Исследовательская деятельность как средство реализации системно-деятельностного подхода при обучении химии

Водолеева Людмила Петровна,

учитель химии, высшая квалификационная категория,

МАОУ «Лицей №1», г. Березники, Пермский край, РФ

Исследовательская деятельность как средство реализации системно-деятельностного подхода при обучении химии

В каждом учащемся живет тяга к новым открытиям и исследованиям. Химия — это предмет, который даёт огромные возможности для разнообразных исследований. Организация исследовательской деятельности на уроках химии и во внеурочной деятельности будет способствовать реальному продвижению учащихся по пути овладения основными образовательными компетенциями, необходимыми для продолжения образования, по требованиям ФГОСТа. Ключевое слово обучения в условиях ФГОС – деятельность.

Именно системно – деятельностный подход является методологической основой концепции государственного стандарта общего образования второго поколения. Среди разнообразных видов деятельности основной и старшей школы особенно хочется выделить исследовательскую.

В рамках осуществления личностно-ориентированного подхода к детям в МАОУ «Лицей №1» г. Березники Пермского края создана система учебно-научно-исследовательской деятельности обучающихся, активно реализуемая на уроках и во внеурочное время.

Для того чтобы знания учащихся были результатом их собственных поисков, необходимо организовать эти поиски, управлять учащимися, развивать их познавательную деятельность

Моя педагогическая идея – создание образовательной среды, в которой бы формировалась личность учащегося - творца, учащегося -исследователя. В последние годы я активно внедряю в педагогическую деятельность технологию исследовательской деятельности в обучении и воспитании учащихся, так как считаю, что именно она позволяет обеспечивать новое качество образования, преодолеть отставание от уровня мировых стандартов, реализовать принцип личностно-ориентированной  направленности образования.

Обучать деятельности – значит:

• делать учение мотивированным;

• учить ребенка самостоятельно ставить перед собой цель;

• находить пути и средства достижения цели;

• помогать ребенку, сформировать у себя умения контроля и самоконтроля, оценки и самооценки

Формирование исследовательской деятельности учащихся на уроке

Основой урочной деятельности является самостоятельная работа ученика по решению проблемных задач урока, поставленных учителем.

Виды исследований на уроке:

Исследовательские задания ребята могут получать на нетрадиционных видах уроков или на уроках - практикумах. Примерами нетрадиционных видов уроков, могут быть: урок – исследование, урок – лаборатория, урок – творческий отчет, урок – проект, урок – презентация, урок – экспертиза, урок – путешествие, урок – рассказ, урок – экскурс в эпоху деятельности ученого и другие.

Так на уроке – исследовании «Школа детективов » в 9 классе в рамках подготовки к ОГЭ учащимся предлагались разнообразные задания. Вот некоторые из них:

№1:В лабораторию для изучения была выдана нерастворимая соль белого цвета. Известно, что катион, входящий в состав этой соли, необходим растущим организмам для минерализации костей. При взаимодействии этой соли с раствором азотной кислоты наблюдалось выделение бесцветного газа. А при добавлении к полученному раствору избытка раствора фосфата натрия выпал осадок, который на 70% соответствует составу костей человека. Запишите формулу, и название выданной соли. Составьте два уравнения реакций, соответствующих опытам.

№2: Учащимся для получения металла, из которого изготавливают ювелирные изделия, была выдана соль этого металла. Известно, что одним из способов получения металла является разложение выданной соли, при этом образуется металл и два газа, один из которых имеет бурый цвет, а другой поддерживает горение. А при внесении железного гвоздя в раствор соли на поверхности гвоздя также образуется получаемый металл. Запишите формулу, и название выданной соли. Составьте два уравнения реакций, соответствующих опытам.

Помимо нетрадиционных уроков, формированию исследовательских умений учащихся способствует учебный эксперимент, что с латинского означает «проба». Его особенностью является возможность отработать с учащимися такие элементы исследовательской деятельности, как планирование, проведение, обработка и анализ результатов.

Эксперимент не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки истинности приобретённых ими знаний, способствует более полно осуществить связь с жизнью, с будущей практической деятельностью учащихся.

Развить навыки исследовательской работы у учащихся позволяют химические практикумы. В практикуме учащиеся выполняют целую серию практических работ в конце большого раздела курса химии, включающего несколько тем.

Основные типы экспериментальных задач урока-практикума:

• Задачи на получение веществ

• Задачи на распознавание химических веществ

• Задачи на доказательство качественного состава вещества

• Задачи на объяснение наблюдаемых явлений

В 8-х классах разработан практикум по теме «Классы неорганических веществ»;

в 9-х классах – «Металлы», «Неметаллы»;

В 10- классах - «Кислородсодержащие органические вещества»;

в11-х классах -«Химические реакции в органической и неорганической химии».

При проведении любого занятия с использованием исследовательской работы мы выделяем следующие этапы:

1.Инициация занятия. Объявление темы, определение целей деятельности;

2.Фронтальная беседа: инструктаж, установление правил деятельности в ходе исследования;

3.Теоретическое введение в материал, постановка проблемы исследования, распределение функций, формирование пар, групп, выдача заданий;

4.Выполнение заданий;

5.Подведение итогов. Характеристика работы групп и отдельных учащихся. Обобщение. Домашнее задание.

Для успешной работы по осуществлению химического эксперимента в условиях исследовательской технологии необходимо иметь новое модернизированное оборудование, позволяющее усовершенствовать технику и методику школьного химического эксперимента. В связи с этой возникшей проблемой приходится многие практические работы изменять, разрабатывать свои инструктивные карты по выполнению практических заданий.

Вот некоторые варианты практических заданий к уроку

«Решение экспериментальных задач по теме: «Неметаллы».

Цель урока: Выполнить практическую работу по исследованию, распознаванию и получению веществ.

Вариант № 1

1. Определите качественный состав серной кислоты, используя предложенные вещества. Запишите проделанные реакции в виде окислительно-восстановительных или ионных уравнений.

2. С помощью предложенных реактивов определите, в какой из пробирок содержатся следующие вещества: сульфат натрия, хлорид натрия, карбонат натрия. Запишите проделанные реакции в виде ионных уравнений.

3. Расшифруйте цепочку превращений: CuSO₄→А→ Cu(OН)₂→СuO

Проделайте химические реакции, согласно уравнениям данной цепочки, определите вещество А запишите соответствующие уравнения реакций.

Вариант № 2

1. Определите качественный состав сульфата меди (II), используя предложенные вещества. Запишите проделанные реакции в виде ионных уравнений.

2. С помощью предложенных реактивов определите, в каких пробирках содержатся предложенные вещества: сульфат магния, хлорид магния, карбонат магния. Запишите проделанные реакции в виде ионных уравнений.

3. Расшифруйте цепочку превращений:

Zn→ А → Zn (ОН)2

Проделайте химические реакции, согласно уравнениям данной цепочки, определите вещество А запишите соответствующие уравнения реакций.

Формирование исследовательской компетентности учащихся вне урока

Однако наибольшие возможности для проведения системной исследовательской работы учащихся предоставляет внеурочная исследовательская деятельность.

Одними из видов использования исследования являются: олимпиады, конкурсы, интеллектуальные марафоны, конференции, факультативы, экспедиции, предметные клубы и другие. Внеурочная образовательная деятельность осуществляется в виде различных типов исследовательских работ. Интересно проходят заседания школьного факультатива «За страницами учебника химии» по темам «Школа детективов», «Следствие ведут знатоки», «Детективное агентство», на которых ребята решают необычные исследовательские задачи.

Пример задания, проводимого на внеклассном занятии «Следствие ведут знатоки»:

«На месте ограбления был найден след от ботинка с остатками почвы. При её изучении стало ясно, что она принадлежит преступнику. Дальнейшее расследование помогло обнаружить и место преступления - химический завод, который состоял из трех цехов. В каждом из них использовалось одно из ниже перечисленных веществ: AlCl3, FeCl3, NaCl.Помогите следователю уменьшить область поиска преступника, определив цех, в котором он работает. Решите эту задачу рациональным способом».

Помимо занятий в школе учащиеся могут проводить исследования в домашней работе. Это стимулирует творческие способности: воображение, фантазию, активную мыслительную деятельность. Исследовательские домашние задания снабжаются инструкциями.

Примеры домашних экспериментов:

"Химический сад"

Реактивы и оборудование:

Силикат натрия (жидкое стекло) или его раствор

Соли различных металлов (NaCl, CuSO4…) Колба с плоским дном.

Выполнение работы:

В колбу наливаем силикат натрия (канцелярский клей) и высыпаем по щепотке каждой соли. Стараемся распределить крупицы повсюду.

Через некоторое время вы заметите ростки, идущие из крошек солей.

Если кристаллы цветные, то можно добиться очень красивых "садов" из солей.

"Невидимая краска"

Реактивы и оборудование:

таблетка пургена (фенолфталеин)

одеколон или спирт

раствор соды

раствор уксусной кислоты

кисточка, лист бумаги, пульверизатор

Выполнение работы:

Возьмите таблетку пургена и растворите ее в небольшом количестве одеколона или денатурата. Обмакните кисточку в этот раствор и нарисуйте на листе бумаги несложный рисунок. Дайте ему подсохнуть.

Все это вы сделайте заранее, а когда захотите показать "чудо", вам останется только обрызгать рисунок из пульверизатора раствором соды. На бумаге проступят малиновые линии. Если же вы из другого пульверизатора снова окропите рисунок уксусной или соляной кислотой, он снова исчезнет.

Отчего это происходит? Проделав этот опыт, вы познакомитесь с индикатором - фенолфталеином. (Из смеси его с сахаром и состоит таблетка пургена!) Щелочи (сода) окрашивают фенолфталеин в красный цвет, кислоты обесцвечивают.

Наиболее ценным видом творческой деятельности является исследовательская работа, проведённая учеником самостоятельно. Особенность же учебной программы по многим предметам состоит в том, что работа по формированию исследовательских умений и навыков выходит больше на внеурочное время с реализацией готового продукта в виде письменной работы, модели, макета и т.п. В учебном плане для обучающихся 9-х классов лицея введен курс «Технология ученических научно-исследовательских работ» (УНИР). Во время теоретических занятий ребята знакомятся с видами, структурой, основными критериями УНИР, основными теоретическими и практическими методами работы над исследованием, учатся правильно оформлять работы. К концу данного теоретического курса у учащихся четко формируется представление, по какой дисциплине они будут писать исследовательскую работу, составляется план исследования, подбирается необходимая литература.

В 10-м классе наши ребята приступают к работе над исследованием. При этом у них

• формируются глубокие и системные знания о строении и свойствах вещества, закономерностях протекания химических реакций;

• происходит углубленная теоретическая и экспериментальная подготовка в выбранной теме исследования

• приобретается первоначальный опыт в теоретической и экспериментальной исследовательской работе и его развитие;

• формируются доминирующие интересы и склонности к исследовательской работе;

• формируется высокий уровень мыслительных операций (анализа, синтеза, сравнения, обобщения, классификации и др.), раскованности мышления, проявляющегося в продуцировании большого количества идей, вариантов решения проблемы; переход от внешней познавательной мотивации ученика к внутренней нравственно-волевой регуляции;

• происходит практическое освоение правил подготовки, оформления и выдачи результатов работы в виде отчета, доклада, компьютерной презентации, выступлений на конференциях.

Старшеклассники, обучающиеся в лицее, хотят добиваться настоящих успехов в учебе, приобретают продуктивные знания, не воспринимая занятия как насилие над собой; благодаря многочисленным умениям способны заниматься самостоятельной деятельностью; умеют выделять главные сведения, необходимые для их самореализации. Их партнером в работе над исследованием является учитель, который направляет, стимулирует работу ребенка, помогает в проведении эксперимента, способствует ориентации в выборе литературы.

Возможность проведения учебно-научно-исследовательских работ обусловлена наличием в лицее химической лаборатории, имеющей хорошую вентиляционную систему, оснащенную необходимыми реактивами и оборудованием.

В деятельности обучающихся реализуются этапы, характерные для исследований в научной сфере: постановка проблемы, изучение теории, связанной с выбранной темой, выдвижение гипотезы исследования, подбор методик и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, собственные выводы. Исследовательская работа лицеистов начинается с выбора темы, постановки проблемы исследования. Очень интересными бывают темы, связанные с изучением химии и биологии, химии и медицины, химии и физики, химии и экологии. Таковыми являются: «Йод в продуктах питанияи влияние его на организм человека», «Наркотики и их воздействие  на человека», «Глицин: за и против», «Мир цветных химических реакций», «Сладкая смерть. Правда или вымысел», «Исследование процесса очистки воды с помощью бытовых фильтр-кувшинов» и др.

После того, как выбрана тема, формулируются гипотезы. Затем идет кропотливая работа по сбору данных (накоплению фактов, наблюдений, доказательств), их анализ, синтез, обобщение.

В процессе всего выполнения работы ученики ведут рабочий журнал, затем составляются отчет и тезисы доклада на конференцию. Для выступления лицеисты готовят иллюстративный материал в виде коллекций, компьютерных слайдов и презентаций. Обучающиеся 10 классов после завершения работы над исследованием выступают на лицейской научно-практической конференции, которая по традиции проходит в день Науки 8 февраля. Лучшие работы представляются на городскую конференцию, а затем краевую НПК.

Занятия исследовательской работой учат умению критически мыслить, анализировать ситуацию, принимать ответственные решения, планировать свои шаги – все эти качества не только должны быть присущи каждому профессиональному исследователю, но необходимы любому члену открытого гражданского общества. При этом формируются навыки индивидуальной и коллективной исследовательской работы. Учебное познание сближается с научным познанием путем введения гипотезы, как формы научного мышления.

Как показывает практика, современный старшеклассник вполне отчетливо представляет, что успешность его будущего находится в прямой зависимости не только от полученных в школе знаний и умений, но и от того, насколько он сам умеет выстраивать свое образование. Инициативность, ответственность и самостоятельность ученика - «опоры» старшей школы, которые и формируют культуру собственного образования в тенденциях развития современного общества.

Таким образом, мы приходим к выводу, что исследовательская деятельность является средством реализации системно-деятельностного подхода в образовании, способом формирования универсальных учебных действий, направленных на обеспечение личностного и метапредметного результата освоения образовательной программы.

Литература

1.Аксенова Н.И. Системно-деятельностный подход как основа формирования метапредметных результатов (Текст)/ Н.И. Аксенова // Теория и практика образования в современном мире:материалы международной научной конференции (г. Санкт-Петербург, февраль2012г.).- СПб.:Реноме, 2012.с.140-142

2.Биянова Е.Б., Малкова Л.П. Основы научно-исследовательской деятельности: метод. пособие.Глазов:ГГПИ, 2007.84с.

3. Болотов В.А. и др. Российская система оценки качества образования : главные уроки / Качество образования в Евразии.2013.№1.с.85-121

4. Лисичкин В.Г., Коробейникова Л.А. «Годитесь ли вы в химики?» М.: Академкнига, 2003 с.84

5.Петухова Ю. Г. Исследовательская деятельность на уроках химии // Школьная педагогика. — 2017. — №1. — С. 77-79.

6. Рабочая концепция одаренности / под ред. Д.Б. Богоявленской.

М., 2003. 3. Концепция общенациональной системы выявления и поддержки молодых талантов, утвержденная Президентом Российской Федерации 03 апреля 2012 // http://президент.рф/news/14907

7.Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: учебное пособие. М.: Народное образование, 1998.256с.