Моделирование как метод изучения органической химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Астраханский государственный университет»

Кафедра аналитической и физической химии

На правах рукописи

Диссертация на соискание академической степени магистра

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

44.04.01 Программа - Химическое образование

44.04.01 Педагогическое образование

СТРОЕВ ЕВГЕНИЙ АНДРЕЕВИЧ

Научный руководитель: к.п.н., доцент

Матвеева Э.Ф.

Астрахань - 2015

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы формирования знаний по курсу органической химии

1.1 Литературный обзор

1.2 Современные требования к освоению школьного курса органической химии

1.3 Философские аспекты моделирования как метода познания окружающего мира

1.4 Основные принципы построения программ элективных курсов по химии 10 класса

Глава 2. Метод моделирования в практике обучения химии 10 класса

2.1 Особенности методики проведения уроков химии в 10 классе

2.2 Моделирование при обучении химии

2.3 Педагогический эксперимент: организация, проведение, результаты

Список литературы

Приложения

Введение

Внедрение федеральных государственных образовательных стандартов нового поколения ставит перед учителем серьезную задачу - обеспечить каждому учащемуся возможность благополучно освоить нормативный уровень, который от него требует государство, а также развить свои природные задатки в той области , которая интересует его более всего.

Критерием выпускника школы является не только высокий уровень знания, включающий в себя достаточную базу для продолжения образования, а также умение логически мыслить, анализировать и быть готовым самостоятельно получать и обобщать дополнительные знания.

С сокращением времени на изучение некоторых классических школьных предметов, в том числе химии, возникают трудности не только в передачи полной информации по предмету учащимся, а в первую очередь не хватает времени на успешное закрепление полученных знаний учащимися.

Учитывая, что в основном учитель работает в гетерогенных классах, где дети разного уровня подготовленности и развития, и чтобы не сдерживать развитие наиболее сильных учеников и не упустить слабых, учитель должен создать условия для усвоения материала предмета каждым учеником. Одним из наиболее перспективных методов реализации умственного воспитания является моделирование. Метод моделирования открывает перед педагогом ряд дополнительных возможностей в умственном воспитании. Именно поэтому темой курсовой работы было избрано исследование метода моделирования в ходе изучения курса органической химии.

Проблема исследования -

Объект - моделирование как метод обучения.

Предмет - влияние метода моделирования на познавательный интерес и творческую активность учащихся в процессе изучения органической химии.

Цель: обосновать эффективность использования метода моделирования при изучении химии.

Задачи

школьный химия моделирование обучение

Глава 1. Теоретико-методологические основы формирования знаний по курсу органической химии

1.1 Литературный обзор

Методологической основой построения учебного содержания курса химии базового уровня для средней школы явилась идея интеграции (внутрипредметная интеграция, межпредметная естественнонаучная интеграция, интеграция химических знаний с гуманитарными дисциплинами).

Теоретическую основу органической химии составляет теория строения в ее классическом понимании - зависимости свойств веществ от их химического строения, т.е. от расположения атомов в молекулах органических соединений; при таком количестве часов, которое отпущено на изучение органической химии, рассматривать не представляется возможным. В содержании курса органической химии сделан акцент на практическую значимость учебного материала. Поэтому изучение представителей каждого класса органических соединений начинается с практической посылки - с их получения. Химические свойства веществ рассматриваются сугубо прагматически - на предмет их практического применения. В основу конструирования курса положена идея о природных источниках органических соединений и их взаимопревращениях, т.е. идеи генетической связи между классами органических соединений.

В книге И.Н. Черткова рассматривается система основных понятий школьного курса органической химии их классификация на основе содержания школьной программы и нового конкурсного учебника. Автор обращает особое внимание на логико-методический аспект раскрытия понятий и их обобщение на разных этапах обучения, приводит примеры из опыта работы передовых учителей. Книга расширит знания учителей, преподавателей техникумов и ПТУ по предмету, а также может быть использована студентами педагогических институтов, для проведения занятий на педагогической практике [ ].

Как отмечает М.А. Ахметов в настоящее время развитие системы российского образования происходит, в соответствии с курсом, принятым около 20 лет назад, в направлении дифференциации образовательного процесса. Очередной шаг сделан в Федеральном государственном образовательном стандарте второго поколения, в котором в отличие от Федерального компонента государственного образовательного стандарта 2004 года нет предметного содержания. Стандартизируется только структура программ, требования к ресурсному обеспечению и результаты освоения основных образовательных программ. Документами, раскрывающими содержание образования, являются: фундаментальное ядро содержания образования, примерные программы по отдельным учебным предметам, рабочие программы (рис. 1).

Рис. 1. Документы, раскрывающие содержание образования в соответствие со стандартом второго поколения

Фундаментальное ядро, как средство универсализации образования позволяет реализовать важнейшие требования государства к образовательной системе, в частности, оно направлено на формирование общего деятельностного базиса как системы универсальных учебных действий, определяющих способность личности учить, учиться, познавать, сотрудничать в познании и преобразовании окружающего мира.

Моделирование как познавательный приём неотделимо от развития знания. Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чем эта реальность, и исследование вначале этой модели.

Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода.

Однако моделирование как специфическое средство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века.

Достаточно указать на представления Демокpита и Эпикура об атомах, их форме, и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцепленных между собой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающих ядеpно-электpонное строение атома вещества [5].

1.2 Современные требования к освоению школьного курса органической химии

Обучение по программе ведется с использованием элементов технологии индивидуализированного обучения, здоровьесберегающих технологий, теории активизации познавательной деятельности школьника Т.И. Шамова и А.К. Маркова, педагогики сотрудничества, технологии дифференцированного обучения, концепции поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина, работ по личностно-ориентированному обучению И. Якиманской.

Органическая химия рассматривается в 10 классе и строится с учетом знаний, полученных учащимися в основной школе. Поэтому ее изучение начинается с повторения важнейших понятий органической химии, рассмотренных в основной школе.

После повторения важнейших понятий рассматривается строение и классификация органических соединений, теоретическую основу которой составляет современная теория химического строения с некоторыми элементами электронной теории и стереохимии. Логическим продолжением ведущей идеи о взаимосвязи «состава - строения - свойств» веществ является тема «Химические реакции в органической химии», которая знакомит учащихся с классификацией реакций в органической химии и дает представление о некоторых механизмах их протекания.

Полученные в первых темах теоретические знания учащихся затем закрепляются и развиваются на богатом фактическом материале химии классов органических соединений, которые рассматриваются в порядке усложнения от более простых (углеводородов) до наиболее сложных - биополимеров. Такое построение курса позволяет усилить дедуктивный подход к изучению органической химии.

Программа предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций:

- умение самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность;

- использование элементов причинно-следственного и структурно-функционального анализа;

- определение сущностных характеристик изучаемого объекта;

- умение развёрнуто обосновывать суждения, давать определения, проводить доказательства;

- оценивание и корректировка своего поведения в окружающем мире.

Требования к уровню подготовки обучающихся включают в себя как требования, основанные на усвоении и воспроизведении

- учебного материала, понимании смысла химических понятий и явлений, так и основанные на более сложных видах деятельности:

- объяснение физических и химических явлений, приведение примеров практического использования изучаемых химических явлений и закономерностей.

Требования направлены на реализацию деятельностного, практико-ориентированного и личностно-ориентированного подходов,

овладение учащимися способами интеллектуальной и практической деятельности, овладение знаниями и умениями, востребованными

в повседневной жизни, позволяющими ориентироваться в окружающем мире, значимыми для сохранения окружающей среды и собственного здоровья.

Требования к результатам усвоения учебного материала по органической химии 10 класс.

В результате изучения химии на базовом уровне ученик должен:

знать/понимать

- важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула, химическая связь, валентность, степень окисления, углеродный скелет, функциональная группа, изомерия, гомология;

- основные теории химии: химической связи, строения органических веществ;

- важнейшие вещества и материалы: уксусная кислота, метан, этилен, ацетилен, бензол, этанол, жиры, мыла, глюкоза, сахароза, крахмал, клетчатка, белки, искусственные и синтетические волокна, каучуки, пластмассы;

уметь:

- называть изученные вещества по «тривиальной» или международной номенклатуре;

- определять: валентность и степень окисления химических элементов, принадлежность веществ к различным классам неорганических соединений;

- характеризовать: зависимость свойств веществ от их состава и строения, природу химической связи, зависимость скорости химической реакции и положения химического равновесия от различных факторов;

- выполнять химический эксперимент по распознаванию важнейших органических веществ;

- проводить самостоятельный поиск химической информации с использованием различных источников (научно-популярных изданий, компьютерных баз данных, ресурсов Интернета); использовать компьютерные технологии для обработки и передачи химической информации и ее представления в различных формах.

Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

- объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;

- определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;

- экологически грамотного поведения в окружающей среде;

- оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;

- безопасного обращения с горючими и токсичными веществами, лабораторным оборудованием;

- приготовления растворов заданной концентрации в быту и на производстве;

- критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

Г.М. Чернобельская отмечает, что

Особенности современной методики изучения органической химии заключаются в том, что теперь она преподается не единым целостным блоком в X--XI классах, как раньше, а в течение двух периодов. Во-первых, в IX классе, где дается минимум сведений для того, чтобы выпускники девятилетней (а в перспективе десятилетней) школы получили хотя бы небольшие представления об органических веществах. Кроме того, этот раздел явится своего рода пропедевтикой (принцип концентризма) для изучения органической химии в старших классах по углубленной программе. Включение раздела органической химии в курс IX классов усилит внутрипредметные связи с неорганической и общей химией, тем более, что блок содержания органической химии в основной школе может быть размещен как в конце курса (например, в учебнике Е. Е. Минченкова и др.73), так и в середине его, при изучении подгруппы углерода, где органические вещества рассматриваются как соединения углерода (например, в учебнике Н. Е. Кузнецовой и др.74)- /

Нельзя не отметить, что органическая химия в основной ШКОЛЕ неизбежно приобретает до некоторой степени описательный характер, так как не хватает времени для достаточно серьезной проработки ее теоретических основ. Что касается проблем раннего профилирования с углублением химии, то Министерство образования и Министерство здравоохранения категорически возражают против этого во избежание перегрузки детей.

В старших классах естественнонаучного направления обучение органической химии сможет уже начаться на более серьезной основе.

Курс органической химии старших классов предусматривает систематическое изучение органических веществ на основе последовательного и достаточно глубокого рассмотрения его ведущих идей.

В основе системы понятий о веществах лежит идея зависимости свойств органических соединений от их состава и строения, обусловленность применения веществ их свойствам (состав - строение - свойства - применение). Знания о многообразии органических веществ и их роли в природе носят ярко выраженный характер. На уроках учащиеся знакомятся с наиболее важными областями применения органических веществ, некоторыми производственными продуктами, у старшеклассников формируется экологические знания, убеждения в необходимости бережного отношения к окружающей среде.

Система понятий о химических реакциях получает свое развитие на основе идеи генетической связи между классами органических соединений, развития природы от простого к сложному. Эти идеи наиболее полно раскрываются благодаря тому, что курс имеет единую теоретическую основу и отражает естественную систему органических веществ. Такой системой, как известно, является классификация, построенная по принципу усложнения строения и генетического развития веществ.

Исходя из перспективного плана составляется план преподавания каждой очередной темы. Учитель, приступает к составлению его заблаговременно, с учетом срока проведения лабораторных, практических работ, демонстрации опытов. План темы помогает своевременно подготовить необходимый раздаточный материал, опорные конспекты, таблицы, схемы, тесты и том подобное. План темы позволяет предусмотреть все необходимое для правильного хода процесса обучения.

При распределении содержания темы поурочно учитель основательно продумывает названия уроков. Тема урока должна быть краткой, а не отражать содержание урока, например, "Алканы: строение, изомерия, номенклатура. Нетрудно видеть, что в приведённых примерах даны основные вопросы содержания уроков, а не их темы. Темы же уроков следует сформулировать так: "Общая характеристика алканов", "Химические свойства алканов". Обобщённая, но в то же время краткая формулировка темы урока, вычленяющая в содержании его самое существенное, отчётливее запечатлеется в сознание учащихся, лучше удерживается в памяти. Она играет роль стержня, вокруг которого объединяются сопутствующие вопросы.

Подготовка учителя к уроку.

Проведение каждого урока требует от учителя тщательной подготовки. Она складывается из отбора учебного материала, выбора методов, определение структуры урока, подготовки таблиц, схем, опытов, дидактического материала и составление плана или конспекта. Само собой разумеется, что от учителя требуется расширенное знание научного содержания урока, а также обстоятельное и критическое осмысливание школьных учебников. Учитель прочитывает соответствующие главы в научных руководствах, и его первая задача состоит в строгом отборе нужного материала из обильной научной информации; вторая, не менее важная, задача заключается в творческой педагогической переработке прочитанной информации: выделение главного вопроса и ему сопутствующих, продумывание логики изложения основных частей содержания. Учитель определяет, какие понятия какие должны быть образованы на данном уроке, какие знания, из ранее изучаемых, получают дальнейшее развитие, и отбирает фактический материал. При этом школьный учебник оказывает серьёзную помощь учителю, хотя и не может служить для него источником познания. Для учителя просмотр учебника играет другую роль: важно знать заранее, какой материал ученики могут прочитать дома после уроков и чего в учебнике нет, какие места в нём трудны для усвоения. Всё это будет учтено при проведении урока.

В поисках занимательного материала следует остерегаться включения в содержание урока недостаточно проверенных наукой фактов и сведений, мало связанных с темой урока.

Наиболее важным в работе является правильно разработанный календарно-тематический план. В связи с переходом на новые программы и учебники этот вопрос становится наиболее острым. Тематическое планирование составлено согласно программе разработанной Департамента образовательных программ и стандартом общего образования и лабораторией химии ИОСО РАО.

После того как учитель выбрал конкретную программу, обеспечил учащихся соответствующими учебниками и дидактическими материалами, он должен разработать тематическое планирование, чтобы заранее предусмотреть число и типы уроков для каждой учебной темы, отметить необходимые средства обучения, выстроить систему, обеспечивающую в конечном итоге достижение требуемых результатов усвоения знаний и сформированности умений. Поэтому наиболее важным в работе учителя является правильно разработанный календарно-тематический план.

1.3 Философские аспекты моделирования как метода познания окружающего мира

Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Он основан на принципе аналогии, т.е. возможности изучения реального объекта не непосредственно, а через рассмотрение подобно ему и более доступного объекта - его модели.

В процессе познания используется и такой прием, как аналогия - умозаключение о сходстве объектов в определенном отношении на основе их сходства в ряде иных отношений. С этим приемом связан метод моделирования, получивший особое распространение в современных условиях. Этот метод основан на принципе подобия. Его сущность состоит в том, что непосредственно исследуется не сам объект, а его аналог, его заместитель, его модель, а затем полученные при изучении модели результаты по особым правилам переносятся на сам объект. Моделирование используется в тех случаях, когда сам объект либо труднодоступен, либо его прямое изучение экономически невыгодно и т.д. Различают ряд видов моделирования:

1. Предметное моделирование, при котором модель воспроизводит геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта. Например, модель моста, плотины, модель крыла самолета и т.д.

2. Аналоговое моделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическим соотношением. Примером могут служить электрические модели, используемые для изучения механических, гидродинамических и акустических явлений.

3. Знаковое моделирование, при котором в роли моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Роль знаковых моделей особенно возросла с расширением масштабов применения ЭВМ при построении знаковых моделей.
4. мысленное моделирование, при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. Примером может в данном случае служить модель атома, предложенная в свое время Бором.

5. включение в эксперимент не самого объекта, а его модели, в силу чего последний приобретает характер модельного эксперимента. Этот вид моделирования свидетельствует о том, что нет жесткой грани между методами эмпирического и теоретического познания.

С моделированием органически связана идеализация - мысленное конструирование понятий, теорий об объектах, не существующих и не осуществимых в действительности, но таких, для которых существует близкий прообраз или аналог в реальном мире. Примерами построенных этим методом идеальных объектов являются геометрические понятия точки, линии, плоскости и т.д. С подобного рода идеальными объектами оперируют все науки - идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация, государство и т.д.

1.4 Основные принципы построения программ элективных курсов по химии 10 класса

Теоретическими основаниями разработанных программ элективных курсов химической направленности являются следующие дидактические принципы:

1. Принцип научности. Он состоит в том, что учебные элементы, выносимые для изучения субъектам обучения, должны соответствовать современному уровню развития химии, носить концептуальный характер, давать представление об общенаучных и частных методах познания химической науки. Кроме того, этот принцип предполагает формирование элементов научной картины мира

2. Принцип доступности. Процесс обучения необходимо осуществлять так, чтобы субъектам этого процесса была понятна сущность изучаемых ими учебных элементов, так как непонимание сущности явлений и закономерностей приводит к механическому заучиванию и неумению применять полученные знания на практике.

3. Принцип наглядности. Материал будет понятен (доступен) только тогда, когда изучаемые закономерности сопровождаются демонстрацией различных объектов, схем, рисунков, таблиц, моделей с использованием современных технических средств обучения.

4. Принцип системности. Наука химия представляет собой строгую систему знаний, в которой систематическим фактором является химическая форма движения материи.

5. Принцип профильности. Принцип профильного изучения предметов естественнонаучного цикла базируется на принципах профессиональной и практической значимости изучаемого материала.

6. Принцип практической значимости. Сущность этого дидактического принципа состоит в том, что программный материал следует изучать так, чтобы обучаемый четко понимал, где, когда и в каких ситуациях полученные знания могут быть применены им в повседневной жизни, либо они необходимы для усвоения других знаний.

7. Принцип интеграции. Данный принцип предполагает изучение такого материала, при котором проявляется связь одних учебных элементов с другими в изучаемой науке (внутрипредметная интеграция), с учебными элементами других наук (межпредметная интеграция), взаимодействие видов и способов деятельности (деятельностная интеграция), в результате чего возникает целостная интегрированная картина мира или некая система, отражающая полное представление о части действительности.

8. Принцип деятельности и деловой активности обучаемых. Суть этого принципа состоит в такой организации познавательной деятельности обучаемых, при которой формирование научных понятий происходит на основе самостоятельного анализа конкретных явлений, предметов, процессов.

9. Принцип прочности знаний. В основе данного принципа лежит такая организация образовательного процесса, при которой у обучаемых формируются прочные долговременные знания наиболее важных учебных элементов. Он реализуется на основе использования психологических закономерностей обучения и развития и формирование прочных знаний возможно на применении основных положений теории поэтапного формирования умственных действий.

10. Принцип проблемности в обучении. Обучение будет эффективным при такой его организации, если учащиеся в процессе изучения программного материала будут решать проблемы, а не просто знакомиться с элементами знаний и иллюстрациями к ним.

11. Принцип развивающего обучения. В основе этого дидактического принципа лежит постулат о том, что обучение должно не только обогащать субъект обучения знаниями, но и развивать различные его способности, в том числе и творческие.

12. Принцип воспитывающего обучения. Любой процесс обучения всегда выполняет функцию воспитания, т.е. формирует у обучаемого определенные качества, обеспечивающие взаимосвязь субъекта обучения с социальной и природной средой.

13. Принцип личностно-ориентированного образования. Этот принцип заключается в том, что при осуществлении предметного образовательного процесса учитываются особенности личности субъекта обучения и средствами этого образовательного процесса у личности вырабатываются психофизические качества личности, способствующие оптимальному функционированию в обществе.

14. Принцип гуманизации. Исходя из принципа личностно-ориентированного образования, основной ценностью образовательного процесса является личность субъекта обучения, т.е. возникает необходимость ориентации процесса обучения и воспитания на личность обучаемого. Сущность этого принципа состоит в том, что содержание и технология предметного обучения учитывают особенности личности обучаемого и способствуют выработке у него качеств, необходимых для реализации своей жизнедеятельности в постоянно меняющемся окружающем мире. Гуманизация как принцип формирования содержания образования - построение отношений участников образовательного процесса на основе смены стиля педагогического общения - от авторитарного к демократическому, результатом которого является становление человека, способного к сопереживанию, готового к свободному гуманистически ориентированному выбору и индивидуальному интеллектуальному усилию, уважающего себя и способного уважать других, независимого в суждениях и открытого для иного мнения и неожиданной мысли.

15. Принцип гуманитаризации. Этот принцип связан с тем, что высокий уровень технократизма приводит к изменению роли Природы в жизнедеятельности человека и непониманию гуманистических идеалов. Естественнонаучная культура в отрыве от гуманитарной культуры обедняет личность, делает ее дисгармоничной.

Содержание естественнонаучных дисциплин необходимо гуманитаризировать, т.е. дополнить его сведениями из истории науки, практической значимости тех или иных явлений, увязать естественнонаучные знания с искусством, в чем и состоит принцип гуманитаризации. Этот принцип является одним из средств гуманизации образовательного процесса и влияет на содержательную составляющую образовательного процесса.

16. Принцип сотрудничества в обучении. Гуманизация и личностно-ориентированный характер учебно-воспитательного процесса делают необходимым изменение технологии обучения, применения коллективных форм и средств обучения, что предполагает развитие коммуникативных свойств личности, наличие у обучаемых умений сотрудничества между субъектами обучения. Это становится возможным при использовании в образовательном процессе принципа сотрудничества в обучении, т.е. такой организации учебно-воспитательного процесса, при которой учащиеся свободно реализуют диалоговые и полилоговые формы общения (обучаемый-обучающий, обучаемый-обучаемый, обучаемый-группа обучаемых и др.).

17. Принцип открытости, предполагающий обмен информацией с окружающей социокультурной средой, включенность педагогического и ученического коллектива в жизнь региона.

Проектная папка (портфолио проекта) - один из обязательных выходов проекта, предъявляемых на защите.

Задача папки на защите - показать ход работы проектной группы.

Портфолио проекта должно содержать:

- паспорт проекта;

- планы выполнения проекта;

- промежуточные отчеты группы;

- вся собранная информация по теме проекта;

- результаты исследований и анализа;

- записи всех идей, гипотез, решений;

- отчеты о совещаниях группы, проведенных в дискуссиях, «мозговых штурмах»;

- краткое описание всех проблем и способов их преодоления;

- эскизы, чертежи, наброски;

- материалы к презентации;

- другие рабочие материалы.

Письменный отчет включает в себя следующие элементы:

- тема, вытекающая из анализа данных литературы, из опыта работы; в ней важно отразить объект, предмет, цель и задачи проектной деятельности;

- актуальность выбора темы исследования должна быть обоснована с позиции того, насколько она отвечает социальным запросам, интересам и потребностям общества;

- объект и предмет исследования: предмет исследования - это конкретная проблема в самой теме;

- цель и задачи исследования выдвигаются в соответствии с темой; цель исследования - это разработка нового решения той или иной актуальной проблемы; из цели вытекают задачи исследования;

- гипотеза - предположение, истина которого еще не доказана, но вероятна;

- теоретическая и практическая значимость полученных результатов;

- указание на методы исследования

- краткий обзор имеющейся по данной теме литературы;

- выводы и рекомендации, сформулированные на основании полученных результатов исследования.

В наше время происходит усиление химизации большинства сфер жизни человека, но успехи органической химии используются без осознания необходимости грамотного применения веществ и материалов. Изучение курса поможет учащимся раскрыть свойства широкого спектра веществ и материалов в связи с их использованием. Основные цели курса: помочь учащимся усвоить базовый курс органической химии; расширение и углубление знаний об органических веществах; развитие познавательного интереса и интеллектуальных способностей в процессе самостоятельного приобретения знаний с использованием различных источников, в том числе и компьютерных; воспитание убеждённости в позитивной роли химии в жизни современного общества. Задача курса: раскрыть более подробно содержание предмета органической химии; показать практическое значение органических веществ для человека; научить применять полученные знания и умения для безопасного использования органических веществ в быту, предупреждения явлений, наносящих вред здоровью человека. раскрыть роль и перспективы химических знаний в решении экологических проблем способствовать развитию способности к самостоятельной работе; совершенствовать навыки и умения, необходимые в научно-исследовательской деятельности. Особенностью данного курса является то, что его содержание сопряжено с основным курсом органической химии, развёртывается во времени параллельном ему.

Глава 2. Метод моделирования в практике обучения химии 10 класса

2.1 Особенности методики проведения уроков химии в 10 классе

Особые трудности вызывает изучение органической химии в 10 классе при 1 часе в неделю, и при условии не изменения объема знаний необходимых для достижения нормативного уровня. Поэтому на уроках мы использую подачу материала блоками и при закреплении использую дифференцированный подход, а также парную и групповую работу.

Всю программу органической химии делю на блоки, четко определяя цели и задачи, необходимые выполнить при изучении данного объема знаний.

1. Блок - Введение в органическую химию. (3-4 часа)

Учитывая, что первичные знания по органической химии были даны в конце 9 класса, основной упор я делаю на повторение и закрепление знаний по номенклатуре и изомерии органических соединений на примере классов углеводородов - алканов, алкенов, алкинов. Исходя из моего педагогического опыта, незнание учащимися номенклатуры органических веществ существенно затрудняет дальнейшее восприятие и изучение органической химии.

2. Блок - Углеводороды ( алканы, алкены, алкины ).(7-8 часов)

Изучаем эти классы одновременно, что помогает увидеть взаимосвязь изучаемых классов, сравнить строение и химические свойства. Учащиеся вместе с учителем постепенно заполняют таблицу.

	Предельные. Алканы. CnH2n+2	Непредельные Алкены. . CnH2n	Непредельные. Алкины. CnH2n-2
Строение,изомерия
Физические свойства
Химические свойства
Получение

1.Урок. Строение молекул. Физические свойства.

Цель - познакомить учащихся с явлением гибридизации, на примере атома углерода в органических соединениях, ввести понятие сигма и пи- связи, объяснить возникновение пространственного строения молекулы.

Рассматривая одновременно три класса органических соединений, учащиеся получают возможность увидеть закономерность - влияния числа сигма и пи- связей на гибридизацию атома углерода и пространственное строение молекулы.

2,3.Урок. Химические свойства.(2ч.)

Цель - рассмотреть два типа химических реакций органической химии - замещения и присоединения. На основании особенности строения органических соединений разных классов сделать предположение о возможности протекания реакций замещения или присоединения. Рассмотреть механизм и условия протекания реакций замещения у алканов, механизм и условия протекания реакций присоединения у алкенов и алкинов, а так же реакции окисления и другие характерные для этих соединений реакции.

Таблица помогает учащимся увидеть общее в химических свойствах, например - одинаковый набор реагентов, участвующих в реакциях присоединения, использование правила Марковникова, но увидеть и разное, например - реакция гидратации у алкенов, приводящая к образованию спиртов, и эта же реакция у алкинов, дающая альдегиды и кетоны.

4.Урок. Получение и применение.

Цель - на примерах получения органических соединений этих классов показать взаимосвязь между классами органических соединений. Например, реакция гидрирования и дегидрирования хорошо демонстрирует превращение алканы - алкены - алкины, и наоборот.

Форма проведения этих уроков - лекция,с созданием проблемной ситуации при постановке задачи урока, с совместным с учащимися ее разрешением, и выделением опорных знаний, с дальнейшим оформлением полученных знаний с помощью конспекта. Учитель на уроке пользуется всеми, доступными ему способами активизации учебного процесса - модели, таблицы, демонстрационные опыты, презентации.

5-7.Уроки закрепления, обобщения, контроля усвоения пройденного материала.

Для проверки знаний использую подборку тестовых заданий разного уровня сложности и охватывающие все пройденные разделы изученного материал. Более 90 вопросов были мной собраны из различных методических пособий, в первую очередь из дидактических материалов для подготовки к ЕГЕ. Такое количество не повторяющихся вопросов дает учителю уверенность в проявлении полной самостоятельности учащихся при решении заданий.

На первом зачетном уроке делю класс на группы по 4-5 человек, учащиеся самостоятельно формируют группы по психологической совместимости и уровню знаний. Каждая группа получает задание с вопросами, количество заданий и их уровень сложности учитель может варьировать, в зависимости от уровня обучаемости детей в группе. Но так как, в группе могут быть и сильные и слабые ученики, вопросы в задании есть и простые и сложные. Задача учащихся получить общий положительный результат, а также знания, которые им понадобятся при индивидуальном выполнении похожей работы. Учитель выступает на таком уроке в качестве консультанта, помощника, который направляет и помогает учащимся дать правильный ответ при решении заданий. Во время беседы в маленькой группе ученик может смелее высказать свое мнение, активнее участвовать в решении учебных задач. При такой работе между учителем и учеником возникает более тесный деловой контакт, создаются условия для проявления положительных эмоций, развития интересов, также предоставляются большие возможности в вариации содержания и способов передачи информации, в оказании помощи каждому ученику.

Особенно важен такой урок в самом начале изучения органической химии, так как , в силу определенной специфики, вызывает у учащихся большие затруднения. Поэтому использование таблицы, заполненной на уроках, используется , как опорный конспект, помогающий находить правильные решения.

На втором зачетном уроке аналогичные задания ученики выполняют парами.

На третьем зачетном уроке проходит индивидуальная самостоятельная работа, которая проходит без непосредственного участия учителя, но под его руководством.

3.Блок Кислородосодержащие органические соединения.(8-9ч.) Предельные спирты. Карбонильные соединения- альдегиды, кетоны. Карбоновые кислоты. Многоатомные спирты. Углеводы. Жиры.

	Предельные спирты	Карбонильные соединения	Карбоновые кислоты
Номенклатура, изомерия
Строение, функциональная группа
Физические свойства
Химические свойства
Получение

	Многоатомные спирты	Глюкоза- альдегидоспирт	Жиры- сложные эфиры

4.Блок объединяет классы органических соединений понятием- эффект сопряжения, влияющий на изменения свойств органических соединений. (6 ч.)

Диеновые углеводороды. Каучук. Ароматические углеводороды, бензол и его гомологи. Фенол.

5. Блок. Азотосодержащие. Амины. Аминокислоты. Белки.Ферменты. Витамины. Гормоны. Лекарства. (3-4 ч.)

Между блоками на усмотрения учителя рассматриваются темы - нефть и ее переработка , искусственные и синтетические полимеры.

В заключении, хотелось бы добавить, что создание оптимальных условий для развития личности ребенка на уроке, для его полного раскрытия, возможно только при организации деятельного подхода и учете психологических особенностей каждого школьника.

2.2 Моделирование при обучении химии

Моделирование, наряду с экспериментом, занимает особое место в обучении химии.

Под моделированием будем понимать метод научного (или учебного) познания, при котором изучается не непосредственный объект, а его модель, находящаяся с объектом в отношении соответствия, с целью получения новых знаний. В химической науке метод моделирования -- один из ведущих в процессе познания ее объектов и явлений.

Возможности моделирования широки и многогранны, оно применяется на всех стадиях эксперимента, при обработке данных опыта. Изучение объекта посредством модели возможно потому, что объект и модель обладают общими свойствами. Замена предмета исследования моделью подчас очень удобна для познания.

Модели выступают и как средство получения знаний, и как средство их фиксации, что делает человеческое познание на современном этапе немыслимым без моделирования.

Моделирование широко применяется в процессе обучения в школе. Моделирование в школе - это приблизительное воспроизведение каких-либо объектов, которые по своей сложности и величине не поддаются или плохо поддаются исследованию или изготовлению в натуральном виде.

По способу построения все модели, применяемые при обучении, можно разделить на:

· действующие (позволяют в лабораторных условиях продемонстрировать технологический процесс, применяемый в промышленности),

· материальные (состоят из вещественных элементов и предназначены для воспроизведения структуры объекта)

· идеальные (конструируются мысленно и фиксируются с помощью рисунков). Идеальные модели подразделяются на два вида: модели-представления и знаковые модели.

Первый вид - это образы объективной действительности. Человек мыслит образами, поэтому пополнение запасов химических образов в сознании учащихся - одна из задач преподавания химии, основа развития химического мышления школьников. Представление может стать моделью тогда, когда объекту воображения и моделируемому предмету свойственно нечто общее. Модели-представления особенно нужны при изучении микрообъектов, недоступных восприятию. Второй вид - знаковая модель - основывается на выражении отношений и свойств моделируемого объекта с помощью определенных законов, формул. Знаковая модель необходима при решении конкретных задач на основе существующей теории и уже известной системы знаков (например, при составлении уравнений, расчетных задач). Наглядность идеальных моделей повышается при использовании схем, рисунков.

В процессе обучения химии учащиеся сталкиваются с необходимостью использовать все упомянутые типы моделей буквально с самого начала изучения предмета.

Особенно необходим этот метод при изучении темы «Строение атома. Химическая связь»

При изучении темы «Строение атома. Химическая связь» использую различные модели, от простых, таких, как рисунки в учебнике, где просто показано распределение электронов по энергетическим уровням, до более сложных, пространственных, демонстрирующих форму, размер и расположение электронных облаков. В данном случае рекомендуется использовать не одну, а несколько моделей химического явления для лучшего усвоения и понимания. При этом следует показывать границы возможного применения каждой из них.

Внедрение в учебный процесс компьютеров создает качественно новые возможности для реализации моделирования.

Моделирование химических явлений и процессов на компьютере необходимо, прежде всего, для изучения явлений и экспериментов, которые практически невозможно показать в школьной лаборатории, но они могут быть показаны с помощью компьютера. Использование компьютерных моделей позволяет раскрыть существенные связи изучаемого объекта, глубже выявить его закономерности, что, в конечном счете, ведет к лучшему усвоению материала. Ученик может исследовать явление, изменяя параметры, сравнивать полученные результаты, анализировать их, делать выводы.

Сейчас в свободном доступе есть достаточно широкий ассортимент педагогических программных средств (ППС), которые позволяют изучить процессы, скрытые от непосредственного наблюдения и потому трудно воспринимаемые учащимися. Визуализация процессов с использованием анимации служит формированию у учащихся наглядно-образного мышления и более эффективному усвоению учебного материала.

УКМ (учебные компьютерные модели) могут стать неоценимыми помощниками, например, при изучении строения атомов, типов химической связи, строения вещества, теории электролитический диссоциации, механизмов химической реакции, стереохимических представлений и т.д. Все эти перечисленные модели реализованы в программах: Химия. Электронная библиотека «Просвещение», Химия. Мультимедийное приложение к УМК «Химия. 8 класс», Уроки химии Кирилла и Мефодия 8 - 9 класс, Уроки химии Кирилла и Мефодия 10 - 11 класс, и др.

Модели химических реакций, лабораторных работ, химических производств, химических приборов (компьютерные модели макромира) реализованы в следующих программах: Химия (8 - 11 класс) виртуальная лаборатория, Химия общая и неорганическая (10 - 11 класс) и др.

Подобные модели используются в тех случаях, когда нет возможности по каким-либо причинам осуществить лабораторные работы в реальных условиях и нет возможности в реальности познакомиться с изучаемыми технологическими процессами.

Использование перечислённых выше программных средств на уроках химии имеют следующие достоинства:

* улучшается наглядность подачи материала за счет цвета, звука и движения;

* наличие демонстраций тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей (например, опыты с ядовитыми веществами).

* ускорение на 10--15% темпа урока за счет усиления эмоциональной составляющей;

Считаю, что моделирование способствует углублению знаний об объективном мире, делает доступными для понимания и наглядными многие сложные теоретические понятия, технологические схемы и установки, а также развивает способности, углубляет знания основ наук, способствует связи теории с практикой, формирует практические навыки.

Мониторинг.

Успешность усвоения материала с использованием различных технологий трудно представить без специального отслеживания этого процесса.

Наблюдения за процессом обучения показали, что на уроках с использованием дидактических игр, элементов моделирования, ИКТ даже «слабые» учащиеся работают более активно, не отвлекаются, заинтересованно выполняют задания.

Применяемые мной технологии усиливают восприятие, облегчают усвоение и запоминание материала, воздействуют сразу на несколько информационных каналов учащегося. При этом повышается интерес учащихся к урокам химии.

В своей работе я применяю различные методы оценивания качества знаний - контрольные работы, в том числе индивидуально-дифференцированные (трехуровневые); самостоятельные задания; компьютерное тестирование. Оценки учащихся выставляются в электронный журнал. Использую тематические тесты по органической и неорганической химии, в том числе в формате ГИА и ЕГЭ. При помощи этих тестов я провожу тематический контроль знаний по предмету.

Педагогический мониторинг и современный анализ деятельности позволяют проконтролировать стиль собственной деятельности, убедиться в том, что внедрение новых технологий - необходимость и потребность учителя на современном этапе.

2.3 Педагогический эксперимент: организация, проведение, результаты

Прохорова Н.И. инновационный опыт методической работы заключается в выборе метода обучения - моделирование, где в качестве средства педагогического процесса выбрано моделирование углеродного скелета молекул веществ в виде фишек. Несомненно, данное нововведение является единичным, модификацией известного, видоизменением уже принятого. Источником идеи обновления послужило творчество и интуиция, педагогический опыт, как путь проб и ошибок.

Для школьного курса химии наибольшее значение имеют те понятия, которые составляют теорию строения, так как они позволяют объяснить различные химические явления, процессы. В ходе анализа выполненных учащимися контрольных работ на уроках, задач и упражнений на занятиях элективного предмета, заданий контрольно-измерительных материалов при подготовке к ЕГЭ приходишь к выводу, что ошибки школьники допускают однотипные. Например, переносят признаки одного химического понятия на другое, смешивают понятия, свойства веществ, затрудняются объяснить особенностями строения, не умеют переносить знания на новые факты (применение знаний в новой ситуации), неглубоко используют теорию для объяснения фактов.

Причины ошибок могут быть в следующем: не каждое химическое понятие удаётся раскрыть полностью из-за большого их количества на отдельном уроке; отсутствует систематическое развитие некоторых химических понятий в процессе преподавания; редко применяется моделирование молекул веществ, химических процессов, производств; не всегда удаётся использовать приёмы систематизации и обобщения знаний учащихся по причине большого объёма теоретического материала и ряд других причин. Выявить типичные ошибки и найти причины их проявления, это одно, а главное найти пути предотвращения ошибок учащимися, повысить качество знаний, умений, навыков.

Курс органической химии в старшей профильной школе начинается с изучения строения органических веществ, теории строении А.М.Бутлерова. Так как основным вопросом является зависимость свойств вещества от его строения, для школьного курса химии этот материал имеет первостепенное значение. Для его понимания учащиеся должны получить знания о теориях химического, электронного и пространственного строения органических веществ.

Молекула вещества характеризуется химическим, пространственным строением. Не зная одного - химического строения, невозможно узнать другое - расположение атомов молекулы в пространстве. Химическое строение - это базис для установления пространственного строения. Установление пространственного строения - более высокий этап познания строения. Для понимания закономерностей химических реакций необходимы знания о составе, химическом и пространственном строении и электронной теории химической связи. Понятия химии высокомолекулярных соединений непосредственно связаны с составом и строением. Все эти понятия находятся во взаимосвязи и взаимозависимости.

В курсе органической химии в отличие от неорганической меняется соотношение конкретного и абстрактного материала в сторону усиления абстрактного. Многие понятия связаны с познанием явлений микромира, где в основном отсутствует возможность использования химического эксперимента.

Возрастание абстрактной мыслительной деятельности учащихся в связи с повышением теоретического уровня курса органической химии приводит к повышению роли различных средств наглядности (моделирования, химического эксперимента, технических средств и других) в процессе формирования понятий. Всё больше возрастает гносеологическая роль моделей, так как современное научное знание становится всё опосредованнее, абстрактнее. Модели в учебном процессе облегчают задачу учащимся в познании абстрактных понятий курса органической химии. [5].

Моделирование - один из методов научного познания.

Учащимся поясняют, что модель (от лат. modulus - образец, эталон, мера) - это искусственно созданный объект (образец) в виде конструкции или условного изображения его с помощью схемы, чертежа, графика, карты, рисунков, знаков, формул и др.

С моделями учащиеся знакомились с детства (игрушки, конструкторы, заводные машины и др.). В школе учащиеся используют глобус - модель Земли, географическую карту - модель поверхности Земли. Им знакомы биологические модели в виде муляжей внутренних органов человека и животных; математические модели в виде чертежей, систем математических уравнений. В химии используют модели строения атома, вещества, шаростержневые и сферические модели молекул, модели химических производств.

Моделирование - это метод исследования, при котором объект замещается другим объектом, находящимся в отношении подобия к первому объекту. В химии моделирование занимает одно из ведущих мест, потому что непосредственное наблюдение внутреннего мира веществ невозможно.

Способность к моделированию во многом определяет способность учащихся к познанию. Для выпускника школы умение моделировать социально значимо. Моделирование - процесс, требующий построения образных представлений о реальности, логической проработки созданной модели и её перестроения, если появляются противоречащие факты. Формирование у школьников способностей к моделированию представляется важным направлением обучения познанию. [1].

...