Химический эксперимент в школе

До недавнего времени проведение химического эксперимента в школе было настолько необходимо, что этот вопрос даже не обсуждался. Однако за последние двадцать лет в подходе к школьному химическому эксперименту произошли принципиальные изменения, связанные с тем, что стали доступны видеозаписи экспериментов и программы для проведения имитационных экспериментов (при которых учащиеся «проводят реакции» на экране монитора); усилилась озабоченность (часто чрезмерная) проблемами безопасности школьников, что проявляется в попытках оградить их вообще от любого риска. Длительное время материально-техническое оснащение школ было таким, что эксперименты де-факто не проводились, и культура школьного химического эксперимента в значительной мере деградировала. В результате появились суждения, что эксперимент в школе не нужен вообще или его можно заменить имитациями и видеозаписями. В связи с этим возникают вопросы. В какой мере нужен реальный химический эксперимент? Можно ли его заменять имитациями или видеозаписями (и если да, то в какой мере)? Если же реальный химический эксперимент все же необходим, то на какие аспекты обучения химии эксперимент влияет, а на какие — нет? Как наиболее эффективно включить эксперимент в курс химии, и каковы критерии эффективности? Как наиболее эффективно организовать эксперимент и каковы критерии эффективности? Каков оптимальный набор химических экспериментов в курсе? Каков наиболее эффективный дизайн инструктивных материалов для школьного эксперимента? При обсуждении этих тем следует принимать во внимание финансовую сторону выбора между химическим экспериментом, имитацией эксперимента, видеозаписями (или принять полное отсутствие химического эксперимента). Производители имитационных программ и видеозаписей продвигают свои продукты, производители оборудования для реального эксперимента — свои, а желающие потратить деньги на красивые занавески в кабинете стараются вообще поставить необходимость эксперимента под сомнение. Отечественная педагогическая школа почти не дает ответы на поставленные выше вопросы. В зарубежной методической литературе также почти нет ответов на них. Аргументы, по которым «живой» химический эксперимент все-таки необходим, мы разделим на три группы: аксиологические (эксперимент как самостоятельная ценность и деятельность, обладающая личностной значимостью; общеутилитарные (формирования меж или надпредметных умений и навыков) и инструментальные (эксперимент как инструмент, способствующий познанию тех или иных понятий и теорий в химии).

Аксиологическая роль химического эксперимента.

Первая задача химического эксперимента, имеющая собственную познавательную ценность — разгадать, что же образуется в результате. Коль скоро для многих детей ценностью является решение головоломок или прохождение квестов на компьютере (что оно является ценностью, подтверждается огромными объемами продаж квестов), то здесь перед нами реальный квест, причем с неизвестным заранее результатом. Коль скоро для многих ценностью является наблюдение событий с непредсказуемым результатом (например, прямой трансляции футбольных матчей), то химический эксперимент может быть ценностью как такое событие. Видеозаписи и имитационные эксперименты в этом случае неприемлемы по той же причине, по которой футбольные болельщики не любят смотреть футбол в записи. Химический эксперимент обладает также эстетической ценностью — многие эксперименты так или иначе воздействуют на чувство прекрасного (положительно или отрицательно).

Общеутилитарная роль химического эксперимента.

Эксперимент — это способ взаимодействия с окружающим миром. Умение ставить эксперименты и интерпретировать их результаты есть важнейший надпредметный навык, потому эксперименты обладают общеутилитарной ценностью. Имитационный химический эксперимент не может заменить реальный, поскольку в реальном гораздо больше возможных исходов, чем в имитационном. Например, компьютерные имитации взаимодействия растворов CuSO4 и NaOH ограничиваются схемой образования продукта Си(ОН)2. Между тем реальное взаимодействие может привести не только к этому продукту, но и к основным солям и гидроксокомплексам меди.

Инструментальная роль химического эксперимента.

Советская педагогическая школа (формировавшаяся до компьютерной революции и распада СССР — причин, вызвавших перечисленные выше изменения в отношении к школьному химическому экспериментуе) формулирует ряд инструментальных функций химического эксперимента. Будучи вполне разумными, они по большей части настолько обобщены, что построить на их основе непротиворечивые практические рекомендации с указанием границ их применимости довольно сложно. Кроме того, эксперименты по установлению границ применимости тех или иных рекомендаций в СССР практически не проводились, и большая часть выводов базируется на недокументированном опыте учителей. Так, Д. М. Кирюшкин и В. С. Полосин эксперименту отводят главным образом роль закрепления и улучшения знаний через уточнение понятий путем выделения существенных признаков и обучение применению знаний в решении экспериментальных задач. По Цветкову химический эксперимент имеет и познавательную роль, которая, однако, ограничена восполнением пробелов в чувственном опыте учащихся ибо эксперимент, по Цветкову, относится к средствам наглядности.

Таким образом, советская педагогическая школа достаточно четко ставит школьный эксперимент вслед теории (сводя его роль к закреплению, усовершенствованию и использованию знаний). Хотя более старые работы советской методической школы видели роль эксперимента в изучении нового материала, однако односторонность этого подхода вызывала нарекания. Советская школа придает большое значение целеполаганию в постановке эксперимента, причем цель ставится учителем в соответствии с дидактической ролью эксперимента. Однако ряд наблюдений (часть из них сделана мною, другую часть может провести любой учитель) показывает, что собственная познавательная активность школьника никак не укладывается в обозначенные выше рамки. Так, если школьникам, только начинающим изучать химию, выдать набор веществ, даже обозначив какую-то цель, они очень быстро начнут смешивать все подряд или спрашивать «а что будет, если мы смешаем это с тем?». После демонстрации некоторых опытов (например, «аммиачного фонтана») школьники загораются желанием повторить его самостоятельно. Если им предоставить такую возможность, они с переменным успехом опыты повторяют. Более успешные школьники также выражают желание провести ряд опытов самостоятельно. Как правило, речь идет о получении веществ с интересными свойствами (например, оксида серы(1У), меркаптанов, иодида азота и т.д.). Подобное поведение никак не укладывается в рамки вторичной, иллюстративной роли химического эксперимента. Зато прекрасно укладывается в рамки познавательной игровой деятельности, которое, по Осориной есть движущая сила познания мира, по крайней мере в детском возрасте (а по нашим наблюдениям — вплоть до VIII— IX класса). На Западе давно осознали первичность экспериментальной деятельности в познании мира. Там весьма популярны различные конструктивистские подходы, эксплуатирующие «естественное любопытство» школьников: обучение через открытие (discovery learning), обучение по интересу (inquire-based learning) проявляяют излишнюю крайность, рассматривая естественное любопытство в качестве единственного движущего фактора обучения (что приводит к критике, например в работе ; в определенных границах это, видимо, эффективно.

Тем самым химический эксперимент должен не подтверждать или иллюстрировать теорию, а формировать ее. Это значит, что эксперимент должен идти преимущественно впереди теории.