Содержание эксперимента межпредметного характера в школьном обучении химии

Содержание эксперимента межпредметного характера в школьном обучении химии

Коструба-Вотинова Т.А.

Последовательное и полное осуществление принципа межпредметных связей в школьном преподавании является в настоящее время одним из основных условий совершенствования учебного процесса. Поэтому педагогическая наука предъявляет требования к необходимости установления межпредметных связей в обучении. Их реализация способствует систематизации и углублению знаний.

Связь между учебными предметами естественного цикла может осуществляться в преподовании химии не только в содержании и формировании общих понятий, но также  в методах и средствах обучения. Одним из наиболее эффективных общих методов обучения химии является химический эксперимент.

С помощью химического эксперимента в школе можно учить детей наблюдать явления, формировать понятия, изучать новый учебный материал, закреплять и совершенствовать знания, формировать и совершенствовать практические умения и навыки, способствовать развитию интереса к предмету.

Использование химического эксперимента позволяет учащимся овладевать практическими умениями и навыками, установленными образовательными стандартами как обязательные, в том числе: технические (обращение с реактивами, работа с оборудованием, сборка приборов и установок из готовых деталей и узлов, выполнение химических операций, соблюдение правил техники безопасности); измерительные (измерение температуры, плотности и объёма жидкостей и газов, взвешивание, обработка результатов измерений); конструкторские (изготовление приборов и установок, их ремонт, усовершенствование и графическое оформление)[1],[2]. С помощью эксперимента можно оценить многие качества учащихся, начиная от уровня знания теории до практических умений и навыков учеников.

При всем этом важно помнить, что химический эксперимент, выполняя различные дидактические функции, может и реализовать связь с другими учебными предметами, создавая предпосылки наиболее успешного формирования научной картины мира.

К сожалению, число часов, отводимых на химический эксперимент, сокращается в современной программе обучения. Превалирует виртуальная лаборатория. Тем не менее, в формировании научного мировоззрения учащихся химический эксперимент играет огромную роль, и тем более он будет значим, если будет межпредметным.

Содержание такого эксперимента, в небольшом объеме, предложено в некоторых исследованиях российских авторов, но не адаптировано к программе по химии средней школы Казахстана.

Актуальность темы определяется тем, что в последнее время ведутся активные поиски в области интегрированных форм учебных занятий. Традиционная образовательная практика обучения проходит в рамках изолированных учебных предметов, хотя все эти предметы формируют единую картину мира. В практике преподования школьного курса химии имеется противоречие между значительной ролью межпредметного эксперимента в понимании окружающего мира и малой исследованостью этой проблемы в методической литературе. Такого рода химический эксперимент практически не представлен в отечественной школьной программе.

Целью исследования явилось изучиние возможности использования химического эксперимента на уроках химии как одно из главных звеньев в системереализации межпредметных связей при изучении химии в современной средней школе.

Мы исходим из предположения, что если в процессе обучения химии широко использывать эксперимент на основе межпредметных связей с биологией, физикой, географией, литературой, историей, то процесс обучения будет эффективным, так как межпредметные связи способствуют обобщению знаний учащихся, повышению познавательной активности обучаемых.

Межпредметные связи составляют необходимое условие организации учебно - воспитательного процесса как комплексного подхода к обучению и усиления его единства с воспитанием. В учебной деятельности учащихся реализация межпредметных связей служит дидактическим условием ее активизации, систематизации знании, самостоятельности мышления и познавательного интереса.

Увеличение объёма теоретических знаний в сочетании с уменьшением часов, отводимых на изучение химии, приводит к поиску возможностей для повышения результативности про­цесса обучения.

Накопленный опыт организации и проведения химиче­ского эксперимента позволяет обратить внимание на его раз­работанность и отражение специфики предмета химии. Однако ана­лиз состояния педагогического опыта и научно-методической литературы подводит к необходимости изучения содержания и методов экспери­мента именно на основе межпредметных связей. Это позволит повысить значимость приобретаемых интегративных знаний и умений. Анализируя возможные способы, формы и методы развития деятель­ности учащихся по установлению связей между учебными дисциплинами, изучаемыми в школе, подходим к выводу, что одна из наиболее эффективных форм — вы­полнение опытов и наблюдений межпредмет­ного содержания.

Химический эксперимент, являясь важнейшим средством обучения и воспитания, будучи межпредметным по содержанию, дает большую возможность постановки иследовательской работы учащихся на уроке и вне урока.

Исследования, предлагаемые учащимся на занятиях химии, представляют собой часто небольшие проблемные задачи, решение которых требует определённых ло­гических умозаключений и практических действий, базирующихся на учебном и на­учном материале.

При решении поставленной задачи по различным направлениям работы химии учащиеся применяют общеизвестные научные методы: индукцию и дедукцию, анализ и син­тез, аналогию и сравнение, эксперимент (включая моделирование), наблюдение и си­стемный подход [3, 4].

Совокупность функций межпредметных связей, по мнению В. Н. Максимовой, реализуется в процессе обучения, когда осуществляется все многообразие их видов. Различают связи внутрицикловые (связи химии с физикой, биологией, географией) и межцикловые (связи химии с историей, литературой, русским языком, технологией, мировой художественной культурой, математикой). Виды межпредметных связей делятся на группы, исходя из основных компонентов процесса обучения (содержания, методов, форм организации): содержательно-информационные и организационно-методические.

На наш взгляд, межпредметный химический эксперимент по содержанию можно подразделить на 2 группы: естественно – математический и обще-гуманираный. При конструировании содержания эксперимента нами использовались разные подходы. В химическом эксперименте общегуманитарного характера нами использовавлись исторические экскурсы, отрывки из художественной литературы и другое.

Например, постановка опыта «Получение и свойства кислорода» (8 класс) была следующей:

Впервые кислород был выделен в 1770 г. знаменитым шведским химиком Карлом Шееле. Он получил кислород несколькими способами. Один из них — разложение перманганата калия при нагревании. Немного позже, в 1774 г. кислород выделил англича­нин Джозеф Пристли.

Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье исследовал свойства кислорода и соз­дал кислородную теорию горения, поэтому он по праву разделяет с Джозефом При­стли и Карлом Шееле честь открытия важнейшего химического элемента.

Сегодня вам предоставляется уникальная возможность повторить открытие Карла Шееле. Вы сможете сами получить кислород и исследовать его свойст­ва. Руководствуйтесь при этом следующим планом. (Далее шло описание техники и методики эксперимента для учащихся.)

Межпредметный химический эксперимент естественно-математического направления (связь химии с биологией, физикой, экологией, математикой и другое) дает в значительной степени возможность постановки проблемы и решения задач прикладного характера, выявляя практическую значимость учебных дисциплин.

Приведем пример проведения «Действие ферментов слюны на крахмал» (программа химии 9 класса)

Цель – показать способность слюны расщеплять углеводы, выяснить условия действия ферментов слюны.

Опыт может быть поставлен в пробирочном и беспробирочном варианте.

Пробирочный вариант опыта.

Материалы и оборудование:крахмальный клейстер (1 % водный раствор), 5 % спиртовой раствор йода или раствор Люголя (0,1 г кристаллического йода + 0,15 г йодида калия, 150 мл дистиллированной воды), 2 % кислота, четыре пробирки, штатив для пробирок, водяная баня, спиртовка, воронка, пипетка.

Проведение опыта. Собирают в пробирку небольшое количество слюны и разбавляют ее водой в соотношении 1:2. В каждую из четырех пронумерованных пробирок (№ 1-4) наливают по 1 мл слюны. Причем слюну в пробирке №2 предварительно нагревают на спиртовке до кипения и охлаждают, в пробирке №3 – подкисляют, добавляя 1-2 капли 2% раствора соляной кислоты. Затем в пробирки наливают по 2 мл крахмального клейстера.

После многократного встряхивания пробирки № 1-3 помещают на водяную баню (37 °С), а пробирку №4 – в стакан со льдом. Через 5-10 мин к содержимому всех пробирок добавляют по 1-2 капли раствора йода. Отмечают какие изменения произошли в пробирках.

Беспробирочный вариант 

Оборудование: накрахмаленные картофельным крахмалом бинты, спичка, вата, йодная вода, ножницы, блюдца.

Подготовка опыта. Готовят крахмальный бинт. Для этого берут четверть ложки крахмала, разводят его в небольшом количестве холодной воды и вливают в кипящую воду. Кипят при помешивании 10-15 мин. После этого бинты помещают в крахмальную воду, вынимают, расправляют высушивают. Затем бинт разрезают на куски длиной по 10 см.

Проведение опыта. Испытуемый наматывает ватный тампон на спичку, смачивает его слюной и пишет на куске бинта первую букву своей фамилии. Затем он зажимает бинт в руках и выдерживает его около минуты. После этого расправляет бинт и опускает в блюдце с йодной водой. На синем фоне появляется белая буква. Для контроля берут другую спичку с ватным тампоном, макают его в воду и то же самое проделывают с другим куском бинта. После обработки этого куска йодной водой получается однотонное синее окрашивание.

Выводы. Ферменты слюны расщепляют крахмал. Они действуют при определенных температурных границах, при кипячении теряют активность. Когда опыт предлагаем на уроках химии, то взгляд на этот процесс уже идет на уровне микромира, учащиеся познают, что происходит с молекулами крахмала под действием слюны, записывают уравнение реакции:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ (1)

(C₆H₁₀O₅)_n → C₁₂H₂₂O₁₁ → C₆H₁₂O₆ (2)

Таким образом ученики глубже понимают процесс гидролиза углеводов в организме человека и животных при пищеварении, в том числе явление разложения, а затем синтез новых веществ.

Такой эксперимент можно предложить также на практической работе по биологии 8 класса по теме «Пищеварительная система» и в межпредметном элективном курсе по химии «Зеленая лаборатория планеты» для 10 класса по теме «Ферменты».

Практическая значимость педагогического исследования заключается в том, что разработаны интегрированные урокив рамках учебной программы и в рамках элективного курса, которые увеличивают возможности развития творческих способностей каждого ученика. Интеграция позволяет научить учащихся добывать знания самостоятельно, повышать интеллектуальный уровень, развивать интерес к учению, расширить их кругозор, развить потенциальные возможности школьников.

При проведении интегрированных уроков успешнее решается такая проблема, как индивидуальный, дифференцированный подход в обучении детей с разными способностями. Разработанные нами интегрированные уроки на основе межпредметного химического эксперимента содержит большой эмоциональный заряд, нравятся детям, вызывают у них интерес к познанию.

Литература:

1. Государственный общеобразовательный стандарт образования Республики Казахстан. Среднее общее образование. Основные положения. – Астана, 2013.

2. Типовая учебная программа по предмету «Химия» для естественно-математического направления уровня общего среднего образования. – Астана, 2013.

3. Краузер Б., Фримантл М. Химия. Лабораторный практикум: Уч.пос. / Пер. с англ. / Под ред. Д. Л. Рахмакулова. – М.: Химия, 1995.

4. Сурин Ю. В. Методика проведения проблемных опытов по химии. Развивающий эксперимент. – М.: Школа-Пресс, 1998.