Использование метода проектов при изучении химии

Метод проектов широко известен и издавна используется в мировой педагогической практике. Впервые он описан в книге «Метод проектов» в 1918 году американским психологом и педагогом В. Килпатриком, хотя его начали использовать значительно раньше [7]. Его цель индивидуализировать процесс обучения, дать возможность каждому ребенку обучаться в наиболее удобном для него режиме, «выплеснуть» ограниченный временными рамками урок во внеурочную деятельность. За ним закрепилась слава наиболее эффективного метода обучения, особенно применительно к таким предметам, где предусматривается та или иная практическая деятельность, где реализуется идея конструктивизма, проблемный подход к обучению, исследовательские методы.

В нашу страну метод проектов пришел в 1905 году. Под руководством русского педагога С. Г. Шацкого была организована небольшая группа сотрудников, пытавшихся пропагандировать метод проектов среди российских педагогов. Однако он не занял достойного места в системе образования, поскольку не был педагогически осмыслен, очень быстро выродился в так называемый бригадный метод и был изъят из учебного процесса школы. Вместе с тем в зарубежной школе он активно и весьма успешно развивался [7].

В наше время к методу проектов обращаются в связи с тем, что современный этап развития общества выдвигает особые требования к образованию и ставит задачу учить школьников и студентов самим добывать знания, развивать их познавательные способности. А метод проектов для этого предоставляет наилучшие возможности. В последнее десятилетие он стал одной из наиболее значимых инноваций в образовании России. Метод проектов постепенно завоевывает ведущие позиции и признан перспективным направлением развивающего обучения.

Сейчас во многих школах проектная деятельность учащихся занимает значительное место в расписании дополнительного образования. Осуществляется переподготовка учителей, проводятся семинары по организации проектной деятельности. Все это говорит о готовности современной школы к применению проектов в обучении [6]. В вузе необходимо продолжать работу со студентами в этом направлении, соблюдая преемственность в системе школа — вуз.

И все-таки, несмотря на столь широкую популярность и столь давнюю историю, метод проектов содержит до сих пор много неясностей и противоречий в его трактовке, а, следовательно, и в его использовании [7]. Определенную роль в этом играют и трудности, возникающие в ходе работы над проектом. Например, от преподавателя требуется необходимость затрат большого количества времени на индивидуальную работу с каждым студентом при отсутствии специально отведенного времени в ходе учебной деятельности, а также существует опасность постановки нереальной для данного студента задачи и др. Студенты, как правило, затрудняются в определении ведущих целей и задач, в выборе оптимальных путей решения проблемы при наличии альтернативы, в аргументировании и осуществлении выбора, в объективном оценивании результатов проектирования и т. д. И, конечно, дополнительная нагрузка на студента в связи с выполнением проекта, которая может привести к нарушению общего учебного процесса.

Поэтому метод проектов ни в коем случае нельзя рассматривать как один из альтернативных подходов к организации учебного процесса (точно также как виртуальный лабораторный практикум или виртуальный демонстрационный эксперимент считать альтернативой лабораторного практикума и реального демонстрационного эксперимента). Он должен включаться в учебный процесс как дополнительное средство, повышающее качество учебного процесса и способствующее развитию личностных качеств обучаемых [8].

Проектирование на сегодняшний день является одним из распространенных видов интеллектуальной деятельности, который применяется в разных сферах, утратив свое первоначальное «техническое» звучание. В разных сферах деятельности создаются и реализуются проекты различных масштабов. Сегодня мы чуть ли не ежедневно слышим о начинаемых или планируемых издательских, театральных, деловых, экологических и других проектах. Здесь особенно следует обратить внимание на то, что создание нового продукта, например, написание книги,– это только часть проекта. Написанную книгу нужно издать и распространить, чтобы она дошла до читателя. Поэтому проекты отличаются от регулярно воспроизводимого процесса тем, что он имеет единичный жизненный цикл с фиксированными временными рамками начала и окончания.

В широком смысле проект сегодня понимается как особый способ постановки и решения проблемы. Особый — потому, что не каждая проблема решается проектным способом, а лишь та, которая включает не только образ желаемого результата, но и саму деятельность по его получению. Всякий проект реализуется, когда есть потребность в чем-то новом или в усовершенствовании чего-то уже существующего [7]. Проект нужен тогда, когда сознается потребность в чем-то, но те, у кого эта потребность возникла, не знают что и как нужно сделать, чтобы её удовлетворить. В таком случае говорят, что существует проблема.

Технология проектного обучения позволяет индивидуализировать учебный процесс, создавая благоприятные условия для включения в него слабоуспевающих студентов и успешных путем одновременной дифференциации как сложности и объёма индивидуального задания, так и уровня управления при выполнении проекта [3].

Проектная деятельность обучаемых является одним из методов развивающего обучения, направлена на выработку самостоятельных исследовательских умений (постановка проблемы, сбор и обработка информации, проведение эксперимента, анализ полученных результатов), способствует развитию творческих способностей и логического мышления, объединяет знания, полученные в ходе учебного процесса и приобщает к конкретным жизненно важным проблемам, а также повышает мотивацию студентов к изучению данной дисциплины.

Целью обучения здесь является не формирование суммы знаний, а формирование умения приобретать эти знания. Очевидно, что при реализации метода проектов радикально изменяются роль и место преподавателя в учебном процессе. Из «источника знаний» преподаватель превращается в организатора познавательной деятельности, консультанта и единомышленника студента [6]. Умение пользоваться методом проектов — показатель высокой квалификации преподавателя, его прогрессивной методики обучения и развития обучаемых. На долю научного руководителя при реализации проекта выпадает не только роль человека, способного грамотно сформулировать цель, задачи, определить функции каждого из участников проекта. Дело научного руководителя — помочь студенту приступить к практической реализации проекта; а когда начнется практическая работа над проектом корректировать, критиковать или поощрять действия исполнителей проекта, обсуждать промежуточные результаты, помогать в затруднительных ситуациях [8].

Проектную деятельность в вузе можно осуществлять в работе студенческих научных кружков, при подготовке докладов на студенческую научную конференцию, в виде разработок информационных исследовательских и информационных экспериментальных проектов во внеучебное время с последующей защитой проектов на занятиях.

Основные требования к проекту:

1.      Наличие значимой в исследовательском, творческом или социальном плане проблемы.

2.      Практическая, теоретическая или познавательная значимость предполагаемых результатов.

3.      Самостоятельная деятельность студентов.

4.      Структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов).

Признаки классификаций типов проектов:

I.                  В соответствии с доминирующей в проекте деятельности (исследовательская, поисковая, творческая, прикладная и др.).

II.               По характеру предметно-содержательной части проекта (монопроект, межпредметный проект).

III.            По характеру контактов (среди участников одной группы, разных групп, факультетов, университетов, общественных организаций и др.).

IV.            По количеству участников проекта (индивидуальный, групповой).

V.               По продолжительности проекта (краткосрочный, долгосрочный).

Основные этапы работы над проектом:

1.     Подготовка.

2.     Планирование.

3.     Исследование.

4.     Отчет об исследовании и его представление.

5.     Оценка выполненной работы [1].

Подготовка к проекту заключается в выборе темы и определении целей проекта. В одних случаях тема проекта может выдвигаться преподавателем с учетом учебной ситуации по своему предмету, интересов и способностей студентов. В других тематика проектов может предлагаться самими студентами, которые естественно ориентируются при этом на собственные интересы, не только чисто познавательные, но творческие, прикладные.

Тематика проектов может касаться какого-то теоретического вопроса вузовской программы с целью углубления знаний студентов по этому вопросу. Чаще, однако, темы проектов относятся к какому-то практическому вопросу, актуальному для практической жизни и вместе с тем, требующему привлечения знаний студентов не по одному предмету, а из разных областей, творческого мышления и исследовательских навыков. Таким образом, кстати, достигается вполне естественная интеграция знаний.

И, конечно, тема проекта должна учитывать возможности (интеллектуальные, психологические) и склонности потенциальных исполнителей.

При подготовке к проекту преподаватель знакомит студентов со смыслом проектного подхода и мотивирует их, помогает в постановке целей, которые формулируются исходя из обозначенных потребностей и соответствующих возможностей. Варианты решения проблемы продумывает преподаватель или студенты с подачи преподавателя.

Для более четкого осознания студентами целей и задач проектной деятельности можно предложить им ответить на вопросы:

1.      Что меня интересует?

2.      Почему меня это интересует?

3.      Почему это должно быть интересно остальным?

Этап планирования включает подробное описание требуемого продукта, удовлетворяющего поставленным целям, и поиск средств реализации проекта [3]. При планировании формируются исследовательские группы студентов, вырабатывается план действий, формулируются задачи, которые распределяются между студентами (или группами студентов), обсуждаются методы исследования, источники информации, определяются способы представления результатов (форма отчета), устанавливаются критерии оценки результатов. При этом преподаватель рекомендует лишь необходимую литературу, а дополнительную литературу по изучаемой проблеме студент должен подобрать сам. В процессе планирования решается вопрос требуемых ресурсов (материальных, информационных, финансовых, квалификационных и др.) и источниках их получения. Преподаватель составляет памятки (индивидуальные задания) каждому студенту (или группе студентов) по организации самостоятельной работы для получения желаемого результата, а если предусмотрен эксперимент, то готовит реактивы, приборы, оборудовании.

В ходе исследования студенты в группах или индивидуально ведут самостоятельную работу по структурированию информации, анализируют, сопоставляют данные из различных источников, оценивают их, составляют схемы, таблицы, формулируют проблемы и определяют пути их решения, проводят эксперимент. Преподаватель в ходе выполнения проекта стимулирует самостоятельную поисковую деятельность студентов, координирует их работу, организует проведение эксперимента, обеспечивает технику безопасности. При этом помощь преподавателя заключается не в предоставлении студентам готовых материалов, а в создании условий для активной деятельности, необходимом консультировании по тем или иным проблемам, чтобы вовремя направить их работу в нужное русло.

Отчет об исследовании и его представление. Реализуя проект, получают продукт — результат проектной деятельности. Студенты интерпретируют полученные данные, сравнивают планируемые и реальные результаты. Окончательное оформление результатов исследования — один из самых трудных и важных этапов работы. Задача этого этапа — представить полученные результаты в такой форме, чтобы они были понятны читателю и убедительны для него.

Результаты исследования должны быть оформлены в виде четких и ясных выводов. Работа должна быть написана грамотно и хорошо, соответствовать четкой форме представления материала.

План оформления отчета:

1.      Введение (обоснование актуальности, определение целей, задач, объекта, предмета, гипотезы исследования).

2.      Основная часть (литературный обзор, методика исследования, описание исследования)

3.      Заключение (выводы и результаты).

4.      Список литературы.

Презентация проекта. Итогом работы над проектом должно стать краткое выступление (защита проекта), в котором должны присутствовать те же составляющие, что и в письменном отчете. На выступление, как правило, отводится не более 10 минут, которые следует использовать рационально, излагая главные моменты работы. Мультимедийные средства усиливают содержательную часть проекта, помогают восприятию наиболее сложных элементов темы проекта. В презентации проекта необходимо в той или иной форме участие всех исполнителей проекта, особенно в ответах на вопросы и в дискуссии по проекту.

Критерии оценивания проекта. Должны оцениваться не только предметные знания и способы действий, но и личностные особенности (самостоятельность мышления, гражданская позиция и др.).

Критериальная база оценивания должна содержать следующие элементы:

-                   оригинальность идеи, исследовательский подход к собранным и полученным данным;

-                   полнота и достаточность знаний необходимых для решения проблемы;

-                   последовательность и правильность этапов действий по достижению целей проекта;

-                   аргументация способов решения задач проекта;

-                   правильность оформления работы (верно, понятно, ясно, логично, удобно для восприятия, использование иллюстраций и др.);

-                   презентация доклада по теме проекта (последовательность, убедительность, использование специальной терминологии, наличие наглядности, в том числе использование мультимедийных средств);

-                   личная заинтересованность студента.

Необходимым условием освоения обучаемыми культурных способов проектировочной деятельности является обсуждение того что, как и почему они делали, анализ ошибок и корректировка способа действия.

На кафедре общей химии ДальГАУ апробируется метод проектов в группах студентов инженерно-технических специальностей. Следует заметить, что студенты к участию в проектной деятельности отнеслись с желанием. В текущем учебном году было предложено три профессионально-ориентированных проекта. Для примера мы представили разработку одного из этих проектов.

Студенческий учебно-информационно-исследовательский проект

Тема. Защита автомобильного транспорта и сельхозтехники от коррозии.

Тип проекта: межпредметный (химия, физика, электротехника, электротехническое и констирукционное материаловедение), групповой (4 человека), краткосрочный (1 месяц), доминирующие в проекте деятельности — поисковая и исследовательская). Значимость результатов проекта: познавательная и практическая.

Место, время и форма представления проекта: итоговое занятие по теме «Электрохимические процессы» в группе студентов по направлению подготовки «Электрооборудование и электротехнология». Форма представления проекта: мультимедийная.

Связь с темами основного курса химии: строение вещества, реакционная способность веществ, способы выражения состава растворов, растворы электролитов, гальванические элементы, электролиз. Проект полностью ориентирован на действующую программу и учебный план и может быть легко интегрирован в рамках учебного процесса.

Цель проекта: установить наиболее эффективные способы и средства борьбы с коррозией металлов при хранении и эксплуатации автомобильного транспорта и сельскохозяйственной техники.

Задачи исследования:

1.                          Изучить литературу и провести экспериментальные исследования по следующим направлениям:

а) влияние ингибиторов на скорость коррозии металлов (1 человек);

б) влияние реакции среды на скорость коррозии металлов (1 человек);

в) эффективность протекторной и катодной защиты металлов от коррозии (1 человек).

2.                          Поиск, изучение информации, в том числе по наноматериалам и разработка инструкции «Как уберечь автомобильный транспорт и сельхозтехнику от коррозии» (1 человек).

В результате поиска и анализа научной информации исполнители должны ответить на следующие вопросы:

1.                 Какая связь называется металлической?

2.                 Чем объясняется высокая электро- и теплопроводность металлов?

3.                 Какими химическими свойствами характеризуются металлы?

4.                 В каких средах разрушаются (корродируют) металлы наиболее активно?

5.                 Какие виды коррозии различают по механизму коррозионного процесса?

6.                 Какими способами можно защитить металлы от коррозии?

7.                 На какие группы делятся ингибиторы коррозии металлов? Какова их природа?

8.                 Какие ингибиторы применяют для предотвращения коррозии в растворах, во влажном воздухе и в газах?

9.                 Какие электрохимические способы защиты металлов от коррозии вы знаете? В чем их сущность?

10. Как рассчитывают скорость коррозионных процессов?

Экспериментальная часть

Химическое оборудование: аналитические весы, химические стаканы, сухой элемент, мультиметр.

Реактивы: растворы электролитов (кислоты, соли, щелочи), ингибиторы (K₂Cr₂O₇, Na₃PO₄, Na₂SiO₃), электроды (железный, алюминиевый), освежитель воздуха, гвозди из низкоуглеродистой стали.

Основой коррозионных испытаний является моделирование предполагаемых условий эксплуатации или нахождения в природе. Результаты испытаний могут дать только ориентировочный результат и наиболее оптимистическую оценку стойкости материала.

Таким образом, последовательное освоение всех этапов выполнения проекта позволит студентам приобрести знания, умения и навыки, необходимые для работы над проектами в будущей профессиональной деятельности.

Литература:

1.                             Галкин, И. А. Операционно-проектные технологии активизации креативно-инновационного потенциала /И. А. Галкин, О. В. Парубец, Е. Г. Розметова //Вестник высшей школы.– № 2.–2013.– с. 47–50.

2.                             Зеленская, Е. В. Поэтапная организация учебной проектной деятельности учащихся/ Е. В. Зеленская// Школьные технологии.–2009.– № 5.– с.122–127.

3.                             Емельянова, Н. В. Проектная деятельность студентов в учебном процессе / Н. В. Емельянова // Вестник высшей школы.– № 3.–2011.– с. 82–84.

4.                             Ерохин, М. Н. Нанотехнологии и наноматериалы в агроинженерии / М. Н. Ерохин, В. И. Балабанов, В. В. Стрельцов, В. И. Цыпцин, В. В. Сафонов, В. Ф. Федоренко, Д. С. Буклагин, И. Г. Голубев. — М.: ФГНУ «Росинформагагротех», 2008. — 300 с.

5.                             Лазарев, В. С. Новое понимание метода проектов в образовании / В. С. Лазарев //Педагогика.– № 10.– 2011.– с. 5–11.

6.                             Маркачев, А. Е. Учебно-исследовательские проекты по химии: Содержание и методика реализации/ А. Е. Маркачев, Т. А. Боровских, Г. М. Чернобельская.– М.: Чистые пруды, 2009.– 32 с: ил.– (Библиотечка «Первого сентября», серия «Химия». Вып. 27)

7.                             Полат, Е. С. Метод проектов: история и теория вопроса /Е. С. Полат //Школьные технологии. — № 6.– 2006.– с. 43–47.

8.                             https://docs.google.com/document/d/.../edit