Развитие исследовательских умений учащихся через практическую деятельность на уроках химии

Одной из важнейших задач образования в настоящее время становится развитие исследовательских умений, которые ориентированы на исследовательскую деятельность учащихся.

Сформированные исследовательские учения позволят учащимся ориентироваться в огромном потоке новых сведений, извлекать необходимые факты и данные, продуктивно использовать их в своей работе, а также научиться изобретать, понимать и осваивать новое, выражать собственные мысли, уметь принимать решения, формулировать интересы и осознать возможности.

Понятие «исследовательские умения» разными авторами трактуется по-разному.

Под общими исследовательскими умениями А.И. Савенков [1] понимает умения видеть проблемы, задавать вопросы, выдвигать гипотезы, давать определения понятиям, классифицировать, наблюдать, проводить эксперименты, делать выводы и умозаключения, структурировать материал, работать с текстом, доказывать и защищать свои идеи.

По мнению П.В. Середенко, «исследовательские умения и навыки – это возможность и ее реализация выполнения совокупности операций по осуществлению интеллектуальных и эмпирических действий, составляющих исследовательскую деятельность и приводящих к новому знанию» [2].

Руководствуясь классификацией К.П. Кортнева и Н.Н. Шушариной [3], которые утверждают, что можно развивать следующие исследовательские умения:

• умение охватывать всю проблему в целом;
• умение корректно ставить исследовательскую задачу;
• умение оценивать методы решения поставленной задачи;
• умение планировать исследовательскую деятельность;
• умение искать оптимальное решение поставленной задачи;
• умение реализовывать выбранную исследовательскую методику;
• умение оценивать ее информативность и точность с помощью прикладных (лабораторно-практических) занятий.

При объединении этих подходов, под «исследовательскими умениями учащихся» можно понимать сложную систему умственных операций и прикладных действий, осуществляемых обучающимся при сопровождении педагога, позволяющую мотивированно выполнить учебную исследовательскую деятельность или ее отдельные этапы, с помощью которых в исследовательской деятельности формируются предметные компетенции.

Химия – экспериментальная наука и как нельзя лучше помогает формировать исследовательские умения на каждом уроке.

Программа курса химии О.С. Габриеляна позволяет проводить практические работы исследовательской направленности, начиная с 8-го класса, например, «Наблюдения за горящей свечой», «Анализ почвы и воды». Для 9-го класса приводятся практические работы «Осуществление цепочки химических превращений металлов», «Решение экспериментальных задач по теме «Подгруппа кислорода и углерода». В старших классах исследовательский характер практических работ усложняется: «Идентификация органических соединений», «Распознавание пластмасс и волокон» – в 10-м классе; «Получение, собирание и распознавание газов», «Решение экспериментальных задач на идентификацию органических и неорганических соединений» – в 11-м классе. Большинство исследовательских заданий представляет собой небольшие поисковые задачи, требующие, прохождения всех или большинства этапов процесса исследования. Практические работы являются той формой занятий, в рамках которой обучающиеся должны проводить поиск и отбор необходимых источников знаний, осуществлять анализ, сравнение, оценку наблюдаемых процессов, обосновывать свою точку зрения и формулировать выводы, соответствующие (несоответствующие) выдвинутой гипотезе.

Особое значение в формировании исследовательских умений имеют задания, предусматривающие проведение мысленного эксперимента, способствующие развитию умения рассуждать. Это, например, задания, в которых требуется получить конкретное вещество из предложенных; получить вещество несколькими способами; провести все характерные и качественные реакции, свойственные данному классу веществ; выявить генетическую связь между классами неорганических веществ.

Приведем примеры заданий мысленного эксперимента.

1. В реторту насыпали порошок цинка, перекрыли газоотводную трубку зажимом, реторту взвесили и содержимое прокалили. Когда реторта остыла, ее снова взвесили. Изменилась ли масса и почему? Затем открыли зажим. Изменилась ли масса и почему?
2. На чашках весов уравновешены стаканчики с растворами гидроксида натрия и хлорида натрия. Изменит ли положение стрелка весов через некоторое время и почему?

Домашний эксперимент также можно использовать для развития исследовательских умений. При подборе домашнего задания важно исходить из того, что оно должно быть не тягостным, а привлекательным, необычным, посильным, обязательно проверенным и оцененным. В 8 классе при изучении темы «Индикаторы», учащимся предлагается провести домашний эксперимент по наблюдению за изменением окраски вишневого варенья в растворе лимонной кислоты и питьевой соды, либо определить щелочной характер мыльного раствора с помощью самодельных индикаторов (сока черной смородины или свекольного сока).

В 9 классе при знакомстве с кристаллогидратами учащиеся получают задание: пользуясь инструкцией, предложенной учителем, вырастить в домашних условиях кристаллы меди.

В 10-11 классе при изучении темы «Белки», домашний опыт будет следующим: 1. «Определение белка (биуретова реакция)». Растворите в стакане воды столовую ложку белка куриного яйца. Прилейте туда раствор стиральной (кальцинированной) соды Na₂CO₃ или гидроксида натрия NaOH (средство "Крот"), а затем добавьте раствор медного купороса CuSO4 * 5H₂O. В присутствии белка появится фиолетовая окраска.

Экспериментальные задачи способствуют не только развитию исследовательских умений, но формируют мышление, познавательную активность, самостоятельность учащихся, повышают их интерес к изучению предмета. Для их разрешения от учащихся требуется творческое применение знаний и умений, поиск дополнительной информации в учебниках и справочниках. Любые экспериментальные задачи – это задачи проблемного характера. Для формирования и развития исследовательских умений экспериментальным задачам отводится большая роль, т.к. при их решении учащиеся последовательно овладевают следующими этапами исследования: постановка проблемы – построение гипотезы – проектирование опыта – составление плана эксперимента – осуществление эксперимента – оформление результатов эксперимента – формулирование ответа.

Развитию исследовательских умений способствуют дидактические и методические материалы. Дидактические материалы включают определенные инструкции к заданиям, дневники наблюдений, рабочие тетради и т.д. Как показывает опыт, графическое представление информации помогает наглядно и понятно учащимся представить структуру проекта, легче воспринимать идеи и генерировать новые. С этой целью дидактический материал готовится в виде кластеров, таблиц, диаграмм, схем, нацеливая учащихся на то, чтобы свои результаты исследований они выполняли так же графически, что поможет им найти самое главное в своем исследовании и сделать правильный вывод.

Кластер в переводе с английского означает гроздь, рой, скопление. С его помощью можно в систематизированном виде представить большие объемы информации, ключевые слова, идеи. В овалах кластеров можно разместить основополагающий вопрос, темы учебной программы, темы исследовательских работ учащихся. Например, в 9 классе по теме «Неметаллы», предлагаю учащимся выбрать тему исследования или предложить свою, используя кластер. Кластер по теме «Неметаллы» приведен ниже (рис.).

Рис. Кластер по теме «Неметаллы»

Сформированные исследовательские умения делают ребят участниками творческого процесса, а не пассивными потребителями готовой информации. Тем более что современная система образования ориентирует учителя не на передачу знаний в готовом виде, а на организацию обучения самостоятельной деятельности школьника и доведения ее до уровня исследовательской работы, выходящей за рамки учебной программы.