На сегодняшний день приоритетной задачей учебно-воспитательной деятельности является творчески активное развитие обучающегося, который способен на самостоятельное решение проблемных задач, применение усвоенных знаний для нахождения решений в сложных ситуациях. Но опыт показывает, что обучение предмету химии в учреждениях среднего образования все ещё сильно полагается на репродуктивные способы работы с учебным материалом.
Как считает М. В. Зуева, главным из условий умственного развития является активизация познавательной деятельности [5,6]. Именно вокруг нее сейчас базируются государственные образовательные стандарты, в том числе, и программа по химии. Требования ФГОС предъявляют следующие критерии образования: учащийся должен уметь анализировать большие объёмы информации, он способен проводить аналогии, устанавливать логические связи, делать выводы по работе [7].
Изучение химии должно быть всесторонне развивающим для ученика: он должен не только просто «зубрить» теорию, но и приобретать навыки по работе с массивными объемами данных. Также здесь стоит учитывать, что он должен применять полученные знания в дальнейшей жизни. В связи с этим, остро стоит вопрос о вовлеченности учащегося в учебный процесс. Одним из способов решения этой задачи является внедрение творческого формата обучения. В этой ситуации требуется глубокое понимание феномена химических задач в развитии умственных способностей.
Одно из противоречий современной ситуации в области химического образования заключается в том, что, с одной стороны, важность и значимость знаний по химии осознаются практически всеми, а с другой стороны, химия традиционно считается трудным предметом для учащихся и поэтому не самым привлекательным. В немалой степени из-за того, что в школьной программе катастрофически уменьшено количество учебного времени, отводимого на изучение химии, это привело к понижению качества химических знаний.
Нами проведено исследование, результаты которого показали, что более 80 % опрошенных учащихся школы считают химию важной и нужной для современного человека, однако более половины участников анкетирования считают химию сложным предметом для понимания. Многие из опрошенных учеников (более 70 %) хотели бы научиться понимать химию, более 50 % считают изучение и понимание химии необходимым для последующего образования и дальнейшей жизни.
Результаты анкетирования также показали, что 30 % участников опроса испытывают затруднения при освоении содержания школьной химии, при этом наибольшую сложность вызывает решение химических задач.
Причин для этого много: уменьшение учебного времени, отводимое на изучение большого объема содержания по химии, усиление теоретического аспекта знаний в школьном обучении, трудности, связанные с выполнением химического эксперимента.
Некоторые из возникающих затруднений возможно разрешить с помощью внедрения в учебный процесс различных химических задач. Умение решать химические задачи является основным критерием творческого усвоения предмета.
Анализ школьных программ по химии показывает, что необходимый уровень сложности расчетных задач, которым необходимо овладеть школьникам, очень низкий. Типология задач также весьма узкая. Наблюдается формальный подход к решению задач и эпизодическое включение их в учебный процесс. Ни в одной программе на обучение решению задач не выделено хоть какое-нибудь время. В имеющихся учебниках по химии практически отсутствуют примеры решения задач или эти примеры даны в слишком малом количестве и потому не очень доступны для понимания.
Современные стандарты предполагают наличие у учащихся умения решать задачи достаточно высокого уровня сложности. Несмотря на это значительная часть учащихся решает задачи плохо, о чем свидетельствуют результаты выполнения заданий ЕГЭ № 27,28,29. Анализ показывает, что не все из пришедших на экзамен по химии приступают к выполнению задач 34, 35.
По данным аналитического отчета ФИПИ о результатах ЕГЭ по химии в 2019 году участники ЕГЭ могут успешно применять один из видов расчета для решения задач базового уровня сложности (задания № 27,28,29), но испытывают трудности при решении более сложных задач (задания № 34,35).Наиболее трудными были задачи линии № 34, решение которой требовало осмысление химических процессов, о которых шла речь в условии, самостоятельного выбора используемых видов расчетов, построение их логической последовательности для поиска неизвестной физической величины [2].
Анализ статистики показал, что выполнить задание 34 полностью, т. е. продемонстрировать логически обоснованную взаимосвязь физических величин, на основании которых проводятся расчеты, и определить неизвестную физическую величину смогли только наиболее подготовленные выпускники. Задачу 35 также выполнили только хорошо подготовленные выпускники.
Учитывая, что эти задания ЕГЭ пытаются выполнить в основном учащиеся профильных классов, можно сделать вывод, что даже они не могут продемонстрировать хорошо сформированное умение решать задачи, то есть то умение, которое является основополагающим для обучения в высших учебных заведениях, где изучается химия.
Анализ практики обучения решению задач позволил выявить следующий ряд проблем:
– неумение учащихся воспользоваться изученными понятиями и другими общими положениями теоретического материала при решении задач («понятийная пустота»);
– преобладание в педагогической практике обучения решению задач алгоритмической деятельности;
– неумение учащимися пользоваться такими установками, как «вывести формулу», «воспользоваться законом», «подставить в формулу». Часто обучающийся знает формулу для решения задачи, но не может ей корректно воспользоваться;
– неумение производить алгебраические преобразования, округлять до определенной цифры, незнание размерности физических величин.
Нередко наблюдаются математические затруднения учащихся. Вероятно причиной является несформированность математических приемов, необходимых при изучении химии, несформированность умений переносить знания из области математики в область химии.
Трудности при решении химических задач также связаны с неумением глубоко осмысливать химические явления, законы, понятия. Для решения данных проблем необходимо систематическое решение задач на уроках химии и на дополнительных занятиях, расширение типологии химических задач.
Часто учителя отдают предпочтение только одному из способов действий при решении задачи, однако более целесообразно представлять учащимся несколько способов и тем самым создавать условия формирования умений выбирать тот или иной способ решения задачи в зависимости от ее особенностей.
Прежде чем решать сложные задачи необходимо отработать химические формулы, законы, правила округления, составления пропорций, измерения физических величин.
При решении задач необходимо соблюдать следующие этапы:
- Предварительный анализ условия задачи:
Прежде чем приступить к решению задачи необходимо внимательно ее изучить, прочитав текст. Предварительный анализ важен для понимания химического процесса, который описан в условии задачи. На этом этапе проверяется глубина знаний учащихся по предмету, умение проводить аналогии с другими ситуациями по химии, с другими дисциплинами. Данный этап наименее алгоритмизирован, поэтому он сложен и вызывает наибольшие трудности у учащихся.
Во время анализа условий задачи учащимся необходимо представить происходящий химический процесс, вспомнить, встречающиеся в условии термины и определения. На этом этапе нужно выявить, какие понятия не ясны ученикам, задать дополнительные уточняющие вопросы.
- Краткая запись условия задачи:
Запись условия задачи помогает фиксации внимания ученика на том, какие величины даны, что необходимо найти и в каких единицах измерения. Условия задачи необходимо записывать при помощи общепринятых обозначений величин. Благодаря записанному условию задачи устраняется необходимость постоянно возвращаться к тексту задачи в процессе ее анализа.
После того, как будут записаны все известные и неизвестные величины, нужно записать различные справочные и вспомогательные данные, обращаясь к таким понятиям, как «молярная масса», «молярный объем газов», «число Авогадро», «относительные атомные и молекулярные массы».
- Выявление химической сущности задачи, составление уравнений всех химических процессов и явлений, о которых идёт речь в условии задачи.
Наибольшие трудности у учащихся возникают именно на данном этапе решения задачи. Здесь требуется понимание логики задачи, интерпретация ее условий в виде химико-математических уравнений и формул [1, с. 12–14; 3].
Опыт проведения совместных занятий с учителями математики показывает, что у них также могут возникать сложности по поводу логики химической задачи, понимания ее условий и это, учитывая, то что задачи на смеси являются неизменным компонентом заданий ЕГЭ.
- Соотношения между качественными и количественными данными задачи, то есть установление связей между приводимыми в задаче величинами с помощью алгебраических уравнений (формул) — законов химии и физики:
При решении химических задач часто используют такие физические величины, как объем, количество вещества, масса.
Связь между этими величинами может быть выражена с помощью различных уравнений:
; 
; 
Необходимо чётко понимать взаимосвязь величин для того, чтобы в ходе решения задачи правильно использовать именно те данные, которые представлены в условии. Например, количество вещества связывает не только массу с молярной массой, но и объем с молярной массой [4, с. 42–46].
- Математические расчеты:
Для того, чтобы правильно решить задачу, необходимо также корректно провести математические расчеты. Все величины, которые приведены в условии задачи, даются с определенной точностью измерения. Её указывают при помощи десятичных знаков.
Какая точность указана в условии задачи, такую же нужно использовать и при проведении расчетов. Если при решении используются числовые величины, измеренные с различной степенью точности, то следует руководствоваться правилом, которое гласит, что точность результатов действий не может быть больше, чем точность наименее точного числового выражения.
Округление чисел производится путем уменьшения числа значащих цифр, то есть всех цифр числа, включая и нули, за исключением нулей, которые стоят перед первой значащей цифрой. Отбрасывание цифр начинается с правого края, если последняя отбрасываемая цифра больше 5, то та цифра, которая стоит перед ней, должна быть увеличена на единицу.
При систематическом решении химических задач учащиеся овладевают алгоритмами, требующими только знание основных расчетных формул и точного следования этапам решения для каждого типа задач, также происходит развитие логических приемов решения задач, одним из элементов которых может быть наглядно-графическое представление ее условий.
Таким образом, решение учебных химических задач создает условия для управления обучением и развитием творческого мышления учащихся, соответствующие современным дидактическим стратегиям обучения.
Литература:
- Гузеев В. В.. О системе задач и задачном подходе к обучению // Химия в школе.- 2001. — № 8. — С.12–14.
- Добротин Д. Ю. Методические рекомендации для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2019 года по химии // ФИПИ. URL: http://www.fipi.ru/sites/default/files/document/1566460019/himiya_2019.pdf (дата обращения: 12.12.2019).
- Ерыгин Д. П. Методика решения задач по химии. — М.: Просвещение, 1989. — 176 с.
- Злотников Э. Г.. Решение стандартных задач нестандартным способом // Химия в школе. — 2011. — № 2. — С. 42–46.
- Зуева М. В. Развитие учащихся в процессе познания науки химии. — М.: Просвещение, 2013. — 190 с.
- Зуева М. В. Методика преподавания химии. — М.: Просвещение, 2009. — 190 с.
- Министерство образования и науки Российской Федерации. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования. — М.: просвещение, 2011. — 48 с.
