЭТА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ НАРУШЕНА).
4. В ОПИСАНИИ СЛЕДОВАЛО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПО ВОЗМОЖНОСТИ БОЛЬШЕ НОВЫХ
НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ И ТЕРМИНОВ. ЭТОТ КРИТЕРИЙ СВИДЕТЕЛЬСТВОВАЛ ОБ ОБЪЕМЕ
ПОНЯТИЙНОГО АППАРАТА, КАК ОДНОЙ ИЗ ВАЖНЕЙШИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗНАНИЯ,
И О РАЗВИТОСТИ НАВЫКОВ РЕЧИ, ОТРАЖАЮЩЕЙ ТАКЖЕ УРОВЕНЬ СФОРМИРОВАННОЕ™ НАУЧНОГО ТИПА МЫШЛЕНИЯ. ЧИСЛО ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ОПИСАНИИ НОВЫХ НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ УКАЗЫВАЛО ТАКЖЕ НА РАЗВИТИЕ НАВЫКОВ МНОГОСТОРОННЕГО РАССМОТРЕНИЯ И ТЕМ САМЫМ НА СФОРМИРОВАННОСТЬ НАУЧНОГО КАЧЕСТВА МЫШЛЕНИЯ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ ЗАДАНИЙ, ПРЕДЛОЖЕННЫХ ДВУМ ПОТОКАМ, ПРИВЕДЕНЫ В ТАБЛ. 16
Таблица 16
Результаты
Число работ
Показатель научности
1 -й поток
2-й поток
ЭкспеКонтроЭкспеКонтр
рименльные
рименотальные группы
тальные
льные
группы
группы
группы
37
58
47
22
описания (среднее число
учений,
привлеченных
в
описании)
Обнаружение
знаний
логики
рассмотрения, % работ
Среднее число новых
научных
понятий,
использованных в одной работе
Осуществлена систематизация, % работ
2,3
1,6
2,8
1,2
30
0
40
10
7,8
4,3
8,6
4,9
60
40
60
40
РЕЗУЛЬТАТЫ ПОКАЗАЛИ, ЧТО ПОКАЗАТЕЛЬ НАУЧНОСТИ ОПИСАНИЯ (Т.Е. СРЕДНЕЕ ЧИСЛО УЧЕНИЙ, ПРИВЛЕКАЕМЫХ ДЛЯ ОПИСАНИЯ) УЧАЩИХСЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП ВЫШЕ. ИЗ НИХ 30-40% УЧАЩИХСЯ В ОТВЕТЕ СНАЧАЛА ПРОВЕЛИ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ, А ЗАТЕМ КИНЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ
РЕАКЦИИ.
В КОНТРОЛЬНЫХ ГРУППАХ 0-10% УЧАЩИХСЯ ОБНАРУЖИЛИ
ПОДОБНЫЙ ПЕРЕНОС СТРУКТУРЫ НАУКИ (ХИМИИ) В МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ. ДАЛЕЕ 60% УЧАЩИХСЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП В ОТВЕТЕ ИСПОЛЬЗОВАЛИ ЕСТЕСТВЕННУЮ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ОТ ФТОРА К ИОДУ. В КОНТРОЛЬ НЫХ
ГРУППАХ ЭТО БЫЛО СДЕЛАНО 40% УЧАЩИХСЯ. ПОНЯТИЙНЫЙ АППАРАТ УЧАЩИХСЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП ТАКЖЕ ОКАЗАЛСЯ ЗНАЧИТЕЛЬНО БОЛЕЕ РАЗВИТЫМ. СРЕДНЕЕ ЧИСЛО НОВЫХ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В ОТВЕТАХ НАУЧНЫХ ПОНЯТИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУППАХ СОСТАВИЛ 7,8-8,6, А В КОНТРОЛЬНЫХ —
ТОЛЬКО 4,3-4,9.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, УЧАЩИЕСЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП ПО ВСЕМ ПЕРЕЧИСЛЕННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ОКАЗАЛИСЬ ВЫШЕ УЧАЩИХСЯ КОНТРОЛЬНЫХ ГРУПП.
СЛЕДУЮЩЕЕ ЗАДАНИЕ НА ОПИСАНИЕ ВЕЩЕСТВА: «ДАЙТЕ ПО ВОЗМОЖНОСТИ
НАИБОЛЕЕ ПОЛНОЕ И СИСТЕМНОЕ ОПИСАНИЕ ОДНОГО ИЗ СЛЕДУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ: ВОДА, АММИАК, МЕТАН, ХЛОРОВОДОРОД, АЛМАЗ И ДРУГИЕ».
В СВОЕМ УСТНОМ ИЛИ ПИСЬМЕННОМ ОТВЕТЕ УЧАЩИЙСЯ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ НА
СТРОЕНИИ ОПИСЫВАЕМЫХ ВЕЩЕСТВ, ХАРАКТЕРЕ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ, ВОСПОЛЬЗОВАВШИСЬ
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ,
ПРЕДСКАЗЫВАЕТ
УСТОЙЧИВОСТЬ ВЕЩЕСТВА И ВОЗМОЖНОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ С ДРУГИМИ ВЕЩЕСТВАМИ, ОПТИМАЛЬНЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОЛОГИИ, СРАВНИВАЕТ СВОЙСТВА ОПИСЫВАЕМОГО СОЕДИНЕНИЯ С АНАЛОГИЧНЫМИ «СОСЕДЯМИ» ПО ПЕРИОДУ
ИЛИ ПОДГРУППЕ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, НАПРИМЕР, В СЛУЧАЕ ВОДЫ - ЫН3
— Н20 — НР И Н20 — Н28.
В ЗАДАНИИ НА ОПИСАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПРЕДЛАГАЛОСЬ: «ВЫПОЛНИТЬ СИСТЕМНОЕ
ОПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА — ВОДЫ ». РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРЕДСТАВЛЕНЫ В ТАБЛ. 17.
Результаты
Эксперимен-
Таблица 17
Контрольные
Число работ
Показатель научности
описания
Работы с междисциплинарным материалом, %
Среднее число новых
научных
понятий,
использованных в одной работе
тальные группы
44
группы
32
2,3
1,1
30
3
9,4
3,8
И ЭТИ РЕЗУЛЬТАТЫ СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ О ЗНАЧИТЕЛЬНОМ РАЗЛИЧИИ В ЗНАНИЯХ УЧАЩИХСЯ, ОБУЧАВШИХСЯ ПО СОЗДАННОЙ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ И ПО ТРАДИЦИОННОЙ МЕТОДИКЕ.
ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ НАУЧНОСТИ ОПИСАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА БЫЛ
ВВЕДЕН
НОВЫЙ
КРИТЕРИЙ
— МЕЖДИСЦИПЛИНАРНАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ ОПИСАНИЯ. ЧИСЛО РАБОТ, В КОТОРЫХ ОБНАРУЖЕНЫ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ В
РАССМОТРЕНИИ
УНИВЕРСАЛЬНОГО
ПО
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОЙ
ТЕМАТИКЕ
ОБЪЕКТА
— ВОДЫ, ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП НЕСОМНЕННО БОЛЬШЕ. В ЗАДАНИЯХ
ПО ОПИСАНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЕЩЕСТВА ОБРАЩАЕТ НА СЕБЯ ВНИМАНИЕ ПРИМЕРНО В ДВА РАЗА БОЛЬШИЙ ОБЪЕМ ПОНЯТИЙНОГО АППАРАТА УЧАЩИХСЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУПП. ЭТО ГОВОРИТ О ПОЛНОТЕ И ГЛУБИНЕ ПРИОБРЕТЕННЫХ ЗНАНИЙ И О СОЗНАТЕЛЬНОМ ИХ ПРИМЕНЕНИИ.
НИЖЕ ДАНЫ ТЕКСТЫ ДВУХ ХИМИЧЕСКИХ СОЧИНЕНИЙ О ВОДЕ, РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО РАССМОТРЕННЫМ КРИТЕРИЯМ ОЦЕНОК.
ПЕРВОЕ СОЧИНЕНИЕ. ВОДА ЯВЛЯЕТСЯ ЖИДКОСТЬЮ, ПРОЗРАЧНОЙ, НЕ ПРОВОДЯЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ВОДА — ВАЖНЕЙШЕЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ПРИРОДЫ И
ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА СОСТОИТ ИЗ ВОДЫ. ОГРОМНЫЕ ЗАПАСЫ ВОДЫ СОСРЕДОТОЧЕНЫ В ОКЕАНАХ И ЛЬДАХ ПОЛЯРНЫХ ОБЛАСТЕЙ
ЗЕМНОГО ШАРА. МОЛЕКУЛА ВОДЫ СОСТОИТ ИЗ КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА. ВСТРЕЧАЕТСЯ В ПРИРОДЕ И ТЯЖЕЛАЯ ВОДА. ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ВОДУ ОЧИЩАЮТ ПЕРЕГОНКОЙ.
В
этом
сочинении
автор
не
использует
новых,
научных
терминов.
Описание
примитивно,
неконкретно
и
не
обобщено.
Междисциплинарные
связи
выражены
крайне
бедно
(организм,
полярные
области).
Учения
химии
не
используются
(есть предложение на состав воды).
ВТОРОЕ СОЧИНЕНИЕ. ВО ВТОРОМ СОЧИНЕНИИ НОВЫЕ, ПРИОБРЕТЕННЫЕ ОБУЧЕНИЕМ ТЕРМИНЫ (ПОНЯТИЯ) ВЫДЕЛЕНЫ, А В СКОБКАХ ОТМЕЧЕНЫ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ АВТОРОМ УЧЕНИЯ ХИМИИ (С — СТРОЕНИЕ, Т — ТЕРМОДИНАМИКА, К —
КИНЕТИКА, П — ПЕРИОДИЧНОСТЬ) И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ (МДС).
В МОЛЕКУЛЕ ВОДЫ ВАЛЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ АТОМА КИСЛОРОДА НАХОДЯТСЯ В
СОСТОЯНИИ
ЕР3
-ГИБРИДИЗАЦИИ, ЧТО ОБУСЛОВЛИВАЕТ ПРИМЕРНО ТЕТРАЭДРИЧЕСКИЙ УГОЛ МЕЖДУ СВЯЗЯМИ С ДВУМЯ АТОМАМИ КИСЛОРОДА (С). В ЖИДКОЙ И
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ВОДЕ, КОТОРАЯ СУЩЕСТВУЕТ ПРИ 0° С (Г), МОЛЕКУЛЫ СВЯЗАНЫ С ЧЕТЫРЬМЯ ДРУГИМИ (С) ЗА СЧЕТ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ (С) И ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ (С). ИЗ-ЗА ЭТОГО ОБЪЕМ ВОДЫ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ
УВЕЛИЧИВАЕТСЯ. ЭТО ПРИВОДИТ К ЗАМЕРЗАНИЮ ВЕРХНИХ СЛОЕВ ВОДЫ, ЧТО ИМЕЕТ ОГРОМНОЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ (МДС) И ПРИВОДИТ К РАЗРУШЕНИЮ
ГОРНЫХ ПОРОД (МДС) И ВЫТЕСНЕНИЮ КАМНЕЙ ИЗ ГЛУБИНЫ ЗЕМЛИ НА ЕЕ ПОВЕРХНОСТЬ (МДС). ВОДА — ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ УСТОЙЧИВОЕ ПРИ ОБЫЧНЫХ
УСЛОВИЯХ (Г) ПО ОТНОШЕНИЮ К ПРОСТЫМ ВЕЩЕСТВАМ (С, Т) ВЕЩЕСТВО. ИЗОБАРНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ВОДЫ ПРИ ОБЫЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ИМЕЕТ ВЫСОКОЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ (Т), НО ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ ТОЛЬКО
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ИЛИ ПРИ ВНЕСЕНИИ КАТАЛИЗАТОРА (К). ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОИСХОДИТ СО ВЗРЫВОМ ИЗ-ЗА ЦЕПНОГО ХАРАКТЕРА ПРОЦЕССА
(К). СЕРОВОДОРОД ПО СРАВНЕНИЮ С ВОДОЙ ОБЛАДАЕТ СУЩЕСТВЕННО ИНЫМИ
СВОЙСТВАМИ
(П) ИЗ-ЗА ОТСУТСТВИЯ ГИБРИДИЗАЦИИ ВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
АТОМА СЕРЫ (С). ИЗ-ЗА СЛАБОСТИ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ (С) И ДРУГИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ СЕРОВОДОРОД КИПИТ И ПЛАВИТСЯ ПРИ БОЛЕЕ
НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ (Г) ПО СРАВНЕНИЮ С ВОДОЙ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С ПАРАМИ СЕРЫ ПРОХОДИТ СПОКОЙНО ИЗ-ЗА СЛАБО ВЫРАЖЕННОГО ЦЕПНОГО
ХАРАКТЕРА (К) И МЕНЬШЕГО ЗНАЧЕНИЯ ИЗОБАРНОГО ПОТЕНЦИАЛА (Т).
ЧИТАТЕЛЮ ПРЕДЛАГАЕТСЯ САМОМУ РАССЧИТАТЬ ЧИСЛЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ВТОРОГО СОЧИНЕНИЯ. ЗАМЕТИМ, ЧТО ВТОРОЕ СОЧИНЕНИЕ — ЭТО НЕ СОЧИНЕНИЕ
КАКОГО-ЛИБО УЧАЩЕГОСЯ, А СОЧИНЕНИЕ, СОБРАННОЕ ИЗ ОТРЫВКОВ НЕСКОЛЬКИХ
ЛУЧШИХ СОЧИНЕНИЙ. ЭТО ТОТ ИДЕАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ, К КОТОРОМУ СЛЕДУЕТ
СТРЕМИТЬСЯ.
Оценка подобных сочинений может быть осуществлена автоматически,
при
помощи
современных
компьютеров.
Учащиеся печатают на дисплее свое сочинение, а ЭВМ, запрограммированная на
подсчет
заранее
выделенных
слов
или
словосочетаний, оценивает работу по выделенным показателям. В будущем, по всей вероятности, подобным образом можно будет оценивать и устную научную речь.
ИНТЕРЕСНО ОТМЕТИТЬ, ЧТО ЗАМЕЧАЕТСЯ ЧЕТКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ
МЕЖДУ
РЕЗУЛЬТАТАМИ
ВЫПОЛНЕНИЯ
ПРИВЕДЕННЫХ
ВЫШЕ
ЗАДАНИЙ
С
ОБЩЕЙ
УСПЕВАЕМОСТЬЮ
УЧАЩИХСЯ,
ОПРЕДЕЛЯЕМОЙ
ОБЫЧНЫМИ
ПРИЕМАМИ
(УЧАЩИЙСЯ, УСПЕШНО ОСВАИВАЮЩИЙ ХИМИЮ, ОБЫЧНО
СТОЛЬ ЖЕ ХОРОШО ЗАНИМАЕТСЯ ПО МАТЕМАТИКЕ И ИНОСТРАННОМУ
ЯЗЫКУ), И РЕЗУЛЬТАТАМИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПРОБЛЕМНОГО, ЛОГИЧЕСКОГО И ИНТУИТИВНОГО ХАРАКТЕРА
Так, например, учащимся предлагается из деталей (проецируется кодоскопом на экран) предложить конструкцию прибора для получения непрерывного тока водорода (рис. 42, а). Решение (рис.42, б) быстрее находят те учащиеся, которые показали и наиболее высокие результаты по
иным заданиям (показателям).
В работе [16, с. 100] для изучения приемов логического мышления
среди многих диагностирующих задач давалась задача следующего содержания: «Земной шар опоясали по экватору веревкой, веревку разрезали, прибавили к ней кусок длиной в 1 м и расположили в виде концентрической окружности вокруг земного шара в плоскости его экватора.
Пройдет ли в зазор между шаром и окружностью апельсин?» Химический вариант задачи см. в работе [6, № 29-112]. На «не химическом» материале
испытуемые
обнаружили
удивительное
нежелание
применять
хорошо усвоенные знания. Оказалось, что большинство испытуемых от казались даже от
попытки
использовать
известную
им
формулу
и
отвечали, что апельсин в зазор не пройдет. Ответ: = ЯпЯ^-, 12=1\ + 1 = 2пД2:
В2- = 1/2п ~ 0,18м. Таким образом, апельсин в зазор проходит. Мы
обнаружили, что учащиеся, у которых по нашим данным сформировано
творческое химическое мышление, решение задачи чаще находили при
помощи
математических
расчетов
и
обладали
приемами
логического
мышления.
Человек с творческим мышлением легче и быстрее отказывается от
ранее
сложившейся
у него
установки
на
выполнение
познавательного
действия.
Далее
в
качестве
примера
предлагаем
учащимся
(кодоскоп,
экран) последовательно серию задач: «Чему равен рН растворов хлороводородной кислоты:
0,01 М — РН=2;
(1 • 10 -3 ) м —рН=3;
( 1 • Ю"3) М — РН ?
(1 • Ю-5) М — ?
(1 • 10-8) М — ?
( 1 • 10-9) М — ?
( 1 • Ю-10) М — ?
(1-10-11)М —?»
Учащийся с выработанной установкой на продолжение действия отвечал, что рН (1 • Ю-11) мольного раствора кислоты равен — 11. Учащийся с творческим складом мышления уже на пятой операции останавливался и ждал следующего вопроса. Учащиеся с сильной установкой, не задумываясь, продолжали давать абсурдные, но правильные по
расчету, ответы.
Повторяем, мы диагностируем и доказываем формирование
творческого
химического
мышления
не
какими-то
отдельными
элементами
учебно-познавательного
процесса
(системное
содержание,
проблемное
обучение,
коллективная
форма
работы, речь, общение и т.п.), а всей единой системой обучения.
При этом обнаруживается даже формирование качеств личности, относящихся к системе воспитания.
Учащимся в почтовом конверте выдавалось 20 полосок бумаги с написанными на них названиями качеств личности, относящихся к сфере знаний и к сфере общения. Затем учащийся должен расположить полоски в
порядке понижения (по его личному мнению) роли того или иного качества. Расположив полоски и скрепив их канцелярской скрепкой, учащийся в том же конверте сдает их преподавателю. Заметим, что, если качества давать в виде одного списка, результаты в значительной мере зависят от порядка расположения терминов в списке. Были предложены
следующие качества личности:
1)любознательность;
11) принципиальность;
2)сообразительность;
12) демократичность;
3)кругозор;
13) помощь;
4)память;
14)риск;
5)способность рассказывать; 15) уравновешенность;
6)отзывчивость;
16) скромность;
7)выдержанность;
17) настойчивость;
8)решительность;
18) интеллигентность;
9)общительность;
19) опрятность;
10)усидчивость
20) юмор.
Задание (цель им не сообщалась) выполнялось дважды — в
начале и конце изучения курса. Во втором случае обнаруживается некоторое смещение мнений учащихся в сторону личности с более развитым стремлением к общению ( общительность,
отзывчивость, помощь, юмор и т.п.). Подобное смещение наблюдалось и при коллективном выполнении задания. Коллективистские начала и уровень общения в группе могут быть оценены
непосредственно
по
числу
взаимодействий
участников,
что легко определяется наблюдением за работой групп и подсчетом числа обращений друг к другу. Число взаимодействий
в
группе
непосредственно
влияет
на
успешность
усвоения
предметного содержания.
Сформированность
творческого
мышления,
разумеется,
в
некоторой степени может быть оценена и по результатам решения расчетных задач, но при этом преподаватель в основном
оценивает нормативную часть мышления, т.е.
те мыслительные действия, которые выполняются по заранее сообщенным
учащимся
нормам,
правилам,
алгоритмам,
формулам.
Додуматься до комбинации действий, их последовательности, можно, обладая творческим мышлением, и именно поэтому обнаруживается
четкая
корреляция
между
результатами
решения
расчетных и творческих задач. Оценка же успешности выполнения расчетной задачи очень проста — достаточно сверить полученный числовой результат с ответом в конце задачника.
Это знают большинство преподавателей и широко используют
расчетные задачи в контроле и, возможно, не осознавая этого,
в диагностике качеств знаний. Оценка за правильный ответ —
объективна, но не учитывает возможности случайной ошибки
творческой личностью.
При оценке результатов педагогического эксперимента следует помнить, что полученные данные не могут быть отнесены
к
влиянию
на
эффективность
обучения
какого-либо
одного
фактора, например, системного подхода к обучению или проблемного
метода,
или
методологических
знаний.
Результаты
эксперимента
указывают
на
эффективность
всей
разработанной
дидактической
системы,
включающей
учебный
матери-
ал,
отобранный
и
структурированный
на
основе
системного
подхода,
проблемный
метод
организации
деятельности
учения
по усвоению содержания и научного метода, введение в содержание методологических и логических знаний. В эту же дидактическую
систему
входило
широкое
использование
устной
и письменной речи учащихся, дискуссионный способ чтения
лекций и проведение семинарских занятий, контроль за усвоением знаний, в котором была углублена обучающая функция,
лабораторный
практикум
с
усиленной
исследовательской
направленностью и т.п.
Вопросы и задания
1. Перечислите
известные вам критерии оценки устной или письменной речи (рассказа) и предложите свои собственные.
2. Напишите сочинение об аммиаке («Все, что я знаю об аммиаке») и
оцените его в привычной вам пятибалльной шкале и при помощи количественных показателей качества письменной речи (рассказа).
3. На
форзаце
этой
книги
показан
вариант
периодической
таблицы
Д.И. Менделеева. Перечислите отличия этой таблиця от таблицы, помещенной в вашем учебнике химии. Чем больше отличий вы обнаружите,
тем выше будет оценка вашей работы!
Заключение
МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ НАУКА И УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА
Немногие преподаватели знают, а многие будут возражать,
что методика обучении химии — педагогическая наука, изучающая содержание курса химии и закономерности его усвоения. Компонентами ее являются цели обучения, содержания,
методы, формы, средства обучения и деятельности преподавателя и учащихся (см. рис. 43).
Методика обучения химии — это педагогическая наука об
образовании, воспитании и развитии учащихся в процессе изучения химии. В соответствии с этим определением учебный
процесс выполняет три важнейшие функции — образовательную, воспитательную и развивающую [9].
В работе [3] высказывается очень обоснованная мысль, что
в
современных
условиях
термины
«методика
преподавания»,
«методика
обучения»,
«предметная
дидактика»
уже
не
вмещают в себя весь комплекс обучающих, развивающих и воспитательных
задач,
которые
ставятся
перед
учебными
заведениями и должны решаться в процессе обучения основам наук. Авторы предлагают говорить о педагогике фундаментальных наук, о педагогике физики, биологии, химии и других
наук.
Педагогика высшей школы и методика обучения химии в
высшей школе находятся только на самом начальном пути сво-
его развития. Педагогика высшей школы, к сожалению, перенимает идеи педагогики средней школы. Если научные химические
идеи
(учебники,
задачники,
практикумы)
развиваются
в направлении: высшая школа — средняя школа, то педагогические и методические идеи идут в противоположном направлении: средняя школа — высшая школа, хотя изредка и обнаруживается
питание
средней
школы
высшей,
так,
например,
введение в школьные курсы лекционных, семинарских и лабораторных форм занятий, деловых (познавательных) игр.
То, что методика обучения наукам в высшей школе развивается крайне медленно, есть много причин и они имеют социальный характер. До последнего времени качество чтения лекций и методика проведения занятий никого не беспокоили, а
учебная работа даже штатного преподавателя была для негоненужной обузой
—
ведь
его
работа
оценивалась
по
результатам научной работы. Наше глубокое убеждение — преподаватель
фундаментальных
дисциплин
в
основном
должен
заниматься преподавательской и методической работой
Рис. 43. Система курса «Методика обучения химии»
Другая причина пренебрежительного отношения к методике состоит в
том, что заведуют кафедрами по фундаментальным дисциплинам
естественно-научного цикла доктора(кандидаты) наук, получившие
должность после защиты диссертации по теме науки. При этом все их силы
были отданы научным интересам. В большинстве случаев они не читали
лекций, не работали со студентами. Став заведующими кафедр, они,
естественно, стремятся развивать знакомое им научное направление, но ни в
коем случае не методику обучения.
Для
преодоления
создавшегося
неблагополучного
положения с качеством преподавательской работы и методикой обуче-
ния предлагалось ввести для преподавателей экзамены по специальности или проводить экзамены после прохождения переподготовки
на
факультетах
повышения
квалификации.
Аттестация
преподавателей
вузов
кафедрами
или
предлагаемая
в настоящее время аттестация по результатам обучения на
ФПК не совершенна и не объективна. Абсолютно непригодна
оценка преподавателя по числу отличных оценок учащихся на
экзаменах. По нашему мнению, экзамен по химии для преподавателей
химии
не
приведет
к
каким-либо
положительным
результатам. Никого не должно трогать, знаю ли я, предположим, метод молекулярных орбиталей или нет, но всех должно
беспокоить, знают ли мои учащиеся этот метод или нет.
Далее, в повышении качества преподавания не заинтересованы не только сами преподаватели, но и руководство вуза.
Преподаватели вузов в нашей системе высшей школы не готовятсяу Студенты и аспиранты не изучают основ педагогики и
методики обучения специальности и также не заинтересованы
в овладении этими дисциплинами. Заинтересовать настоящего и
будущего
преподавателя
в
повышении качества его преподавательской работы, в освоении педагогики и методики, в непрерывном пополнении научных знаний возможно только при помощи постоянного оценивания
результатов
его
преподавательской
деятельности,
т.е.
по
результатам
обучения.
Достижение
учащимися
желаемых
целей обучения должно стать стимулом учебной работы преподавателя, мерой его способности преподавать в вузе и единственным
критерием
для
аттестации,
присвоения
ученого
звания,
представления
или
лишения
преподавательской
работы,
рекомендации к уходу на пенсию.
Таким
образом,
наше
предложение
заключается
в
том,
чтобы
оценка
преподавательской
деятельности
состояла
в
объективной оценке результатов обучения. Для этого должна
быть коренным образом изменена существующая система экзаменов и в некоторой степени пересмотрены учебные программы.
Для решения этих проблем предлагается создать Единый Общероссийский
Экзаменационный
Центр,
осуществляющий
проведение
экзаменов по курсам фундаментальных дисциплин и по некоторым специальным курсам, общим для ряда вузов.
В функции центра должно входить следующее.
Экзаменационный
центр
разрабатывает
единые
учебные
программы
по преподаваемым дисциплинам и рассылает их по вузам и школам. Программа является
документом, определяющим объем изучаемого материала и желаемое качество его
усвоения.
Экзаменационный центр в соответствии с учебными программами составляет экзаменационные задания и распределяет их по вузам и шко-
лам ко дню, заранее установленному для проведения экзамена по данной
дисциплине. Этот день проведения экзамена по соответствующей дисциплине должен быть единым для всех вузов и школ России.
Задания
доставляются
в
вуз
сотрудником
центра,
контролирующим
соблюдение установленного способа проведения экзамена. После окончания экзамена работы собираются, опечатываются и отправляются на проверку и оценивание в Центр, где они в кратчайший срок подвергаются обработке. Результаты сообщаются в соответствующие вузы.
В
каждой
выполненной
экзаменационной
работе
указывается
вуз,
кафедра или школа, класс и фамилия экзаменуемого, лектора, преподавателя, ведущих лабораторные и семинарские занятия.
Таким образом, оценка за экзаменационную работу указывает на уровень подготовленности учащегося ( влияет на его стипендию и вид диплома) , педагогическое мастерство лектора и учебную работу преподавателя. Последнее и учитывается при переаттестации преподавателя и в конечном счете влияет на его зарплату.
По нашему глубокому убеждению только подобная предлагаемая общероссийская
экзаменационная
система
может
стать
единственным
объективным критерием аттестации преподавателей всех рангов и мощным
стимулом всестороннего совершенствования учебного процесса в высшей
школе.
Один из недостатков нашей российской системы образования состоит в высокой научной подготовке будущего учителя
химии и его слабой методической подготовке. В настоящее
время педагогические вузы выпускают не учителей, а - научных сотрудников!
О том, что и средняя и высшая школа выпускает учащихся
с очень не высокой химической подготовкой, говорит следующий факт. Студентам первого курса (не химикам) было предложено выполнить следующее задание:
В августе 1986 г. на берегу озера Ниос в Камеруне (Африка) за несколько минут погибло от удушья почти 1750 человек, весь домашний
скот, птицы и даже многие виды насекомых. Озеро находилось в кратере
бывшего вулкана. Выжившие после катастрофы люди отмечали во рту кислый вкус.
Многие
пострадавшие
находились
без
сознания
несколько
часов. Был сезон дождей. Над озером прошел дождь с температурой воды
ниже температуры воды в озере. При попытках взять пробы воды с глубинных слоев озера сосуды с клапаном у поверхности воды разрушались.
Листья деревьев на берегу озера почернели и съежились, как будто они
были обморожены. Газ, выделившийся из воды озера, был без цвета и без
запаха. Что это был за газ?
Проверьте свои знания химии, не читайте дальше. Итак,
какой газ выделился с глубины озера, когда туда попала холодная дождевая вода?
Только 50% (точнее 45-47%) студентов, поступивших в Московский университет (!), дали правильный ответ: углекислый
газ. Из этих 50% студентов половина смогла объяснить, почему
они предложили такой ответ, другая же половина не смогла
обосновать свой ответ и просто молчала. Предложения осталь-
ных 50% студентов были такие: сернистый газ, сероводород (но
газ был без запаха), угарный газ (в природе не образуется), водород (его плотность меньше плотности воздуха и он не смог бы
удержаться в чаше вулкана), метан (легче воздуха), диоксид
азота (но этот газ красно-коричневого цвета), азот (не может давать кислого вкуса), аммиак (растворим в воде) и даже фтор.
г О чем говорят результаты этого эксперимента? Они говорят
о слабом знании фактов по химии элементов (а это основное содержание наших школьных учебников) и о крайне низкой способности извлекать знания из памяти и их использовать (а этому наши учебники вообще не учат). Вывод такой — необходимы новые учебники химии и новая методическая подготовка
учителя химии.
Методика обучения — одна из дисциплин, изучение которой невозможно теоретически. Более того — эта дисциплина,
которую преподаватель должен изучать непрерывно в течение
всего
своего
преподавательского
периода
жизни.
Творчески
активный преподаватель, постоянно обращаясь к новым педагогическим, психологическим и методическим теориям и вводя их в собственной интерпретации в учебный процесс и получая все более высокие результаты, будет находить в своей преподавательской и методической работе не менее высокое удовлетворение и радость, чем в обычной исследовательской научной работе (хотя методическое исследование — это та же научно-исследовательская работа).
Преподаватель
высшей
школы
должен
не
только
вести
учебный процесс, но и заниматься методическими исследованиями. И это
должно
стать
нормой,
обязательным
условием
работы преподавателя.
Настоящее пособие по методике обучения химии рассчитано на ознакомительное изучение этой дисциплины и дальнейшую самостоятельную работу. Для этого в пособии дана обширная
библиография,
в
которой
указаны
авторы
работы,
полное
название,
издательство,
год
издания,
число
страниц.
Это значительно облегчает ориентацию в литературных источниках. Мы советуем читателю просмотреть все источники библиографии и выбрать наиболее интересные.
Введение новых методов преподавания сопряжено с определенными
трудностями.
У
ряда
преподавателей
может
ощущаться недостаток теоретических знаний или отсутствие специальной
педагогической
подготовки.
Поэтому
внедрение
новых методов обучения, в том числе развития дискуссионного
метода
преподавания,
проблемного
обучения,
использование
познавательных задач, должно проходить постепенно по мере
роста квалификации преподавателя и уровня подготовки учащихся.
Эта книга написана химиком по образованию и обычным
преподавателем
химии.
Автор
хочет
сказать
читателям,
что
для методической работы, главным образом, необходимо знание предмета преподавания — химии. Специалист-химик всегда может стать преподавателем и методистом, но, и в этом автор убедился на своем опыте, психолог или специалист по педагогике
сделаться
квалифицированным
методистом
не
может.
Если
преподаватель
химии
захочет
изменить
методику
обучения,
используя
какую-либо
психологическую
или
педагогическую теорию, то в первую очередь ему следует усвоить
язык (словарь) этих наук, так как часто термины этих дисциплин имеют отличающиеся от обычных значения. Без овладения специфическим языком этих наук чтение литературы может создать впечатление о ненужности этих наук и пустословии ученых.
Проведенное
нами
исследование
показало,
что
системный
подход к определению предметного содержания курса общей
химии и организации деятельности по его усвоению является
эффективным
методом
совершенствования
обучения
химии
и
формирования
творческого
мышления
будущих
специалистов.
Ничто не будет так полезным автору для продолжения работы, как тщательная критика его труда. Автор заранее благодарит всех читателей, которые укажут на ошибки и внесут предложения для изменения содержания и структуры материала. Кроме того, автор просит присылать ему методические рекомендации, разработки, статьи и пособия по обучению химии. Наиболее
интересные будут использованы в дальнейшей работе над пособием. Адрес для переписки: Россия, 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, Химический факультет, Зайцеву О.С.
В дополнение необходимо сказать, что эту книгу автор посвящает
памяти
Леонида
Александровича
Цветкова
создавшего школу методистов-химиков и предложившего новую методику обучения химии. Прочитайте о нем статью [4].
Статье предпослан эпиграф из стихотворения естествоиспытателя-энциклопедиста Н.А.Морозова:
Не умер тот,
Чей отклик есть в других,
Кто в этом мире жил
Не только жизнью личной!
Приложение 1
ПРОГРАММА
учебной дисциплины
«МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ»
Пояснительная записка
Настоящая программа входит в число дисциплин учебного плана специальности «011000 — Химия» и рассчитана на 100 часов изучения дисциплины, из которых на лекционные и семинарские занятия отводятся
50 часов.
Курс «Методика обучения химии» должен дать студентам химических
факультетов
университетов
основные
представления
о
достижениях
отечественной педагогики, педагогической психологии и дидактики в их
приложении к вопросам обучения химии в высших и средних учебных
заведениях.
Настоящая
программа
знакомит
с
теоретическими
основами
педагогического процесса и общей методикой преподавания различных по научным направлениям курсов химии.
Программа курса составлена с учетом требований, которые предъявляются в настоящее время к преподавателям химии высших учебных заведений и учителям химии общеобразовательных и специальных (лицеи,
гимназии и т.п.) школ.
1. Введение
Предмет и задачи курса «Методика обучения химии»
Современные проблемы обучения и преподавания. Пути совершенствования обучения химии. Преемственность средней школы
высшей школой. Великие педагоги прошлого — Я. Коменский и
К.Д. Ушинский. Отечественные педагоги-химики — М.В. Ломоносов, Г. Гесс, Д.И. Менделеев, А.М. Бутлеров. Современная педагогическая
школа.
Современные
отечественные
педагоги-химики — Б.В. Некрасов, Н.Г. Глинка, М.Х. Карапетьянц, С.Г. Шаповаленко, Д.М. Кирюшкин, Ю.В. Ходаков, Л.А. Цветков. Зарубежные педагоги-химики — Л.Полинг, Д.Кемпбелл, Г. Сиборг.
Преподавание химии и методики обучения химии в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова.
Основное
содержание
курса
«Методика
обучения
химии».
Система
обучения:
цели,
содержание,
методы,
организационные формы, средства, контроль усвоения и диагностика сформированных знаний.
Принципы
обучения
(научности,
доступности,
трудности,
активности,
коллективности,
индивидуальности,
развития
познавательных способностей и другие).
2. Процесс обучения
Обучение, преподавание и учение как особые виды человеческой
деятельности.
Социальный
характер
обучения.
Типы
процесса
обучения:
информационный
и
продуктивный
(твор-
ческий). Их преимущества и недостатки; их соотношение в зависимости от целей обучения.
Вопросы возрастной психологии и физиологии в приложении к студенческому возрасту. Особенности обучения студентов в сравнении с обучением школьников и взрослых.
Теория
поэтапного
формирования
умственных
действий
и
ее приложение к процессу обучения.
Гуманизация и гуманитаризация обучения.
Преемственность обучения химии в средней школе и в вузе.
3. Цели обучения химии
Современный специалист и основные требования, предъявляемые ему обществом. Роль химии в жизни общества. Цели
обучения химии для ее знания в быту, для познания гуманитарных наук и естественных наук и для создания специалистахимика.
Формирование творческого химического мышления — наиболее общая цель обучения химии.
Психолого-педагогические
особенности
преподавания
химии в зависимости от выбранной цели обучения.
4. Содержание обучения химии
Модель
специалиста
и
содержание
обучения.
Зависимость
содержания обучения от целей обучения. Особенности преподавания химии как профилирующей и как непрофилирующей
учебной дисциплины.
Системный
подход
к
определению
содержания
обучения.
Система и структура учебной дисциплины и содержания кур са. Различные
способы
применения
системного
подхода
к
определению содержания курса химии и его структурированию.
Построение курса химии на основе переноса системы науки
на систему обучения. Основные учения химической науки и
внутринаучные связи между ними. Влияние межнаучных связей на содержание учебной дисциплины. Показ межпредметных связей курсов — химии, физики, математики, биологии,
геологии и других фундаментальных наук. Связь химии с науками гуманитарного цикла.
Превращение учений науки в блоки содержания учебной
дисциплины.
Блоки
содержания
как
элементы
системы
обучения.
Внутридисциплинарные
(внутрипредметные
связи)
как
системообразующие
связи
между
элементами
содержания курса.
Построение курса химии на основе системного представления
предмета изучения химии (химический процесс и вещество).
Другие способы построения курсов химии. Соотношение структуры научной теории и структуры содержания обучения. Построение курса химии на основе концептуальных систем химии.
Специфические
особенности
преподавания
курсов
—
общей,
физической,
неорганической,
аналитической,
органической и других ветвей химии.
Экология в курсах химии. Содержание курсов химической
экологии и экологической химии.
Вопросы истории химии в курсах химии.
Философские,
мировоззренческие,
методологические
и
логические знания, вводимые в содержание обучения химии.
Анализ содержания важнейших учебников химии для высшей и средней школы.
Содержание и методика преподавания основных учений химии: химической термодинамики (учение о направлении реакции); химической кинетики (учение о скоростях и механизмах
реакций); учения о строении вещества и о периодическом изменении свойств химических элементов.
5.Методы обучения химии
Понятие
о
методе
обучения.
Взаимосвязь
и
взаимовлияние целей обучения, содержания обучения и методов обучения.
Классификация
методов
обучения.
Продуктивно-поисковое и традиционное (информационное обучение) и их соотношение
при
преподавании
профилирующей
и
непрофилирующей
дисциплин
(химия
в
химических
и
нехимических
вузах).
Методы
формирования
творческого
химического
мышления.
Систематизация методов обучения в зависимости от числа
даваемых
в
обучении
ориентиров:
исследовательский,
проблемный,
программированный
и
алгоритмизированный
методы обучения.
Исследовательское обучение и организация исследовательского лабораторного практикума и самостоятельной работы, моделирующей научную. Содержание исследовательского обучения.
Проблемное обучение и его особенности. Отбор учебного
материала
для
организации
проблемного
обучения.
Способы
создания
проблемных
ситуаций
и
разрешения
учебнонаучных проблем. Соотношение «вопрос — задача — проблема».
Игровые
методы
обучения.
Познавательные
и
ролевые
игры.
Программированное
обучение.
Возможности
проблемнопрограммированного
обучения.
Разветвленные
и
линейные
учебные программы, методика их создания и использования в
учебном процессе. Программирование для контроля за усвоением знаний и оценки результатов обучения.
Алгоритмизированное
обучение.
Понятие
алгоритма
(формулировки
законов,
правил,
принципов,
определений
и
т.п.
операций).
Алгоритмизированные
учебные
предписания
в
лабораторных
практикумах
и
организация
алгоритмизированного
практикума.
Алгоритмы
планирования
научного
исследования
и
обработки
результатов
эксперимента.
Упражнения
и задачи в обучении химии. Алгоритмы описания химического объекта. Алгоритм рассказа (например, о свойствах химического элемента).
Компьютеризация
обучения.
Использование
методов
программированного
и
алгоритмизированного
обучения
в
методиках
компьютерного
обучения
химии.
Контролирующие
компьютерные программы.
Непрерывность обучения. Методы развития способностей к
самообучению и самообразованию.
6. Организационные формы обучения химии
Формы
обучения:
лекция,
семинарское
занятие,
практическая и лабораторная работа, самостоятельная работа, внеаудиторная и «домашняя» работа. Распределение учебного материала по различным формам обучения.
Теория поэтапного усвоения знаний и ее использование в
организации процесса обучения.
Методика проведения лекций по химии. Требования к современной
лекции.
Организация
лекционной
формы
обучения. Общение лектора с аудиторией. Лекционные демонстрации и демонстрационный эксперимент. Пути повышения обучающей
функции
демонстрационного
химического
эксперимента. Лекционный контроль за усвоением знаний.
Семинар в обучении химии и виды семинарских занятий.
Основная цель семинарского занятия — развитие устной (и
письменной)
речи
обучаемых.
Дискуссионный
способ
проведения
семинаров.
Отбор
материала
для
дискуссионного
обсуждения.
Решение
расчетных
задач
и
разрешение
научноучебных
проблем.
Методика
организации
семинарского
занятия.
Лабораторный практикум и его роль в обучении химии.
Формы
организации
лабораторных
практикумов.
Индивидуальное и групповое выполнение лабораторных работ. Учебнонаучное общение при выполнении лабораторных заданий. Исследовательский
и
алгоритмизированный
практикумы
и
роль
преподавателя в их проведении.
Два вида самостоятельной работы учащихся — самостоятельная работа на лекции, семинаре и в лабораторном практикуме и самостоятельная внеаудиторная работа.
Внеаудиторная познавательная деятельность учащихся и ее
организация.
Роль
учебника
и
учебных
пособий
(задачник,
программированное пособие) в организации внеаудиторной работы. Требования к современному учебнику химии и учебному
пособию.
Роль компьютера в организации и проведении внеаудиторной
познавательной
деятельности.
Возможности
компьютера
в
замене
преподавателя
—
недостатки
и
преимущества.
Компьютерные
(дискетные
и
лазерно-дисковые)
учебные
пособия
по курсам химии. Методика их создания.
Экскурсии
в
школьном
химическом
образовании.
Организация
работы
школьного
химического
кружка.
Подготовка
учащихся к участию в химических олимпиадах.
7. Средства обучения химии
Учебная книга — как средство обучения. Требования к
учебным текстам. Способы оценки качества учебных текстов.
Объем учебника и учебного пособия.
Технические средства обучения, их виды и разновидности:
меловая
доска,
кодоскоп
(графопроектор),
диапроектор,
кинопроектор,
эпидиаскоп,
компьютер,
видео-аудиовоспроизводящая аппаратура. Таблицы, рисунки и фотографии — как средства обучения.
Пути использования технических средств обучения для повышения
познавательной
активности
обучаемых
и
повышение
эффективности
усвоения
знаний.
Дидактические
возможности технических средств обучения и оценка эффективности их
применения.
Компьютер — как прибор для научного исследования и как
средство
обучения.
Использование
компьютера
при
проведении семинарского и лабораторного занятия. Роль компьютера
в самообучении и самообразовании. Обучение химии при помощи телевидения и сети «Интернет» — недостатки и преимущества.
8. Контроль за усвоением химических знаний
Роль контроля в процессе обучения. Проверяющая, обучающая и воспитательная функции контроля за усвоением знаний.
Прямая и обратная связь «преподаватель — учащиеся» на лекции, семинарском занятии и в лабораторном практикуме.
Виды контроля: еженедельный, рубежный и экзамен. Контрольная работа, коллоквиум, зачет.
Организация контроля за усвоением знаний на лекции, семинарском занятии и в лабораторном практикуме.
Взаимный контроль и самоконтроль.
Программированный
контроль.
Тестовые
контролирующие
задания. Метод выборочных ответов, его преимущества и недостатки.
Рефераты и доклады как один из способов оценки химических знаний. Химические олимпиады
Технические
средства
контроля.
Компьютерный
контроль
за усвоением химических знаний.
9.Оценка и диагностика качеств химических знаний
Качества знаний учащихся, их оценка и диагностика. Диагностика сформированности творческого химического мышления.
Пятибалльная и другие шкалы оценки знаний — преимущества и недостатки.
Оценка качеств устной и письменной речи.
Рейтинг
(ранжирование
учащихся
по
достигнутым
результатам) — преимущества, недостатки, трудности.
10.Педагогический эксперимент в преподавании химии
Педагогический эксперимент как средство определения эффективности
методических
нововведений.
Постановка
педагогического
эксперимента.
Измерение
результатов
обучения.
Статистические
и
качественные
методы
обработки
результатов
педагогического
эксперимента.
Оценивание
эффективности выбранных содержания и методов обучения.
Методы оценки качества учебной работы преподавателя вуза и учителя школы.
11. Методика изучения важнейших тем курсов химии
Особое внимание в курсе «Методика обучения химии» обращается на изучение следующих тем и вопросов курсов химии
средней и высшей школы:
1. Атомно-молекулярное
учение.
Атом
и
молекула.
Моль.
Мольный
объем.
Основные
законы
химического
взаимодействия: закон эквивалентов, закон кратных отношений, постоянства состава и другие. Газовые законы.
2. Периодический
закон
Д.И.
Менделеева,
Периодическая
система и таблица элементов. Строение атома.
3. Понятие
о химической связи и химическом взаимодействии. Строение вещества в различном фазовом состоянии. Валентность и степень окисления.
Основы учения о направлении химического процесса (химическая
термодинамика).
Неформализованное
введение
знаний об энтальпии, энтропии и изобарном потенциале.
5. Основы
учения о скорости химического процесса. Зависимость
скорости
реакции
от
концентрации
(порядок,
молекулярность реакции) и температуры (энергия активации). Основное уравнение химической кинетики.
6. Растворы
неэлектролитов
и
электролитов.
Теория
сильных электролитов. Среда растворов кислот, оснований и солей.
Гидролиз.
7. Окислительно-восстановительные
реакции.
Электронно-ионный
способ
подбора
коэффициентов
уравнения
реакции.
Электродный
потенциал,
ЭДС
реакции,
константа
равновесия.
8. Неорганическая
химия.
Обзоры
по
свойствам
химических элементов групп, подгрупп и периодов периодической системы элементов.
9. Органическая
химия в школьном и вузовском курсах химии. Теория химического строения. Взаимное влияние атомов
в молекулах. Типы реакций в органической химии.
4.
12. Практические работы по методике обучения химии
Практические и семинарские занятия предусматриваются по
всем вышеприведенным темам курса методики обучения химии.
Учащиеся выполняют реферат по одной из тем курса и делают доклад.
13. Заключение
Перспективы
и
основные
проблемы
школьного,
университетского и общевузовского химического образования.
Проблемы подготовки и методической переподготовки учительских и преподавательских кадров.
Приложение 2
ПРОГРАММА
унифицированного экспериментального курса химии
для средней общеобразовательной школы
Пояснительная записка
Программа углубленного курса химии рассчитана на 175 часов
учебного времени — по 5 часов в неделю.
Основная цель предлагаемого курса химии состоит в изучении
теоретических основ химии.
Отбор содержания курса основан на системе современной химической науки и строится в соответствии с этой системой.
Система современной химической науки представляет комплекс
взаимосвязанных учений: 1. О направлении химических процессов
(химическая термодинамика); 2. О скорости химических процессов
(химическая кинетика); 3. О строении вещества; 4. О периодичности свойств элементов (химия элементов и их соединений).
Принцип взаимосвязанности компонентов любой системы переносится на взаимосвязанность учений химической науки и методику ее изучения. В этой методике углубленного изучения химии предлагается осуществлять изучение любого объекта химии
— реакции и вещества — путем одновременного рассмотрения
объекта, в первую очередь с точки зрения представлений четырех
учений химии.
Таким
образам,
содержание
обучения
углубленного
курса
строится на системе современной химии и позволяет обучаемым
осуществлять многостороннее (в данном случае — четырехстороннее, по числу учений химии) рассмотрение изучаемых объектов.
Это создает широкую возможность осуществлять внутрипредметные связи в процессе усвоения химических знаний. Этим методическим приемом у обучаемых формируется способность к многостороннему рассмотрению химических объектов, что является качеством системного мышления и в свою очередь основным качеством творческого химического мышления.
Многосторонность рассмотрения химических объектов в значительной степени усиливается широким использованием в углубленном курсе учебного материала межпредметного характера.
Наиболее важные межпредметные связи осуществляются физикой,
математикой,
биологией,
экологией,
методологией
науки,
историей химии, сведениями из медицины, сельского хозяйства,
технологии и из быта.
ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТВОРЧЕСКОГО ХИМИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ОСНОВНОЙ ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ ПРОГРАММЫ УГЛУБЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ ХИМИИ. ТВОРЧЕСКОЕ ХИМИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ РАЗВИВАЕТСЯ ТАКЖЕ ШИРОКИМ
ВВЕДЕНИЕМ В СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРОБЛЕМНОГО ХАРАКТЕРА.
Сочетание в обучении материала проблемного характера и
материала,
требующего
многостороннего
рассмотрения,
позволяет осуществлять в учебном процессе групповое дискуссионное обсуждение химических явлений, что приводит к формированию научной (химической) речи обучаемых. В то же время
речь является важнейшим фактором развития творческого мышления.
Все эти методико-психологические предпосылки и привели к
определенному отбору содержания углубленного курса химии.
В углубленном курсе химии принято определение химии как
науки о превращениях веществ. Подобное определение химии требует первоочередного рассмотрения химической реакции и вещества как участника химической реакции. Поэтому основными объектами рассмотрения химии в настоящем углубленном курсе приняты химическая реакция и вещество.
Система учебного материала представлена в программе следующей структурой курса, способствующей его эффективному усвоению:
1. Введение.
2. Основные учения химии.
2.1. Учение о строении вещества.
2.2. Учение о направлении химических процессов.
2.3. Учение о скорости химических процессов.
3. Химические
реакции
веществ
в
различных
гатных) состояниях.
3.1. Реакции в газовом состоянии вещества.
3.2. Реакции в жидком состоянии веществ. Растворы.
3.3. Реакции в кристаллическом состоянии.
3.4. Реакции на границе фаз.
4. Свойства элементов и их соединений.
Обзор химии элементов.
5. Заключение.
фазовых
(агре-
Такое построение курса позволяет рассматривать химические
реакции в различных состояниях вещества и химию элементов и
их соединений с точки зрения теоретических основ химической
термодинамики, химической кинетики и строения вещества.
Для успешного изучения углубленного курса химии необходимо
знание программного материала химии в объеме стабильного учебника химии за 8-й и 9-й классы общеобразовательной средней школы.
1. Введение
(6 учебных часов)
Естествознание как система наук о природе. Предмет естествознания — формы материи и их движения в природе. Химия — одна из отраслей естествознания. Объекты изучения химии — реакция и вещество. Взаимосвязь химии с другими науками.
Методы научного познания в естествознании и химии. Методы
эмпирического исследования: наблюдение и эксперимент. Сравнение и измерение в химическом исследовании. Методы теоретического исследования: абстрагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция. Основные формы научного познания: проблема,
предположение (гипотеза), закон, теория.
Наиболее
часто
используемые
в
химическом
исследовании
приемы логического мышления: выделение существенных признаков рассматриваемого объекта, систематизация и классификация, определение понятий, доказательство.
Правила описания химического объекта и объяснения явления. Предсказание в химической науке.
История
химической
науки.
Создание
системы
химических
знаний как требование развития общества, химической науки,
производства и смежных наук. Великие Российские химики —
М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, А.М. Бутлеров.
Система и структура современной химической науки. Основные учения химии: о направлении химического процесса (химическая термодинамика), о скорости химического процесса (химическая кинетика), о строении вещества и о периодическом изменении свойств элементов. Взаимосвязь учений между собой.
Основные проблемы современной химии и перспективы ее развития.
Расчетные задачи.
Расчет, связанный с фотосинтезом (тепловой эффект, объем и
количество поглощенного углекислого газа).
Демонстрации.
Самопроизвольно проходящие и не проходящие реакции. Быстрые и медленные реакции.
Лабораторно-практические работы.
Описание реакции фотосинтеза. Примеры анализа и синтеза в
химическом мышлении и исследовании. Абстрагирование.
2.Основные учения химии
(75 учебных часов)
2.1. Учение о направлении химических процессов
(20 учебных часов)
Направление химического процесса и устойчивость вещества в
данных условиях — главные требования к химической реакции и
веществу.
Понятие химической системы.
Тепловой эффект химической реакции. Термохимический способ записи уравнения химической реакции. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химическом процессе. Работа химической реакции. Соотношение — количество работы и время ее получения.
Зависимость объема газа от его количества, температуры и давления. Уравнение Менделеева — Клапейрона. Нормальные условия. Газовая постоянная.
Постоянная Больцмана.
Первый закон термодинамики. Идеи М.В. Ломоносова. Закон
Гесса. Энтальпийная диаграмма реакции. Стандартная энтальпия
образования химического соединения. Расчет энтальпии химической реакции. Энтальпия реакции. Энтальпия сгорания. Энтальпия химической связи (энергия связи).
Изменение энтропии в физических и химических процессах.
Изменение степени порядка и беспорядка при прохождении химической реакции. Вероятность существования системы в данном состоянии. Энтропия и строение вещества. Энтропия и температура.
Энтальпийный и энтропийный факторы протекания химической реакции. Изобарный потенциал реакции (энергии Гиббса) и
его изменение в самопроизвольном процессе. Второй закон термодинамики. Стандартное состояние и стандартные условия прохождения химической реакции.
Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип смещения равновесия Ле Шателье. Связь константы равновесия с изменением изобарного потенциала. Расчеты, связанные с определением возможности прохождения реакции. Способы смещения
химического равновесия.
Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и компоненты.
Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды. Степени свободы. Фазовые переходы: плавление, замерзание (кристаллизация),
испарение, кипение, возгонка (сублимация), конденсация. Тем пературы
фазовых
переходов
воды.
Зависимость
температуры
замерзания воды от давления. Кривые нагревания и охлаждения.
Термический анализ.
Последовательность
расчетов
для
определения
возможности
прохождения
реакции.
Причины
неосуществимости
термодинамически возможных реакций
Расчетные задачи.
Энтальпия и тепловой эффект. Закон Гесса. Вычисление изобарного потенциала реакции и определение термодинамической
возможности ее прохождения. Константа равновесия.
Демонстрации.
Работа реакции взаимодействия цинка с соляной кислотой.
Равновесие между диоксидом и тетраоксидом азота. Самопроизвольное растворение в воде соли с поглощением теплоты.
Лабораторно-практические работы.
Изготовление простейшего калориметра и измерение энтальпии нейтрализации сильной кислоты сильным основанием. Изучение фазовых переходов воды и определение их температур.
2.2. Учение о скорости химической реакции
(20 учебных часов)
Скорость химической реакции. Средняя и истинная скорость
реакции. Зависимость скорости химической кинетики от концентрации реагирующих веществ. Порядок и молекулярность реакции. Основной закон химической кинетики (две формулировки).
Константа скорости. Реакции нулевого, первого и второго порядков. Кинетика радиоактивного распада.
Период
полупревраще-
ния и полураспада. Методы определения возраста ископаемых остатков и минералов. Порядок реакций с участием воды в водных
растворах. Скорость разложения загрязнений природы (воды и
воздуха).
Механизм химической реакции. Последовательные и параллельные реакции. Цепные реакции. Методы изучения и предсказания механизма реакции. Реакции в верхних слоях атмосферы и их роль для жизни на Земле. Реакция взаимодействия
галогенов с водородом.
Влияние температуры на химический процесс и количество образующегося продукта. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Вычисление энергии активации из экспериментальных данных. Причина влияния температуры на скорость реакции. Распределение молекул по энергиям.
Стерические затруднения при взаимодействии молекул. Энтропия активации. Основное уравнение химической кинетики. Теория активного или переходного состояния (комплекса)
Методы ускорения и замедления химических реакций. Гомогенный и гетерогенный катализ. Теории катализа. Механизм простейших каталитических реакций. Колебательные реакции.
Термодинамические и кинетические факторы разложения загрязнений окружающей среды.
Определение оптимальных условий (термодинамика и кинетика) химического процесса.
Термодинамическое и
кинетическое
рассмотрение реакции синтеза аммиака из простых веществ.
Расчетные задачи.
Изменение скорости реакции при изменении концентрации и
температуры. Порядок реакции. Энергия активации реакции.
Демонстрации.
Примеры различных скоростей реакций. Цепная реакция (взаимодействие водорода и кислорода). Катализ.
Лабораторно-практические работы.
Определение порядка и энергии активации реакции в водном
растворе между тиосульфатом натрия и серной кислотой.
2.3. Учение о строение веществ
(20 учебных часов)
Материя и движение. Вещество и поле. Взаимосвязь массы и
энергии.
Законы
химического
взаимодействия.
Закон
сохранения массы и энергии. Закон кратных отношений. Закон объемных отношений. Методы определения атомных и мольных масс.
Закон постоянства состава в современной формулировке. Нестехиометрические соединения и соединения переменного состава.
Современная номенклатура неорганических соединений.
Вещество как система. Уровни организации вещества: элементарная частица (протон, нейрон, электрон), атомное ядро, атом,
молекула, комплексная частица, коллоидная частица, кристалл,
геологический и биологический объекты, космические объекты.
Модель строения атомного ядра. Протоны и нейтроны и их распределение по энергетическим уровням. Устойчивость ядер. Понятия изотопа и нуклида. Радиоактивный распад и ядерные реакции. Запись уравнений ядерных реакций.
Квантовые числа как решения уравнения Шредингера. Спин
электрона. Электронные энергетические уровни и подуровни. Порядок их заполнения электронами. Правила Паули и Гунда. Понятие электронной орбитали. Число неспаренных электронов как
мера спиновой валентности. Электронная структура атомов и периодическая система элементов.
Корпускулярно-волновой
дуализм.
Принцип
неопределенности. Форма электронных орбиталей атомов. Обсуждение моделей
атома Резерфорда, Бора и других ученых.
Химическая связь и ее важнейшие характеристики. Прочность химической связи. Классификации химической связи по
способу образования (ковалентная и донорно-акцепторная) и по
смещению зоны перекрывания электронных орбиталей двух атомов (неполярная, полярная, ионная).
Метод валентных связей. Гибридизация электронных орбиталей.
Зависимость типа гибридизации от угла между связями. Структура
газовых молекул. Модели молекул метана, аммиака (и фосфина), воды (и сероводорода), фтороводорода. Строение ионов гидроксония и
аммония. Классификация химических связей по числу перекрывающихся электронных орбиталей. Сигма- и пи-связи. Одинарные,
двойные и тройные связи. Модели алмаза и графита. Модели простейших органических молекул (этан, этилен, ацетилен).
Метод молекулярных орбиталей. Принципы построения энергетических диаграмм молекулярных орбиталей. Порядок заполнения
электронами
энергетических
уровней.
Связывающие
и
разрыхляющие
молекулярные
орбитали.
Молекула
водорода
и
молекулярные ионы водорода. Молекулярные орбитали простейших двуатомных молекул элементов второго периода периодической системы. Объяснение при помощи метода молекулярных
орбиталей энергий связи, межъядерных расстояний и магнитных свойств молекул и молекулярных ионов. Парамагнитные и
диамагнитные свойства. Парамагнетизм кислорода. Методы определения энергии связи двуатомной молекулы. Сравнение методов валентных связей и молекулярных орбиталей.
Координационная связь. Комплексные соединения. Типы химических связей в кристаллических комплексных соединениях.
Комплексообразователь.
Лиганд.
Координационное
число
комплексообразователя.
Межмолекулярные
взаимодействия.
Силы
Ван-дер-Ваальса.
Водородная связь. Примеры проявления межмолекулярных взаимодействий.
Строение коллоидной частицы.
Химические связи в кристаллах.
Металлическая связь. Зонная теория. Диэлектрики (изоляторы), полупроводники.
Расчетные задачи.
Расчет числа электронов на энергетическом уровне и подуровне и в конкретном элементе. Расчет тетраэдрического угла между
связями. Расчет энергии связи двуатомной молекулы по термодинамическим данным о равновесии при двух температурах. Расчет
энтальпии простейшей реакции по энергиям связи.
Демонстрации.
Кристаллические решетки различных веществ.
Лабораторно-практические работы.
Построение моделей (пластилин и спички) кристаллических
решеток алмаза и графита. Модель коллоидной частицы. Экспериментальное изучение образования суспензии серы в водном
растворе (тиосульфат натрия и кислота) и описание процесса по
уровням организации вещества.
2.4. Учение о периодическом изменении свойств элементов и их
соединение
(15 учебных часов)
Методы
классификации
и
систематизации
химических
элементов.
Периодический закон Д.И. Менделеева как один из основных
законов природы. Физический смысл периодического закона, з-,
р-, <2- и /-элементы. Структура периодической таблицы. Современные определения понятий периода, группы и подгруппы элементов. Сравнение свойств элементов главных и побочных подгрупп.
Изменение свойств элементов и их соединений по периодам и
группам. Положение в периодической таблице элементов, обладающих кислотными, основными и амфотерными свойствами.
Распространенность в природе ядер, простых веществ и химических соединений и связь с положением в периодической таблице элементов.
Характер изменения в типах химической связи, в строении и
свойствах молекул и кристаллов при их сравнении вдоль по различным направлениям периодической таблицы.
Изменение
термодинамических
свойств
однотипных
соединений и реакций при переходе по подгруппам и периодам таблицы
(энергии связи, стандартные энтальпии образования, энтальпии
реакций, энтропии соединений и их изменения в однотипных реакциях, изобарные потенциалы реакций).
Изменение
кинетических
характеристик
однотипных
реакций при переходе вдоль различных направлений периодической
таблицы.
Связь каталитической активности соединений элементов с их
положением в периодической таблице.
Расчетные задачи.
Составление
энергетических
диаграмм
распределения
электронов в атомах элементов в зависимости от их положения в периодической таблице Д.И. Менделеева. Расчет изменений энтальпии, энтропии и изобарного потенциала однотипных реакций.
Демонстрации.
Сравнение прохождения реакции между водородом и кислородом и серой. Демонстрация галогенов. Демонстрация изменения
свойств в ряду углерод — кремний — олово — свинец.
Лабораторно-практические работы
Экспериментальное исследование по сравнению свойств алюминия и цинка.
3. Химические реакции веществ
в различных фазовых (агрегатных) состояниях
(70 учебных часов)
3.1. Реакции в газовом состоянии вещества
(10 учебных часов)
Идеальные и реальные газы. Причины отклонения в поведении реальных газов от идеальных. Поведение реальных газов при
изменении температуры и давления. Теплоемкость газов и ее
связь со строением молекулы. Термодинамика, кинетика и механизм простейших реакций в газовой фазе. Фотохимические и цепные реакции.
Расчетные задачи.
Расчеты по определению изобарного потенциала, порядка и
энергии активизации газовой реакции.
Демонстрации.
Образование хлорида аммония при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода.
Лабораторно-практические работы.
Экспериментальное
определение
соотношения
мольных
масс
аммиака и хлороводорода (реакция в длинной стеклянной рубке).
3.2. Реакции в жидком состоянии веществ. Растворы
(35 учебных часов)
Современные представления о строении и структуре жидкости. Равновесие жидкость — пар. Проявление межмолекулярных
взаимодействий и водородной связи в жидких веществах.
Растворы. Способы выражения концентрации раствором (мот.
ная, моляльная, мольная доля, массовая доля, титр и другие).
Теория растворов Д.И.Менделеева. Идеальные и реальные растворы.
Давление насыщенного пара над раствором. Положительные
и отрицательные отклонения и их связь с характером межмолекулярных взаимодействий в растворах. Криоскопический и эбулиоскопический методы изучения растворов. Осмотическое давление раствора и изучение растворов осмотическим методом.
Растворы электролитов и их свойства. Причины электролитической диссоциации. Степень диссоциации. Сильные и слабые
электролиты. Основы теории сильных электролитов (ионная сила, активность, коэффициент активности). Равновесия в растворах сильных и слабых электролитов. Константа равновесия диссоциации. Действие одноименного иона и ионной силы раствора
на равновесие диссоциации.
Константа диссоциации воды. Ионное произведение воды и его зависимость
от
температуры.
Термодинамические
характеристики
диссоциации воды и структура ионов водорода и гидроксида. Водородный показатель и методы определения рН. Среда водных растворов кислот, оснований и солей. Гидролиз. Влияние температуры и
одноименного иона на равновесие гидролиза. Необратимый гидролиз. Буферные растворы. Амфотерные электролиты. Использование
термодинамических характеристик ионов для расчетов ионных равновесий и рН раствора. Определение направления ионной реакции.
Современные теории кислот и оснований. Зависимость кислотных и основных свойств элементов от их валентного состояния и
размера иона (атома).
Равновесия в растворах комплексных солей. Ступенчатая диссоциация комплексного иона. Константа нестойкости комплексного иона. Расчет концентраций ионов в растворах комплексных
солей. Двойные соли.
Дисперсные системы. Коллоидные растворы. Строение коллоидной частицы и мицеллы. Влияние способа получения коллоидного раствора на заряд коллоидной частицы. Коагуляция. Пептизация. Седиментация. Термодинамические и кинетические факторы устойчивости коллоидных систем.
Окислительно-восстановительные
реакции.
Составление
уравнения
окислительно-восстановительной
реакции.
Электронно-ионный способ подбора коэффициентов. Важнейшие окислители и восстановители. Реакции диспропорционирования и внутримолекулярного окисления-восстановления.
Направление
окислительно-восстановительной
реакции.
Гальванический элемент. ЭДС и работа гальванического элемента.
Термодинамические
характеристики
окислительно-восстановительной реакции. Зависимость ЭДС от температуры и концентрации ионов.
Кинетика
и
механизм
окислительно-восстановительных
реакций.
Расчетные задачи.
Среда растворов электролитов (рН). Константа равновесия диссоциации слабых кислоты и основания. Гидролиз. ЭДС реакции и
ее направление.
Демонстрации.
Среда водных растворов кислот, оснований и солей (индикаторы).
Буферное
действие.
Амфотерность.
Окислительно-восстановительная реакция (перманганат калия и пероксид водорода в
кислотном растворе). Комплексные соли.
Лабораторно-практические работы.
Приготовление
растворов
заданной
концентрации.
Изучение
среды растворов при помощи индикаторов. Титрование сильной
кислоты
сильным
основанием.
Окислительно-восстановительная
реакция. Определение ионного состава раствора комплексной соли.
3.3. Реакции в кристаллическом состоянии
(10 учебных часов)
Кристаллическое состояние вещества и его отличия от других
состояний.
Ионные
и
молекулярные
кристаллы.
Кристаллическая решетка и ее типы. Энергия кристаллической решетки.
Превращение в кристаллических веществах. Термодинамическая и кинетическая устойчивость кристаллических систем и влияние на нее температуры. Превращения «графит — алмаз» и «серое олово — белое олово».
Твердофазные реакции, их термодинамическое и кинетическое
рассмотрение.
Каталитическая
активность
кристаллических
веществ.
Расчетные задачи.
Расчет
термодинамических
характеристик
превращения
графита в алмаз и серого олова в белое.
Демонстрации.
Реакция между порошками железа и серы. Взаимодействие
алюминия с йодом. Опыты с бертолетовой солью.
Лабораторно-практические работы.
Получение сульфида железа реакций между простыми веществами и реакцией в водном растворе.
3.4. Реакции на границе фаз
(20 учебных часов)
Равновесие кристалл — газ. Энтальпии сублимации и атомизации.
Равновесие металл — раствор. Двойной электрический слой.
Стандартный
водородный
электрод.
Стандартный
электродный
потенциал. Обоснование положения металла в ряду напряжений.
Определение
направления
окислительно-восстановительной
реакции.
Электрофорез и электродиализ.
Электролиз. Порядок разряжения ионов и выделения вещества. Перенапряжение. Практическое использование электролиза.
Коррозия и способы защиты от нее. Термодинамика и кинетика коррозии.
Аккумуляторы и химические источники тока.
Процессы образования и растворения кристаллической фазы в
растворе. Растворимость веществ. Насыщенные и перенасыщенные растворы. Термодинамические и кинетические факторы образования и растворения осадков. Влияние температуры на растворимость. Методы определения растворимости.
Равновесие между малорастворимым ионным кристаллом и
его насыщенным раствором. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадка. Признаки веществ, для
которых
записывается
выражение
произведения
растворимости.
Влияние одноименного иона и величина ионной силы раствора на
растворимость. Связь энергии кристаллической решетки с растворимостью вещества. Энергия гидратации иона и ее влияние на
растворимость.
Изменение
растворимости
однотипных
соединений при переходе по подгруппе периодической таблицы.
Теоретические
основы
качественного
анализа.
Принципы
классификации катионов и анионов.
Расчетные задачи.
Расчет ЭДС гальванического элемента. Определение возможности реакции между металлом и кислотой или водой. Произведение растворимости. Расчет растворимости электролита.
Демонстрации.
Гальванический элемент (медь — цинк). Получение перенасыщенных растворов и их самопроизвольный переход в насыщенные.
Зависимость
растворимости
малорастворимого
электролита
от концентрации одноименного иона.
Лабораторно-практические работы.
Ряд стандартных потенциалов и образование металла вытеснением его из раствора соли другим металлом. Коррозия. Определение растворимости соли. Знакомство с качественным анализом.
4. Свойства элементов и их соединений
(Обзор химии элементов)
(20 учебных часов)
Положение элемента в периодической таблице.
Число протонов и нейтронов в ядре.
Сравнительная распространенность ядер в природе.
Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням.
Число энергетических электронных уровней атома элемента.
Число электронов на последнем энергетическом уровне.
Число неспаренных электронов в основном и возбужденном состояниях атома.
Валентность.
Простое вещество. Его строение.
Формулы
оксидов,
гидроксидов,
кислородосодержащих
кислот, водородных кислот, их солей и соединений с водородом, отвечающих валентным состояниям элемента.
Свойства водных растворов электролитов (среда раствора, гидролиз и т.п.). Соединения с другими элементами (сульфиды, галогениды).
Строение наиболее важных молекул (типы связей, прочность
связей, углы между связями, состояние гибридизации, электрические и магнитные свойства).
Сравнение свойств соединений элемента с аналогичными соединениями элементов данной и соседней групп.
Термодинамический
и
кинетический
аспекты
устойчивости
соединений и реакций соединений рассматриваемого элемента.
Формы нахождения элемента в природе. Полезные ископаемые.
Переработка полезных ископаемых.
Технология
получения
важнейших
соединений.
Использование соединений в промышленности. Использование соединений в
сельском хозяйстве.
Биологическое значение соединений.
Использование соединений в медицине.
Использование соединений в быту.
Опасность соединений данного элемента для человека и природы.
Расчетные задачи.
Расчеты, связанные с полным описанием свойств элемента (использование представлений основных учений химии)
Демонстрации.
Демонстрация полезных ископаемых и получаемых из них
продуктов.
Лаборатории практические работы.
Алюминотермия как пример получения простого вещества (эксперимент и расчет термодинамических характеристик реакции).
5. Заключение
(4 учебных часа)
Значимость химии для жизни человека.
Роль химии в смежных науках. Пограничные науки: биохимия, геохимия, космохимия и другие.
Нерешенные проблемы химии.
Пути дальнейшего развития химии (биохимические технологии и другие).
Расчетные задачи.
Термодинамический расчет реакций фотосинтеза и спиртового
брожения.
Демонстрации.
Превращение крахмала в сахар.
Лабораторно-практические работы.
Исследование скорости брожения.