Материал адресован учителям естественно-научного цикла, председателям методических объединений, педагогам дополнительного образования, которые осваивают современные технологии по Федеральному стандарту образования в новой редакции.
Представленный опыт — плод работы методического объединения учителей естественно-научного цикла. Разработка механизмов и критериев исследовательской деятельности позволяет обогащать творческое Портфолио старшеклассников, развивать творческую и интеллектуальную активность. Анализ практического опыта дает возможность по новому посмотреть на содержание и методику организации деятельности учащихся на уроках химии и во внеурочной деятельности на основе формирования исследовательских компетенций в сочетании с традиционными методами обучения и воспитания.
«…ум заключается не только в знании, но и в умении применять знания на деле…»
Аристотель
В новом Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего образования Российской Федерации(ФГОС) особое внимание уделяется формированию учебно- познавательной компетентности учащихся. Новая школа в эпоху информационно-технологического пространства может повышать образовательный, воспитательный, интеллектуальный потенциал, используя познавательную активность как средство для развития личности, ее будущего профессионального самоопределения. ФГОС нового поколения предполагает развитие у учащихся готовности не только усваивать, но и использовать приобретенные навыки и умения, способы деятельности. В современных условиях стремление и способность человека активно исследовать новизну и сложность меняющегося мира приобретает большое значение, поиск становится стилем жизни. Данная тенденция обусловлена обилием информационных ресурсов, информационных источников, успешность человека во многом зависит от скорости усвоения и анализа информации, применения в конкретных ситуациях, в том числе и при решении учебных задач.
Однако формирование исследовательской активности учащихся характеризуется рядом проблем: трудностями применения на практике приобретенных знаний и умений, отсутствием опыта самостоятельной деятельности в комплексе с развитием универсальных учебных действий. О значительных трудностях в деятельности, требующей решения конкретных жизненных задач и проблемных ситуаций, писал А. В. Хуторский. По мнению Хуторского, активность учащегося влияет на скорость усвоения материала, на глубину и прочность. Необходимо так организовать урок, разнообразив его интересными формами исследовательской деятельности, чтобы учащиеся понимали причинно-следственные связи и получали толчок к достижению успеха. Это важно для развития познавательной активности. Ключевым словом может стать правильно поставленный вопрос: «Почему?»
В данном контексте учитель готов к освоению нового инновационного опыта, который позволяет развивать профессиональную компетентность, исследовательские способности старшеклассников.
Одной из практических задач является сочетание социальной активности учащихся, направленной на развитие метапредметных навыков и умений с творчеством и самореализацией в исследовательской деятельности.
В работе над материалом статьи использованы идеи и инновационные методики, разработанные учеными, педагогами-практиками по формированию познавательной активности учащихся в деятельности, переосмыслены механизмы управления интеллектуальной активностью в урочной и внеурочной деятельности.
Особый интерес представили материалы по развитию познавательной мотивации, познавательного интереса, формированию исследовательских компетенций в области естественно-научных предметов в трудах Г. И. Щукиной (развитие познавательной деятельности), В. Н. Максимовой, А. П. Тряпицыной, Е. С. Заир-Бек, А. С. Роботовой, И. Г. Шапошниковой, и др.
В трудах известных педагогов и психологов К. Д. Ушинского, П. П. Блонского, С. Л. Рубинштейна, Л. В. Выготского, А. Н. Леонтьева, В. В. Давыдова, Д. Б. Эльконина раскрыты идеи развивающего обучения. Анализируя опыт прошлого, следует отметить, что основоположником дидактики химии был М. В. Ломоносов. Он придавал большое значение в преподавании химии роли химического эксперимента. По его утверждению, словесное изложение научных положений необходимо сопровождать химическими опытами, так как чувственное восприятие является исходным моментом познания. В труде «Слово о пользе химии» ученый указывает на необходимость связи химии с производством, с практикой.
Значимыми сегодня являются дидактические идеи А. Л. Лавуазье, который придавал особое внимание в изучении химии накоплению фактов путем наблюдения и эксперимента, а также обобщению и подготовке выводов на основе фактов, закреплению выводов в терминах и фразах, придавая значение развитию монологической речи учащихся.
Анализ литературы показал, что многие дидактические идеи Джона Дальтона, Й. Я. Берцелиуса носят современный характер. Следует отметить идею об изучении теории на ярких фактах, ознакомление учащихся не только со строением вещества, но и их энергией. Следовательно, описание фактов при преподавании химии базируется на научной теории, связанной с практикой и осмыслением приобретенных знаний.
По мнению С. Канницаро, изучение атомно-молекулярного учения учащимися должно опираться на законы, факты, химический язык. От правильного сочетания эмпирического, рационального, логического, исторического, доказательного при изучении теории и проведении практических работ можно доказать существование молекул, атомов и их взаимную связь, в результате такого подхода можно реализовать развитие интеллектуальной активности.
Д. И. Менделеев особое внимание обращает на формирование целей и задач преподавания химии, придавая значение методам и способам добывания научных знаний. Ученый в качестве методов рассматривает наблюдение, гипотезу, эксперимент, Он обращает внимание на используемые методы исследования: анализ, синтез, дедукцию, индукцию с применением сравнения, сопоставления и научного предвидения. Дмитрий Иванович указывает на роль философских выводов для понимания природы веществ и явлений, практического применения. Заслуживают внимания дидактические принципы ученого- отбор материала при изучении Периодического закона и Периодической системы химических элементов: накопление фактов, всестороннее изучение химических элементов, установление связей и переходов, ознакомление учащихся со сходными, различными и индивидуальными свойствами веществ, теоретическое обоснование связи с жизнью, с производством.
Дидактические и методические исследования по химии, представлены в трудах: В. Н. Верховского, В. С. Полосина, Л. А. Цветкова, С. Г. Шаповаленко, М. С. Пак, Гаркунова В. П., Некрасова Г. В., О. С. Зайцева, Г. М. Чернобельской, Р. Г. Ивановой, П. А. Оржесковского, Ю. В. Сурина, А. А. Журина, М. А. Ахметова, А. А. Макареня, Н. Е. Кузнецовой и др.
В. Н. Верховский создал уникальные пособия «Техника и методика химического эксперимента в школе» (1911), ввел понятие «лабораторный урок», в которых он раскрывает эксперимент как один из методов обучения, Ученый вместе с С.И Созоновым выпустил учебную книгу «Первые работы по химии», позднее с С. И. Созоновым написали «Элементарный курс химии для общеобразовательной средней школы». Историческое наследие позволяет глубже осмыслить роль учителя в развитии активности учащихся при изучении предмета.
В описании опыта работы учителей использовались труды: Н. В. Кузьминой, В. П. Беспалко; П. Я. Гальперина (опыт поэтапного формирования умственных действий), Н.Ф Талызиной, Якиманской, Л. И. Божович и др.
Дидактические и методические исследования, в том числе по методике обучения химии проанализированы в трудах: Ю. К. Бабанского, И.Я Лернер, В. С. Полосина, Л. А. Цветкова, С. Г. Шаповаленко, М. С. Пак, О. С. Зайцева, Г. М. Чернобельской, Р. Г. Ивановой, П. А. Оржесковского, Ю. В. Сурина, А. А. Журина, М. А. Ахметова и др.
Системно-деятельностный принцип, разработанный в трудах А. Н. Леонтьева, П. Я. Гальперина, В. В. Давыдова, Д. Б. Эльконина, Хуторского и др. является основой для развития исследовательских компетенций учащихся. Работы И. Я. Лернер, характеризующие социальный опыт поколения позволяет формировать навыки учебной деятельности, развитие инициативы и др.
Исторический контекст, представленный выше, позволяет делать вывод о том, что развитие интеллектуальной активности учащихся имеет исторические корни и значимо в работе учителя.
Активность, по мнению В. А. Петровского, —- динамическая сторона деятельности, процесс обогащения мотивов, целей и средств, которая обеспечивает внутреннюю динамику и является источником ее преобразования». «Интеллектуальные процессы, связанные с развитием операций мышления, синтеза, обобщения, сравнения, классификации» по мнению Г. И. Щукиной являются ядром познавательного процесса.
Вопросам методики и дидактики формированию ценностных ориентаций, творческой активности в познавательной деятельности посвящали ученые разных времен и поколений. В настоящее время востребованными являются вопросы изучения функциональных возможностей, а также разнообразных форм организации взаимодействия учитель — ученик, в целях создании особой атмосферы школы для мотивации успешности учащихся и движения их к новым целям и смыслам.
«Междисциплинарная педагогика- это особая педагогика, в которой обучение и воспитание без учения друг у друга, без постоянного обращения к другому и к себе, как к другому» писала Г. И. Щукина в работе: «Воспитание ума и сердца».
Ведущая педагогическая идея опирается на личностно — деятельностный подход. Значительное место занимает интеграция урочной и внеурочной деятельности для формирования познавательной активности.
В результате дается мощный толчок для развития личности, ее интеллектуальных способностей, расширение кругозора, развитие творческих возможностей для самоактуализации.
Проведенное в школе исследование: «Влияние мотивационных установок на ценностные мотивационные ориентации старшеклассников и жизненные планы» вызвала интерес, как у учащихся, так и педагогов. Благодаря результатам исследования, появилась возможность выяснить степень адаптации старшеклассников к новым социальным условиям и установить их творческий потенциал. Актуальность исследования юношеского возраста была обусловлена также тем, что в новой социальной структуре общества формируется заказ на образованных, компетентных и грамотных специалистов.
Проблемное поле: неустойчивость мотивационных установок; потребность в воспитании нравственных ценностей; Развитие мотивационных ориентаций для развития ситуации успеха, лидерских мотиваций в достижении значимой деятельности в будущем. В исследовании применялись различные методики: методика диагностики социально-психологических установок личности в мотивационно-потребностной сфере Потемкиной О. Ф. Ценности — методика Ш. Шварца, которая опиралась на методики М. Рокича тест-структуры темперамента. (Практикум по психодиагностике личности, 2002), тест Учебная мотивация М. И. Лукьяновой, Калининой. В исследовании мы опирались на результаты тестирования 73 учащихся 10 класса.
В ходе работы консультировались со специалистами Центра имени Альбрехта. Согласно полученным результатам по методике Лукьяновой и Калининой, мы уточнили личностный смысл учебных установок, выявили виды мотивов, содержащих эмоциональный компонент Доминирующие ценности- доверие самому себе, способность сдерживать действия и побуждения. Для старшеклассников важен здоровый образ жизни, стремление к достижению цели, новизне, глубоким переживаниям, для большинства значим успех, здоровье. Установки на творчество, традиционные ценности, критическое мышление выражены слабее.
Учебная мотивация составила 15 %, социальная — 45 %, позиционная и оценочная в интервале 25–20 %. Уровень формирования мотивационных установок находится на границе 12–14 баллов. Оказалось, что ценностно- значимыми для старшеклассников явились: социальное общение, взаимодействие со старшеклассниками, желание быть авторитетным в статусе ученика, личный мотив — благополучие, автодело как ресурс достижения мечты приобретения права на вождение автомобиля. Следовательно, доминирует личностный фокус. Опираясь на зоны ближайшего развития, нам представилась возможность не только определить уровень, но и перспективы развития учебных мотивов в целях самоутверждения и самоопределения.
Поэтому так важен был тест на выявление выраженности установок на процесс и результат труда в методике О. Ф. Потемкиной. Этот показатель в исследовании колеблется в пределе от 5 до 10 баллов
Мотивация на альтруизм и процесс труда устойчива Ориентация на власть и деньги имеет низкие показатели в сравнении с 2015 годом.
Ориентация на свободу выражена ярко и сочетается с ориентацией на труд. В отдельных ответах ориентация на деньги сочетается со свободой. Деньги имеют значение сами по себе, при приеме на работу старшеклассники обратят внимание на заработную плату раньше, чем на характер и интенсивность труда, эмоциональные и интеллектуальные затраты, творчество.
Рис. 1. Диаграмма личностных характеристик
Рис. 2. Диаграмм мотивационных установок учащихся
Мотивации на процесс труда дают значимый эффект на развитие ценностных установок. Таким образом, практически все мотивационные механизмы развития мотивационных установок личности старшеклассников, могут быть избыточными в случае выраженности акцентуации характера по возбудимому и эмоциональному типу.
Неизбежное различие в мотивационных установках современного старшеклассника заставляет нас обратить внимание на механизмы формирования мотивационных ориентаций: личности в семье, школе. Мы обратили внимание на тот факт, что почти во всех случаях важную роль в формировании личности играет учет сильной выраженности ориентаций и знание индивидуальных характеристик личности. Анализ темпераментов старшеклассников показал устойчивую тенденцию смешанных типов: сангвиник-флегматик, холерик-сангвиник, флегматик-меланхолик и др.
В ходе исследования нами были выявлены группы учащихся:1) высокомотивированные 2) низко мотивированные,3) группа с дисгармоничными установками. Мы пришли к выводу о необходимости учета реальных мотивов, ориентаций, установок при дальнейшей стратегии и тактике развития личности старшеклассников, использования в урочной и внеурочной деятельности. В результате изучения ценностей старшеклассников мы установили влияние молодежных субкультур на достижение целей и жизненного плана. В результате пришли к выводу, что уникальность и неповторимость современных старшеклассников, состоит в том, что в юности они учатся видеть главное, осмысливать проблемы, переживать успехи и неудачи, осмысливать первый творческий опыт исследователя, вырабатывать мировоззренческую позицию, искать пути для самореализации. Этот вывод имеет практическое значение, так как учет реальных мотивационных ориентаций может помочь, как в определении тактики и методики вовлечения учащихся в активную исследовательскую работу, так и для коррекции мотивационной направленности, ориентированной на создание ситуации успеха.
По результатам исследования доминирующими в ответах стали личностные ценности. «Кому Вы больше всего доверяете?», «себе» (53,6 %), «близким» (46,4 %). Доверие к себе означает уверенную позицию, четкое представление целей и ориентиров жизни, опираясь на них, личность становится опорой для других людей. Из всех предложенных вариантов ответов самыми значимыми являются: успех — 35,3 %; поддерживание здоровья, правильного образа жизни — 85 %. Лидерские ориентации выражены недостаточно. Неуверенность в лидерских мотивационных ориентациях объясняется отсутствием опыта коммуникативного диалога и креативного проектного мышления, и проявляется в сомнениях и колебаниях о собственном потенциале — собственных силах. Во втором этапе исследования наметилась позитивная тенденция, оказалось, что учащиеся открыты к новизне и изменениям. У старшеклассников открылись ресурсные возможности для развития личности, так как они готовы к самоутверждению, для них важен личностный фокус (самоутверждение, безопасность), уважение к традициям. Они нацелены на развитие и свободу от ошибок и трудностей личностного роста. Система ценностных ориентаций определяет содержательную сторону направленности личности и составляет основу мировоззрения, взглядов на окружающий мир, по отношению к другим людям, к себе.
В целом ценностные ориентации, являясь центральным личностным новообразованием, определяют мотивацию деятельности как преобразующую, творческую, которая позитивно влияет на личность.
Однако анализ материалов исследования показал некоторую рассогласованность осознанных и неосознаваемых ценностных ориентаций. Следовательно, выявив ряд ключевых противоречий, мы осознали, что ценностные ориентации — компонент мотивационной направленности развития личности, в том числе и при формировании исследовательской активности и компетентности.
21 век — век бурного развития технологий, искусственного интеллекта, инноваций. Каждый ребенок уникален и талантлив. Лаборатория — это мир для развития познавательных интересов, исследовательской активности, креативности. Известно, что настоящее и будущее имеют истоки в прошлом. Поэтому любые исследования всегда основываются на предшествующем опыте, который мы используем, а также на анализе того, что сделано ранее и каковы перспективы в будущем.
Развитие исследовательской компетентности непосредственно связано с усилением внимания к предметам естественно-научной направленности, качеству общего химического образования.
В ходе изучения предмета изучаются химические свойства веществ, состав, строение, области практического применения и перспективы настоящего и будущего: новые материалы, достижения химии и других смежных наук; приобретаются навыки здорового образа жизни, экологической культуры. Учащиеся овладевают навыками и приемами техники химического эксперимента в целях формирования опыта практической деятельности, умения проводить эксперимент, анализировать полученные результаты. Преодоление пассивности с применением практических заданий дает оценочное осознание результатов эксперимента, формирует уверенность в собственных силах, эмоционально насыщает и ведет к новым открытиям. Фраза: «Я сделал открытие!» — ключевая.
Как показывает опыт, в формировании исследовательских компетенций в методическом аспекте необходима разработка технологий, как обучения, так и воспитания в урочной и внеурочной деятельности. Это предполагает создание педагогических и психологических условий для формирование научного мировоззрения; развитие творческого интеллекта; овладения культурой умственного труда; самообразования, саморазвития в ходе овладения исследовательскими методами при изучении химии. Существенная проблема при изучении предмета заключается в сложности учебного материала, недостаточной мотивации учащихся др. Поэтому использование исследовательских методов, включая частично-поисковый, проблемный, диалоговый экспериментально-практический, ситуационный как в содержательной теоретической и практико-ориентированной.
В процессе выполнения глубоких по содержанию исследовательских работ под руководством учителя-научного руководителя удалось реализовать то, что не всегда можно было получить на уроках: сформировать мотивацию, использовать личностно-ориентированную модель: мозговой штурм-диалог-личностное осмысление, что позволяет в процессе обучения создать атмосферу, чувство сопричастности к процессу познания нового, так и результатам эксперимента.
Химия — часть мировой культуры, и это значимо для современного учителя и ученика. Важная роль принадлежит изменению структуры урока с использованием современных технологий в сочетании с информационно-цифровыми. В основе проектирования урока-практикума как проблемного следует отметить этапы: 1. Создание проблемной ситуации. 2. Формулирование проблемы.3. Поиск решения. 4. Рефлексия, самооценка.
Проблемно-исследовательский химический эксперимент является методом формирования критического мышления учащихся. При его постановке происходит творческое переосмысление опыта, используются приемы: анализа и синтеза, классификации и систематизации, абстрагирования, строятся логические умозаключения, активизируется мышление.
На уроке-практикуме создаются условия для совершенствования предметных, метапредметных, личностных УУД.
Например, при проведении практической работы в 11 классе по теме: «Факторы, влияющие на скорость химических реакций» создается атмосфера творчества, сотрудничества.
Задания проблемного и контекстного содержания вызывают интерес. Подведение итогов работы, конструирование обобщающей схемы, ее показывают сильные и слабые стороны учащихся как экспертов.
Учитель, организуя работу, отбирает содержание экспериментальной работы, ведет поиск проблемных формулировок, планирует ожидаемый результат. Учащиеся активно организуют деятельность, обсуждают результаты, подводят итоги, делают выводы, анализируют личное участие, на основе критерия проводят самооценку.
В работе учитель использует различные традиционные и инновационные уроки:
Урок-лекция, урок-практикум, урок-моделирование, урок-тренинг, урок-лаборатория-мастер-класс, урок-обобщение урок контроля и др. с применением современных цифровых технологий.
Включение в систему работы урока-исследования как дидактической единицы позволяет ставить проблемно-поисковые задачи по теоретическому содержанию, ключевым понятиям, законам, отбирать материал для исследования, самостоятельно проводить эксперимент при консультативной помощи учителя, обрабатывать результаты, вести самоконтроль. Главное приобретать значимые новые знания. При такой организации учащиеся учатся включаться и управлять деятельностью, усваивают и используют приобретенные метапредметные, предметные, познавательные, коммуникативно-личностные, навыки знакомятся с методами познания, классификацией объектов, явлений, процессов, учатся прогнозированию и идентификации свойств веществ.
Урок-исследование позволяет активно использовать информационно-аналитические материалы, включая дидактические материалы, ресурсы Интернет и др. источники информационного пространства.
Эксперимент используется с разными целями, в частности для создания проблемной ситуации, иллюстрации описанного явления для проверки полученного результата.
Следует отметить, что в уроке-исследовании ведущая роль принадлежит решению исследовательских задач, которые позволяют развивать у учащихся конкретные виды мышления, в частности причинно-следственного характера.
Как показывает опыт, решение качественной экспериментальной задачи требует активной мыслительной деятельности учащихся, начинается с постановки цели, задач, гипотезы, методов исследования. Далее осуществляется реализация плана эксперимента различными средствами, например, экспериментальными, логическими, статистическими и математическими. Постановка задачи разнообразна. Например: объясните явление кристаллизации из растворов солей. Спрогнозируйте результат получения гидрогеля из растворов хлорида железа(3) и гидроксида натрия. Выявите общие черты и существенные различия дисперсных систем (задачи на классификацию и систематизацию).Сравните результаты качественных реакций на катионы.
Возможны задачи вида: Что нужно сделать для того, чтобы…
Что произойдет, если…?
Где применяется? Почему? При работе над оформлением результатов исследования важная роль отводится методам графической интерпретации результатов эксперимента, для учащихся это одна из трудных задач.
На 1 этапе выделяется аналитическая зависимость свойств веществ от строения, индивидуальных характеристик, на 2 этапе определяются независимые и зависимые величины. На 3 этапе готовится табличная форма. На 4 этапе табличная форма переводится в график или диаграмму с помощью компьютерной графики.
Структура алгоритма и процесс решения исследовательской задачи рассматривается как конкретный вид учебной деятельности. Поэтому можно согласиться с А. Н. Леонтьевым, который считал, что «…деятельность… система, имеющая строение, свои внутренние переходы и превращения, свое развитие».
Использование алгоритмического подхода к решению частных качественных задач по химии является способом научного и учебного познания состава и свойств вещества и выступает как средство для получения и прогнозирования результата. Такой подход помогает управлять процессом выполнения задачи и оценивать полученные результаты. Алгоритм- деятельность. Он описывает и дает толчок к прогнозу, возможному созданию новых действий или предполагает открытие ранее неизвестных закономерностей по преобразованию информации.
Таким образом, в процессе обучения решению исследовательских задач по химии в урочной и внеурочной деятельности учащиеся под руководством учителя овладевают не только частными качественными методиками, но и учатся применять полученные знания.
Перед учителем стоит проблема эффективного управления процессом решения исследовательских задач и их практической направленности. Формулируя ключевые понятия совместно с учителем учащиеся, учатся выделять главное, пополнять словарный запас. В ходе работы создаются условия для обобщения приобретенных предметных и метапредметных навыков и умений, что позволяет развивать познавательную и интеллектуальную активность.
Многообразие задач межпредметного содержания во внеурочной деятельности помогает учителю и учащимся ориентироваться в мире науки и техники, расширять кругозор.
При работе в лаборатории учащиеся понимают, что вещества в той или иной мере ядовиты, ряд из них огнеопасен и взрывоопасен, поэтому перед началом работы знакомим со свойствами используемых веществ и правилами работы с ними. Едкие вещества: сильные кислоты, щелочи, бром, безводный хлорид алюминия, органические вещества: бензол, фенол и др. могут вызвать химические ожоги при попадании на кожу, глаза. При работе с опасными веществами используем резиновые перчатки и проводим эксперимент в вытяжном шкафу, по окончании работы тщательно с мылом моем руки. В теоретической части проекта рассматриваем химические свойства исследуемого вещества, областями практического применения, влиянием на организм человека, перспективы использования. В практической части учащиеся овладевают основами синтеза, анализа и идентификации веществ. Основными практическими задачами является получение вещества и изучение отдельных свойств, используя методы качественного и количественного анализа. Полученные данные позволяют выявлять на практике некоторые закономерности в изменении свойств соединений в зависимости от строения. Изучение влияние РН на скорость реакции представляет собой интерес, так как в результате из-за побочных реакций выявляются более сложные закономерности. Интерес представляют используемые буферные смеси, которые позволяют регулировать динамическое равновесие в исследуемой системе.
Как и почему появляется цвет вещества и как это связано со строением молекул исследуемых веществ? Ответ на этот вопрос занимает многих. Что такое хромофоры и ауксихромы? В методике работы с веществами часто используются природные индикаторы в основном кислотно-основные. Почему? Поиск решения — изучение зависимости РН среды растворов, с помощью полученных природных индикаторов, актуально для работы в лаборатории. Индикаторы представляет собой или слабую кислоту, или слабое основание, которые имеют разную окраску — в недиссоциированном, или диссоциированном виде. Учащиеся анализируют результаты и приходят к выводу, что изменение цвета индикатора, при изменении водородного показателя, связано со сдвигом равновесия при диссоциации. В результате эксперимента доказано, что с увеличением концентрации катионов водорода равновесие сдвигается влево, и раствор приобретает окраску. При уменьшении кислотности среды раствора, возрастает концентрация анионов, окраска меняется. Наблюдение за появлением монохромной или многохромных окрасок связано с применением знаний по теории электролитической диссоциации. Например, на классических примерах показываем изменение окраски индикатора — метилового оранжевого. Красный цвет — в кислой среде; желтый цвет — в щелочной среде. Интенсивность желтой окраски зависит от содержания в растворе катионов водорода. Интервал перехода окраски заметен человеческому глазу в диапазоне больше или равно 10 %- желтый, а при 0,1 %- красный. РН=7- нейтральная среда, РН>7-щелочная,<7- кислая. Применение как природных, так и синтезированных красителей играют важную роль в лабораторной практике, для биологических, медицинских, ветеринарных препаратов, индикаторов.
Исследование свойств и применение наночастиц в последние десятилетия привлекают ученых из-за практических возможностей их применения в биомедицинских, оптических и электронных областях. Наночастицы представляют собой объекты с размером менее 100 нм. Свойства наночастиц отличаются от свойств макро-частиц.
Существует несколько способов синтеза. Обращается особое внимание на условия протекания процессов при проведении экспериментов. Анализируются показатели вязкости. Выявляется зависимость изменения водородного показателя. При наблюдении уточняется изменение скорости в зависимости от температуры. Обсуждается механизм образования их образования и области его практического применения. Интересна экспериментальная работа по теме: «Получение тонких пленок на основе хитозана из вешенок» или «Получение пигментов, свойства, применение в полиграфии для создания школьного учебника». Учащиеся, получая хитозан из вешенок, используют методики капельного покрытия растворами солей, получают покрытия разной толщины и диаметра. Наблюдают за последующим испарением, исследуют реакции комплексообразования, вводя в раствор ионов меди(2+), железа(3+), никеля, кобальта(2+) в условиях изменяющейся среды, а также присутствия буферных смесей, качественно доказывают возможность их адсорбции на тонких пленках.
Целью работы было получение хитозана, обучение методике капельного нанесения полимерных пленок на предметное стекло, особенностям фотографирования микрообъектов цифровой камерой, анализу полученного результата.
Для реализации исследовательских проектов нами была представлена следующая схема работы. На первом этапе руководитель осуществляет подготовку лабораторного практикума, включая проверку наличия реактивов, лабораторной посуды, проверку работы оборудования, а также приготовление рабочих растворов. Учащиеся начинают общее знакомство с проектом, обсуждается его актуальность, ставятся цели и задачи, происходит общий разбор работы. Учащиеся получают ряд научных материалов публикаций по теме проекта для самостоятельного ознакомления. Далее руководитель на занятиях знакомит с методами качественного и количественного анализа веществ, знакомит с понятиями проба, рабочий раствор, концентрация и др. Работа в лаборатории предполагает знание основ техники безопасности. Перед каждым занятием актуализируются правила работы, ТБ. Только после этого учащиеся допускаются до работы. Используем возможности проведения самостоятельного эксперимента по намеченному плану. Руководитель при этом наблюдает за ходом работы. Для качественного выполнения работы ведем лабораторный журнал, в котором фиксируем промежуточные результаты, так как они важны при подготовке отчета и выводов. По окончании практического эксперимента приступаем к обработке результатов измерений, включаем работу по построению графиков и диаграмм. Полученные результаты сравниваем и анализируем, сопоставляем с литературными данными из научных публикаций по теме проекта. Подготовка отчета о проекте в форме презентации, тезисов, буклета занимает особое место. С учащимися обсуждаем логику построения доклада, выявляем актуальность работы на основе научных данных, ставим цели, задачи, характеризуем методы и материалы исследования (объект, предмет исследования, гипотеза), план проведения эксперимента, по особой методике готовим отчет о проведенной работе и результатах и перспективах.
Только при таком подходе к любому виду исследовательской и практической деятельности в интересующей области знаний, например медицины, биохимии фармации, генетики возможно планирование, подготовка, выявление тенденций и предсказания того, что будет с новыми технологиями и как будет развиваться например лекарственная терапия, экомедицина, и как научный прогресс в области компьютерного моделирования, создаст новые самоорганизующиеся молекулы с включением наноструктур, в том. числе и природного происхождения, поможет решить вопросы не только трансплантологии, но и сосудистой хирургии, в вирусологии, онкологии, лечении сахарного диабета, в профилактике здорового образа жизни. И какова же роль новых и ранее известных свойств желатина, хитозана, антоцианов, агар- агара, альгината натрия и др. интересных веществ? Развитие новых технологий в медицине предполагает разработку полимерных материалов, отличающихся высокой биологической совместимостью и прочностью. Перспективным материалом для ученых и врачей являются полимерные гидрогели, созданные на основе как природных, так и синтетических полимеров. Раскрытие способов получения, особенностей физико-химических свойств характеристик гидрогелей, полученных на основе хитозана, позволили синтезировать полимерные наноколлоидные системы незаменимые в медицине 21 века. Актуальность исследовательской работы учащихся заключалась в осознании практической значимости приобретенных новых знаний о применении биополимеров в современной медицине, пищевой промышленности, косметологии. Возможность сопоставить материалы предыдущего исследования старшеклассников по теме: «Уникальные свойства желатина и применение в стоматологии» с новыми экспериментальными материалами по получению и исследованию хитозана из креветок позволили особое внимание уделить исследованию кинетики набухания хитозана и желатина в различных средах.
Интересные результаты были получены при определении методом капиллярной вискозометрии вязкости растворов гелей желатина и хитозана в кислой и щелочной среде с последующей математической обработкой материалов результатов на самостоятельно сконструированном вискозометре. Изучение скорости протекания физико-химических процессов в гелях позволили охарактеризовать влияние электролитов на процессы набухания, в качестве примеров использованы процессы комплексообразования в кислой среде системы: хитозан-вода, хитзан-спирт, хитозан-желатин, и обнаружить образование хелатных комплексов переходных d-элементов.
Заслуживают внимания результаты процессов гелеобразования в работе с сульфатом меди(2+) разной концентрации, а также наблюдения за процессами адсорбции и кристаллизации в полученных комплексах. Учащимися выявлена зависимость процессов гелеобразования от концентрации и времени, а также влияния буферных растворов: ацетата натрия и уксусной кислоты на хитозан и желатин. Наглядным образом в лаборатории была изучена устойчивость гелей с учетом водородного показателя, с участием комплексных солей железа, кобальта, меди по стандартным методикам.
Практическая значимость: получен и исследован доступный метод получения хитозана, определены особенности физико-химических свойств хитозана. Изученный материал и результаты экспериментальной работы может и используется на уроках химии, биологии, физики. Учащиеся приобрели ценный опыт, который будет ими использован в дальнейшей работе и позволил пробудить интеллектуальную активность, желание приобретать новые практические знания и умения.
Как показывает опыт, важное место в развитии познавательной и исследовательской активности учащихся принадлежит консультативной работе учителя, который корректно отвечает на поставленные вопросы, направляет и позитивно поддерживает участников. Публичное представление является последним этапом перед жюри и участниками других проектов. Оценка работы членами жюри дается комплексная и соответствует определенным критериям.
Вопросы:
- Что необходимо сделать, прежде чем приступит к выполнению эксперимента?
- Как проверяется работа аналитических и электронных весов?
- Как используется и работает РН — метр при измерении среды растворов?
- Какие достоинства имеет мокрая минерализация перед сухой?
- О чем свидетельствует изменение окраски исследуемых растворов?
- Каким образом определяется вязкость растворов?
Использование метода медленной диффузии в ходе роста кристаллов
В проекте синтезирован ряд веществ, проанализированы условия роста кристаллов, проведены наблюдения за изменениями структуры, окраски с ростом температуры в комплексных солях алюминия, меди, кобальта, марганца, железа, цинка, свинца. Использован метод медленной диффузии в ходе роста кристаллов. Синтез медленного испарения. Титрометрическое определение концентрации ионов. Знакомство с металл-органическими каркасными структурами на примере химических превращений гидратаоксалата кальция-оксалата кальция-карбоната кальция-оксида кальция. Каждая химическая реакция чувствительна к целому ряду факторов. Она зависит от температуры, выбора растворителя, или смеси растворителей, от подобранного катализатора, от скорости перемешивания, степени измельчения и др. Поэтому знание приходит не сразу, а при приобретении опыта экспериментальной работы. В основе эксперимента лежат общие законы: закон сохранения энергии. (Энергия в любом процессе не появляется из ниоткуда и никуда не исчезает бесследно, но просто переходит из одной формы в другую). Законы химической кинетики и термодинамики-база для расчета условий протекания реакций, для предсказания полученных продуктов. Однако исследование в школах условий протекания реакции является сложным занятием, поэтому частный интерес представляют процессы комплексообразования в растворах солей переходных металлов. В результате происходит образование сольватов, например солей никеля, кобальта и др. Сольваты могут быть образованы разными растворителями. Интерес представили кристаллические вещества со смешанными растворителями.
Работы, представленные на всероссийских, международных и региональные конкурсах по химии, заслужили высоких оценок. Учащиеся, вовлеченные в исследовательскую деятельность, проходят под руководством учителя путь от незнания к знанию, от неумения к умению, следовательно, осознают смысл и результат своих усилий. В процессе исследования они приобретают навыки самостоятельной активной преобразующей деятельности. Знания учащихся, приобретенные исследовательским трудом, становятся более прочными и глубокими. Внутренняя мотивация является стержнем развития личности. В процессе проведения исследования учащиеся испытывают эмоциональное напряжение, возникающие трудности стараются преодолеть. Это требует активизации интеллектуальной активности личности. Пережив радость от достигнутого успеха, ученик готов работать над новыми проектами, он готов к новым видам деятельности. Ученик начинает самостоятельно работать над планом исследования и его инструментами, выполняет экспериментальную часть, обобщает результаты и готовит выводы. Интерес к исследованию появляется и у одноклассников.
Таким образом, развитие исследовательской активности учащихся в урочной и внеурочной деятельности — это капитал для будущего. Полученные знания, навыки и приемы исследовательской работы будут востребованы, так как они осознаны, теория взаимосвязана с практикой, накоплен позитивный исследовательский опыт. Радость познания позволяет ученику становиться активной личностью.
Компетентность — это качество личности, характеристика человека, способного брать на себя ответственность в решении определенных вопросов и решать возникающие проблемы, способность выполнять работу на высоком профессиональном уровне. Исследовательская активность учащегося является интегрированным новообразованием, которое придает осознанность, смысловую и эмоциональную привлекательность в деятельности. Задача учителя химии состоит в развитии развивающей среды, в конструировании различных форм и условий, благодаря которым у ученика формируется внутренняя мотивация, потребность к применению исследовательского метода для формирования собственной творческой позиции, поиска способов ее формирования для формирования интеллектуальной активности.
Литература:
- Зайцев, О. С. Методика обучения химии. Теоретические и прикладные аспекты.6 учеб. Для студ. высш. учеб. заведений/О. С. Зайцев. М.: Владос,1999–384с.
- Зимняя, И. А. Педагогическая психология: [учеб. Для вузов по пед. И психол. Направлению и спец.]/ [И. А. Зимняя.- 2 –е изд. Доп., испр. и перераб. — М.: Логос, 2005.—199с/
- Иванов, Д. Компетентности и компетентностный подход в современном образовании/Дмитрий Иванов.- М.: Чистые пруды, 2007.- 32с.
- Злотников, Э. Г. Химический эксперимент в условиях развивающего обучения. Химия в школе, 2001, № 1
- Компетентностный подход в педагогическом образовании/Коллективная монография [Текст]/Под ред. Проф. В. А. Козырева, проф. Н. Ф. Радионовой и проф. А. П. Тряпицыной /.-СПб.: Из-во РГПУ им. А. И. Герцена,2005.-392с.
- Чернобельская, Г. М. Теория и методика обучения химии/ [Текст]- учебник для студентов высших учебных заведений по специальности химия/Г. М. Чернобельская. М.: Дрофа,2010.-318с.
- Белов, П. С. Формирование химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии,/ дис. кпн Нижний Новгород 2012.-182с.
- Почекаева, Е. В. Формирование исследовательской компетентности учащихся на уроках и внеклассных занятиях по химии /Cyberleninka / [Текст научной статьи по специальности Науки об образовании]/ Исследователь/Researcher 1–2,2010
- Сафарова, А., Карпенко Г. М. Химический эксперимент в современной школе как важнейший инструмент естественно научного образования/Cyberleninka/ [Текст научной статьи по специальности Науки об образовании]/2013
- Хуторский, А. В. Ключевые компетенции. Технология конструирования/А. В. Хуторский//Народное образование.2003-№ 5.-55–61с.
