Лабораторно - практические занятия как средство формирования и развития предметных и общих компетенций обучающихся

Лабораторно-практические занятия как средство формирования и развития предметных и общих компетенций обучающихся

Ум заключается не только в знании,

но и в умении прилагать знания на деле.

Аристотель

В программе по дисциплины «Химия» отмечено, что студенты должны “использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни”, в том числе для оценки информации о веществах, используемых в быту. Химическое образование необходимо для создания у студентов отчетливых представлений о роли химии в их профессиональной деятельности и быту. Поэтому образовательная программа дисциплины «Химия» реализуется с учетом профиля получаемого профессионального образования.

Основу образовательной программы составляет содержание, в котором определены предметные компетенции:

1. Понятие о химии как неотъемлемой составляющей единой естественно-научной картины мира. Химия – центральная наука о природе, тесно взаимодействующая с другими естественными науками.

2. Представление о том, что окружающий мир состоит из веществ, которые характеризуются определенной структурой и способны к взаимопревращениям. Существует связь между структурой, свойствами и применением веществ.

3. Химическое мышление, умение анализировать явления окружающего мира в химических терминах, способность говорить и думать на химическом языке.

4.Понимание роли химии в повседневной жизни и ее прикладного значения в жизни общества, а также в решении глобальных проблем человечества: продовольственной, энергетической, экологической и др.

5. Навыки безопасного обращения с веществами, материалами и химическими процессами в повседневной жизни и практической деятельности, а также умение управлять химическими процессами.

В профильную составляющую программы по дисциплине «Химия» включено профессионально направленное содержание, необходимое для формирования у обучающихся профессиональных компетенций. При овладении профессиями и специальностями технического профиля это отражено в каждой теме раздела «Примерное содержание учебной дисциплины» в рубрике «Профильные и профессионально значимые элементы содержания». Этот компонент реализуется при индивидуальной самостоятельной работе обучающихся (написание рефератов, подготовка сообщений, защита проектов), в процессе учебной деятельности под руководством преподавателя (выполнение химического эксперимента – лабораторных опытов и практических работ, решение практико-ориентированных расчетных задач и т.д.). При организации учебной деятельности обучающихся по профессиям и специальностям СПО социально – экономического профиля по дисциплине « Естествознание» части «Химии» наибольшее внимание уделяется изучению разделов «Неорганические соединения» и «Органические соединения». Поэтому наряду с последовательным и логичным изложением основ науки на всех этапах обучения (начиная с входного контроля знаний), в каждую изучаемую тему включаю материал, отражающий значение веществ, природных закономерностей в повседневной жизни и профессиональной деятельности. Это позволяет осуществить учебно – методический комплект О. С. Габриелян для СПО по профилям: социально – экономический, технический, естественно – научный.

Есть три силы, заставляющие учиться: послушание, увлечение и цель. Послушание подталкивает, цель манит, а увлечение движет. Если наблюдается равнодушие к предмету, то увлечение становится тяжелой повинностью. Химия – один из самых трудных предметов. Усилить практический аспект подготовки можно за счет использования практико – ориентированного обучения, основная цель которого – формирование предметных и общих профессиональных компетенций обучающихся. Эффективными видами учебных занятий, в которых доминирует практическая деятельность обучающихся, осуществляемая на основе специально разработанных заданий, являются лабораторные и практические занятия, поэтому рабочая программа и КТП включает эти занятия.

Особенность лабораторных и практических работ в химии – это проведение химического эксперимента. При его проведении используется метод познания – наблюдение. При наблюдении за выполнением опытов, а также в ходе решения экспериментальных задач функционируют все анализаторы. С их помощью ребята могут определять цвет, запах, плотность и другие свойства исследуемых объектов, при сравнении которых они обучаются выделять существенные признаки, познают их природу. Целями проведения лабораторных и практических занятий являются:

• обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплин математического и естественнонаучного, общепрофессионального и специального циклов;

• формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

• развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных и др.;

• выработка при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Отличие лабораторных работ от практических заключается прежде всего в их дидактических целях. Ведущей дидактической целью лабораторной работы является экспериментальное подтверждение и проверка существенных теоретических положений (законов, зависимостей). При выполнении лабораторной работы происходит формирование исследовательских умений (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимости, делать выводы и обобщения) и практических умений и навыков обращения с лабораторным оборудованием.

Ведущей дидактической целью практических занятий является формирование практических умений т. е. выполнение определённых действий, операций, необходимых в последующей учебной деятельности, она направлена на обобщение, систематизацию и углубление теоретических знаний, решение экспериментальных задач.

Лабораторные работы проводятся как экспериментальный фрагмент урока при изучении нового материала, а практические – по окончании изучения темы как средство контроля сформированности практических умений и навыков.

При проведении лабораторных и практических работ обучающиеся пользуются инструкциями, в которых указаны:

• цель работы

• пояснения (теория, основные характеристики)

• оборудование,

• порядок выполнения работы

• таблицы, выводы (без формулировки)

• задания

Лабораторные работы – это метод обучения, при котором учащиеся под руководством учителя и по заранее намеченному плану выполняют опыты, определенные практические задания, используя оборудование, в ходе чего происходит усвоение знаний и опыта деятельности. Лабораторная работа включает в себя 1 или несколько опытов.

Лабораторные работы я разделяю на 3 вида:

• работа с коллекциями:

Лабораторная работа «Сплавы металлов» (тема «Металлы и неметаллы») .

Цель: ознакомиться со сплавами металлов,сравнить выданные образцы чугуна и стали, дать краткую

характеристику.

Оборудование: коллекция «Чугун и сталь»

Ход работы:

1. Рассмотреть образцы, исследовать их цвет, твердость, способность притягиваться магнитом, коррозионную стойкость.

2. Сведения о сплавах железа занесите в таблицу:

3. Вывод по работе.

• работа с моделями:

Лабораторная работа «Изготовление моделей молекул углеводородов» (тема «Углеводороды»).

Цель: построить шаростержневые и масштабные модели молекул первых гомологов предельных

углеводородов и их галогенопроизводных.

Оборудование: набор шаростержневых моделей.

Общие указания.

Для построения моделей используйте детали готовых наборов или пластилин с палочками. Шарики, имитирующие атомы углерода, готовят обычно из пластилина темной окраски, шарики, имитирующие атомы водорода, - из светлой окраски, атомы хлора – из зеленого или синего цвета. Для соединения шариков используют палочки.

Ход работы:

1. Соберите шаростержневую модель молекулы метана. На «углеродном» атоме наметьте четыре равноудаленные друг от друга точки и вставьте в них палочки, к которым присоединены «водородные» шарики. Поставьте эту модель (у нее должны быть три точки опоры). Теперь соберите масштабную модель молекулы метана. Шарики «водорода» как бы сплющены и вдавлены в углеродный атом.

Сравните шаростержневую и масштабную модели между собой. Какая модель более реально передает строение молекулы метана? Дайте пояснения.

2.Соберите шаростержневую и масштабную модели молекулы этана. Изобразите эти модели на бумаги в тетради.

3.Соберите шаростержневые модели бутана и изобутана. Покажите на модели молекулы бутана, какие пространственные формы может принимать молекула, если происходит вращение атомов вокруг сигма связи. Изобразите на бумаге несколько пространственных форм молекулы бутана.

4.Соберите шаростержневые модели изомеров C₅H₁₂ . изобразите на бумаге.

5.Соберите шаростержневую модель молекулы дихлорметана CH₂Cl₂

Могут ли быть изомеры у этого вещества? Попытайтесь менять местами атомы водорода и хлора. К какому выводу вы приходите?

• работа с лабораторным оборудованием:

Лабораторная работа «Основания и их свойства». (тема «Классификация неорганических соединений и их свойства»)

Цель: изучить свойства оснований.

Опыт № 1.

Цель: исследовать как действуют основания на индикаторы.

Оборудование и реактивы:

• 4 пробирки;

• раствор щелочи;

• индикаторная бумага (лакмусовая синяя, фенолфталеиновая, метиловая оранжевая)

Ход опыта.

1. В 3 пробирки налейте по 2 мл раствора щелочи, затем добавьте: в первую - индикаторную бумагу лакмусовую синюю, во вторую – фенолфталеиновую индикаторную бумагу, в третью – метиловую оранжевую индикаторную бумагу.

2. Как измениться окраска индикаторов от действия щелочи?

3. Какой можно сделать вывод о действии щелочей на индикаторы? Согласуется ли вывод с таблицей «Изменение цвета индикаторов».

Изменение цвета индикаторов

1. Запишите вывод в тетрадь.

Опыт № 2.

Цель: изучить взаимодействие щелочей с солями.

Теоритическая часть:

Основания взаимодействуют с солями согласно общему правилу взаимодействия между электролитами – в результате реакции должны образоваться осадок, газ или малодиссоциирующее вещество.

Оборудование и реактивы:

• 1 пробирка;

• раствор щелочи;

• раствор сульфата меди (II).

Ход опыта.

1. В пробирку налейте 2 мл раствора сульфата меди (II), затем осторожно прилейте 1 мл раствора щелочи.

2. Что наблюдаете? Сделайте вывод о возможности прохождения реакции.

3. Запишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

Опыт № 3.

Цель: изучение разложения гидроксида меди (II).

Теоритическая часть:

При нагревании нерастворимые основания и амфотерные гидроксиды разлагаются на оксид соответствующего металла и воду.

Оборудование и реактивы:

• спиртовка;

• пробирки;

• раствор гидроксида меди (II) полученный в опыте № 2;

• держатель для пробирок.

Ход опыта.

1. Пробирку с полученным в опыте № 2 гидроксидом меди (II) закрепите в держателе для пробирок и осторожно нагрейте.

2. Что наблюдаете? Сделайте вывод.

3. Напишите уравнение реакции.

Как правило лабораторные работы носят репродуктивных характер, а практические репродуктивный и частично – поисковый.

Практическая работа «Решение экспериментальных задач» (тема «Классификация неорганических соединений и их свойства»).

Цель: выполнить химический эксперимент по распознаванию неорганических веществ.

Подготовка к работе:

Повторить правила безопасного обращения с веществами, лабораторным оборудованием.

Вспомнить качественные реакции на основные катионы и анионы.

Оборудование и реактивы:

штатив для пробирок, пронумерованные пробирки, в которых находятся растворы хлорида натрия, карбоната натрия, сульфата натрия, пробирки; растворы серной кислоты (1:5), нитрата серебра, хлорида бария.

Задача:

В трех пробирках находятся растворы: хлорид натрия, карбонат натрия, сульфат натрия. Определите, в какой пробирке находится каждое из веществ.

Ход работы

1.Теоретически решите задачу.

• Пользуясь приложением, определите реактивы на исследуемые ионы.

• Впишите в таблицу 1 формулы исследуемых веществ, реактивов на ионы, содержащиеся в исследуемых веществах, и признаки реакций, наблюдаемые при сливании растворов веществ.

Таблица 1.

• Запишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионном видах для тех случаев, когда наблюдается изменение в реакционной системе (выделение газа, осадка, изменение цвета и т. д.).

2.Экспериментально решите задачу, соблюдая правила ТБ.

• Отлейте из пронумерованных пробирок с исследуемыми веществами по 1-2 мл растворов и добавьте в каждую из них по несколько капель одного из реактивов. Отметьте наблюдения в таблице 2.

• Повторяйте эти действия до тех пор, пока не определите содержимое всех пробирок с исследуемыми веществами.

Таблица 2.

3.Сделайте вывод о том, в какой из пробирок находилось каждое из исследуемых веществ.

Решая экспериментальные задачи, обучающиеся совершенствуют свои умения и навыки, учатся применять полученные теоретические знания для решения конкретных заданий. Выполняя лабораторные опыты и практические работы, учащиеся самостоятельно исследуют химические явления и закономерности и на практике убеждаются в их справедливости, что способствует сознательному усвоению знаний.

Студентам также предлагаются опыты для выполнения в домашних условиях. Домашние опыты и наблюдения представляют собой простые эксперименты, выполняемые без контроля со стороны преподавателя. Их проведение приучает самостоятельно применять полученные знания, умения и навыки. (Практическая работа «Выращивание кристаллов соли» по теме «Классификация неорганических соединений и их свойства»).

Демонстрационный эксперимент тоже позволяет показать значимость теории для практического применения. В связи с информатизацией образования резко повысился интерес к проблеме применения компьютерных технологий в предметном обучении, в том числе и в обучении химии. При изучении химии применение информационных технологий позволяет сделать уроки более интересными и зрелищными, что очень важно для общеобразовательного курса. Это позволяет дополнить традиционный демонстрационный эксперимент, и также проиллюстрировать то, что невозможно другими средствами в силу различных обстоятельств (необходимость использовать взрывчатые или ядовитые вещества, отсутствие реактивов, показать механизм протекания быстрых (доли секунды) или медленных (минуты, часы, годы) процессов и др.). При этом, наряду с качественной демонстрацией той или иной химической реакции, одновременно, для облегчения и углубления ее понимания, представляется возможность дать количественный анализ процесса и механизм его протекания. Выбор форм химического эксперимента зависит от учебно – материальной базы и от создания условий безопасности проведения эксперимента.

Хочу отметить роль в практико – ориентированном обучение практических занятий. Обучение с использованием практико – ориентированных заданий приводит к более прочному усвоению информации, так как возникают ассоциации с конкретными действиями и событиями. Особенность этих заданий (необычная формулировка, связь с жизнью, профессией) вызывают повышенный интерес студентов, способствуют развитию любознательности, творческой активности. Студенты получают возможность развивать логическое и ассоциативное мышление.

Практико – ориентированные задания можно разделить на 3 группы: теоретические, экспериментально – теоретические, расчетные.

Приведу некоторые примеры таких заданий:

• теоретические:

1. Почему скоропортящиеся продукты хранят в холодильнике? Объясните происходящие процессы. (тема «Химические реакции»)

2. Как известно, при выпечке хлеба в тесто добавляют сухие дрожжи – это смесь солей: гидрокарбоната аммония, карбоната аммония. Все эти соли при нагревании разлагаются и придают тесту желанную пористость. Составьте уравнения химических реакций, происходящих при выпечке хлеба, замешанного на сухих дрожжах. (тема«Классификация неорганических соединений и их свойства»)

• экспериментально – теоретические:

1. В середине марта, т.е. за месяц до посева, начинают готовить семена огурцов. Их подвешивают для прогревания над батареей. Затем на 10 мин. помещают в раствор поваренной соли NaCl с массовой долей 0,05 или 5%. Для посева отбирают лишь потонувшие семена, всплывшие выбрасывают. Кстати, обработка раствором соли не только помогает отобрать полноценные семена, но и удаляет с их поверхности возбудителей заболеваний. Приготовьте 80 г такого раствора.(Практическая работа «Приготовление раствора заданной концентрации» тема «Вода. Растворы. Электролитическая диссоциация.»)

• расчетные:

С. Кендиван сформулировал определение понятия «практико-ориентированная химическая задача», отражающее особенности ее содержания: «Практико-ориентированной является задача, направленная на развитие ключевых компетентностей учащегося и выявление химической сущности объектов природы, производства и быта, с которыми человек взаимодействует в процессе практической деятельности».

Практико – ориентированная задача имеет определенную структуру и содержит:

• личностно значимый познавательный вопрос;

• информацию по данному вопросу, представленную в виде текста, таблицы, графика, статистических данных т. д.;

• задания для работы с данной информацией.

Задача 1.Тема «Кислородсодержащие органические соединения».

Почему на Руси в квашеную капусту добавляли клюкву?

Научно-популярная информация-подсказка.

В “болотном винограде” – клюкве – много бензойной кислоты – великолепного антимикробного средства (прекрасного консерванта). Поэтому клюква почти не поддается гниению. В народе это давно приметили и добавляют клюкву в квашеную капусту.

Задание:

1.Установите молекулярную формулу бензойной кислоты, если массовые доли элементов в ней составляют: углерода – 68,85%, водорода – 4,92%, кислорода – 26,23%. Относительная молекулярная масса бензойной кислоты равна 122.

2. Составьте структурную формулу бензойной кислоты.

3. На основании строения бензойной кислоты сделайте вывод о ее химических свойствах.

Задача 2.Тема “Азотсодержащие органические соединения”.

Почему в Японии рыба фугу считается деликатесом?

Научно-популярная информация-подсказка.

Опасное блюдо – “рыба фугу” – готовится из рыбы-иглобрюха (японское название – фугу). Многие части его тела крайне ядовиты – сердце, печень, кости и икра. Тем не менее, мясо рыбы съедобно, если его тщательно промыть и отделить от токсичных частей. Японцам нравится играть со смертью и поедать это опасное блюдо в качестве деликатеса. Вещество тетродотоксин, содержащееся в фугу, – смертельно опасный нервно-паралитический яд. В микроскопических дозах вызывает у человека ощущение внутреннего комфорта, легкую эйфорию, тепло во всем теле. Повар, готовящий фугу, должен учиться, по меньшей мере, три года, но осечки все же случаются.

Задание:

1.Установите молекулярную формулу тетродотоксина, если массовые доли элементов в нем составляют: С – 41,38 %; Н – 5,33 %; О – 40,12 %; N – 13,17 %; Mr = 319.

2.Какими химическими свойствами обладает данное вещество.

Решение практико-ориентированных задач всегда направлено на достижение результатов, выходящих за рамки учебного предмета и применяемых в разных видах деятельности. Практико-ориентированные задачи открывают широкие возможности для развития творческого потенциала личности, способствуют формированию навыков решения реальных практических проблем и функциональных умений, овладения химической компетентностью.

Практико-ориентированные задачи, реализуемые в учебном процессе на уроках химии, направлены на формирование общих и предметных компетенций обучающихся: формируемые умения и навыки:

• предметные: составлять уравнения реакций, выводить химические формулы, сравнивать исследуемые вещества, анализировать явления окружающего мира в химических терминах, понимать роль химии в повседневной жизни и ее прикладное значение в жизни общества;

• общеучебные: использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для объяснения явлений в природе и быту; устанавливать причинно-следственные связи; выбирать и использовать выразительные средства языка и знаковых систем (схемы); создавать собственный интеллектуальный продукт; работать с различными источниками информации, в т. ч. Интернетом; обрабатывать текстовую информацию.