Создание проблемных ситуаций на уроке химии

Создание проблемных ситуаций на уроке химии

Современное обучение ставит в основу воспитание гармонически развитой личности. В этой связи необходимо развивать таланты каждого ребенка, а не действовать шаблонно. Именно поэтому проблемное обучение является одной из практик, позволяющей это реализовать.

История проблемного обучения весьма обширна. Достаточно вспомнить знаменитые сократовские дискуссии, приемы постановки вопросов, подразумевающих неоднозначные ответы, характерные для пифагорейской школы, активное обучение по методу Каменского, Песталоцци, дидактическая система проблемного обучения Махмутова и многие другие /1/.

В настоящее время проблемное обучение следует понимать как систему организации учебного процесса, во время которой педагог создает одну или несколько проблемных ситуаций, а обучающиеся самостоятельно предлагают варианты их решения. При таком методе обучения новые знания усваиваются более активно, развивая мышление обучающихся и умение применять полученные знания на практике.

Одна из основных особенностей проблемного обучения состоит в том, что учитель не дает ученику готовые знания, а только мотивирует их на самостоятельный поиск, который, конечно же, происходит под наблюдением и непосредственным контролем педагога. В ходе такой совместной работы обучающиеся на основании известных теоретических фактов, практических опытов, наблюдений, путем анализа информации приходят к решению проблемы и получают в итоге новые знания и умения /2/.

Для правильного построения проблемного урока необходимо, прежде всего, понимать такие термины, как «проблемная ситуация» и «проблема».

По толковому словарю В.И. Даля «проблема – задача, вопрос, загадка, что предложено на разрешенье, на научное решенье; задача, для отыскания неизвестного по данному» /3/. Исходя из определения, принято различать учебную и научную проблемы. Причем, если ответ ученику известен заранее, поставленная задача не будет являться проблемой. Проблемная ситуация – это такая ситуация, решение которой обучающимся изначально неизвестно, но багаж знаний и умений достаточен для нахождения правильного ответа. Кроме того, в создании проблемной ситуации важную роль играют определенные противоречия, которые и призваны вызвать познавательную потребность.

Различают несколько типов проблемных ситуаций:

- проблемная ситуация первого типа появляется, когда для решения проблемы необходимо использовать уже имеющиеся знания на практике. Часто имеющихся знаний оказывается недостаточно, что побуждает ученика самостоятельно искать новые знания для решения поставленной проблемы;

- проблемная ситуация второго типа возникает, когда теоретический путь решения есть, но осуществить его на практике по той или иной причине не представляется возможным;

- проблемная ситуация третьего типа обратна ситуации второго типа: практическое решение найдено, но объяснить его у обучающегося не хватает теоретической базы;

- достаточно часто встречается и проблемная ситуация четвертого типа, когда у ученика не хватает багажа знаний, чтобы найти способ решения проблемы и объяснить его с научной точки зрения /4/.

Огромный плюс проведения урока с помощью построения проблемной ситуации в том, что моделировать ее можно на любом этапе урока, будь то объяснение новой темы, закрепление изученного материала или контроль полученных знаний. Механизм реализации будет следующий: учитель – проблемная ситуация – поиск учащимися решения – практическое применение новых знаний и умений. В процессе обязательно участие всех обучающихся, на этапе поиска решения принимаются любые версии и гипотезы, неверные в любом случае в процессе обсуждения будут отсеиваться.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что проблемное обучение активизирует мыслительную деятельность обучающихся, побуждая их приобретать новые знания, которых не хватает для разрешения проблемной ситуации. Для поиска новых знаний необходимо методически правильно организовать проблемное обучение. Существует три наиболее известных способа организации проблемного обучения: проблемное изложение, эвристическая беседа и исследовательско-поисковая деятельность обучающихся /5/.

Для урока, на котором даются новые знания, целесообразней всего использовать способ проблемного изложения. К примеру, при изучении периодической системы химических элементов имени Д.И. Менделеева полезно показать, какие попытки систематизации были предложены другими учеными-химиками, рассказать, что подобную систематизацию (расположение химических элементов по увеличению их атомной массы) предложили, помимо Дмитрия Ивановича, двое других ученых, но таблица по праву носит имя именно Менделеева, так как только он увидел периодичность изменения свойств химических элементов. После такого проблемного изложения материала периодический закон Менделеева в его трактовке (свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от их атомных масс) усваивается гораздо легче. Далее можно продолжить урок, создав проблемную ситуацию в виде уже эвристической беседы: Дмитрий Иванович расположил химические элементы в порядке увеличения их атомных масс, однако, для теллура и йода, а также для кобальта и никеля он сделал исключения. Почему? Решение данной проблемной ситуации позволяет сформулировать периодический закон Д.И. Менделеева в современной трактовке (свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер).

Когда изучается тема «Влияние различных факторов на скорость химической реакции», проблемная ситуация может быть представлена следующим вопросом: «Почему горячий чай с сахаром слаще, чем такой же, но холодный?».

Практические эксперименты по химии – самая благодатная тема для создания проблемных ситуаций. К примеру, очень показателен опыт взаимодействия глюкозы со свежеприготовленным раствором гидроксида меди (II) и тут же попытка провести подобную реакцию с фруктозой. Вот и проблемный вопрос: «Почему фруктоза, в отличие от глюкозы, не взаимодействует с Cu(OH)₂?». При изучении темы «Реакции ионного обмена» хорошо работает следующая проблемная ситуация: в известной рекламе говорится, что средство от изжоги «Ренни» «превращает кислоту в воду». Так ли это? Здесь вполне подойдет проблемная ситуация, основанная на самостоятельной поисковой деятельности обучающихся, в ходе которой выясняется, что «Ренни», основа которого – карбонат кальция CaCO₃, вступая в реакцию с соляной кислотой HCl нашего желудка, приводит к образованию слабой угольной кислоты H₂CO₃, которая, в свою очередь, разлагается на углекислый газ и воду.

Изучая закон сохранения массы вещества, можно смоделировать следующую проблемную ситуацию: в запаянной колбе прокалили вещество. После того, как реакция закончилась, колбу открыли и взвесили. Оказалось, что масса колбы увеличилась. Почему?

Также хорошо работает проблемный метод при изучении темы «Амфотерность. Амфотерные металлы, оксиды и гидроксиды». Например, проблемная ситуация легко создается, когда в результате опыта выясняется, что гидроксид цинка одинаково хорошо растворяется как в растворе кислоты, так и в растворе щелочи.

Проблемная ситуация может возникнуть, когда на базе уже имеющихся знаний обучающиеся будут пытаться прогнозировать химические реакции, которые в силу тех или иных закономерностей протекать не будут. К примеру, можно попросить учеников, которые уже умеют пользоваться электрохимическим рядом напряжений металлов, спрогнозировать химическую реакцию между металлическим калием и раствором сульфата меди. Проблема будет заключаться в том, что в данном случае калий сначала вступит в реакцию с водой с образованием щелочи, и только потом уже щелочь в результате реакции обмена с сульфатом меди даст синий осадок гидроксида меди (II).

Проблема может выявиться при рассмотрении какой-либо жизненной ситуации, объяснить которую без определенного багажа знаний учащийся не сможет. Например, при изучении темы «Водородные соединения неметаллов» можно создать проблемную ситуацию следующим образом: что за реакция происходит, когда рану обрабатывают раствором перекиси водорода? Почему перекись водорода хранится в непрозрачных емкостях?

При подготовке обучающихся к сдаче ОГЭ по химии проблемная ситуация появляется в задании, где нужно осуществить цепочку химических превращений.

Проблемные ситуации можно искать в бытовой жизни человека и использовать для усвоения и закрепления уже полученных знаний. Примеров тому масса:

- почему нельзя разводить медный купорос в цинковом ведре? Напишите уравнение проходящей химической реакции;

- вы собрались испечь пирог, а разрыхлителя теста под рукой не оказалось. Как можно выйти из ситуации и приготовить разрыхлитель самостоятельно?;

- как можно очистить серебро от черного налета в домашних условиях?

Рассмотрим несколько типов проблемных ситуаций /6/:

- Ситуация неожиданности. Возникает при получении информации, которая вызывает такие эмоции, как удивление, возможно, даже испуг или страх. Данная эмоциональная окраска проблемной ситуации дополнительно мотивирует обучающихся решить поставленную проблему. В качестве примера можно привести следующий вариант с использованием ситуации неожиданности: в Италии, недалеко от Неаполя, есть так называемая «Собачья пещера», известная тем, что при ее посещении людьми никакого вредного влияния на их здоровье она не оказывает, а вот если там окажется небольшое животное (собака или кошка), то оно может задохнуться и погибнуть. Данный вариант вполне подойдет при изучении темы «Соединения углерода».

- Ситуация опровержения. При построении данной проблемной ситуации ученики должны самостоятельно опровергнуть предложенное учителем высказывание, опираясь на имеющиеся у них знания и критический анализ высказывания.

- Ситуация предположения. Здесь задача ученика – включиться в исследовательский поиск на основании предположения учителя о том, что существует некая закономерность или явление. Пример: опровергнуть или подтвердить, что реакции ионного обмена – сложный физико-химический процесс.

- Ситуация неопределенности. Моделируется, когда данных для выбора правильного ответа явно недостаточно. Можно использовать при разборе темы «Закон постоянства состава». Так, уже дав основной материал по теме, учитель подвергает сомнению то, что у всех веществ постоянный состав, тем самым и создавая ситуацию неопределенности, когда знания уже есть, но для решения поставленной проблемы их недостаточно.

В том случае, когда у обучающихся уже есть определенный багаж знаний, более эффективным способом является поисковая (или эвристическая) беседа. Данный способ заключается в совместном построении логических цепочек «вопрос учителя – ответ ученика», в результате чего, в конечном итоге, ученик получает решение проблемы. Согласно В.И. Андрееву, поисковая беседа способствует развитию творческого мышления обучающихся. Одна из отличительных черт данного способа заключается в том, что большая проблема, которую требуется решить, в процессе обсуждения как бы дробится на более мелкие части (подпроблемы), решить которые гораздо легче. Например, при изучении ионной химической связи возможна постановка следующей проблемы: во что превратился атом хлора, забрав электрон у натрия, и во что превратился атом натрия, отдав хлору электрон. В процессе постановки вопросов выясняется, что по количеству электронов атомы натрия и хлора превращаются в неон и аргон соответственно, тем не менее, по свойствам и заряду ядра от данных инертных газов получившиеся частицы явно отличаются. Создается проблемная ситуация, в процессе которой обучающиеся знакомятся с новым термином «ион». Эвристическая беседа готовит обучающихся к уроку исследования.

Исследовательский характер самостоятельной работы – максимально эффективный вид такого рода деятельности. Естественно, он будет максимально эффективным, если у учеников достаточно знаний, позволяющих самостоятельно строить научные гипотезы и высказывать предположения. Чаще всего самостоятельное исследование выполняется по принципу практической работы, когда обучающийся выбирает тему для исследования, изучает уже имеющиеся факты о проблеме, высказывает гипотезу, намечает направление своих исследований, проводит опыты, ставит эксперименты, анализирует полученный материал и делает научно-обоснованные выводы. Примечательно, что по мере продвижения работы может появиться проблема или противоречие, которых не было вначале. Так, при проведении исследовательской работы по способам защиты металлов от коррозии, ученицей был предложен оригинальный электрохимический способ очистки серебряных изделий с помощью алюминиевой фольги и горячего раствора пищевой соды с добавлением поваренной соли /7/.

Обычно проблемное обучение дает оптимально хорошие результаты, если обучающиеся являются достаточно подготовленными и имеющими определенный багаж знаний. Но, при правильной организации проблемного урока и грамотном выстраивании проблемной ситуации, вполне возможно привлекать к таким занятиям и учеников со слабыми знаниями. Есть несколько правил для работы с такой группой обучающихся:

- начинать постановку проблемных ситуаций с максимально простых вопросов, постепенно немного усложняя их. Например: из чего состоят физические тела? (ответ: из молекул, а молекулы – из атомов). Из чего состоит атом? (из ядра и вращающихся вокруг него электронов). Из чего состоит ядро? И так далее. Здесь основной задачей будет научить обучающегося самостоятельно строить проблемные вопросы, находить, пусть простые, но собственные правильные доказательства и формулировки;

- хорошо зарекомендовала себя работа в группах, которые состоят из учеников как с сильными, так и слабыми знаниями /2/.

В заключение хочется сказать, что создание и последующее решение проблемных ситуаций на уроках химии позволяет исключить механическое зазубривание новых знаний, а развивает способность обучающихся к сравнению, обобщению, анализу. В ходе решения проблемной ситуации, как правило, возникает целый ряд других проблемных ситуаций, в результате чего формируется процесс так называемого активного познания, в ходе которого развиваются как творческая составляющая, так и интеллектуальное развитие. Естественно, все вышесказанное значительно увеличивает качество обученности.

Список литературы

1. Лернер И. Л. Проблемное обучение.- М., 1994

2. Идиатулин В. С. Принцип проблемности в обучении // Школьные технологии. - 2010 - №4 - С. 29-42.

3. Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка.- М.: Русский язык, 1999, 700 с.

4. https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/208897-ispolzovanie-metodov-problemnogo-obuchenija-n

5. Селевко Г.К. Педагогические технологии на основе активизации и интенсификации деятельности учащегося. М., 1998.

6. Зимняя И.А. Педагогическая психология. М., 2001.

7. https://multiurok.ru/files/metally-v-rukakh-khudozhnika.html