Возможности организации исследования по химии

Смысл нельзя дать, его нужно найти.

В. Франкл

Как известно, одной из форм организации деятельности учащихся, позволяющей максимально приблизить обучение к жизни, является исследовательская работа, в процессе которой они встречаются со всем многообразием фактов и явлений, особенно, если она по химии.

«В последние годы технология исследовательской деятельности учащихся становится всё более популярной в среде учителей, управленцев и учёных. Проводятся многочисленные педагогические конференции, конкурсы исследовательских работ, школьные, межшкольные и региональные ученические конференции и турниры. Это связано с тем, что реализация исследовательского обучения более или менее успешно решает многие проблемы и задачи современного образования: развития исследовательской компетентности, творческого потенциала учащихся и их учебной мотивации, преодоления недисциплинированности части учеников, профессионального самоопределения школьников и др.»[1,с.51]. Организация поисково-исследовательской деятельности формирует творческое мышление, сообразительность, самостоятельность, а также приобщает учащихся к методам научного познания.

Учебно-исследовательская деятельность требует определённой подготовки, как учащегося, так и педагога. В этой совместной работе успех зависит от подготовленности каждого из её участников. Совершенно естественно, что основная доля ответственности ложится на руководителя работы, исполняющего в данном случае роль ведущего, более опытного участника.

Основными показателями эффективности данной работу являются: умение переосмыслить проблему и сформулировать новую; на основании собственных знаний, выдвинуть гипотезы; проанализировать и спланировать на основании их исследовательскую деятельность.

«При выборе тем учебных исследований полезно учитывать сформулированные А. И. Савенковым на основе эксперимента следующие рекомендации:

• тема должна быть интересной ученику, она должна его увлечь;
• тема должна быть выполнима, решение её должно принести реальную пользу участникам исследования;
• тема должна быть оригинальной, в ней должен быть элемент неожиданности, необычности;
• тема должна вызывать интерес не только у ученика, но и у его руководителя;
• работа над темой должна быть обеспечена ресурсами »[2, с.3].

Исследовательская работа учащихся, как и всякое творчество, возможна и эффективна лишь при условии добровольного в ней участия. Для выявления учащихся наиболее склонных к исследовательской деятельности психолог лицея проводит тестирование по методике профессиональных предпочтений Холланда, Климова, модификация Г. Резапкиной. На основании данных методики можно выделить следующие исследовательские типы сформированности исследовательских умений учащихся: ярко выражен, средне выражен и слабо выражен[5]. Для учителей лицея такая информация бывает очень полезна, так как учащиеся поступают в 10-е классы из различных учебных заведений на конкурсной основе. Но, она носит скорее рекомендательный характер, так как мы стараемся вовлечь в исследовательскую деятельность большинство лицеистов. С 2009/2010 учебного года наше учреждение образования включилось в реализацию инновационного проекта по теме «Создание системы профессионального самоопределения лицеистов на основе развития исследовательских компетенций».

«Задача учителя — пробудить любопытство, сделать его осознанным. На первом этапе целесообразно определиться и с кругом интересов ученика: что ему интересно вообще в жизни, что чаще всего привлекает его внимание, замечал ли что-то необычное в окружающем мире и что ему сложно объяснить. Таким образом осуществляется мотивация их деятельности.

Важно, чтобы на данном этапе исследования ученик получил эмоциональную подпитку. Интерес к исследованию выбранных явлений должен быть поддержан, а ещё лучше, если интерес будет усилен. Необходимо помочь ученику почувствовать себя «первопроходцем». Для этого цель исследования должна иметь объективную новизну. Некоторые авторы статей, в которых рассматриваются аспекты исследовательской деятельности учащихся, считают, что результатом такой деятельности «является приобретение субъективно новых знаний (т. е. самостоятельно получаемых знаний, являющихся новыми и личностно значимыми для конкретного учащегося)» [3,с.4]. Однако, как показывают различне конкурсы и собственный опыт иногда можно добиться и обьективной новизны.

«Для постановки цели исследования нужно предложить учащимся обратиться к источникам и узнать, что уже изучено в данной области. Такую информацию можно получить из справочников, специализированной литературы, сети Интернет. После того как учениками установлен круг изученных вопросов в выбранной области исследования, необходимо показать им, какая идея будет обладать достаточным уровнем новизны»[4,с.49]. Исследование ради исследования? Какой интерес? Зачем? Никогда не начинаю исследование, если знаю его конечный результат. Невозможно заинтересовать исследовательской работой, если сам не горишь желанием узнать, что же может получиться. Учащиеся часто спрашивают: «А как должно быть, а что получиться?» И очень удивляются, когда слышат в ответ: « Я не знаю, мы с вами можем только предполагать, мы с вами поставим эксперимент – вот и узнаем….» Вот с этого момента – мы уже партнеры.

Основными этапами исследовательской работы являются:

• объект исследование – материал для изучения;
• предмет исследования (проблема)- что будем изучать;
• актуальность – почему эту проблему нужно изучать;
• цель исследования – какой результат предполагается получить;
• задачи исследования – что поможет достигнуть цели (теоретически и экспериментально);
• гипотеза – что не очевидно в объекте, что необходимо доказать или опровергнуть;
• новизна – что нового обнаружено в ходе исследования;
• литературный обзор – что уже известно по этой проблеме;
• методика исследования – каким образом идет исследование;
• результаты исследования – собственные данные;
• выводы – краткие ответы на цель и задачи;
• практическая значимость – рекомендации и использование результатов.

Учащиеся должны видеть, что результаты их исследования могут реально применяться в жизни, в учебной деятельности, использоваться при дальнейших исследованиях.

Исходя из оборудования и реактивов, которыми оснащены современные школы, вряд ли можно осуществить какой-либо синтез веществ и аналитический анализ, хотя именно этот вариант высоко оценивается на республиканских и других конкурсах исследовательских работ. Все это возможно только на базе университета и химических лабораторий различных предприятий. Несколько раз мы осуществляли сотрудничетво с Полоцким государственным университетом и Центром санитарии и эпидемиологии г. Новополоцка. Конечно, экспериментальная часть работы сразу становилась на порядок выше. А если такой возможности нет? Какую тему взять для ученического исследования? Мне, иногда, удается решить эту проблему благодаря рекламе и некоторым программам на телевидение, например, «Контрольная закупка». Методика таких исследований не требует сложного оборудования и редких для школы реактивов. Во избежание перегрузки учащихся работаем на каникулах: осенние - теория; зимние – эксперимент и анализ; весенние – оформление, презентация, подготовка к защите исследовательской работы. Приведу несколько примеров.

Зубная паста глазами химика

Цель работы: Изучить состав и значение зубной пасты для человека.

Основные задачи:

• Изучить историю открытия зубной пасты.
• Используя научную, научно-популярную литературу проанализировать состав и значение компонентов зубной пасты.
• Поставить эксперимент о влиянии зубной пасты на эмаль зуба, используя, как в рекламе, куриное яйцо.
• Исследовать абразивность зубной пасты, используя, как в рекламе, раковины молюсков.

Эксперимент, поставлен на основе рекламы. Половина куриного яйца обрабатывалась в течение месяца два раза в день по 3 минуты. Приступая к исследованию, мы задались вопросом: вопросом: «А можно ли проводить аналогию между влиянием зубной пасты на эмаль зуба и скорлупу куриного яйца?» Нам кажется, что это - маловероятно. Конечно, скорлупа куриного яйца содержит карбонат кальция (до 97%) как и зубная эмаль, но в составе неорганической части эмали зуба значительную часть занимает еще и фосфат кальция(98% на карбонат и фосфат кальция). Кроме того, толщина, как скорлупы (0,34 – 0,53 мм), так и эмали зуба (1,5-1,7мм) варьирует и может зависеть от различных факторов. Абразивность зубной пасты проверялась на раковинах молюсков, которые были взвешены на электронных весах до и после обработки их в течение месяца зубной пастой. (Публикация: Ладик О.В. Зубная паста глазами химика//Хiмiя: праблемы выкладання.-№ 9.-2007.- С.54- 60)

Удаление пятен синтетическими моющими средствами

Любая домохозяйка рано или поздно сталкивается с проблемой выведения пятен и выбора порошка для идеальной и бережной стирки. В рекламе на телевидении творятся прямо чудеса. От такого натиска рекламы голова идёт кругом. Что же выбрать? Но больше всего нас поразила реклама порошка «Ариель», которая и подвигла нас на исследовательскую работу.

Цель: выявление наиболее эффективного синтетического моющего средства для выведения пятен с ткани белого цвета.

Задачи:

• Изучение механизма удаления пятен с ткани.
• Постановка эксперимента по изучению скорости удаления свежих и старых (6-ти часовых) пятен под воздействием СМС при 30°C, 60°C, 90°C.

Методика проведения опыта полностью соответствует рекламе порошка «Ариель». На кусок х/б ткани размером 7 см на 10 см наносятся 4 выбранных нами загрязнителя (капля диаметром 0,5-1 см): кофе, черника, чернила шариковой ручки и растительное масло. И как рекомендуется в рекламе, мы просто опускали ткань в растворы порошков. Растворы порошков приготовлены по рекомендациям на этикетке. Затем проводились наблюдения и констатация факта степени очистки пятен. Практическая значимость: создание рекомендаций по использованию СМС для удаления различных пятен. (Публикация: Ладик О.В. Научно-исследовательские работы учащихся //Хiмiя: праблемы выкладання.- № 2.-2006.- С. 52-59)

Степень удаления вредных примесей бытовыми фильтрами для очистки воды

Цель работы: выявить наиболее эффективный (из нам доступных) бытовой фильтр для очистки водопроводной воды.

Основные задачи:

• Провести анкетирование учащихся и учителей лицея для выяснения актуальности нашего исследования.
• Изучить литературу по механизму очистки воды бытовыми фильтрами.
• Приобрести навык титриметрического анализа определения некоторых примесей в водопроводной воде.

Составить сравнительную таблицу по эффективности очистки воды различными фильтрами. (Публикация: Ладик О.В. Степень удаления вредных примесей бытовыми фильтрами для очистки воды // Хiмiя: праблемы выкладання. - № 3.- 2011.- С. 12-17)

Ферментативная активность липазы

Все мы слышали рекламу про ленивый желудок. «Наша жизнь полна проблем и стрессов. Мы привыкли «заедать» и, таким образом, решать вопросы. Кто - то ест без перерыва, а кто-то - наоборот, без конца «сидит» на диетах, мало беспокоясь о последствиях. Но, как правило, во время праздников устоять не может никто». Что же поможет? «Конечно же «Мезим» или «Фестал»», - скажут вам. А так ли это на самом деле?

Рабочая гипотеза. Приступая к исследованию, мы предположили, что есть возможность экспериментальным путем (при помощи моделирования) доказать влияние некоторых факторов на ферментативной активности липазы.

Цель исследования: установить оптимальные условия для ферментативной активности липазы.

Задачи:

• Смоделировать «переваривание» жиров молока.
• Убедиться в существовании влияния температуры и рН среды на активность липазы.
• Сравнить кинетику действия липазы, содержащейся в лекарственных препаратах: «Панкреатин», «Мезим», «Фестал».

По данному вопросу была найдена всего одна методика с использованием желудочного сока, но, к сожалению, он уже давно не бутылируется и не продается в аптеках. Поэтому мы решили смоделировать «переваривание» жиров молока при помощи лекарственных препаратов «Мезим», «Панкреатин» и «Фестал», в этом и заключается научная новизна моей работы.

Результаты нашей работы можно использовать на уроках биологии при изучении темы «Ферменты», на уроках химии при изучении темы «Скорость химической реакции».

Закончить хочу китайским афоризмом: « Не бойся, что не знаешь – бойся, что не учишься»

Список литературы

1. Запрудский Н. И. Технология исследовательской деятельности учащихся: сущность и практическая реализация // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2009. - № 4.-С. 51-57.
2. Запрудский Н. И. Технология исследовательской деятельности: сущность и практическая реализация//Фізіка: праблемы выкладання.-2009.-№ 6.-С.3-7.
3. Алексеев, Н. Г. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся [Фрагменты] / Н. Г. Алексеев [и др.] // Фiзiка: праблемы выкладання. -2006. — № 5. - С. 3-5.
4. Сечко К. Д. Организация исследовательской работы учащихся // Фiзiка: праблемы выкладання. -2008. -№ 6. -С. 48–56.
5. Резапкина Г. Психолого-педагогическое сопровождение выбора профессии / Г. Резапкина // Школьный психолог.– 2009.–№ 19.–С. 17–32.