Практико-ориентированные задачи в преподавании химии

Автор: Терентьева Наталья Григорьевна

Организация: МБОУ СОШ№9 им.генерал-лейтенанта И.Л.Хижняка с.Кухаривка МО Ейский район

Населенный пункт: Краснодарский край, с.Кухаривка

В шкале трудности учебных предметов, изучаемых в школе, химия стоит на одном из первых мест. Для освоения обучающимися непростого предмета, учителю необходимы и фундаментальные знания, и контакт с классом, и образность и красота речи, и владение современными образовательными технологиями. Это непременные составляющие мастерства, которые представляют обязательный, базовый уровень достижений учителя. Но если учитель в профессиональном плане достиг усредненного стандарта, то он хороший ремесленник. Быть личностью яркой и притягательной, чтобы в ней чувствовались сила воли и души, - вот главное, что характеризует современного учителя. Этому учат сотни прочитанных книг, десятки пройденных дорог и множество встретившихся на пути людей. Этому учат трудности, которые встречаются на пути, так как с каждым разом, преодолев затруднение, мы становимся сильнее. Этому учат собственные ученики изо дня в день, от урока к уроку – «обучая, учимся сами» (Сократ). Учиться – учить себя всю свою профессиональную жизнь – главная задача учителя.

Формирование опыта связано с решением проблемы понижения статуса естественно-научных дисциплин для подавляющей части обучающихся, которые оценивают их как «бесполезные, рутинные и лишние, не имеющие ничего общего с жизнью». Между тем, химическое образование необходимо для создания у школьников отчетливых представлений о роли химии в решении сырьевых, энергетических, продовольственных, медицинских проблем человечества. Химия составляет основу таких, казалось бы, нехимических производств, как пищевая и фармацевтическая промышленность, металлургия, индустрия строительных материалов и даже ядерная энергетика. Важно, чтобы обучающиеся осознали это, и фактический материал курса химии, насыщенный примерами и ситуациями из реальной жизни, должен послужить опорой для этого. Мало сказать, что есть некоторое вещество, которое обладает теми или иными свойствами. В конечном счете всех интересует, как его можно использовать. В связи с этим необходимо построить урок так, чтобы он давал понятие об устройстве окружающего мира, о том, чем заняты химики на производстве, какие бывают вещества, какими свойствами и почему они обладают, т. е необходимо усиление личностной и практической составляющей уроков химии. Необходимы не столько сами знания, сколько знание о том, где и как их применять. И то, и другое, и третье – результат деятельности, а деятельность – это решение задач. Многие исследователи (Пивоварова Л. В., Кузьменко Н. Е., Рыжова О. В., Лунин В. В.) констатируют, что естественно-научное образование по-прежнему направлено на развитие памяти, а не мышления, хотя главное в естественно-научном образовании – не запоминание учебного материала, а понимание. Учащиеся на уроках получают ответ на вопрос «что?», часто не знают ответ на вопрос «почему?», и почти никто не задается вопросом «зачем это нужно?». Проблема современного химического образования, таким образом, состоит в следующем: подавляющее большинство учебников отличает излишнее теоретизирование, они перегружены материалом, который не только труден для восприятия основной массы обучающихся, но и никогда им не понадобится. В обучении химии сложилась практика применения учебных заданий, слабо связанных с повседневной жизнью, содержащих минимальный объем информации. Эти задания имеют низкий мотивирующий потенциал, поскольку никак не связаны с практикой, и, следовательно, могут формировать негативное отношение к химии. При этом современный процесс обучения должен быть нацелен на формирование умения применять полученные знания в различных ситуациях. А для этого необходимы задания, в которых химическая сторона явления показана не изолировано, а во взаимосвязи с другими явлениями и сторонами жизни. Одним из способов решения этой проблемы являются практико-ориентированные задачи на уроках химии.

Практико-ориентированные задачи один из возможных путей формирования компетентностей личности, в том числе предметной, химической компетентности.

О. С. Габриелян, автор программы по химии для 8-11 классов, определяет следующее содержание химической компетенции:

1. Понятие о химии как неотъемлемой составляющей единой естественно-научной картины мира. Химия – центральная наука о природе, тесно взаимодействующая с другими естественными науками.

2. Представление о том, что окружающий мир состоит из веществ, которые характеризуются определенной структурой и способны к взаимопревращениям. Существует связь между структурой, свойствами и применением веществ.

3. Химическое мышление, умение анализировать явления окружающего мира в химических терминах, способность говорить и думать на химическом языке.

4.Понимание роли химии в повседневной жизни и ее прикладного значения в жизни общества, а также в решении глобальных проблем человечества: продовольственной, энергетической, экологической и др.

5. Навыки безопасного обращения с веществами, материалами и химическими процессами в повседневной жизни и практической деятельности, а также умение управлять химическими процессами.

О. Д. – С. Кендиван сформулировал определение понятия «практико-ориентированная химическая задача», отражающее особенности ее содержания: «Практико-ориентированной является задача, направленная на развитие ключевых компетентностей учащегося и выявление химической сущности объектов природы, производства и быта, с которыми человек взаимодействует в процессе практической деятельности».

Данное определение позволило разработать методические требования к практико-ориентированным задачам:

1) содержание задачи должно опираться на программу соответствующего класса;

2) исковые и заданные величины должны быть реальными;

3) задача должна нести познавательную нагрузку;

4)содержание и результат решения задачи должны демонстрировать применение химических знаний в различных сферах деятельности человека;

5)задача должна быть комбинированной, включать как качественные, так и расчетные вопросы; желательно, чтобы она включала и межпредметный материал;

6)вопросы задачи должны быть четко сформулированы. На основе вопросов строится система оценивания.

Акулова О. В., Писарева С. А., Пискунова Е. В. предлагают следующую структуру практико-ориентированной задачи:

1) название задачи;

2) личностно значимый познавательный вопрос;

3)информация по данному вопросу, представленная в виде текста, таблицы, графика, статистических данных т. д.;

4) задания для работы с данной информацией.

Задания включают вопросы, сформулированные на основе таксономии К. Блума, т. е. в соответствии с категориями диагностируемых учебных целей: знание – понимание – применение – анализ – синтез – оценка.

В качестве примера рассмотрим одно практико-ориентированное задание.

Сплавы золота. (9 класс. Тема «Сплавы, их свойства и значение»).

В настоящее время в качестве материала для изготовления ювелирных украшений нередко используют белое золото. Белое золото 585-й пробы – это сплав, состоящий из трех металлов (массовая доля золота 58,5%, серебра – 26%, остальное палладий).

Вопросы(таксономия К. Блума).

1.Знание. Какие металлы образуют сплав «белое золото»?

2.Понимание. Как получают сплав «белое золото»?

3.Применение. Рассчитайте массу чистого золота, содержащегося в обручальном кольце ручной работы из белого золота 585 пробы, украшенного 23 бриллиантами общей массой 0, 23 карата. Масса кольца 3,8 г. 1 карат = 0,2 г.

4.Анализ. Атомов какого химического элемента больше всего в сплаве белого золота, а каких меньше всего? Ответ подтвердите расчетами.

5.Синтез. Какие еще металлы могут входить в состав сплавов золота, используемых для изготовления ювелирных изделий?

6.Оценка. Почему для изготовления ювелирных изделий используют сплавы золота, а не чистое золото?

Решение практико-ориентированных задач всегда ориентировано на достижение результатов, выходящих за рамки учебного предмета и применяемых в разных видах деятельности. Практико-ориентированных задачи открывают широкие возможности для развития творческого потенциала личности, способствуют формированию у школьников навыков решения реальных практических проблем и функциональных умений.

Таким образом, цель педагогического опыта: представить систему использования на уроках практико-ориентированных задач для формирования химической компетентности обучающихся.

Задачи педагогического опыта:

1.Провести анализ литературы по проблеме с целью определения понятий «химическая компетентность», «практико-ориентированные задачи».

2.Выявить возможности использования практико-ориентированных задач для формирования химической компетентности обучающихся.

3.Используя содержание УМК по химии составить серию практико-ориентированных задач.

4.Определить параметры, позволяющие оценить эффективность решения практико-ориентированных задач.

Ведущая идея педагогического опыта: усиление личностной и практической ориентированности содержания и процесса обучения уроков химии через решение практико-ориентированных задач. Такие задачи позволяют приблизить химические знания к жизни и связать их изучение с прикладными сведениями. В результате систематического решения практико-ориентированных задач школьники учатся использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для безопасного обращения с веществами и материалами, экологически грамотного поведения в окружающей среде, критической оценки информации о веществах, используемых в быту, то есть овладевают химической компетентностью.

Ценность педагогического опыта заключается в том, что он распространяется на все формы учебных занятий: уроки, индивидуальные и групповые занятия, исследовательскую работу, внеклассную работу. Система работы по решению практико-ориентированных задач создает условия для формирования химической компетентности и усиления практико-ориентированной направленности содержания и процесса обучения.

Рассмотрим серию практико-ориентированных задач.

Кислород. (8 класс. Тема Простые вещества).

Во время грозы из кислорода образуется аллотропная модификация кислорода – озон, имеющий запах свежести.

Вопросы.

1.Что такое аллотропия. Какие вещества называют аллотропными модификациями?

2.Почему после грозы у человека возникает ощущение свежести?

3.Составьте химические формулы кислорода и озона. Вычислите их относительные молекулярные массы.

4.Сравните физические свойства аллотропных модификаций кислорода.

5.Почему химически неверно поэтическое выражение «В воздухе пахло грозой».

Сода (8 класс. Тема Изменения, происходящие с веществами).

При нагревании сода разлагается с выделением углекислого газа, что делает тесто пышным.

Вопросы.

1.Какую формулу имеют сода и углекислый газ.

2.Определите тип химической реакции, протекающей при нагревании соды.

3.Составьте уравнение химической реакции разложения соды с выделением углекислого газа, придающего тесту необходимую пышность.

4.Где и для чего используют данную химическую реакцию.

5.Найдите в интернете или других источниках информации, какие другие вещества можно использовать аналогичным образом

6. Составьте схему «Применение соды в домашнем хозяйстве».

Азот (9 класс. Тема Неметаллы).

Сухие дрожжи – это смесь солей: гидрокарбоната аммония, карбоната аммония и карбамата аммония NН₄NН₂СОО. Все эти соли при нагревании разлагаются с выделением аммиака и углекислого газа. Разлагаясь в тесте при выпечке хлеба, сухие дрожжи придают ему желаемую пористость.

1.Какую формулу имеют гидрокарбонат аммония, карбонат аммония, карбамат аммония, аммиак и углекислый газ.

2.Определите тип химической реакции, протекающей при нагревании солей: гидрокарбоната аммония, карбоната аммония и карбамата аммония.

3.Составьте уравнения химических реакции разложения солей аммония с выделением продуктов, придающих тесту необходимую пористость.

4.Где и для чего используют данные химические реакции.

5.Найдите в интернете или других источниках информации, какие другие вещества можно использовать аналогичным образом

6. Приготовьте сообщение на тему «Химический характер житейских ситуаций».

Селен (9 класс. Тема Металлы).

В сетчатке глаза орла содержание селена в 100 раз больше, чем у человека. Суточная потребность организма человека в селене составляет 100 мг.

Вопросы:

1.Запишите химический знак селена.

2.Дайте характеристику селена на основании его положения в ПСХЭ Д. И. Менделеева и строения его атома.

3.Вычислите массу фисташек, которые необходимо съедать ежесуточно для того, чтобы восполнить суточную потребность организма в селене. В 100 г фисташек содержится 0,45 г. селена.

4.Почему орел зоркий?

Молочная кислота (10 класс. Тема «Карбоновые кислоты»).

Промежуточным продуктом обмена у теплокровных животных является молочная кислота. Запах этой кислоты кровососущие насекомые улавливают на значительном расстоянии.

Вопросы:

1. Почему насекомые (в частности комары) быстро находят свою жертву?

2.Установите формулу молочной кислоты, которая помогает насекомым находить теплокровных животных, если массовые доли элементов в ней составляют: углерода – 40,00%, водорода – 6,67%, кислорода – 53,33%. В молекуле этой кислоты три атома углерода.

3. Составьте структурную формулу молочной кислоты. Назовите кислоту по номенклатуре ИЮПАК.

4. На основании строения молочной кислоты сделайте вывод о ее химических свойствах.

5.Найдите в интернете или других источниках информации, как можно использовать молочную кислоту.

Бензойная кислота (10 класс. Тема «Карбоновые кислоты»).

Клюква и брусника могут длительное время храниться в свежем виде без сахара. Этому способствует наличие в них прекрасного консерванта – бензойной кислоты.

Вопросы:

1.Установите молекулярную формулу бензойной кислоты, если массовые доли элементов в ней составляют: углерода – 68,85%, водорода – 4,92%, кислорода – 26,23%. Относительная молекулярная масса бензойной кислоты равна 122.

2. Составьте структурную формулу бензойной кислоты.

3. На основании строения бензойной кислоты сделайте вывод о ее химических свойствах.

Марганец (11 класс (профильный уровень). Тема «Металлы»).

Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, свекле (содержание марганца в 100 г свеклы составляет 0,65 мг). Марганец поступает в растение в виде ионов Mn²⁺ . В теле человека содержится 2,2*10²⁰ атомов марганца. Среднесуточная потребность человека в марганце составляет 5-9 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего3-5%. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 5-9 мг/сутки, уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/сутки соответственно.

В медицинской практике для промывания ран применяют раствор перманганата калия (w 0,5%, плотность 1г/мл).

Вопросы:

1.Напишите электронную формулу атома марганца и иона марганца.

2.Подсчитайте количество вещества марганца, содержащегося в организме человека.

3.Вычислите массу свеклы, которую необходимо съедать каждый день для того, чтобы восполнить суточную потребность (9мг) марганца в организме.

4. Подсчитайте массу марганца, который усваивается организмом человека.

5.Для обработки ран вы должны приготовить раствор перманганата калия, в наличии оказалось 10 г препарата. Определите объем раствора, который вы сможете приготовить из такой порции перманганата калия.

6.Найдите в интернете или других источниках информации, какую роль играет марганец в организме человека.

Яды и отравления (11 класс (профильный уровень). Тема «Неметаллы»).

По официальной версии Наполеон умер от рака желудка. Спустя 140 лет ученые пришли к выводу, что, скорее всего, он был отравлен ядовитыми соединениями элемента Х. Вероятно, Наполеону длительное время подмешивали в пищу вещество состава Х₂О₃ в малых дозах.

Вопросы:

1.Установи элемент Х, если известно, что его массовая доля в оксиде составляет 75,7%.

2.Дайте характеристику элемента Х на основании его положения В ПСХЭ Д. И. Менделеева и строении атома.

3.К металлам или неметаллам относится простое вещество, образованное элементом Х?

4.Установите химический характер оксида Х₂О₃ .

5.Найдите в интернете или других источниках информации, как можно использовать простое вещество, образованное элементом Х?

Таким образом, практико-ориентированные задачи, реализуемые в учебном процессе на уроках химии, направлены на формирование ключевых и предметной компетентности обучающихся:

формируемые умения и навыки

• специальные химические: составлять уравнения реакций, выводить химические формулы, сравнивать исследуемые вещества, анализировать явления окружающего мира в химических терминах, понимать роль химии в повседневной жизни и ее прикладное значение в жизни общества.
• общеучебные: использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для объяснения явлений в природе и быту; устанавливать причинно-следственные связи; выбирать и использовать выразительные средства языка и знаковых систем (схемы); создавать собственный интеллектуальный продукт; работать с различными источниками информации, в т. ч. интернетом; обрабатывать текстовую информацию.

Практико-ориентированные задачи служат инструментом измерения и оценивания химической компетентности учащихся.

Пример практико-ориентированной задачи, использованной для оценивания химической компетенции обучающегося 11 класса (домашняя работа).

Соедините с молекулярной формулой С₃Н₈О, подвергли окислительному дегидрированию, в результате чего получили продукт состава С₃Н₆О. Это вещество вступает в реакцию «серебряного зеркала», образуя соединение состава С₃Н₆О₂. При действии на последнее гидроксидом кальция получили вещество, используемое в качестве пищевой добавки под кодом Е282. Оно препятствует росту плесени на хлебобулочных и кондитерских изделиях и, кроме того, содержится в таких продуктах, как швейцарский сыр.

1.Напишите уравнения реакций, рассматриваемых в задаче. Приведите названия образующихся органических веществ.

2.Определите формулу добавки Е282.

3.Объясните, с какой целью рассматриваемое вещество добавляют в сыр.

4.Что вы знаете о пищевых добавках? Применяете ли вы их? Ответ обоснуйте.

Выполнение задания предусматривает самостоятельный поиск знаний, работу с различными источниками информации, что позволяет оценивать не только химическую, но и надпредметную компетентность школьников. Оценивание выполнения задания осуществлялось с диапазоном баллов от 0 до 3:

0 баллов – учащийся не смог сформулировать проблему, представленную в задании, не видит способов решения задачи;

1 балл – ученик чётко определил проблему, выдвигает предположения по направлениям её решения, но в результате низкого уровня предметных знаний не умеет осуществлять самостоятельный поиск необходимой для решения задачи информации; при выполнении допускает ошибки и получает неверный ответ;

2 балла – учащийся продемонстрировал хорошую теоретическую подготовку, сформированность умения осуществлять самостоятельный поиск знаний, однако деятельностная составляющая компетенций слабо развита, не сформировано умение использовать образцы деятельности для решения практико-ориентированных задач, отсутствует опыт решения подобных задач, в результате задание выполнено, но ответ неполный или имеются ошибки в решении. Кроме того, ученик испытывает затруднения в демонстрации способов решения задачи или в их обосновании;

3 балла – ответ полный и правильный, учащийся демонстрирует сформированность как знаниевой, так и деятельностной стороны химической компетенции, имеющийся опыт выполнения практических задач, умение самостоятельно находить пути их решения.

Анализ решения задачи позволяет сделать вывод о том, что использова­ние практико-ориентированных задач помогает учащемуся рас­крыть значение знаний по химии в понима­нии окружающего мира и в грамотном, на­учно обоснованном применений веществ. Большая часть учащихся 11 класса показала необходимый уровень сформированности химической компетентности.

Для оценивания химической компетентности, обучающиеся девятого класса в качестве творческого задания, самостоятельно составляли практико-ориентированные задачи, которые предлагались для решения в урочное и внеурочное время.

Примеры практико-ориентированных задач, составленных обучающимися 9 класса:

Задача.

При гниении растительных остатков на дне болот под влиянием микроорганизмов образуется болотный газ – метан, который способен самовоспламеняться на воздухе.

Вопросы:

1.Запишите молекулярную, структурную и электронную формулы метана.

2.Составьте уравнение химической реакции самовоспламенения метана на воздухе.

3.Почему образуются «блуждающие огоньки» на болоте?

4. Составьте карточку «Анкетные данные метана».

Задача.

Большой популярностью среди туристов пользуются сталактитовые пещеры в горах Кавказа и Крыма, среди которых есть не пройденные до конца. Известняковые пещеры-лабиринты Крыма служили партизанам убежищем в период Великой отечественной войны. Реакция превращении карбоната в бикарбонат обратима, поэтому на потолке известняковой пещеры из капли воды, насыщенной гидрокарбонатом кальция, выделяется диоксид углерода, и прежде чем капля успеет упасть вниз, часть растворенного гидрокарбоната превращается в твердый карбонат. Так зарождаются свисающие вниз сосульки сталактитов. Из воды, капающей со сталактита, на полу пещеры тоже осаждается карбонат кальция, и с течением времени навстречу свисающей сосульке поднимается такой же столб снизу – сталагмит.

Вопросы.

1.Запищите химические формулы веществ: гидрокарбонат кальция, карбонат кальция, диоксид углерода.

2. Составьте схемы превращения веществ, о которых говорится в задаче.

3. Определите тип каждой химической реакции.

4. Сделайте вывод о свойствах солей угольной кислоты, их растворимости.

5. Сделайте сообщение о распространении солей угольной кислоты в природе.

• педагогического опыта состоит в систематическом применении, на протяжении всего курса изучения химии практико-ориентированных задач для формирования и оценки сформированности химической компетентности обучающихся. Практико-ориентированные задачи придают значимость обсуждаемым вопросам, что способствует возникновению желания приобрести новые знания, развитию учебно-познавательной компетентности. При решении практико-ориентированных задач формируются надпредметные компетенции. Опыт решения практико-ориентированных задач позволяет учащимся составлять собственные задачи, которые включаются в содержание уроков химии, что повышает самооценку обучающихся.
• опыт может быть использован учителями химии. Трудность применения опыта состоит в том, что учебник и методические пособия содержать лишь небольшое количество практико-ориентированных задач и учитель не всегда готов отказаться от привычных стереотипов деятельности и педагогического мышления. Школьные учителя привыкли тратить учебное время на выполнение заданий, направленных на формировании предметных знаний и умений, а не компетенций. Акцентирование внимания на развитие компетенций мешает, по мнению некоторых педагогов, формированию прочных знаний по предмету. Большинство учителей констатируют, что формирование компетенций – это длительный процесс, поэтому педагог не всегда имеет возможность продемонстрировать результаты своей работы. А, следовательно, оценить эффективность выбранных методов деятельности на промежуточных этапах обучения. Эти проблемы вполне объяснимы, поскольку идеи компетентностно-ориентированного обучения являются инновационными и требуют разработки технологий их формирования и оценивания. Данная задача особенно актуальна в настоящее время в связи с разработкой проекта нового государственного стандарта, предъявляющего качественно иные требования к уровню подготовленности выпускников школ.

 

Литература.

Ахметов М. А. Об использовании контекстных задач в процессе обучения. // Химия в школе. – 2011. – №4 – с.23-27.

Габриелян О. С. Программа курса химии для 8-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2008.

Габриелян О. С., Краснова В. Г. Компетентностный подход в обучении химии.// Химия в школе. – 2007. – №2 – с.16-22.

Горбенко Н. В. Ситуационные задачи как одна из форм работы с тестами.// Химия в школе. – 2011. – №23 – с.48-50.

Денисова О. И. Формирование компетенций на уроках химии. – М.: Издательский центр «Вентана-Граф», 2011.

Кендиван О. Д.-С. Об особенностях практико-ориентированных учебных задач.// Химия в школе. – 2009. – №6 – с.39-42.

Кендиван О. Д.-С. Практико-ориентированные задания в обучении химии.// Химия в школе. – 2009. – №8 – с.43-47.

Кендиван О. Д.-С., Ховалыг Н. К. -К., Кендиван Ш. Д. -С. Использование заданий с информацией прикладного характера.// Химия в школе. – 2008. – №3 – с.39-44.

Шалашова М. М. Ключевые компетенции учащихся: проблема их формирования и измерения. // Химия в школе. – 2008. – №10 – с.15-21.

 

Опубликовано: 03.12.2024