Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектная и исследовательская деятельность школьников по биологии и химии. Монография
.pdf
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ
Техника большинства химических опытов достаточно проста. Однако в исследовательской деятельности по химии школьникам бывает
сложно подобрать соответствующую методику проведения химического опыта. Например, при взаимодействии в пробирке растворов азотной
кислоты (разной концентрации) с металлами (проявляющими разную
активность) не выделяется водород, и образуются самые разнообразные
продукты реакций.
Выполняя практические работы на
тему «Химия нашей пищи», обучающиеся 10–11-х классов используют в своих исследованиях методы
качественного и количественного химического анализа, возможности
цифровых лабораторий «Nova» и L-микро. Например, при получении мясного бульона школьники могут с помощью титрования определить его общую кислотность, а затем измерить активную кислотность, используя рН-метр лаборатории «Nova». Исследуя технологию
тепловой обработкой пищи на сковороде, выяснить состав и свойства
растительных масел и животных жиров. Одним из показателей термической устойчивости масла и жира является их температура дымообразования. С помощью термопары цифровой лаборатории L-микро
школьники устанавливают опытным путем, что температура дымообразования оливкового масла составляет +170º С, кулинарного жира –
выше +230º С. На основании этих данных делаются выводы о том,
какое масло и жир следует использовать при жарке тех или иных блюд
из мяса, птицы, рыбы, овощей и др.
Интересны для школьников химические эксперименты, организуемые во внеурочной деятельности по химии. Например, обучающимся 9-х классов можно предложить в рамках занятий научного
кружка «Юный химик» или школьного научного общества провести
химический опыт «Дым на столе». В плоскодонную коническую колбу, поставленную на стол, насыпают слоем в 1–2 см карбонат кальция и осторожно приливают 10%-й раствор нашатырного спирта так,
чтобы он возвышался над солью на 2–3 мм. После этого добавляют
немного концентрированной соляной кислоты. Из горлышка колбы
191

ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
сразу начинает вырываться плотная струя густого белого дыма. Он будет сползать по наружным стенкам колбы, стелиться по поверхности
стола и, добравшись до края, плавно падать вниз. Образующийся эффект напоминает эстрадный дым, получаемый с помощью дымовых
машин. Школьникам предлагается объяснить наблюдаемые химические реакции, т.е. взаимодействие паров аммиака и
хлороводорода
с образованием хлорид аммония – белого дыма и реакции соляной
кислоты с карбонатом кальция с образованием углекислого газа. Обе
химические реакции протекают бурно, образующийся углекислый газ
с силой выталкивается из колбы и увлекает за собой белый дым хлорида аммония. Для сравнения можно провести опыт без карбоната кальция, но тогда эффект дыма будет значительно слабее.
Решение химических задач является специфическим методом обучения химии, обеспечивающим закрепление, обобщение и систематизацию знаний обучающихся, осуществляющим перенос знаний
в новые нестандартные учебные ситуации, способствующим установлению в содержании учебного предмета «Химия» межпредметных
связей с математикой, физикой, биологией, географией, обществознанием и др.
Принято различать расчетные, экспериментальные и комбинированные химические задачи. Расчетные химические задачи предполагают уже у обучающихся 8-х классов умение вычислять относительную молекулярную массу вещества по его химической формуле;
определять по уравнению реакции массу по известному количеству
одного из реагентов или продуктов; вычислять по уравнению объем
газов, массовую долю и массу вещества в растворе и др. Применительно к исследовательской деятельности по химии, школьники должны
уметь решать следующие экспериментальные задачи: 1) получить заданное вещество опытным путем; 2) провести химические реакции,
характерные для данного вещества; 3) обнаружить данное вещество
с помощью качественных реакций; 4) подтвердить качественный состав данного вещества; 5) распознать данное вещество среди двух-
192

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ
трех других веществ; 6) определить принадлежность данного вещества к определенному классу химических соединений. Как видно
из перечня, экспериментальные задачи позволяют не только проверить
у обучающихся уровень владения теоретическими и практическими
знаниями по химии, но и закрепить, углубить и расширить знания
о химических веществах и реакциях, применить теоретические химические знания на
практике, развить самостоятельность и способность
к исследовательской деятельности по химии.
Выполнение школьниками исследовательской деятельности по химии ориентирует их на выбор среднего специального или высшего образования в области химической технологии, фармацевтики, пищевой
промышленности, медицины, биотехнологии, т.е. обеспечивает проф-
ориентацию по химии. Например, Г.А. Пичугина и А.В. Сидоренко
считают, что наряду с изучением химических свойств веществ особое
внимание следует уделить способам их получения в промышленности и познакомить школьников с «химическими» профессиями [93].
Так, для ознакомления с профессией химика-технолога школьникам
следует рассказать о производстве химических товаров на предприятиях нефтегазовой и химической промышленности. Эта профессия
направлена на разработку и совершенствование технологии производства продуктов органического и нефтехимического синтеза, использование методов очистки и контроля сырья, готовой продукции, режима работы технологических аппаратов, оценки уровня автоматизации
и механизации производства. Химик-технолог занимается также научно-исследовательской, проектно-конструкторской и инженерно-технологической деятельностью.
Родственной является другая специальность – химик-технолог пищевого производства. Для ознакомления с этой профессией обучающимся
10–11-х профильных химических классов предлагается провести исследование процессов, протекающих при приготовлении пищи с точки
зрения биохимии, технологии приготовления кулинарных блюд и вопросов здорового питания человека. Благодаря работам целой плеяды
193

ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
выдающихся химиков-органиков А.Н. Баха, А.Л. Курсанова, Я.Я. Никитинского, А.И. Опарина, А.Н. Несмеянова зародилось самостоятельное
научное направление – техническая биохимия, обогатившая науку о продуктах питания химическими знаниями.
Велико значение исследовательской деятельности школьников
по химии для ее применения в быту. Так, обучающимся 8–9-х классов
можно предложить
провести исследование наиболее распространенных в нашей повседневной жизни химических соединений. Например, при изучении темы «Классы неорганических соединений» следует обратить особое внимание на гидрокарбонат натрия (питьевую
соду), способную к гидролизу с образованием щелочной среды. Это
свойство позволяет применять питьевую соду при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка, изжоге, катарах верхних дыхательных путей. Приобретенный в аптеке желудочный сок в реакции с питьевой содой позволяет школьникам наглядно
убедиться в ее способности изменять рН среды. Другое химическое
соединение – гидроксид кальция – часто применяют наружно в качестве противовоспалительного и дезинфицирующего средства. Если
его смешать с любым растительным маслом, то можно использовать
в виде мази при некоторых кожных заболеваниях. Школьникам предлагается составить список лекарственных препаратов, содержащих
в своем составе гидроксид кальция, и перечень заболеваний, для лечения которых они применяются.
Таким образом, с точки зрения усвоения химических знаний исследовательская деятельность по химии существенно превосходит другие
известные способы учебной работы: чтение, прослушивание, наблюдение, обсуждение. Особенностью исследовательской деятельности
по химии является то, что она направлена на получение неизвестного заранее результата. Кроме того, понимание фундаментальной
или практической значимости результатов исследовательской работы
по химии приводит к максимальной реализации творческих способностей ученика.
194

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ
Как правило, до начала погружения в исследовательскую деятельность по химии ученику бывает мало знаком материал темы. Таким образом, от учителя химии требуется адаптировать и доносить в доступной
форме информацию, почерпнутую из довольно сложных публикаций.
На этом пути важно поэтапно контролировать усвоение новых сведений,
составление конспектов, фиксирование данных в виде
записей, таблиц,
комментариев.
Как отмечалось ранее, исследовательская деятельность обучающихся
отличается от научной работы ученых, несмотря на существование общих черт. Действительно, и та и другая деятельности могут иметь одинаковые цели, задачи и предметы исследования в области конкретной
химической дисциплины. Тем не менее научная работа выполняется специалистами, имеющими профессиональную подготовку. Осуществляется
такая работа на специализированном оборудовании в научно-исследовательских химических лабораториях. Ученики школ не могут самостоятельно выполнить подобные исследования. Однако школьники могут
осуществлять исследовательскую деятельность, примкнув к коллективам
ученых-химиков в рамках внеурочной деятельности по химии или непосредственно на самих уроках химии при должном консультировании соответствующих специалистов.
Следовательно, главным достоинством исследовательской деятельности школьников по химии является не столько получение ими новых
знаний, сколько развитие творческого потенциала их личности, мировоззрения и коммуникативных средств при сотрудничестве с коллегамихимиками. Это кардинально отличает исследовательскую работу школьников от других видов учебно-познавательной деятельности. Привитие
этих качеств обучающимся 8–11-х классов играет особую роль в выборе
направления дальнейшего образования, определении себя в будущей профессии и места в социуме. Коллегой-химиком может выступать учитель
химии, который в данном случае выполняет несколько функций в качестве
квалифицированного источника знаний, ученого-консультанта, научного
руководителя работы, помогающего с поиском литературных данных,
195

ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
планированием эксперимента, обобщением и представлением полученных результатов.
Структура исследовательской работы, как отмечалось ранее, содержит обязательные разделы, такие как введение (где отмечается
цель и задачи работы, обосновывается актуальность, научная и практическая значимость выбранной тематики), план работы (логический
или календарный по усмотрению преподавателя), описание экспериментальных и теоретических подходов,
развернутое представление
результатов работы и их обоснование, заключение и перечень анализируемой литературы по теме исследования. Оформлена работа может быть в виде реферата, научного эссе, доклада на конкурсе, лабораторного отчета, статьи в журнале, электронного ресурса, доступного
для других учеников.
Формулировке цели должно предшествовать раскрытие и обоснование актуальности темы исследования. Описывается научная
или техническая проблема, существующий пробел в информации,
неоднозначность в понимании литературных данных, их противоречивость. Цель работы, таким образом, логически вытекает из представленных актуальных и не решенных до начала предстоящего
исследования вопросов. Вслед за целью работы перечисляются конкретные ее задачи, поставленные в рамках достижения цели исследования. Фактически задачи работы являются и ее планом с логическими шагами. Далее следует обзор существующих литературных
данных по теме исследования. Литературный обзор показывает, насколько свободно и глубоко ученик владеет информацией по разрабатываемой химической теме, насколько ему знакомы отечественные
и зарубежные научные коллективы, работающие по схожей тематике,
каков в целом его кругозор. Полнота и объективность составления
обзора литературы напрямую определяет новизну направления исследовательской работы.
Следующим разделом работы является методическая часть. В ней
описываются химические вещества (объекты исследования и вспомога-
196

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ
тельные соединения, в том числе растворители), методики синтеза и приготовления образцов, методы исследования и анализа, использованные
в эксперименте приборы и установки, математические программы компьютерных расчетов.
После методической части идет описание собственных результатов
исследовательской работы ученика. Этот раздел может быть перегружен монотонным перечислением досконально всех полученных данных, что
серьезно затруднит чтение и оценивание такой работы. Поэтому изложение оригинальных результатов рекомендуется приводить
в обобщенных формах, например в виде диаграмм или гистограмм, графиков, схем, таблиц, сравнительных рядов. В этом случае существенно проще выявлять закономерности, проводить сравнительный анализ
полученных результатов и сопоставлять их с литературными данными.
Завершающими разделами работы являются заключение (выводы) и перечень использованной литературы. Из того, как написано заключение,
должно быть ясно, выполнена ли цель исследования, все ли задачи реализованы, остается ли потенциал для дальнейшего изучения выбранной
химической темы.
Введение исследовательской деятельности по химии в образовательный процесс является обязательным шагом в создании современной модели общеобразовательной школы, в которой образование
должно содержать инновационную составляющую. Исследовательская работа делает уроки химии интереснее и понятнее, обеспечивает
мотивацию к изучению учебного предмета «Химия», создает позитивный эмоциональный настрой и повышает самооценку, что во многом
определяет дальнейшие профессиональные намерения обучающихся.
Так, известно, что многие студенты университетов с химической направленностью в период обучения в школе проводили исследовательскую работу по химии.
В школе ученики постоянно слышат, что роль химии в жизни человека исключительно важна. В то же время в образовательном процессе
химия зачастую вызывает незаслуженно мало интереса, ей отводится
197

ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
относительно немного времени, несмотря на то что без знаний по химии невозможно полноценно представлять себе научную картину мира.
Именно по этой причине и важна исследовательская работа школьников
по химии. Такой вид деятельности позволяет соотнести учебу с жизнью, наполнить процесс образования смыслом. Непосредственное участие ученика в химическом эксперименте позволяет
ему побыть в роли
ученого, в роли организатора исследовательской работы, почувствовать
свою ответственность. Результаты, полученные собственными руками, вызывают доверие и осознание их справедливости и надежности
и в целом формируют адекватное представления о химических объектах
окружающего мира.
По уровню сложности исследовательская работа по химии может
быть трех видов: 1) в наиболее простом случае направлена на решение
чисто химического вопроса и требует для этого лишь знаний, полученных на уроках химии; 2) в более сложном варианте исследование задействует знания ученика в области химии и смежных предметов (например,
физики, биологии, истории); 3) наиболее трудоемким и ответственным
видом исследования является работа над темой, выходящей за рамки содержания учебного предмета «Химия» и других общеобразовательных
предметов.
Исследовательская деятельность по химии может осуществляться
учеником как на уроке, так и в форме внеклассной работы. В случае работы на уроке это может быть открытый урок, практикум, демонстрационный опыт, экспертное мнение, история открытий, биографическое
путешествие и т.п. Однако значительно больший эффект достигается
при проведении более масштабной внеурочной исследовательской деятельности. Такая работа может быть выполнена на базе научно-исследовательских лабораторий, химических кафедр, а в некоторых случаях
и в домашних условиях. Наиболее часто этот вид творческой деятельности обучающегося сопряжен с его участием в конференциях, олимпиадах,
конкурсах, фестивалях, а также связан с посещением химического кружка, факультатива, участием в работе ШНО.
198

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ
Одна из тенденций развития современного общего образования – гармоничное развитие личности ученика, формирование его
мыслительных и творческих способностей, раскрытие его природных
потенциалов. В связи с этим важной становится исследовательская
ориентированность изучения учебного предмета «Химия». Отметим,
что на этом пути может возникнуть ряд сложностей. Одной из них является нехватка рабочего времени
учителя химии на данный вид деятельности. Другой трудностью может оказаться слабая или устаревшая
оснащенность школьных кабинетов химии реактивной базой, лабораторным и приборным оборудованием.
Введение исследовательской деятельности в образовательный процесс по химии происходит поэтапно. К моменту начала выполнения исследований ученики уже знакомы с методами научного познания: наблюдением, экспериментом, описанием, измерением и т.п. Они имеют
определенные знания по химии – как правило, это материал из общей химии и некоторых разделов неорганической химии. Приобщение учеников
к исследовательской деятельности по химии следует вести по следующей
линии усложнения:
• коллективное выполнение обучающимися практико-ориентированных химических экспериментов на уроках химии;
• групповая исследовательская работа, связанная с исследованиями-наблюдениями и химическими экспериментами на уроках
химии;
• индивидуальная работа на уроках химии с элементами планирования химического эксперимента, выбора методов исследования;
• индивидуальная работа во внеурочное время на базе химических
лабораторий, кванториумов, научных кружков и в домашних условиях с последующей защитой исследования и проведением
дискуссии.
Как отмечалось ранее, ключевым моментом в исследовательской
деятельности школьников является выбор темы. Она должна обязательно заинтересовать ученика, соответствовать его возрасту, соотноситься
199

ПРОЕКТНАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ШКОЛЬНИКОВ ПО БИОЛОГИИ И ХИМИИ
с уровнем оснащенности школьного кабинета или привлекаемых
к сотрудничеству научных лабораторий, а также обладать выраженной значимостью. Ученик должен отчетливо осознавать и принимать
тот факт, что он либо обогащает багаж фундаментальной химической
информации в случае выбора темы для теоретического исследования,
либо решает пусть и небольшую, но практически важную прикладную
или технологическую
задачу при выборе экспериментального типа ис-
следовательской работы.
Основная часть исследовательской деятельности школьников по химии – это организация и осуществление теоретического
или экспериментального химического исследования. Исследовательская часть требует времени, ответственности, продуманности действий как от ученика, так и от учителя. Большинство химических
опытов, с которыми ученики были знакомы до начала исследовательской работы, такие как цветные реакции, реакции с выпадением осадка или выделением газа, имели репродуктивный характер и практически не требовали способности к самостоятельной творческой работе.
Химический эксперимент, выполняемый в рамках исследовательской
деятельности по химии, сочетает самостоятельное решение разнообразных задач с консультированием учителем. Такой тип учебно-познавательной работы, безусловно, прививает школьникам способность
к созидательной деятельности, формирует интерес к изучению химии
как науки и решению экспериментальных химических задач, закрепляет приобретенные ранее навыки выполнения химических опытов
в лаборатории школьного кабинета химии. Ученик обязательным образом познает основы научной работы в области химии, публичного
представления полученных экспериментальных данных, учится заявлять о себе, правильно выражать свои мысли и оценки. Нельзя не отметить, что исследовательская деятельность школьников по химии
позволяет им в дальнейшем выстоять и оперативно ориентироваться
во все нарастающем потоке научной и научно-технической информации, усваивать ценное, отсеивать ненужное.
200
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
