Методика вивчення хімічних елементів та їх сполук у класах хіміко-біологічного профілю загальноосвітніх шкіл

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність дослідження. Реалізація положень Державної національної програми “Освіта” (Україна XXI століття), Національної доктрини розвитку освіти, Законів України про освіту передбачає забезпечення інтелектуального та творчого розвитку школярів, найповніше розкриття їх здібностей та задоволення різноманітних освітніх потреб. Розв'язання цих завдань потребує подальшого вдосконалення змісту та методів навчання, форм організації пізнавальної діяльності учнів, які б ґрунтувалися на гуманістичних принципах і сприяли б формуванню та розвитку особистості учня. Найбільш сприятливі умови для врахування індивідуальних особливостей учнів, їх освітніх потреб, нахилів та інтересів створює профільна школа, зокрема класи хіміко-біологічного профілю. Саме в таких класах створюються оптимальні можливості для глибокого і творчого опрацювання наукових фактів, теорій, законів хімії та формування основних хімічних понять.

Хімічний елемент -- одне з основних теоретичних понять як хімічної науки, так і шкільного курсу хімії. Воно є базовим для формування таких понять, як “атом”, “хімічна сполука”, “хімічна реакція” та інших. На основі поняття “хімічний елемент” вивчаються теорії хімії (будова атома, хімічний зв'язок, будова неорганічних та органічних речовин тощо) та її закони (збереження маси, Авогадро, періодичний закон тощо), формується уявлення про матеріальну єдність світу. На важливості і значимості оволодіння учнями системою понять про хімічні елементи та їх сполуки наголошується в Державному стандарті базової і повної середньої освіти для хімічної компоненти галузі “Природознавство”. Державним стандартом визначені такі вимоги:

- знання будови атома; назв і символів хімічних елементів; періодичного закону; структури періодичної системи; назв, складу і властивостей найважливіших сполук елементів металів і неметалів;

- уміння пояснювати суть періодичного закону; характеризувати елемент за будовою його атома та положенням у періодичній системі; прогнозувати і характеризувати властивості неорганічних та органічних сполук; установлювати причинно-наслідкові зв'язки між складом, будовою і властивостями речовин;

- оцінювати значення знань про хімічні елементи та їх сполуки.

Аналіз наукових робіт та окремих методичних напрацювань з проблеми формування понять про хімічний елемент та його сполуки свідчить, що в більшості з них розкриваються загальні аспекти цієї проблеми. Проте за останні два десятиліття практично відсутні дослідження, у яких би розроблялася методика вивчення хімії елементів протягом усього шкільного курсу хімії . Зустрічаються, здебільшого, окремі статті, у яких висвітлюється досвід їх авторів щодо вивчення окремих класів сполук або речовин. У класах хіміко-біологічного профілю ця проблема вивчається недостатньо. Це в той час, коли за чинною програмою для профільного 9 класу на вивчення елементів підгруп галогенів, Оксигену, Нітрогену, Карбону та металів відводиться 91 година (? 70%) всього навчального часу. Вважаємо, що поглиблене знайомство з хімією елементів сприятиме набуттю учнями предметної та соціальної компетентностей.

Таким чином, по-перше, з поля зору методистів-хіміків випадає такий блок змісту шкільного курсу, як хімія елементів, а по-друге, для вивчення хімічних елементів та їх сполук практично не використовується системний підхід. Тому учням важко уявити систему хімічної науки. Специфіка вивчення цього розділу полягає ще й у великій кількості фактичного матеріалу, що спричинює перевантаження пам'яті учнів.

Результати констатувального експерименту дають підстави стверджувати, що більшість учнів класів хіміко-біологічного профілю поняття “хімічний елемент” та “хімічна сполука” засвоюють формально. Значна частина учнів не завжди розрізняє властивості хімічних елементів та утворених ними простих речовин (металів та неметалів). На кінець навчання у школі учні добре орієнтуються лише в загальних закономірностях зміни властивостей хімічних елементів, відображених у періодичній системі, а їхні знання про специфічні та індивідуальні властивості хімічних елементів та їх сполук залишаються на рівні запам'ятовування. Це пояснюється тим, що під час вивчення хімії елементів недостатня увага звертається на формування в учнів умінь встановлювати причинно-наслідкові зв'язки між будовою атомів елементів та їх властивостями, будовою хімічної сполуки та її властивостями. На низькому рівні знаходяться уявлення учнів про біологічну функцію хімічних елементів, їх роль у довкіллі та соціумі.

Отже, у ході педагогічного дослідження виявлено ряд суперечностей між:

- актуальністю проблеми формування в учнів знань про хімічні елементи та їх сполуки, методикою розв'язування її в реальному навчальному процесі та якістю навчальних досягнень учнів;

- світоглядним, хімічним, біологічним, екологічним значенням знань про хімічні елементи та недостатнім розкриттям їх функцій у навчальному процесі;

- необхідністю ефективного управління пізнавальною діяльністю учнів щодо творчого опанування понять “хімічний елемент” та “хімічна сполука” і недостатньою реалізацією особистісно орієнтованого, розвивального, проблемного навчання і, зокрема, діяльнісного підходу;

- системною природою поняття хімічний елемент і відсутністю системного підходу до вивчення хімічних елементів у шкільному курсі хімії.

Необхідність розв'язання виявлених суперечностей зумовила вибір теми дисертаційного дослідження “Методика вивчення хімічних елементів та їх сполук у класах хіміко-біологічного профілю”.

Об'єктом дослідження є процес навчання хімії в класах хіміко-біологічного профілю.

Предмет дослідження - зміст, форми навчання, методичні прийоми та засоби формування знань учнів про хімічні елементи та їх сполуки в класах хіміко-біологічного профілю.

Мета дослідження полягає в теоретичному обґрунтуванні методичної системи формування знань учнів про хімічні елементи та їх сполуки в класах хіміко-біологічного профілю.

Гіпотеза дослідження. Ми виходили з припущення, що створення і функціонування методичної системи формування понять про хімічні елементи та їх сполуки в класах хіміко-біологічного профілю на основі системного, особистісно орієнтованого, проблемного та діяльнісного підходів у поєднанні з груповою навчальною діяльністю дасть змогу учням:

- засвоїти знання про хімічні елементи та їх сполуки у системі, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки між будовою хімічних сполук, їх властивостями та застосуванням;

- ціннісно ставитися до отриманих знань про неорганічні та органічні сполуки, розуміти їхнє значення для “себе” та суспільства; усвідомлювати біологічну та екологічну роль хімічних елементів та їх сполук;

- підвищити в цілому рівень навчальних досягнень з хімії.

Відповідно до мети та гіпотези було поставлено такі завдання:

1. Проаналізувати стан досліджуваної проблеми в науково-методичній літературі та в практичній роботі вчителів загальноосвітніх навчальних закладів.

2. Розробити структурно-логічну модель генези понять про хімічні елементи та їх сполуки.

3. Розробити та структурувати методичну систему формування понять про хімічні елементи та їх сполуки.

4. Створити комплекс змістово-методичного забезпечення вивчення хімії елементів у класах хіміко-біологічного профілю.

5. У ході педагогічного дослідження експериментально перевірити ефективність запропонованої методичної системи формування понять про хімічні елементи та їх сполуки.

6. Підготувати науково обґрунтовані й експериментально перевірені методичні рекомендації для вчителів і студентів вищих педагогічних навчальних закладів щодо формування в учнів стійкої системи понять про хімічні елементи та їх сполуки в класах хіміко-біологічного профілю.

1. Теоретичні основи формування системи понять про хімічні елементи та їх сполуки

Здійснено аналіз теорії та практики формування системи понять про хімічні елементи та їх сполуки; розглянуто етапи формування понять з точки зору дидактичних та методичних підходів; виявлено загальнонаукову основу для формування в учнів хімічних понять; проаналізовано основні тенденції в розвитку поглядів на структурування змісту навчального матеріалу; доведено недостатню розробленість методики формування та використання в навчальному процесі системи понять про хімічний елемент та його сполуки в умовах розвивального та діяльнісного підходів до навчання.

Проведений аналіз дидактичної, психологічної та методичної літератури з питання формування понять про хімічні елементи та їх сполуки дає нам підстави зробити висновок про те, що даному аспекту досліджень в сучасній науці відводиться чільне місце. Українськими та зарубіжними вченими розроблені сучасні підходи до структурування та методики формування понять “хімічний елемент” та “хімічна сполука”, визначено етапи поступового формування даних понять. Разом з тим, потребує уточнення та конкретизації ціла низка хімічних понять, зокрема “хімічна сполука”, “проста речовина”, “складна речовина”. З'ясовано, що проблема формування понять “хімічний елемент” та “хімічна сполука” у класах хіміко-біологічного профілю недостатньо висвітлена в методичній літературі.

Аналіз відвіданих уроків учителів дає підстави констатувати, що позитивний педагогічний досвід формування систем понять, накопичений сучасною методикою викладання хімії, лише частково реалізується у практиці загальноосвітніх шкіл. Спостереження за навчальною діяльністю учнів на уроках хімії та їх методична оцінка дають підстави зробити висновок про те, що діяльнісний підхід до процесу формування й функціонування систем хімічних понять реалізується недостатньо.

Констатувальним експериментом визначено рівні сформованості понять про хімічні елементи та їх сполуки в учнів випускних класів хіміко-біологічного профілю загальноосвітніх шкіл. Як правило, переважають рівні встановлення суттєвих ознак понять. Встановлено, що більшість учителів у процесі формування понять про хімічний елемент та його сполуки недостатньо використовує системний та діяльнісний підхід, групову навчальну діяльність тощо.

Проведений аналіз дав підставу розробити та структурувати методичну систему формування понять про хімічні елементи та їх сполуки і перевірити в реальному навчальному процесі в класах хіміко-біологічного профілю.

2. Методична система вивчення хімічних елементів та їх сполук у класах хіміко-біологічного профілю

Висвітлено концептуальні засади, обґрунтовано мету, завдання, розкрито зміст та етапи формування системи понять про хімічний елемент та його сполуки.

Розроблена методична система ґрунтується на таких засадах:

дотриманні дидактичних принципів;

створенні мотивації вивчення предмета;

відповідності поставлених цілей навчальним можливостям учнів;

створенні цілісного уявлення про систему понять;

раціональності в затратах сил та часу учнів: формуванні хімічних понять як засобу зменшення навчального навантаження, а не навпаки;

діагностиці засвоєння понять протягом вивчення хімії елементів;

використанні навчальних алгоритмів;

кумулятивній системі оцінки знань.

Передбачено, що належний рівень засвоєння понять про хімічний елемент та його сполуки можливий лише за умови достатньої мотивації діяльності учнів на отримання необхідних результатів навчальної діяльності. Саме тому даний компонент навчання в цій системі займає провідне місце.

Передумовою успішного засвоєння учнями системи понять про хімічний елемент і його сполуки є оптимальне логічне структурування навчального матеріалу як у межах конкретної навчальної теми, так і всього курсу хімії.

Аналіз понятійного змісту курсу хімії в спеціалізованих класах хіміко-біологічного профілю дав змогу побудувати структурно-логічну модель генезису поняття про хімічний елемент і його сполуки (рис.2).

Основною, визначальною ознакою запропонованої моделі є чітка взаємопов'язана система структурних елементів, яка відображає внутрішні, істотні відношення між ними.

Методична система пропонує розгорнуту структуру понятійної системи “хімічний елемент”, логічним наслідком реалізації якої є формування понять “неметалічність” та “металічність”, що є підґрунтям для опанування поняття “хімічна сполука”. Отже, поняття “хімічний елемент” та “хімічна сполука” розглядаються в єдиній, взаємопов'язаній системі.

Методами формування понять про хімічний елемент та його сполуки в запропонованій системі є: проблемний, евристичний, програмований, алгоритмізований та дослідницький. Провідною ланкою організації навчальної діяльності є робота учнів у складі малих навчальних груп. Засобами формування системи понять є опорно-логічні схеми; алгоритми; плани-характеристики елемента, простих та складних сполук; програмовані матеріали навчального спрямування (у тому числі комп'ютерні); хімічний експеримент, зокрема уявний; моделювання; експериментальні, проблемні та розрахункові завдання.

Діагностика, контроль та коригування рівнів сформованості понять учнів про хімічний елемент та його сполуки здійснюються за допомогою діагностичних, базових та тематичних тестів, контрольних робіт, контролюючих та коригувальних програм (у тому числі комп'ютерних), усного опитування та анкетування.

3. Ефективність методичної системи вивчення хімічних елементів та їх сполук

Розкрито методику проведення педагогічного експерименту та його результати.

У формувальному експерименті брали біля 400 учнів як контрольних, так і експериментальних класів хіміко-біологічного профілю. Для вчителів, які проводили експеримент, було розроблено комплект експериментальних матеріалів (методичні рекомендації, опорно-логічні схеми, плани-конспекти уроків, комплект змістово-методичного забезпечення).

Аналіз результатів експерименту проводився за двома показниками: динамікою навчальних досягнень учнів та зростанням рівнів сформованості понять.

Найвищий кількісний та якісний ріст у процесі формування системи понять про хімічний елемент та його сполуки спостерігається:

- наприкінці вивчення теми “Складні речовини. Основні класи неорганічних сполук”, що пов'язано у першу чергу з системним використанням дослідницького підходу в поєднанні з груповою навчальною діяльністю учнів;

- наприкінці вивчення теми “Періодичний закон і періодична система Д.І. Менделєєва. Будова атома”, що забезпечено органічним поєднанням проблемного навчання з елементами моделювання та алгоритмічного підходу;

- після вивчення хімії металічних та неметалічних елементів, що, перш за все, обумовлено широким використанням хімічного експерименту, програмованого навчання та системи семінарських занять, які проводяться з використанням малих навчальних груп.

Під час формувального експерименту досліджувалось також ціннісне ставлення учнів класів хіміко-біологічного профілю до набутих знань про хімічні елементи та їх сполуки. Дослідження з даного питання проводилося наприкінці вивчення кожної з підгруп періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Так, зокрема, після вивчення учнями 9-х класів теми “Загальні властивості металів” їм пропонувалося відповісти на таке запитання: “У чому для тебе полягає цінність знань про металічні елементи та їх сполуки?”

Отримані відповіді аналізувалися за чотирма основними напрямками:

- теоретична цінність - знання про металічні елементи як складову загальної системи хімічних знань;

- утилітарна цінність - знання як чинник власної безпеки життєдіяльності;

- творча цінність - знання як умова синтезу нових речовин, розробки новітніх технологій у металургії та інших галузях сучасної промисловості;

- світоглядна цінність - знання як компонент загальнолюдської компетентності.

Окремому аналізу піддавалися результати засвоєння системи понять про хімічний елемент та його сполуки, отримані під час роботи учнів у складі малих навчальних груп.

Результативність засвоєння понять про хімічні елементи та їх сполуки в гетерогенних групах учнів контрольних класів вища, ніж у гомогенних. Виняток становлять лише результати у восьмих контрольних класах - результативність дещо нижча. В експериментальних класах кращих результатів досягають учні, які працюють у гетерогенних групах. Одна з причин таких відмінностей полягає в тому, що в гетерогенних групах виявлено нижчий рівень тривожності, що позитивно відбивається на результативності засвоєння понять учнями та їх успішності.

Під час експерименту найкращі результати щодо ефективності засвоєння поняття про хімічний елемент та його сполуки були досягнуті в умовах виконання малими групами завдань дослідницького характеру. Експериментом доведено, що розвиток в учнів інтересу до дослідницької діяльності та формування дослідницьких умінь сприяє свідомому засвоєнню ними основних хімічних понять.

Визначення достовірності результатів, отриманих у педагогічному експерименті, проводилося з використанням ч2-критерію.

Ефективність розробленої нами методичної системи оцінювалась також на основі розрахунку коефіцієнтів: а) повноти засвоєння змісту понять про хімічні елементи та їх сполуки (0,78 в експериментальних класах та 0,57 у контрольних); б) повноти засвоєння обсягу поняття (відповідно 0,83 та 0,61) та генетичних зв'язків між поняттями (0,74 та 0,42).

Висновки

методичний педагогічний хімічний вчитель

У дисертаційному дослідженні запропоновано розв'язання методичної проблеми формування в учнів 8 - 11 класів хіміко-біологічного профілю системи понять про хімічні елементи та їх сполуки, яке підтвердило гіпотезу дослідження і дозволило зробити такі висновки.

Запропонована нами методична система формування понять про хімічний елемент та його сполуки розроблена на основі органічного поєднання у навчальному процесі системного, проблемного, діяльнісного, особистісно-орієнтованого підходів та концепції групової навчальної діяльності. Складовими елементами цієї системи є мотивація, мета, зміст, методи, засоби, організаційні форми навчання та форми діагностики, контролю та корекції навчальних досягнень учнів; вони взаємопов'язані, ієрархічно підпорядковані і становлять цілісніть.

Розроблена структурно-логічна модель ґенези понять про хімічний елемент та його сполуки забезпечила:

- формування структурованих системно-узагальнених знань, що сприяє підвищенню рівня сформованості понять та якості навчання;

- досягнення найбільшої повноти інформації про хімічний елемент шляхом розгляду різноманітних форм його існування та аналізу генетичних взаємозв'язків між сполуками, які він утворює;

- розвиток в учнів таких розумових операцій, як аналіз, синтез, абстрагування, конкретизація, перенесення знань, а також вміння самостійно систематизувати та узагальнювати знання; цілісного уявлення про природничо-наукову картину світу та її еволюцію.

Встановлено, що пріоритетними напрямками у процесі формування системи понять про хімічні елементи та їх сполуки є використання:

- структурно-логічної моделі ґенези системи понять;

- діяльнісного підходу до організації навчання школярів у поєднанні з дослідницьким експериментом;

- проблемного навчання та елементів моделювання;

- групової навчальної діяльності з системним використанням мотиваційних та рефлексивних компонентів;

– програмованого та алгоритмізованого підходів.

Створено та апробовано комплекс змістово-методичного забезпечення вивчення хімії елементів, впровадження якого в практичну діяльність забезпечує якісне зростання результатів навчально-пізнавальної діяльності учнів класів хіміко-біологічного профілю. Творче та послідовне використання цього комплексу значно підвищує зацікавленість учнів у самостійному здобутті знань, підсилює мотивацію, забезпечує зростання результативності навчання.

Доведено, що свідоме і творче опанування учнями системи понять про хімічні елементи та їх сполуки можливе лише в умовах послідовного формування предметних вмінь.

Доведено, що найбільш доцільними організаційними формами навчання у процесі формування понять про хімічні елементи є проблемні міні-лекції, уроки-дослідження, комбіновані семінари, практичні роботи, а також залучення учнів до роботи в малих навчальних групах.

Встановлена ефективність та доцільність використання розробленої методики формування системи понять про хімічні елементи та їх сполуки в класах хіміко-біологічного профілю. Цей висновок зроблено на основі значень ч2-критерію, отриманих в експериментальній групі за результатами контрольних зрізів, спрямованих на перевірку рівнів сформованості системи понять та навчальних досягнень учнів.

Системне використання проблемного, діяльнісного підходів та групової навчальної діяльності сприяє зростанню рівнів сформованості понять про хімічні елементи та їх сполуки, що зумовлює в цілому підвищення рівнів навчальних досягнень учнів у класах хіміко-біологічного профілю.

Розроблені методичні рекомендації з проблеми вивчення хімії елементів та їх сполук у класах хіміко-біологічного профілю можуть бути використані вчителями хімії, а також на заняттях з методики навчання хімії в педагогічних навчальних закладах з метою ознайомлення майбутніх учителів з особливостями формування в учнів понять про хімічні елементи та їх сполуки.

Проведене дослідження не вичерпує всіх аспектів проблеми формування системи понять про хімічні елементи та їх сполуки в учнів профільних класів. Потребують подальшого дослідження питання формування і розвитку систем понять з хімії в класах, де профілізація відбувається за суспільно-гуманітарним, фізико-математичним напрямами тощо.

Література

1. Гиря О.О. Семінарське заняття як форма підвищення організації самостійної роботи учнів на уроках хімії //Педагогічні науки: Зб. наук. пр. - Суми: СумДПУ ім. А.С.Макаренка, 2002. - С. 363 - 369.

2. Гиря О.О. Дидактичний комплекс змістово-методичного забезпечення вивчення теми “Підгрупа Карбону” в класах хіміко-біологічного профілю //Педагогічні науки: Зб. наук. пр. - Суми: СумДПУ ім. А.С. Макаренка, 2003. - С. 133-140.

3. Гиря О.О. Методичні підходи до формування у школярів понять про метали //Біологія і хімія в школі. - 2003. - №5. - С.40-43.

4. Гиря О.О. Формування в учнів уміння виокремлювати суттєві ознаки металічних і неметалічних елементів //Педагогічні науки: Зб. наук. пр. - Суми: СумДПУ ім. А.С. Макаренка, 2004. - С. 179 - 186.

5. Гиря О.О. Методична система формування поняття про хімічний елемент та його сполуки //Педагогічні науки: Зб. наук. пр. - Суми, СумДПУ ім. А.С. Макаренка. - 2005.- С. 94-104.

6. Гиря О.О. Систематизація знань про метали і неметали у класах хіміко-біологічного профілю //Біологія і хімія в школі. - 2005.- №4.- С.21 - 24.

7. Гиря О.О. Змістово-методичне забезпечення вивчення теми “Підгрупа Оксигену”. - Суми, СумДПУ ім. А.С. Макаренка, 2001. - 79с.

8. Гиря О.О. Змістово-методичне забезпечення вивчення теми “Основні поняття хімії: Навчально-методичний посібник //Бібліотечка “Все для вчителя”. - 2004. - №24. - 63с.

Размещено на Allbest.ru