В статье рассматривается методика реализации межпредметных связей и формирование экспериментальных умений обучающихся по химии с использованием проблемного обучения.
Ключевые слова: обучение химии, межпредметные связи, экспериментальные умения, проблемное обучение.
Современное образование требует интеграции знаний из различных областей, что особенно актуально для изучения естественных наук, таких как химия. Одним из ключевых подходов к реализации межпредметных связей является проблемное обучение, которое позволяет не только углубить понимание материала, но и развить навыки экспериментирования у школьников. В данной статье мы рассмотрим, как внедрение проблемного обучения может служить эффективным инструментом при формировании экспериментальных умений у обучающихся, а также как это связано с междисциплинарным подходом.
Проблемное обучение основано на вовлечении обучающихся в активное решение актуальных проблем, формирующихся из реальных жизненных ситуаций. Это метод, который акцентирует внимание на развитии критического мышления и умений решать нестандартные задачи [1]. В контексте химии данное обучение может быть использовано для создания ситуаций, где обучающимся необходимо применять теоретические знания на практике, подразумевая изучение тем во взаимосвязи с другими науками, такими как физика, биология и экология.
Межпредметные связи помогают обучающимся увидеть хозяйственную, социальную и техническую значимость химических процессов [4]. Они позволяют строить логические связи между разными областями знаний. Например, изучение химии воды не только включает химические реакции, но также затрагивает темы экологии, физики (степени нагрева, агрегатные состояния) и биологии (влияние загрязнения на экосистемы).
Формирование экспериментальных умений требует целенаправленного подхода, который включает: теоретическую подготовку (обучающиеся должны быть ознакомлены с основными методами и приемами, используемыми в лабораторной практике); практические занятия (необходима активная практика, где обучающиеся смогут самостоятельно проводить эксперименты и анализировать их результаты); рефлексия и саморефлексия (обучающиеся должны уметь анализировать свои действия, находить ошибки и предлагать пути их устранения) [3].
При внедрении проблемного обучения, учитель может ставить перед учащимися задачи, требующие глубокого анализа и применения знаний, полученных на различных дисциплинах. Например, при изучении кислот и оснований можно одновременно рассмотреть их влияние на окружающую среду, основываясь на знаниях по экологии.
Примеры реализации межпредметных связей:
Проектная деятельность: создание исследований на тему «Влияние различной химии на качество воды». Ученики могут использовать знания о реакциях веществ, её интерпретировать через призму экологии.
Лабораторные работы: проведение экспериментов на тему «Реакции нейтрализации», где обучающиеся изучают не только сам процесс, но и его применение, например, в приготовлении медикаментов или очистке сточных вод.
Кросс-дисциплинарные уроки: проведение уроков, в которых объединяются темы химии и биологии, такие как изучение фотосинтеза, где можно рассмотреть, как химические реакции влияют на биологические процессы.
Данные подходы не только развивают критическое мышление и практические навыки, но также углубляют понимание науки как системы взаимосвязанных дисциплин. В конечном итоге, это способствует подготовке более высококвалифицированных специалистов, готовых решать сложные проблемы в своей профессиональной деятельности [2].
Для иллюстрации применения проблемного обучения можно рассмотреть несколько примеров.
Проблема загрязнения воды: обучающимся можно задать вопрос о причинах загрязнения местных водоемов. Они могут исследовать качество воды, анализировать химический состав образцов и разрабатывать стратегии по улучшению ситуации, что вовлекает знания из экологии и медицины.
Разработка чистых технологий: обучающиеся могут работать над проектом по разработке экологически чистых технологий, таких как создание биоразлагаемых упаковок или альтернативных источников энергии. Это требовало бы знаний не лишь из химии, но и физики и технологий.
Сравнительный анализ: обучающиеся могут провести сравнительный эксперимент, например, по изучению эффектов различных удобрений на рост растений. Это задание соединяет химию с биологией и может вовлечь исследование экономической стороны вопроса.
Преимущества использования проблемного обучения:
— повышение увлеченности: обучающиеся становятся более мотивированными, когда видят реальное применение своих знаний и участвуют в решении актуальных проблем;
— развитие навыков критического мышления: проблемное обучение способствует развитию аналитических способностей, что необходимо для успешного научного исследования;
— интеграция знаний: обучающиеся видят взаимосвязь между разными предметами, что помогает в осмыслении полученных знаний и формировании более целостной картины мира;
— стимуляция командной работы: Часто проблемы решаются в группах, что развивает коммуникативные навыки и умения работать в команде.
— улучшение коммуникативных навыков: работа в группах над проблемными задачами требует активного общения и обсуждения. Обучающиеся учатся высказывать свое мнение, аргументировать свои идеи и слушать других, что является важным навыком, как в учебе, так и в будущем профессиональном взаимодействии;
— подготовка к реальным задачам: в современном мире, где научные проблемы становятся все более комплексными, важно, чтобы обучающиеся развивали способность мыслить критически и находить решения для реальных задач. Проблемное обучение подготавливает их к этой задаче, обучая их использовать научные методы и работать с данными [4].
К примеру, можно привести ряд задач по химии, которые можно использовать для реализации межпредметных связей и формирования экспериментальных умений школьников с использованием проблемного обучения, например:
- Задача на тему экологии (межпредметная связь с биологией).
Ситуация: В реке произошло загрязнение, и местные жители обеспокоены состоянием водоема.
Вопрос: Какие химические реакции могут происходить в воде при попадании нефтепродуктов, и как это может повлиять на водную флору и фауну?
Упражнение: Проведите эксперимент, имитирующий загрязнение воды, и проанализируйте, как различные вещества взаимодействуют между собой. Запишите наблюдения и предложите способы очистки воды.
- Задача по взаимодействию кислот и оснований (межпредметная связь с физикой).
Ситуация: Планируется исследовать, как изменяется pH раствора при добавлении различных кислот и оснований.
Вопрос: Как концентрация растворов влияет на их pH, и каким образом это соотносится с теорией ионов и теплотой нейтрализации?
Упражнение: Выполните серию экспериментов с использованием лакмусовой бумаги и pH-метра, сравните результаты и выясните, как изменение температуры влияет на реакции.
- Задача по химии и математике.
Ситуация: Ученые разработали новый препарат для очистки сточных вод.
Вопрос: Как рассчитать количество реагентов, необходимых для нейтрализации определенного объема сточных вод с известным уровнем загрязненности?
Упражнение: На основе уравнений химических реакций и данных о концентрации загрязняющих веществ выполните расчеты объемов и масс необходимых реагентов.
- Задача по анализу продуктов горения (межпредметная связь с географией).
Ситуация: Исследуется влияние сжигания ископаемых видов топлива на окружающую среду.
Вопрос: Какие продукты образуются при сжигании угля, и как они влияют на качество воздуха в городах?
Упражнение: Проведите эксперимент по сжиганию различных видов топлива, определите состав образовавшихся газов и оцените их влияние на здоровье человека и экосистему.
- Задача на тему материаловедения (межпредметная связь с физикой и технологией).
Ситуация: Вам необходимо выбрать подходящие материалы для создания нового контейнера для хранения химических веществ.
Вопрос: Как свойства растворов влияют на выбор материалов, и как провести эксперимент, чтобы протестировать устойчивость различных материалов к химическим веществам?
Упражнение: Проведите серию тестов на коррозию, используя различные образцы материалов, и сделайте выводы о том, какой материал наиболее устойчив.
Реализация межпредметных связей и формирование экспериментальных умений через проблемное обучение являются мощными инструментами в современном образовательном процессе. Это не только повышает уровень усвоения материала, но и готовит учеников к реальным вызовам, с которыми они столкнутся в будущем [2]. Данный подход развивает у школьников навыки, которые будут востребованы в их профессиональной жизни, способствует формированию ответственного отношения к окружающему миру и увеличивает их научную грамотность.
Использование проблемного обучения способствует не только углубленному изучению предмета, но и формированию важнейших социальных и коммуникативных навыков [1]. Для дальнейшего развития данного подхода в образовательных учреждениях стоит продолжать исследовать методы и подходы, которые помогут адаптировать проблемное обучение под современные реалии и потребности обучающихся.
Таким образом, можно утверждать, что проблемное обучение становится важным элементом в системе образования, позволяя обучающимся не только усвоить знания, но и научиться применять их на практике, что является залогом успешного будущего.
Литература:
- Добротин Д. Ю. О проверке экспериментальных умений учащихся // Химия в школе. — 2016 − № 1. — С. 8–15.
- Ильина Ю. Н., Кочергина Н. И., Польских С. В. Реализация межпредметных связей при обучении химии как фактор повышения эффективности учебного процесса // Современное педагогическое образование. — 2023. — № 3. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-mezhpredmetnyh-svyazey-pri-obuchenii-himii-kak-faktor-povysheniya-effektivnosti-uchebnogo-protsessa (дата обращения: 23.10.2024).
- Петунин О. В. Способы межпредметной интеграции школьных естественнонаучных дисциплин // Вестник Кемеровского государственного университета. Серия: Гуманитарные и общественные науки. — 2017. — № 2 (2). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposoby-mezhpredmetnoy-integratsii-shkolnyh-estestvennonauchnyh-distsiplin (дата обращения: 23.10.2024).
- Полосин B. C. О формировании лабораторных навыков по химии // Химия в школе. 1952. — № 2. — С. 24–30.
