Практическое использование методики проблемного обучения в курсе химии

Практическое использование методики проблемного обучения в курсе химии и биологии включает в себя несколько этапов.
1.    Возникновение (постановка) проблемной ситуации; осознание сущности затруднения (противоречия) и постановка проблемы (формулировка проблемной задачи);

2.поиск способа решения проблемной задачи путем итерации догадок, гипотез и т.п. с попыткой соответствующего обоснования;

3.доказательство гипотезы;

4.проверка правильности решения проблемной задачи.

Условия и приемы осуществления  проблемного   обучения 

Осуществление  проблемного   обучения  возможно при следующих условиях:

– наличие  проблемной  ситуации;

– готовность ученика к поиску решения;

– возможность неоднозначного пути решения.

При этом выделяют следующие приемы осуществления  проблемного   обучения:

Приёмы создания проблемных ситуаций – постановка проблемных вопросов, задач, опытов;

Приёмы формирования учебных гипотез по разрешению проблемных ситуаций – высказывание предположений о причинах явлений, о связях между понятиями, величинами;

Приёмы доказательства учебных гипотез – доказательства на основе сравнений, логических рассуждений, результатов учебно-исследовательских опытов;

Приёмы формирования новых учебных выводов и обобщений.

Проблемное обучение рассчитано на всех, а не только на хорошо успевающих учащихся. Проблемный подход призван заинтересовать всех школьников предстоящей проблемой, позволяет управлять размышлениями учащихся, быстро получать информацию от учащихся и оперативно реагировать на неё. К слабоуспевающим учащимся нужен особый подход. При постановке проблемных задач необходимо привлекать их к ответам на более лёгкие вопросы, поощряя их ответы и создавая тем самым стимулы для дальнейшего участия в размышлениях над более сложными проблемами.

Наиболее эффективное применение методов проблемного обучения возможно в тех случаях, когда содержание учебного материала направлено на формирование понятий, законов и теорий в соответствующей области науки. Когда содержание учебного материала не является принципиально новым, а логически продолжает ранее изученное на базе которого, ученики могут сделать самостоятельные шаги в поиске знаний. Когда содержание доступно для самостоятельных поисков учащихся.

Организация проблемного обучения в процессе образовательной деятельности.

Проблемное обучение как форма организации урока.

Основные формы проблемного обучения

На этом этапе используются методы, которые, являются наиболее оптимальными в решении учебной проблемы. Это проблемное изложение, эвристический и исследовательский методы.

Метод проблемного изложения универсален, используются его как в среднем, так и в старшем звене на уроках изучения нового материала, обобщающих лекциях. При этом  изложение учебного материала происходит  в монологическом, либо диалогическом режиме. Например, в начале урока 6 класс биологии"о жизни растений" ставится проблема: "почему корень и стебель растут в противоположные стороны?", но учитель не дает готового ответа, а рассказывает, как наука шла к этой истине, сообщает о гипотезах и опытах, которые делались для проверки этих гипотез .

Этот способ организации проблемного обучения наиболее уместен в тех случаях, когда учащиеся не обладают достаточным объёмом знаний, когда они впервые сталкиваются с тем или иным явлением и не могут установить необходимые ассоциативные связи. В этом случае поиск осуществляет сам учитель. При изучении темы «углеводы» можно задать такой проблемный вопрос: почему хлеб, если его долго жевать, приобретает сладкий вкус? Или при демонстрации эксперимента по сравнению свойств  глюкозы и фруктозы учащиеся сталкиваются с проблемой: глюкоза реагирует с гидроксидом меди (ii), а фруктоза –нет. Почему?

В жизни проблемы есть всегда, а в учебной деятельности их иногда приходится моделировать. Простой способ научить учащихся видеть её – ознакомиться с любым текстом и найти в нём какие-нибудь противоречия. Например, в газете «известия» от 17мая 1995 года была опубликована заметка «жвачка без сахара»: «сахарозаменитель ксилитол, получаемый из берёзы и известный у нас как ксилит, содержится во многих фруктах, в скорлупе миндаля. Финские и американские врачи провели исследования большого количества детей в одном из государств центральной америки, продолжавшиеся более трёх лет. Учителя давали детям жвачку с ксилитом. Чем дольше её держишь во рту, тем лучше для зубов. Уменьшается вредный налёт на зубах, во рту восстанавливается нормальное кислотно-щелочное равновесие. Ксилитол усиливает механизмы иммунной защиты полости рта. В итоге уменьшается количество стрептококков, способствующих появлению кариеса, в слюне возрастает содержание кальция».

Прочитав заметку, на первый взгляд всё кажется прекрасным: жуй жвачку с ксилитом – сохранишь здоровые зубы. Но учащиеся знают из биологии и органической химии, что если жевать резинку в перерывах между едой, то желудок работает вхолостую и переваривает собственные стенки. Кроме того, есть жевательная резинка, которая содержит бутадиенстирольный каучук, не разрешённый к применению в пищевых продуктах.
Постепенно вырисовывается проблема: как же быть? И далее вместе с учителем учащиеся пробуют решить её, выработав следующие рекомендации: жевать резинку необходимо только после еды; быть внимательным к экспертизе данного продукта, не употреблять вредных для здоровья жевательных резинок.

Учитель при проблемном изложении материала руководит познавательным процессом учеников, ставит вопросы, которые заостряют внимание учеников на противоречивости изучаемого явления и заставляет их задуматься. Прежде чем учитель даст ответ на поставленный вопрос, ученики уже могут дать про себя ответ и сверить его с ходом суждения и выводов учителя.

Как было отмечено выше, проблемное изложение применяется обычно в тех случаях, когда учащиеся не имеют достаточного запаса знаний, чтобы активно участвовать в решении проблемы. Если же школьники обладают минимумом знаний, необходимым для активного участия в решении учебной проблемы, то применяется следующий способ организации проблемного обучения: поисковая беседа.
Учитель лишь сообщает фактический материал, описывает явления с тем, чтобы учащиеся сами нашли его сущность (причины, закономерные связи, значения), сделали необходимые выводы, опираясь на уже имеющиеся у них знания, жизненный опыт, применили их к решению поставленных вопросов и задач.

Частично-поисковая деятельность при выполнении эксперимента, на лабораторных работах, в ходе проблемных семинаров, эвристических бесед.

Преподаватель продумывает систему проблемных вопросов, ответы на которые опираются на имеющуюся база знаний, но при этом не содержатся в прежних знаниях. Такие вопросы должны вызывать интеллектуальные затруднения учащихся и целенаправленный мыслительный поиск. Преподаватель должен придумать возможные "косвенные подсказки" и наводящие вопросы, он сам подытоживает главное, опираясь на ответы учеников

Химия урок в 8 классе «закон сохранения массы веществ». Проблемная задача ставится в форме демонстрационного опыта: в замкнутой системе взвешиваются вещества, вступающие в реакцию, растворы сульфата меди (ii) (cuso4) и гидроксида калия (m1) (koh) и образующиеся в результате реакции вещества, гидроксид меди (ii) (cu(oh)2) и раствор сульфата калия (m2) (k2so4); по одному из признаков протекания реакций учащиеся убеждаются в том, что химическая реакция прошла - выпал осадок голубого цвета. Результаты взвешивания веществ до и после реакции подтверждают закон сохранения массы веществ. Учащиеся стоят перед решением проблемной задачи: почему m1=m2? Благодаря актуализации ранее полученных знаний о строении веществ, учащиеся сравнительно легко приходят к следующему выводу: m1=m2, так как  атомы и их количество в результате химических превращений не изменяются, а только соединяются по-другому с образованием новых веществ.

Известно, что большая часть, проводимых в школе опытов на химии и биологии имеет иллюстративный характер и используется только для подтверждения изучаемых явлений. Вместе с тем учащимся 9-10-х, и, особенно, 11-х классов, целесообразно предлагать опыты проблемного характера, так как они обеспечивают активизацию познавательной деятельности учащихся.

 учат их самостоятельно мыслить, развивают интерес к предмету, улучшают знания, расширяют научный кругозор и выводят на новый уровень понимания ранее изученных вопросов школьной программы. Такие эксперименты целесообразно включать в беседы эвристического характера или в процесс проблемного изложения материала преподавателем.

. Учитель задает вопросы, позволяющие установить существующие закономерности, сделать выводы. Определения понятий, уравнения реакций, выводы, сформулированные детьми и скорректированные учителем, должны быть записаны каждым учащимся в тетрадь. По ходу обсуждения учитель отмечает успехи учащихся, в конце урока ставит им оценки

Немного остановимся на эвристической  беседе. Это система логически взаимосвязанных вопросов учителя и ответов учащихся. Конечной целью такой беседы является решение целостной проблемы или ее части. Поэтому значительная часть вопросов  в беседе должна представлять собой маленькие подзадачи на пути к решению основной проблемы беседы. Материал, отбираемый для беседы должен быть  насыщенным и увлекательным. Очень важный момент при ведении эвристической беседы – осуществление перехода от коллективного обсуждения проблемы к индивидуальному выступлению конкретного учащегося. Например, на уроке в 8 классе при изучении темы «поведение и психика» предлагаю следующую задачу:  «известный литературный герой маугли вырос среди зверей. При этом он был высокоразвитым мыслящим существом: руководил стадами диких животных, умел разговаривать на языках разных зверей и обладал всеми человеческими качествами. Оцените реальность описанного киплингом облика маугли с позиций современной науки».

Организуется самостоятельная поисковая работа с материалом учебника, но его для ответа на вопросы недостаточно. Учащиеся задают свои вопросы учителю, ответы на которые помогут им разобраться в проблеме. Некоторые ученики пытаются дать ответы на эти вопросы, но неудачно. Возникает проблемная ситуация, которая требует не только базовых знаний, но и дополнительных.

Например на уроке биологии 9 класс  клетка - биологическая структура» перед учащимися была поставлена проблемная  задача: «предположим, что у клетки появился поверхностный аппарат, полностью изолирующий ее содержимое от внешней среды. Какие преимущества и какие трудности при этом возникли бы? К каким последствиям для самой клетки привело бы это событие? Почему?»

Коллективное решение данной задачи под руководством учителя по плану:

А) анализ условия и требования задачи, осознание цели решения;

Б) поиск решения посредством выдвижения гипотез;

В) проверка гипотез и выбор наиболее достоверной;

Г) сопоставление результата исследования и выдвинутой гипотезы;

Д) анализ и аргументация полученных результатов, при необходимости коррекция решения.

По моему мнению, работа по данному плану активизирует мыслительную деятельность учащихся, позволяет увидеть процесс научного поиска, способствует появлению положительного отношения к учебе. При этом учитель , стимулировал ответы учащихся, различными приемами; задавая новые вопросы; уточняя и дополняя ответы учащихся;. Данный вид работы на уроке позволилт учителю контролировать ситуацию на уроке, обращаться к учащимся с вопросом выборочно, дать  возможность показать логику, необходимую для решения поставленной задачи и активизировал мыслительную деятельность учащихся.

Таким образом, эвристическая беседа облегчает процесс творческой деятельности, способствует непроизвольному формированию памяти, то есть ученики способны не только воспроизводить формулировки понятий, но и анализировать и преобразовывать их, а также удовлетворяет потребность личности в желании общаться, быть причастным к решению задач, работе всего коллектива.

Организации дискуссий.

На уроке химии «соли аммония» (9 класс) мною предлагается задания по ознакомлению со свойствами солей аммония:

1. Изучите внешний вид и растворимость солей аммония в воде -   nh4cl

(1 вариант), (nh4)2so4 (2 вариант).

При обсуждении результатов опытов делается вывод об общих физических свойствах солей аммония.

2. Составьте уравнения диссоциации этих солей.

Следует вывод, на основании анализа уравнений диссоциации, о схожем механизме с другими солями и возможности проявления общих с ними свойств.

3. Исследуйте, как эти соли относятся к действию щелочей. К растворам солей добавьте 3 - 4 капли раствора гидроксида натрия, встряхните и определите запах.

Обсуждение результатов опытов позволяет сделать выводы: об общем признаке протекания реакций между солями аммония и щелочами (появление запаха аммиака); о возможном использовании данной реакции для качественного определения  катионов аммония

- организация дискуссий вокруг проблемных вопросов, опирающихся на реальные жизненные проблемы учащихся используя метод конкретных ситуаций - кейс метод. Отличительной особенностью данного метода является создание проблемной ситуации на основе фактов из реальной жизни.

 работа в режиме кейс-метода предполагает групповую деятельность. Непосредственная цель метода - совместными усилиями добиться разрешения проблемной ситуации.

Суть его в том, что обучающимся предлагают осмыслить и найти решения для ситуации, имеющей отношения к реальным жизненным проблемам и описание которой отражает какую-либо практическую задачу. Отличительной особенностью данного метода является создание проблемной ситуации на основе фактов из реальной жизни.

Например 6 класс, биология ,вид кейса – обучающий, тип кейса – аналитический. Организуется работа в подгруппах .поставленная проблема:группа школьников, развлекаясь, обрывает листья у кустарников, считая, что не наносит вреда растению.  Перед вами стоит задача, доказать ребятам, что лист являясь частью растения выполняет жизненно важные функции, без него растение погибнет.

На уроке учащиеся знакомятся с материалами кейса, ведётся работа в группах по поиску решения поставленной проблемы. Учитель отвечает на вопросы, консультирует учащихся, предлагает учащимся обратить внимание на следующие моменты:

• Каково строение листовой пластинки?
• Какие функции выполняет лист в растении?
• Какие процессы протекают в листе?
• Какова роль растений в природе и жизни человека?

При этом используются следующие критерии оценки работы групп:

• В выступлении есть логичное, обоснованное, биологически верное объяснение строение листа и функции;
• В выступлении перечислены все функции листа
• Раскрыта роль растений в природе и жизни человека;
• Учитывается работа в группе взаимоподдержка друг друга

Выступление всех четырёх подгрупп и обсуждение ответов.

При этом проблема не имеет однозначных решений. Для работы с такой ситуацией необходимо правильно поставить учебную задачу, и для ее решения подготовить «кейс» с различными информационными материалами (статьи, литературные рассказы, статьи в сети интернет и т.д.).

Работа в режиме кейс-метода ориентирована на технологии проблемного обучения. Частично-поисковый метод обеспечивает продуктивную деятельность, творчество и знания-умения в отличие от традиционного объяснительного и репродуктивного обучения. Где формируются лишь знания-знакомства и знания-копии .

Самостоятельная поисковая и исследовательская деятельность учащихся

Самостоятельная деятельность учащихся исследовательского характера является высшей формой самостоятельной деятельности и возможна лишь тогда, когда школьники обладают достаточными знаниями, необходимыми для построения научных предположений, также умением выдвигать гипотезы.

Одним из путей осуществления данного способа организации проблемного обучения является постановка исследовательских заданий. Особенностью таких заданий является то, что сначала, как правило, выполняется практическая работа по сбору фактов (опыты, эксперимент, наблюдение, работа за книгой, сбор материала), а затем их теоретический анализ и обобщение. При этом проблема очень часто возникает не сразу, а в ходе обнаружения несоответствия, противоречия между выявленными фактами.

Так, при изучении свойств щелочных металлов можно предложить следующее задание: «выявить роль воды в реакциях взаимодействия щелочных металлов с растворами различных солей». Для создания проблемной ситуации учитель может предложить проблемный вопрос: «каким образом будет происходить реакция между литием и раствором сульфата меди(ii)?» при проведении эксперимента и дальнейшем анализе его результатов учащиеся приходят к пониманию сущности протекающих процессов. 

При исследовательском методе обучения познавательная деятельность школьников по своей структуре приближается к исследовательской деятельности учёного, открывающего новые научные истины. Таким образом, исследовательский метод обучения – один из самых эффективных способов организации проблемного обучения, обеспечивающий наиболее высокий уровень познавательной самостоятельности учащихся.

 характер заданий при исследовательском методе может быть самым разным:классные лабораторные работы и домашние практические задания; решения аналитических проблем; задания кратковременные и предполагающие необходимым определенный срок (неделю, месяц); задания групповые и индивидуальные.

Хотелось остановиться на домашних лабораторных работах.

Это задания используется в связи с ограничением в школьной программе учебного времени отводимого на предмет.

Например, 6 класс, к уроку «условия прорастания семян» ученикам дается задание прорастить семена при разных условиях. Ученик, проводя опыты дома, убеждается в необходимости для прорастания семян ряда условий (кислород тепло, вода) ребята фотографирует процесс прорастания семян, делает презентацию и рассказывает о результатах работы на уроке. На этот же урок по теме «условия прорастания семян» группе учеников предлагается заменить условия исследования прорастания семян фасоли: пронаблюдать действие сока алоэ на прорастание семян фасоли.

Такие задания вызывают интерес у ребят и затем плавно переходят на другой этап работы, а именно в исследовательские работы вне урока.

Мои ученики выполняют с большой долей самостоятельности исследования в процессе изучения экологии, биологии и химии принимают участие в конкурсах исследовательских работ. Они являются постоянными участниками областных и всероссийских конкурсов и олимпиад ( мониторинг в пункте «результаты применения проблемного обучения »)

Наиболее эффективной формой организации учебной деятельности учащихся при решении исследовательских задач является групповая работа. Она обеспечивает индивидуальное развитие каждого учащегося, формирование межличностного интеллекта, а это в первую очередь означает высокое развитие коммуникативных способностей. Самой интересной формой групповой деятельности является мозговой штурм. Во время этой работы ученики тренируются кратко и четко выражать свои мысли, учатся слышать и слушать друг друга.

Таким образом, использование различных методов решения учебной проблемы позволяет в работе с учащимися решить следующие задачи: обеспечить освоение учениками творческой деятельности – выполнение исследований, проведение экспертиз, составление прогнозов, разработку проектов, что формирует теоретическое мышление и технологическую культуру учащихся, создаёт условия для самовыражения, признания, самоутверждения каждого ученика как личности.

 Методы проблемного обучения эффективны и при организации подготовки  к гиа, егэ по химии и биологии , поскольку они:

• Помогают в усвоении основных теоретических понятий;
• Снимают страх перед выполнением заданий части «с»;
• Аналитический и творческий подход играют решающую роль, решении с1–гиа по химии  и  с3 егэ по химии: ----------------

Например : гиа по химии задания с1

Дана схема превращений:
cu→cu(no3)2 →x cuo
напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения. Для второго превращения составьте сокращенное ионное уравнение реакции.

Большое значение в химии имеет понимание генетической связи между неорганическими и органическими веществами. Добиться положительных результатов можно быстрее, если вначале выяснить характерное строение веществ данного класса и их химические свойства, а потом на этой основе выявить генетические связи с другими классами соединений. Если в основу урока (8 класс) по теме «генетическая связь между различными классами неорганических соединений» заложить проблемную задачу в форме демонстрационного опыта, то ученики сами придут к выводу о существовании взаимосвязи между веществами разных классов в их строении и свойствах.