Формирование основ исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения химии

Лабораторные опыты проводят чаще всего для знакомства с физическими и химическими свойствами веществ, а также для конкретизации теоретических понятий или положений, реже – для получения новых знаний. Последние всегда содержат определенную познавательную задачу, которую учащиеся должны решить экспериментально. Это вносит элемент исследования, активизирующий мыслительную деятельность школьников.

Лабораторные опыты сопровождают изложение учебного материала преподавателем и так же, как и демонстрации, создают у учащихся наглядные представления о свойствах веществ и химических процессах, приучают обобщать наблюдаемые явления. Но в отличие от демонстрационных экспериментов они вырабатывают также экспериментальные умения и навыки. Однако не всякий опыт может быть проведен как лабораторный (например, синтез аммиака и др.). И не всякий лабораторный опыт эффективнее демонстрационного – на проведение многих лабораторных опытов требуется больше времени, причем продолжительность непосредственно зависит от качества сформированных экспериментальных умений и навыков. Задача лабораторных опытов – как можно быстрее познакомить учащихся с изучаемым конкретным явлением (веществом). Применяемая при этом техника сводится к выполнению учениками 2–3 операций, что, естественно, ограничивает возможности формирования практических умений и навыков.

Подготовка лабораторных опытов должна проводиться более тщательно, чем демонстрационных. Это связано с тем, что всякая небрежность и упущение может привести к нарушению дисциплины всего класса.

Нужно стремиться к тому, чтобы лабораторную работу выполнял каждый ученик в отдельности. В крайнем случае, можно допускать, чтобы один комплект оборудования приходился не больше чем на двоих. Это способствует лучшей организованности и активности детей, а также достижению цели лабораторной работы.

После выполнения опытов должен быть проведен их анализ и сделана краткая запись проделанной работы.

Лабораторные опыты по химии могут быть индивидуальными (опыты все учащиеся выполняют индивидуально), групповыми (учащиеся, сидящие за одним столом, выполняют одну и ту же работу, но функции между ними распределены), коллективными (учащиеся, сидящие за разными столами, выполняют разные опыты, а затем докладывают о результатах и делают коллективные выводы). Так как лабораторная работа является частью обычного урока, она должна быть заранее тщательно продумана и технически подготовлена. Лабораторная работа может проводиться перед теоретическим объяснением для создания проблемной ситуации.

Например, ученики проводят следующий эксперимент при изучении темы «Растворы электролитов. Реакции в растворах электролитов» в 9 классе.

Опыт 1. Сухой гидроксид кальция смешивают с сухим фенолфталеином. При этом окраска индикатора вопреки ожиданиям не изменяется.

Опыт 2. К полученной смеси порошков добавляют воду и сразу наблюдают появление малиновой окраски индикатора. Как объяснить наблюдения? Какова роль воды в этом процессе? Чтобы доказать, что это не единичное явление проводится еще один опыт.

Опыт 3. К сухой соли нитрата серебра добавляют сухую соль иодида калия. Никаких изменений не происходит. При добавлении воды к смеси солей появляется ярко-желтое окрашивание.

Учащимся непонятны увиденные явления, у них возникают различные предположения: вода является источником ионов водорода и гидроксил ионов, что и влияет на изменение окраски индикатора; индикаторы изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора, происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение Таким образом с помощью эксперимента создается проблемная ситуация на уроке. Далее учитель переходит к объяснению процесса диссоциации, роли воды в нем.

Другим вариантом использования ученического эксперимента может быть проведение его для подтверждения теоретических объяснений учителя. Например, при изучении реакции нейтрализации после рассказа учителя о типе таких реакций проводятся лабораторные опыты: 1) действие раствора серной кислоты на раствор гидроксида натрия; 2) действие раствора серной кислоты на гидроксид меди (II); 3) действие азотной кислоты на гидроксид натрия; 4) действие азотной кислоты на гидроксид меди (II). Проводя цикл опытов, учащиеся подтверждают возможность взаимодействия кислот и с растворимыми, и с нерастворимыми основаниями, а также то, что реакция нейтрализации является общим свойством различных кислот.

Практическая работа – вид самостоятельной работы, когда ученики выполняют химические опыты на определенном уроке после изучения темы или раздела курса химии. Она способствует закреплению полученных знаний и развитию умения применять эти знания, а также формированию и усовершенствованию экспериментальных умений и навыков. Вначале на них приобретаются умения обращаться с нагревательными приборами, осваиваются приемы лабораторной техники, изучаются правила техники безопасности. Затем учащиеся занимаются исследованиями свойств простых и сложных веществ, получением их в лабораторных условиях. Каждая новая практическая работа требует все большей самостоятельности, совершенствования умений и навыков.

Практическая работа требует от учащихся большей самостоятельности, чем лабораторные опыты. Это связано с тем, что ребятам предлагается дома познакомиться с содержанием работ и порядком их выполнения, повторить теоретический материал, имеющий непосредственное отношение к работе. Практическую работу ученик выполняет самостоятельно, что способствует повышению дисциплины, собранности и ответственности. И только в отдельных случаях, при недостатке оборудования, можно разрешать работать группами по два человека, но желательно не более.

Роль преподавателя на практических работах заключается в наблюдении за правильностью выполнения опытов и правил техники безопасности, за порядком на рабочем столе, в оказании индивидуально-дифференцированной помощи. Во время практической работы учащиеся записывают результаты опытов, а в конце урока делают соответствующие выводы и обобщения.

Практические занятия бывают двух видов: проводимые по инструкции и экспериментальные задачи. Инструкция – это ориентировочная основа деятельности учащихся. В ней подробно в письменном виде изложен каждый этап выполнения опытов. Экспериментальные задачи не содержат инструкции, а только условие. Разрабатывать план решения и осуществлять его учащиеся должны самостоятельно. Практическая работа, посвященная решению экспериментальных задач, является разновидностью контрольной работы. Экспериментальные задачи целесообразно распределять по вариантам, чтобы добиться большей самостоятельности и активности учащихся.

Мысленный эксперимент – это метод обучения, использующий воображение учащихся, благодаря которому строится мысленный образ осуществления отдельных стадий опыта. Его часто применяют при решении качественных задач, которые могут быть различными по содержанию.

Приведем примеры этого вида эксперимента.

Задание 1. В трех пробирках находятся растворы этанола, глицерина и глюкозы. Предложите схему идентификации каждого из веществ.