Методический лекторий учителя химии. «Учебно-познавательная деятельность учащихся при обучении»

Зябкина О.А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Методический лекторий учителя химии.  «Учебно­познавательная деятельность учащихся при обучении» Проблема   качества   подготовки   школьников   по   химии   в   последнее десятилетие обострилась. В то время, когда перед обществом стоит задача внедрения   нанотехнологий,   уровень   обучения   по   химии   снизился   до недопустимых пределов. Об этом свидетельствуют ошибки абитуриентов на вступительных   экзаменах.   В   них   проявляется   тенденция   перестановки химических знаков в уравнениях реакции без понимания существа учебного предмета.   Подавляющее   большинство   ошибок   бессмысленны   и   говорят   о полном непонимании химии. Например: Не   будем   тешить   себя   надеждой,   что   приведенные   примеры –   отдельные случаи, что таких абитуриентов мы не принимаем в вузы. На самом деле это явление   массовое.   И   эти   абитуриенты   попадают   в   вуз.  Указанные   ошибки встречаются в каждой работе, наряду с грамотно написанными уравнениями. Это свидетельствует, что у выпускника школы работает только механическая память: что помнил – написал, что не помнил – сочинил без всяких законов и понятий. В беседах с выпускниками школ и абитуриентами выясняется, что у них не сформированы   химические   понятия.   Даже   если   выпускники   действуют правильно,   то   порой   не   понимают   смысла   своих   действий.   Не   понимают сущности   решения   задач,   не   понимают,   что   кроется   за   электронными конфигурациями   атомов,   хотя   успешно   их   составляют,   не   понимают электронных формул молекул, сущности электронного баланса и действий с ним и многого другого, уж не говоря о том, что для них просто нет реального смысла   в   химических   формулах   и   уравнениях.   Если   попросить   объяснитьсмысл действий, то выпускник сделать этого не может. Вместо объяснения отвечает: «Нас так учили». Еще В.Н.Верховский говорил, что химия в школе превратилась в меловую, подчеркивая формальный подход к изучению предмета. С тех пор прошло восемь   десятилетий,   но   формализм,   начетнические   методы   преподавания только усилились. Как   Верховский,   так   и   его   последователи –   советские   ученые­методисты Л.А.Цветков,   В.С.Полосин,   Ю.В.Ходаков   и   многие   другие –   выдвигали положение:   химический   эксперимент   должен   быть   основополагающим   в учебном   процессе.   Он   является   основой   изучения   химии   и   противостоит «меловой химии», формированию формальных знаний. В советский период школьные   кабинеты   регулярно   снабжались   химическими   реактивами,   тем самым   создавались   условия   для   выполнения   данного   положения.   Однако формализм знаний школьников не уменьшился. Это свидетельствует о том, что одного только усиления роли химического эксперимента мало. В самом деле, наблюдения за опытами на макроуровне не дают возможности понять происходящее на микроуровне. Своеобразие науки химии заключается в том, что ее сущность недоступна непосредственному взгляду. Нельзя понять химический эксперимент без интерпретации происходящего между атомами и молекулами.   Сущность   химических   процессов   лежит   исключительно   в микромире. В химии нет наглядных процессов, как, например, в физике или биологии. В   подтверждение   вспомним   неудачу   австрийских   химиков   Л.Пебаля   и А.Фрейнда, изучавших действие цинкметила на фосген (см. Химия, 2009, № 6).   Они   наблюдали   ход   опыта,   но   не   сумели   понять   его.   Как   мы   уже упоминали,   опыт   использовал   А.М.Бутлеров   для   получения   изомера бутилового спирта. Он понял, что молекула фосгена в этой реакции сначала превращается   в   молекулу   ацетона   путем   замещения   атомов   хлора   на метильные   группы.   Затем   образуется   молекула   металлорганического соединения, в которой атом кислорода присоединяет остаток цинкметила, а атом   углерода –   другой   метил.   Наконец   под   воздействием   воды   группа Zn(CH3) замещается на атом водорода, и образуется изобутиловый спирт. Для   понимания   всего   процесса   Бутлерову   понадобились   представления (мысленные   образы)   молекул,   состоящих   из   определенных   атомов  и   групп атомов.   Мысленные   образы   микрообъектов   являются   важным   звеном   для понимания   состава   и   строения   веществ,  сущности   реакций,  в   которые   эти вещества вступают.использовали   рентгеноструктурный   метод   исследования. Вспомним еще один пример. Ф.Крик и Д.Уотсон, установившие структуру ДНК,   Но рентгенограмма не может непосредственно показать исследуемую структуру. Ее требуется расшифровывать. Без мысленных образов атомов и фрагментов молекулы   ДНК,   без   создания   материальной   модели   всей   молекулы   такая расшифровка не могла быть осуществлена. Исторический   процесс   становления   науки   химии   показывает,   с   помощью какой   деятельности   человеческое   мышление   проникает   в   сущность невидимого мира. Создание мысленных образов микромира, деятельность с материальными моделями является неотъемлемой частью методов познания химической природы. Общий процесс познания зависит от физиологии и биохимии мыслительных процессов. Мозг устроен принципиально единообразно у каждого человека, так же как рука у каждого имеет принципиально одинаковое строение, или принципиально   одинаковы   у   каждого   человека   другие   органы.   Различия наблюдаются лишь в мелких деталях. Мозг   устроен   так,   что   его   работа   заключается   в   передаче   импульсов   от нейрона   к   нейрону   с   помощью   аксонов,   которые   связываются   с   другими нейронами   с   помощью   синапсов.   В   результате   образуется   клеточный ансамбль.   С   помощью   такого   механизма   мозг   управляет   всеми физиологическими функциями организма, а также мыслительной работой. Помимо этого следует отметить: мозг имеет такие огромные возможности, что   человек   в   течение   своей   жизни   не   успевает   их   использовать.  К   слову сказать, с этой точки зрения неправомерно выделять одаренных детей. Ведь если есть одаренные, то остальные дети – неспособные. Директор института мозга человека С.Медведев считает, что гениален каждый ребенок. Но обычно учителя   списывают   неудачи   в   обучении   школьников   на   их   неспособность, отсутствие интереса в обучении. Тогда как причина кроется в неадекватных методах   преподавания,   точнее   в   задании   учащемуся   неадекватной   учебно­ познавательной деятельности. Можно   утверждать,   что   механизмы   работы   мозга   ученого   и   школьника принципиально   не   отличаются   друг   от   друга.   Следовательно,   усвоение ребенком   научного   знания   должно   напоминать   деятельность   ученого   по добыванию   этого   знания.   Мало   механически   писать   уравнения   реакций, необходимо понимать их смысл. А для этого ученик должен иметь знания о невидимом мире микрочастиц — атомов, ионов, молекул, кристаллических решеток. И не общие знания, а в каждом случае конкретные. Иными словами, проходить в общем и целом путь ученого.Каждая наука имеет специфический арсенал деятельности по раскрытию тайн природы. Подобный арсенал приемов имеет и учебный предмет для раскрытия его   содержания.   Методы   научной   и   учебной   деятельности   должны   быть адекватны   познаваемому   предмету.   Нельзя   пользоваться   микроскопом   для открытия звезд, а телескоп применять в мире микрочастиц. Нельзя топором разделить атом, чтобы понять его строение. Однако   на   уроках   химии   основное   внимание   уделяется   не   опытам,   не изучению   микроуровня,   а   написанию   формул   и   уравнений   реакций.   Это умение служит как инструментом познания, так и критерием оценки уровня усвоения учебного материала школьником. Поэтому учитель стремится как можно быстрее научить школьников химическому языку. Формализм знаний вытекает   из   этого   стремления.   И   хотя   учитель   демонстрирует   опыты, качество усвоения знаний по химии не улучшается, т.к. между экспериментом и   химическим   языком   нет   непосредственной   связи,   нет   представлений   о микрочастицах, подвергающихся химическому превращению. Отсюда   следует,   что   мелом   на   доске   вряд   ли   можно   создать   условия успешного   усвоения   химии.   Необходимо   выделить   специфические   формы учебно­познавательной деятельности для изучения нашего предмета. Роль учебно­познавательной деятельности всегда признавалась дидактикой и педагогической   психологией.   Но   далеко   не   всегда   эта   деятельность подбиралась   адекватно   содержанию,   которое   подлежит   усвоению школьником. Так, в одном методическом пособии советских времен дается следующий алгоритм написания химических уравнений: «1. Сформулируй словами уравнение. 2. Поставь химические знаки. 3. Определи коэффициенты. 4. Проверь коэффициенты. 5. Напиши полностью химическое уравнение». Такой состав деятельности направлен не на раскрытие понимания химической реакции, а на оперирование знаками. Часто учителя заставляют учеников читать формулы, например: «Натрий­о­ аш плюс аш­два­эс­о­четыре…» и т.д. Такое умение приводит к еще большему формализму знаний. Гораздо полезней, когда учащиеся называют вещества: гидроксид натрия, серная кислота (или сульфат водорода) и т.д.Чтобы   ученик   понял   сущность   химического   процесса,   ему   необходимо предложить другой состав учебно­познавательной деятельности: • определить исходные вещества, их состав; • установить возможность реакции между ними; • составить формулы исходных веществ; • предсказать продукты реакции, их состав; • составить формулы продуктов реакции; • обосновать и расставить коэффициенты. При  такой  структуре  деятельности  школьник  проникает  в  глубь  сущности реакции. Для установления связи реального процесса и уравнения реакции важно, чтобы учащийся при составлении уравнения объяснял свои действия вслух.  Приведем  пример  написания  учеником  на  доске   уравнения  реакции магния с соляной кислотой. «Исходными веществами в реакции являются магний и соляная кислота. Они   противоположны   по   свойствам,   поэтому   реагируют   между собой (пишет   формулы   исходных   веществ). В   результате   реакции образуется соль – хлорид магния. Она состоит из ионов магния с зарядом 2+ и хлорид­ионов с зарядом 1–. Поэтому ее формулу записываем магний­ хлор­два. В реакции мы наблюдали, как выделялся водород. Это второй продукт реакции (пишет формулу водорода). Дальше требуется уравнять число атомов хлора до и после реакции. До реакции 1 моль атомов хлора, а после —   2   моль.   Поэтому   поставим   коэффициент   перед   формулой соляной   кислоты». При   таком   рассуждении   школьники   правильно записывают уравнения реакций. Подобные   объяснения   показывают   осознанность   действий.   Как   можно убедиться,   прежде   всего   школьники   обращают   внимание   на   возможность взаимодействия   данных   веществ.   Это   важный   момент   в   усвоении   знаний. Обычно   школьники   и   абитуриенты   не   задумываются   о   подборе   реагентов. Можно привести подтверждающие примеры. Получив задание составить уравнение реакции образования хлорида кальция, абитуриентка написала:Она   увидела   возможность   переставить   знаки,   но   не   проанализировала реальную ситуацию, не приняла во внимание, что растворимая соль не может растворить   нерастворимую.   Подобные   примеры   не   единичны.   Так,   можно встретить следующие уравнения реакций получения хлора: Составление  таких  уравнений   свидетельствует   о   том,  что  для  школьников знаковое   изображение   уравнений   не   связано   с   реальными   процессами. Выпускники   школы   не   обратили   внимание   в   первой   реакции   на cосуществование   кислоты   (исходное   вещество)   и   основания   (продукт реакции)   в   одном   сосуде,   а   во   второй –   на   то,   что   из   менее   сильных )   и   восстановителя   (Cl–)   образуются   более   сильные окислителя   ( окислитель (Cl2) и восстановитель ( ), а такая реакция невозможна. Это доказывает,   что   реальных   знаний   у   выпускников   школ   нет,   а   есть   знания правил оперирования химическим языком, т.е. формальные знания. Потому в сознании учащегося  знак равенства имеет абсолютное значение  и отделяет исходные вещества от продуктов, а желаемые продукты получаются простой перестановкой знаков. Источник   формальных   знаний   заключен   в   том,   что   учебно­познавательная деятельность   недостаточно   полна.   Значимость   деятельности   в   обучении человека убедительно доказали психологи. Как в психологии, так и в теориипознания считается, что усвоение знаний происходит только в собственной деятельности обучаемого. Если ребенок не сделает самостоятельного шага, он не научится ходить. Если первоклассник не будет водить пером по бумаге, он не   научится   писать.   Если   школьник   не   пропустит   через   свое   сознание информацию, подлежащую усвоению, он ее не постигнет. А это возможно, если   он   сам   производит   ту   деятельность,   которая   приводит   его   к определенным выводам и открытиям. В   обучении   утвердился   объяснительный   метод.   При   этом   учащиеся   также заняты   деятельностью.   В   советской   дидактике   утверждалось,   что   учебный процесс проходит по схеме: учитель объясняет, ученик слушает и усваивает. Но эта схема далека от реальности. При получении аудиоинформации сознание проводит большую работу. Нужно отметить,   что   мышление   человека   системно,   поскольку   мозг   создает клеточные  ансамбли.  Они­то   и  представляют   собой   систему.  Поэтому   при получении   информации   путем   объяснения   мозг   школьника   устанавливает соответствующие ассоциации, т.е. находит ответ на вопрос «что это?», «на что это похоже?» Если знание дается фрагментарно (а чаще так и бывает со школьным учебным предметом), то система знаний не создается. И все же мозг   учащегося   устанавливает   связи,   но   не   те,   которые   требуются   для создания   системы   знаний:   услышанную   информацию   он   ассоциирует   с обликом учителя, его голосом и манерой говорить, таблицами и портретами на   стенах   классной   комнаты.   Такая   система   не   связана   с   осознанным усвоением   знаний.   В   результате   наблюдается   следующий   феномен:   урок, проводимый в другом кабинете, проходит хуже, чем в привычном. В   лучшем   случае   ученик   в   состоянии   установить   взаимосвязи   внутри получаемой аудиоинформации. Но это не всегда достаточно полно. Обычно школьники слушают без внимания, у них нет стимула к умственной работе, которая,   как   установлено,   забирает   четверть   всей   вырабатываемой организмом   энергии.  Организм   невольно   старается   уменьшить   расход   этой энергии,   и   учащийся,   как   правило,   слушает   невнимательно.   Результаты обучения при этом оставляют желать лучшего. Каковы же законы усвоения знаний учащимся? На этот вопрос можно ответить, если понять, каким образом знания о скрытой от   наблюдения   реальности   попадают   в   мозг   человека.   Теория   познания отвечает на этот вопрос однозначно: только в ходе предметно­практической деятельности.   Свойства   материальных   предметов   проявляются   только   во взаимодействиях и отношениях. Так, химические свойства вещества можно выявить   только   в   химических   реакциях   с   другими   веществами   или   прифизических   воздействиях   (теплоты,   давления,   электричества   и   др.). Например,   уксусная   кислота   во   взаимодействии   с   аммиаком   проявляет кислотные свойства, а во взаимодействии с серной кислотой – основные. Сама по себе уксусная кислота только потенциально таит эти свойства.   является     человеком   Поэтому выявить свойства, познать их человек может только в предметно­   Таким   образом, генетической   основой практической   деятельности. познания реальности его деятельность. Деятельность   является   генетической   основой   не   только общественно­исторического, но и индивидуального познания. Иными словами, усвоение содержания учебного предмета происходит не столько в слушании готового   (ставшего)   знания,   сколько   в   соответствующей   учебной деятельности,   в   которой   учащийся   познает   путь   открытия   (становление) знания, следовательно,  усваивает   его  с пониманием,  осознанно.  А  это  уже совсем другое качество знания. Психологи давно открыли, что знание, даваемое в готовом виде, усваивается учащимися на низком уровне. Усваивать такое знание могут немногие и в неполном виде. Как уже упоминалось, в педагогической психологии давно доказано,   что   знание   усваивается   только   в   собственной   учебно­ познавательной   деятельности   учащегося.   При   этом   выделяют   следующие виды деятельности: материальную, материализованную и интеллектуальную. Под материальной понимают   деятельность   с   объектом   изучения. Материальная   деятельность   является   основой,   без   нее   познать   предмет невозможно. В химии объектами изучения выступают вещества и реальные химические   процессы.   На   уроках   деятельность   с   объектом   изучения осуществляется в виде химических опытов. Их могут проводить ученики или демонстрировать учитель. Материализованная   деятельность связана   с   тем,   что   заменяет   объект изучения:   различными   моделями,   табличным,   цифровым,   графическим материалами и т.д. Любая внешняя деятельность отражается в коре головного мозга,   т.е.   переходит   во   внутренний   план,   в интеллектуальную деятельность.   Проводя   опыты,   выполняя   манипуляции   с   материальными моделями,   составляя   химические   формулы   и   уравнения,   сопоставляя цифровой   материал,   ученик   делает   выводы,   систематизирует   факты, устанавливает определенные взаимосвязи, проводит аналогии и т.д. В   химии   материализованная   деятельность   имеет   специфический   характер. Можно выделить специфические виды материализованной деятельности:•   деятельность   с   материальными   моделями   молекул,   кристаллических решеток; • оперирование цифровым, табличным материалом; •   деятельность   со   знаковыми   моделями   (химическими   формулами   и уравнениями); • решение задач.