В системе практических методов обучения важное наибольшее значение имеет учебный химический эксперимент. Важнейшая особенность его как средства познания состоит в том, что в процессе наблюдения и при самостоятельном выполнении опытов учащиеся не только общаются с конкретными объектами химической науки, но и могут видеть и осуществлять процессы качественного изменения веществ [2].
При изучении химии нельзя обойтись без анализа тех глобальных химических проблем, возникавших в истории ее развития, которые в наиболее острой форме вскрывают внутренние противоречия и решение которых вносит соответствующие коррективы в химическую картину мира [1].
Изучение химии может быть построено с использование принципа историзма. Введение исторических знаний – одно из важных приемов усиления гуманистической направленности обучения. Сущность принципа историзма в учебном процессе заключается не в изучении истории предмета, а в формировании проблемных ситуаций, способствующих приобретению учащимися знаний о предмете в соответствии с реальными условиями и методами их получения [3].
Исторический подход в обучении возможен при использовании проблемного обучения. Проблемное обучение – это такой вид обучения, которое предполагает, прежде всего, создание проблемной ситуации под непосредственным руководством учителя и вовлечение обучающихся для разрешения конкретной ситуации, при этом проявляя самостоятельность в суждениях [4].
Весь смысл проблемного обучения состоит в создании особых ситуаций в учебном процессе. Именно в проблемной ситуации обнажаются противоречия между имеющимися знаниями ученика и поставленной перед ним задачей, между задачей, которую предстоит решить, и способами решения, которыми владеет. В проблемном обучении имеется возможность выбрать свой особый путь решения поставленной проблемы [5].
В методической литературе достаточно много внимания уделяется вопросам введения исторического материала в школьный курс химии. При этом практически не затрагиваются вопросы, касающиеся освещения экспериментов, сыгравших важную роль в истории химии. Между тем изучение и проведение подобных опытов весьма эффективно при постановке и рассмотрении проблемных ситуаций на уроках химии. Авторами [1] показана возможность реализации такого методического подхода на примере использования опытов Бойля по прокаливанию металлов в закрытой реторте и последующих опытов Ломоносова и Лавуазье по сжиганию различных веществ в закрытых сосудах.
Бойль помещал некоторое количество металла в реторту, запаивая ее и взвешивал. Затем нагревал на огне. После этого он отпаивал реторту и снова взвешивал. Каждый раз при проведении таких опытов он обнаруживал, что масса реторты с веществом была больше, чем до начала прокаливания. Бойль сделал вывод, что через поры реторты при прокаливании металла проходит «огненная материя» – флогистон, которая образуется при горении угля. Частицы этой материи пристают к металлу и «материализуются», в результате масса металла при прокаливании увеличивается [1].
Учащимся предлагается вопрос: как Ломоносов и Лавуазье, имея в своем распоряжении то же самое оборудование и те же самые вещества, смогли опровергнуть выводы английского ученого? Учащиеся дают различные варианты ответов. Например, надо производить взвешивание, не открывая реторты, как это делал Ломоносов. Но тогда флогистон останется в реторте и масса смеси не изменится (теория флогистона таким образом не опровергнута).
Далее обращаемся к опытам Лавуазье, окончательно опровергшим флогистонную теорию горения. Из курса природоведения учащимся известен опыт по доказательству состава воздуха (горение свечи на воде под колоколом). Этот опыт наводит их на мысль осуществить сжигание фосфора подобно свече, однако учащиеся еще не знают, растворимы ли в воде или нет продукты горения фосфора. Каким образом оградить образующиеся газы под колоколом от воды? Учащиеся предлагают различные способы – от использования поршня до введения слоя жидкости (масла), не растворяющей газы. Учитель демонстрирует варианты опыта, затем зачитывает описание лабораторной установки Лавуазье и сделанные им выводы.
Об опыте «сжигание фосфора под колоколом, погруженным в воду», Лавуазье пишет: «Я положил в маленькую агатовую чашку 9 гран фосфора, поместил ее под стеклянный колокол, погруженный в воду, и ввел посредством изогнутой воронки небольшой слой масла на поверхность воды (чтобы затормозить растворение газов в воде). Затем я направил на фосфор фокус стеклянной линзы». Лавуазье наблюдал, как загорелся фосфор, как он задымился, как белые пары поднялись и на стенках колокола образовались капли жидкости. В первый момент уровень в колоколе немного опустился вследствие расширения воздуха, но затем он начал подниматься и остановился выше своего первоначального уровня. Лавуазье делает вывод, что «фосфор при горении вовсе не теряет в весе, а, напротив, увеличивается, это увеличение веса происходит благодаря громадному количеству воздуха, который связывается при горении и соединяется с парами. Увеличение веса металлов при прокаливании происходит по той же причине».
Лавуазье в 1744 году провел серию опытов по прокаливанию металлов и изолированных от воздуха ретортах и подтвердил вывод Ломоносова, сделанный в 1756 году, что увеличения веса (массы) сосуда с металлом при обжиге не происходит. Более того, Лавуазье доказал, что к металлам при обжигании присоединяется часть воздуха, поддерживающая горение и пригодная для дыхания.
Таким образом, при такой постановке проблемной ситуации учащиеся становятся как бы участниками научного открытия, у них возникает желание самостоятельно решить проблему и даже усовершенствовать приборы, развивая тем самым технологический стиль мышления. Решая данное проблемное задание, учащиеся знакомятся не только с историей развития науки, но и с одним из фундаментальных законов химии – законом сохранения массы веществ. Практическая проверка эффективности использования исторических опытов для создания проблемных ситуаций позволяет сделать вывод о широких возможностях такого подхода в системе развивающего обучения [1].
