Мастерская учителя химии, из опыта работы по введению и реализации ГОС

«Мастерская учителя химии»

Номинация - «Статья, раскрывающая опыт работы по введению и реализации ГОС»

Тема методической разработки: Реализация принципа дифференциации на уроках химии через решение ситуационных задач как средство достижения метапредметных и предметных результатов.

Обоснование целесообразности предлагаемой разработки формирующего и контрольно-измерительного материала для реализации принципа дифференциации.

Ситуационная задача – задание, помещенное в жизненный контекст и содержащее личностно-значимый вопрос, который помогает ученику убедиться в необходимости данного знания (О.В.Акулова).

Решение ситуационных задач может способствовать развитию навыков самоорганизации деятельности, формированию умения объяснять явления действительности, развитию способности ориентироваться в мире ценностей, повышению уровня функциональной грамотности, формированию ключевых компетентностей, подготовке к профессиональному выбору, ориентации в ключевых проблемах современной жизни. Во всех случаях решение ситуационных задач будет направлено на достижение межпредметных результатов. Успешность обучения связана с умением школьников понимать текст учебной литературы, а также оформлять собственные устные и письменные тексты.

Решение многих ситуационных задач связано с анализом конкретных ситуаций, отражающих происходящие в обществе изменения. Эти ситуации могут быть новыми не только для ученика, но и для учителя, что изменяет характер отношений между учителем и учеником. В обычной учебной практике учитель «знает», а ученики «не знают». При решении ситуационной задачи учитель и ученики выступают как равноправные партнеры, которые вместе учатся решать проблемы. Таким образом, возможности ситуационных задач состоят в способствовании изменению отношений учитель – ученик в направлении их равноправного взаимодействия, когда учитель выступает не как источник верного ответа, а как помогающий взрослый.

 В силу своей межпредметности, интегративности ситуационные задачи способствуют систематизации предметных знаний на деятельностной практико-ориентированной основе, когда ученики, осваивая универсальные способы деятельности, решают личностно-значимые проблемы с использованием предметных знаний. Ситуационные задачи могут выступать в качестве ресурса развития мотивации учащихся к познавательной деятельности.

Для составления заданий к ситуационным задачам использовалась таксономия Блума, которая может быть представлена в виде перечня категорий учебных целей:

Для оценки успешности выполнения ситуационных заданий используются различные типы заданий, вопросов, задач, сформулированных по признаку характера деятельности обучающегося: репродуктивные, частично-поисковые, творческие.

Репродуктивный уровень предусматривает узнавание или воспроизведение отдельных фактов, в самих вопросах содержится подсказка о способе решения.

Частично-поисковый уровень предполагает выполнений заданий, где обучающийся отвечает на вопросы, требующие расширения и переноса знаний в ситуациях, несколько измененных по сравнению с традиционно рассматриваемыми в учебном процессе.

Творческий уровень требует применение знаний в новых, нестандартных ситуациях. При выполнении заданий данного уровня проявляется познавательная активность обучающихся, требуется определить новый способ действия, предложить свой вариант решения проблемы.

Рассмотрю пример использования ситуационных задач для дифференцированного контроля на уроках химии 9 класса. В зависимости от сложности общих методических задач темы, содержания материала данные работы могут проводиться как самостоятельно или фронтально, так и использоваться в групповой работе. Задания разрабатывались для 9 класса, их возможно использовать при изучении нового материала в модулях «Химия и сельское хозяйство», «Химия и экология», на уроках обобщения, систематизации знаний, комплексного контроля знаний, уроках-исследованиях по теме «Неметаллы», уроках проектной деятельности учащихся модуля «Химия спасает природу», при проведении диагностических работ, возможно использование ситуационных задач, как одного из вида формирующего и контрольно-измерительного материала для оценки метапредметных результатов.

Цель и задачи разработки формирующего и контрольно-измерительного материала для реализации принципа дифференциации.

Цель разработки формирующего и контрольно-измерительного материала: показать использование дифференцированных учебно-познавательных и учебно-практических задач, способствующих формированию метапредметных, предметных компетентностей школьников при организации уроков химии на основе решения ситуационных задач.

Задачи:

1. Разработать формирующие и контрольно-измерительные материалы для реализации принципа дифференциации в обучении.

2. Разработать комплекс дифференцированных учебных заданий для оценки сформированности предметных и метапредметных результатов.

3. Внедрить в образовательную практику уроки дифференцированного обучения с использованием разработанных КИМ.

4. Определить эффективность внедрения КИМ.

Описание формирующего и контрольно-измерительного материала в контексте спецификации его применения.

Ситуационная задача:

Знакомьтесь – азот и его круговорот.

Проблемный вопрос:

Азот – «жизнь отрицающий элемент» – на самом деле элемент, жизнь утверждающий. Жизнь без азота невозможна. Несмотря на неисчерпаемые запасы азота в атмосфере, ни животные, ни большинство растений непосредственно из воздуха усваивать свободный азот не могут. Каким же способом столь необходимый элемент попадает в организм человека, животных и растений?

Предлагаемый текст:

Впервые азот был открыт английским ученым Д.Резерфордом в 1772 г. А.Л.Лавуазье совместно с другими учеными в 1787 г. предложил термин «азот», что в переводе с греческого означает «безжизненный». Но не прошло и полувека, как выяснилось, что «безжизненный» азот – это один из элементов жизни, входящий в состав белков. Азот входит в состав живых организмов – как растительных, так и животных: он имеется в каждой живой клетке, в белковых ее веществах.

Среди всех элементов, образующих земной шар, один азот (если не считать инертных газов) как бы избегает образовывать химические соединения и входит в состав земного шара преимущественно в свободном виде. А так как азот в свободном состоянии - газ, основная его масса сосредоточена в газовой оболочке той сложной химической системы, которую представляет собой земной шар, - в его атмосфере. Содержание азота в земной коре в виде соединений составляет 0,01 массовой доли, %. Атмосфера более чем на 75 массовых долей, % состоит из газообразного азота, что равно ~4*1015 т. Связанный азот образует минералы в форме нитратов: чилийская NaNO₃, индийская KNO₃ и норвежская Ca(NO₃)₂ селитры. Азот в форме сложных органических производных входит в состав белков, в связанном виде содержится в нефти (до 1,5 массовой доли, %), каменных углях (до 2,5 массовой доли, %).

Молекула N₂ является самой устойчивой формой его существования, чем обусловлена так называемая проблема связанного азота. Потребление связанного азота растениями и животными приводит к обеднению окружающей среды соединениями азота. Этот дефицит должен восполняться искусственным путем, поскольку естественное пополнение запасов связанного азота (грозы, деятельность азотобактерий и т. п.) не компенсирует его потери. Исключительное значение в решении проблемы связанного азота имеют две реакции: синтез аммиака и его каталитическое окисление.

Биогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом. И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78 % от ее объема). Каковы источники пополнения почвы азотом? В результате грозового разряда происходит образование оксида азота(II), который, соединяясь с кислородом воздуха, превращается в оксид азота(IV):

N₂ + О₂ = 2NО,

2NO + O₂ = 2NО₂.

Растворяясь в дождевой воде, оксид азота(IV) соединяется с ней химически и превращается в азотную кислоту:

3NO₂ + Н₂О = 2НNO₃ + NO.

Оксид азота(II) снова окисляется в ходе превращения в азотную кислоту, которая попадает вместе с дождем в почву, нейтрализуется ее карбонатами и дает соли азотной кислоты - нитраты. Далее происходит процесс усваивания солей нитратов и нитритов растениями, т.е. переход в растительный белок. Затем по пищевым цепочкам происходит образование животного белка. Затем возвращение растительного и животного белка в почву.

Почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Азот возвращается в атмосферу вновь с выделенными при гниении газами.

В промышленности свободный азот используется для получения аммиака. При нагревании под давлением (500 °С, 300 атм) в присутствии катализатора (например, железо, активизированное оксидами кальция и алюминия) азот реагирует с водородом. Даже при таких жестких условиях выход аммиака не превышает 30%.

Дифференцированные задания к предлагаемому тексту 3-х уровней:

Прочитайте текст «Круговорот фосфора в природе» и выполните следующие задания.

1 уровень-репродуктивный

1. Что сказано в тексте о распространенности химического элемента азота в природе? Одинаково ли процентное содержание элемента в атмосфере и литосфере?

2. Объясните своими словами проблему «связанного азота», укажите причины обеднения окружающей среды соединениями азота. Предложите решение данной проблемы.

3. Дополните схему круговорота азота в природе.

1. Составьте уравнение реакции промышленного получения аммиака (укажите катализатор), определите объем аммиака с учетом выхода продукта реакции, если в реакцию вступило 8,96 л водорода?

2. Установите причины необходимости использования азотных удобрений. Есть ли способ, позволяющий не использовать химические удобрения? Разработайте план мероприятий, восстанавливающий содержание азота в почве.

3. Оцените значимость азота для человека, растительных и животных организмов.

2 уровень-частично-поисковый

1. Расскажите о распространенности азота в атмосфере и литосфере.

2. Объясните смысл проблемы «связанного азота». Какие шаги предложены для решения проблемы.

3. Изобразите информацию о круговороте азота, его основных процессах графически, с помощью схемы.

4. Запишите уравнение реакции промышленного способа получения аммиака. Определите необходимые объемы водорода и азота для получения аммиака, объемом 8,96 л.

5. Как вы считаете насколько обосновано использование азотных удобрений в сельском хозяйстве. Составьте план действий по восполнению азота в почве. Опишите причины их использования.

6. Опишите биологическую роль азота, как химического элемента.

3 уровень - творческий.

1. Опишите нахождение азота в природе, его соединения. Укажите виды соединений азота в атмосфере и литосфере.

2. Академик Ферсман назвал фосфор элементом жизни и мысли. Так ли это? Сформулируйте свою позицию по этому вопросу.

3. Предложите эксперимент, который позволил бы пронаблюдать все этапы круговорота азота в природе.

4. Запишите уравнение химической реакции промышленного получения аммиака, опишите условия протекания реакции, определите необходимые объемы водорода и азота для получения 8,96 м³ аммиака?

5. Что случится, если не восполнять искусственным путем запасы азота в почве на полях? Разработайте план мероприятий, изложите своё видение проблемы.

6.  «Азот – "жизнь отрицающий элемент" – не самом деле элемент, жизнь утверждающий». Обоснуйте данное выражение.

Оценивание выполнения работы.

Задание 1.

Планируемый результат:

• Характеризовать распространенность химического элемента азота в природе.

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Ориентироваться в содержании текста, умение вычленять необходимую информацию.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Задание 2.

Планируемый результат:

• Характеризует проблему «связанного азота», объясняет причины.

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Ориентироваться в содержании текста и понимать его целостный смысл, находить и использовать необходимую информацию в тексте для объяснения явлений.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Задание 3.

Планируемый результат:

• Характеризовать круговорот азота в природе.

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Преобразовывать информацию из одной формы в другую.

• Структурировать знания.

• Выделять необходимую информацию.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Задание 4.

Планируемый результат:

• Проводить расчеты по уравнению химической реакции.

• Проводить расчеты с использованием понятия «выход продукта реакции».

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Преобразовывать информацию из одной формы в другую.

• Ориентироваться в содержании текста и понимать его целостный смысл.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Задание 5.

Планируемый результат:

• Характеризовать и оценивать ситуацию антропогенного воздействия на круговорот азота в природе.

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Строить логические рассуждения.

• Выделять необходимую информацию.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Задание 6.

Планируемый результат:

• Характеризовать значимость соединений азота для жизнедеятельности организмов.

Формируемые УУД – умения, характеризующие достижение результата:

• Связывать информацию, обнаруженную в тексте со знаниями из других источников.

• Строить логические рассуждения.

• Адекватно и осознанно использовать письменную речь

Максимальный суммарный балл всей работы – 42 балла

« Отлично » выполнено 75-100% работы - 32-42 баллов

« Хорошо » выполнено 60-75% работы - 25-32 баллов

« Удовлетворительно » выполнено 50-60% работы - 21-25 баллов

«Неудовлетворительно» менее 50%

УДД, формируемые при решении ситуационной задачи «Знакомьтесь азот и его круговорот »

1. Описание полученных результатов применения формирующего и контрольно-измерительного материала

Работа «Знакомьтесь: азот и его круговорот» проводилась среди учеников параллели 9-классов при изучении модуля «Химия в сельском хозяйстве».

Гистограмма 1. Результаты выполнения работы «Знакомьтесь: азот и его круговорот» в параллели 9-х классов.

По результатам выполнения заданий были определены уровни учебных достижений учащихся.

Ученики 9а показали результаты, приведенные в табл. 1.

Табл.1 Метапредметные результаты в 9а при проведении работы «Знакомьтесь: азот и его круговорот»

Гистограмма 1. Метапредметные результаты (в баллах) в 9а при проведении работы «Знакомьтесь: азот и его круговорот»

Гистограмма 2. Метапредметные результаты (в процентах от максимума) в 9а при проведении работы «Знакомьтесь: азот и его круговорот»

В 9а классе показали средние результаты из параллели. Низкий уровень овладения метапредметными умениями у части учащихся подтверждает необходимость систематической специальной работы по их формированию. Оценивание уровня освоения метапредметных умений учащихся посредством предложенных дифференцированных заданий может представлять всем участникам образовательного процесса необходимую информацию.

1. Список используемой литературы:

1. Асанова Л.И. Метапредметные результаты обучения химии: средства достижения и диагностика. – Электр.ресурс, вебинар , режим доступа: https://www.vgf.ru/pedagogu/Webinars.aspx

2. Аликберова Л.Ю., Рукк Н.С. Полезная химия: задачи и истории. – М.: Дрофа, 2008.

3. Валединская О.Р. Знакомьтесь: азот и его круговорот. –Электр.журнал - Химия. «Первое сентября»-2002- №43, режим доступа: http://him.1september.ru/article.php?ID=200204302

4. Габриелян О.С, И.Г. Остроумов. Настольная книга учителя. Химия. 9 класс.- М.: Дрофа, 2008.

5. Габриелян, О. С. Химия. 9 класс. М.: Дрофа, 2014.

6. Габриелян. О. С. Химия. 9 кл.: рабочая тетрадь к учебнику О.С.Габриеляна «Химия. 9 класс» - М.: Дрофа, 2011.

7. Габриелян, О. С. и др. Химия. 9 класс: контрольные и проверочные работы. М.: Дрофа, 2007

8. «Химия 9» Мультимедийное приложение к УМК «Химия. 9 класс», Дрофа, Физикон.

9. Габриелян О.С.Контрольные и проверочные работы 9 класс.

10. Шаталов М.А., Кузнецов Н.Е. Достижение метапредметных результатов обучения. - М.: Вентана-Граф, 2012.