канд. пед. наук, Тху Зау Мот университет, Вьетнам, г. Тху Зау Мот
РАЗВИТИЕ СПОСОБНОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕГО ПРИРОДНОГО МИРА У УЧАЩИХСЯ ЧЕРЕЗ ОБУЧЕНИЕ НА ОСНОВЕ ПРАКТИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ ПО ТЕМЕ «СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ»
АННОТАЦИЯ
В современной общеобразовательной программе развитие у учащихся способности изучения окружающего природного мира является одной из важных целей преподавания естественных наук. Однако на практике преподавания химии в средних школах связь между химическими знаниями и практическими ситуациями ограничена, что оставляет учащимся мало возможностей применять свои знания для объяснения явлений повседневной жизни. Данная работа посвящена исследованию проектирования и организации обучения практическим ситуациям по теме «Скорость химической реакции» с целью развития у учащихся компетенции к исследованию окружающего мира. Исследование проводится с теоретической точки зрения посредством анализа и синтеза документов, систематизации теоретических основ и педагогического проектирования. Результаты исследования позволили разработать систему практических ситуаций, связанных с содержанием знаний, также предложены методы реализации обучения, ориентированного на развитие способности изучения окружающего природного мира. Эти результаты способствуют созданию научной основы для инноваций в методах преподавания химии в средних школах, ориентированных на практическое применение и развитие компетенций учащихся.
ABSTRACT
In the current general education curriculum, developing students' ability to explore the natural world is one of the important goals of teaching. However, in the practice of teaching Chemistry in high schools, the connection between chemical knowledge and real-life situations is limited, leaving students with few opportunities to apply their knowledge to explain phenomena in daily life. This paper focuses on researching the design and organization of teaching practical situations in the topic of “Rate of chemical reactions” to develop students' ability to explore the natural world. The research is conducted from a theoretical perspective through the analysis and synthesis of documents, systematization of theoretical foundations, and pedagogical design. The research results have developed a system of practical situations linked to the knowledge content and proposed methods for implementing teaching oriented towards developing the ability to explore the natural world. These results contribute to providing a scientific basis for innovating chemistry teaching methods in high schools, focusing on practical applications and developing students' competencies.
Ключевые слова: Программа общего образования 2018 года, практическая ситуация, преподавание химии, скорость химической реакции.
Keywords: 2018 General education progra, ability to explore the natural world, practical situations, chemistry teaching, rate of chemical reactions.
1. Введение
В контексте современных реформ в системе общего образования развитие компетенций учащихся считается ключевой задачей, при этом способность изучения окружающего природного мира играет особенно важную роль в естественнонаучных дисциплинах. Эта компетенция не только помогает учащимся развивать умение наблюдать, задавать вопросы и объяснять явления, но и позволяет им применять научные знания для решения реальных задач.
Для развития этой компетенции в преподавании химии эффективным методом считается использование практических сценариев. Ситуации, близкие к реальной жизни, помогают учащимся связать научные знания с действительностью, одновременно побуждая их к проактивному мышлению, формулированию вопросов и поиску способов объяснения природных явлений.
Тема «Скорость химической реакции» [4] имеет множество практических применений, таких как сжигание топлива, консервирование продуктов питания, промышленное производство и биохимические реакции в организме. Поэтому организация преподавания этой темы посредством практических ситуаций не только помогает учащимся глубже понять знания, но и эффективно способствует развитию их способности изучения окружающего природного мира.
2. Теоретическая основа
Согласно ориентации новой общеобразовательной программы, компетенция - это личностное качество, формируемое и развиваемое посредством врожденных качеств и процесса обучения и тренировки, позволяющее людям мобилизовать синтез знаний, навыков и других личностных качеств, таких как интерес, убеждение, воля, для успешного выполнения определенного вида деятельности, достижения желаемых результатов в конкретных условиях. Среди них способность изучения окружающего природного мира является одной из основных компетенций, которые необходимо формировать и развивать у учащихся при преподавании естественнонаучных дисциплин [2].
Способность изучения окружающего природного мира с химической точки зрения понимается как способность учащихся: наблюдать, собирать информацию; анализировать, обрабатывать данные; объяснять; прогнозировать результаты исследований некоторых объектов и явлений в природе и жизни [3].
Конкретные проявления способности изучения окружающего природного мира включают в себя:
- Формулирование проблемы: распознавание и формулирование вопросов, связанных с проблемой; анализ контекста для определения проблемы; изложение проблемы.
- Вынесение суждений и формулирование гипотез: анализ проблемы для формулирования суждений; формулирование и изложение исследовательских гипотез.
- Планирование проведения исследования: разработка логической структуры содержания исследования; выбор соответствующих методов (наблюдение, экспериментирование, исследование, интервью и т. д.); создание плана проведения исследования.
- Реализацию плана: сбор фактов и доказательств (наблюдение, запись, сбор данных, экспериментирование); анализ данных для подтверждения или опровержения гипотез; формулирование выводов и их корректировка по мере необходимости.
- Написание, представление отчетов и обсуждение: использование языка, рисунков, диаграмм и таблиц для описания процесса исследования и его результатов. Учащиеся должны уметь писать отчеты после проведения исследования; активно слушать и уважать точки зрения и мнения других, чтобы позитивно воспринимать, объяснять, обсуждать и убедительно защищать результаты своего исследования.
Таким образом, развитие способности изучения окружающего природного мира не только помогает учащимся осваивать знания, но и способствует развитию научного мышления.
Кроме того, компетентностно-ориентированное обучение - это процесс организации учебной деятельности, помогающий учащимся активно приобретать знания и развивать необходимые компетенции. В отличие от традиционного обучения, этот метод подчеркивает роль учащихся как субъекта в процессе обучения, обретение знаний посредством практической деятельности, исследования и связи знаний с реальной действительностью.
Основные характеристики компетентностно-ориентированного обучения включают: представление проблемных ситуаций; поощрение учащихся к задаванию вопросов и поиску решений; расширение экспериментальной и практической деятельности и оценивание на основе процесса обучения и результатов.
В преподавании химии применение этого подхода помогает учащимся не только «знать», но и «понимать» и «применять» знания.
3. Методы исследования
Данное исследование проводилось в теоретическом ключе с целью создания научной основы для организации преподавания темы «Скорость химической реакции» с акцентом на развитие у учащихся способности изучения окружающего природного мира на практике. Использованные методы включали: анализ и обобщение отечественной и международной литературы по компетентностному обучению; систематизацию и обобщение теории для определения структуры и компонентов компетентности, а также ориентации организации обучения; анализ содержания учебных программ и учебников для выявления материала, который может быть использован в практических ситуациях; разработку педагогических сценариев для построения системы ситуаций и предложение соответствующих методов обучения, а также анализ и оценку результатов проектирования на основе критериев пригодности, осуществимости и способности развивать у учащихся компетенцию по изучению природного мира.
4. Результаты и обсуждение
На основе анализа содержания учебной программы и учебника по химии 10 класса, в сочетании с подходами к обучению, ориентированными на развитие компетенций, и обучением на основе практических ситуаций, в исследовании была разработана система практических ситуаций, связанных с темой «Скорость химической реакции». Эти ситуации отобраны из знакомых явлений повседневной жизни и производственной деятельности, обеспечивая научность, практическую значимость и соответствие особенностям познавательной деятельности учащихся старших классов.
Одновременно для каждой ситуации в исследовании предлагаются методы организации обучения, направленные на развитие у учащихся способности к изучению окружающего природного мира. Данные методы разработаны с целью вовлечения учащихся в процесс научного познания через такие виды деятельности, как анализ ситуации, выдвижение гипотез, поиск информации, обсуждение и формулирование выводов. Полученные результаты представлены в Таблице 1.
Таблица 1.
Система практических ситуаций и методов организации обучения по теме «Скорость химической реакции»
|
№ |
Практическая ситуация |
Методы обучения |
Связанное содержание знаний |
Проявление компетенций учащихся |
|
1 |
Использование вентилятора при разжигании угольной печи усиливает горение. |
Использование метода наблюдения и группового обсуждения; учащиеся анализируют роль воздуха (O₂), выдвигают гипотезы и объясняют явление увеличения скорости реакции горения. |
Снижение концентрации O₂: уменьшает процессы окисления и подавляет аэробные микроорганизмы → замедляет процесс порчи. |
Анализ ситуации, выдвижение гипотез и представление научной аргументации |
|
2 |
Хранение продуктов в вакууме помогает продлить срок их использования. |
Применение обучения на основе жизненных ситуаций; учащиеся анализируют условия хранения, делают выводы о роли концентрации и давления, на основе чего формулируют научные заключения. |
Влияние концентрации: высокая концентрация кислоты → больше ионов H⁺ → увеличение числа столкновений с металлом → реакция протекает быстрее. |
Предложение и оценка решений, объяснение на научной основе |
|
3 |
Реакция между кислотой и металлом протекает быстрее при увеличении концентрации кислоты. |
Организация исследовательского эксперимента; учащиеся наблюдают реакции при различных концентрациях, собирают и обрабатывают информацию, выявляют закономерности влияния концентрации. |
Влияние температуры: повышение температуры → увеличение кинетической энергии молекул → больше эффективных столкновений → ускорение реакций разложения и активности микроорганизмов. |
Наблюдение, обработка данных, анализ и выявление научных закономерностей |
|
4 |
Пища, оставленная на жаре, портится быстрее, чем в холодильнике. |
Организация обучения на основе практических ситуаций с постановкой проблемы; учащиеся анализируют явление порчи продуктов, выдвигают гипотезы о влиянии температуры, формируя знания о роли температуры в скорости реакции. |
Влияние площади поверхности: измельчение → увеличение площади соприкосновения → увеличение числа столкновений → реакция протекает быстрее и более полно. |
Анализ практических явлений, выдвижение гипотез и объяснение на основе научных знаний |
|
5 |
В производстве цемента необходимо измельчать сырьё до очень мелкого состояния перед обжигом. |
Обучение на основе производственных кейсов; учащиеся изучают промышленный процесс, анализируют роль площади поверхности в реакции. |
Увеличение площади контакта + равномерное смешивание: топливо в виде аэрозоля → лучше контактирует с O₂ → быстрее сгорает, более высокая эффективность. |
Изучение производственных процессов, применение знаний для объяснения и представления |
|
6 |
Топливо распыляется в виде тумана в двигателе. |
Использование наглядного метода в сочетании с решением проблем; учащиеся наблюдают изображения, анализируют механизм распыления топлива и объясняют роль площади соприкосновения. |
Площадь поверхности: мелкий уголь → большая площадь контакта с O₂ → увеличение скорости горения. |
Наблюдение, анализ, объяснение и формулирование выводов |
|
7 |
При измельчении угля он сгорает быстрее. |
Применение проблемного обучения и демонстрационных экспериментов; учащиеся прогнозируют, проверяют и объясняют роль площади поверхности в скорости реакции. |
Роль ферментов (биологических катализаторов): ферменты катализируют превращение сахара → CO₂ → образование пузырьков газа, вызывающих подъём теста; процесс зависит от температуры и среды. |
Наблюдение эксперимента, сравнение случаев и формулирование научных выводов |
|
8 |
Дрожжи помогают тесту быстрее подниматься. |
Организация исследовательского обучения в сочетании с работой с источниками; учащиеся изучают роль ферментов и объясняют механизм биологического катализа. |
Роль катализатора: снижение энергии активации → увеличение числа эффективных столкновений → повышение скорости реакции без расходования катализатора. |
Обобщение, исследование, представление результатов и обсуждение |
|
9 |
В производстве аммиака (процесс Габера) необходим катализатор. |
Организация STEM-обучения или изучения научных материалов; учащиеся исследуют процесс Габера, анализируют роль катализатора и условий реакции. |
Биологический катализ: ферменты обладают высокой специфичностью, обеспечивая быстрое протекание реакций при обычных условиях. |
Анализ роли катализатора и объяснение механизма с научной точки зрения |
|
10 |
Ферменты в организме ускоряют протекание биохимических реакций. |
Использование интегрированного межпредметного обучения (биология – химия); учащиеся анализируют роль ферментов в организме, связывают с практикой и обобщают знания о катализаторах. |
Снижение концентрации O₂: уменьшает процессы окисления и подавляет аэробные микроорганизмы → замедляет процесс порчи. |
Поиск информации, анализ и объяснение биологических механизмов с научной точки зрения |
Результаты, представленные в таблице, показывают, что разработанная система практических ситуаций и методов организации обучения обеспечивает тесную взаимосвязь между содержанием знаний и целью развития у учащихся способности к познанию окружающего мира.
Прежде всего, отобранные практические ситуации основаны на явлениях, близких к повседневной жизни и производству, таких как процессы горения топлива, хранение продуктов питания и промышленные применения. Эти ситуации выступают отправной точкой познавательного процесса, способствуют повышению интереса к обучению и формируют мотивацию учащихся к активному участию в исследовательской деятельности. Тем самым у учащихся развивается способность выявлять проблемы и формулировать научные вопросы — важная составляющая способности к познанию мира.
Кроме того, методы организации обучения разработаны таким образом, чтобы вовлечь учащихся в активные виды учебной деятельности, такие как групповые обсуждения, анализ ситуаций, наблюдение экспериментов и работа с источниками информации. Благодаря этим видам деятельности учащиеся получают возможность выдвигать научные гипотезы, прогнозировать результаты и проверять их посредством экспериментов или логических рассуждений. Это является важным этапом формирования научного мышления и логического анализа [1].
Также интеграция таких методов, как проблемное обучение, исследовательское обучение, анализ кейсов и обучение, связанное с производственной практикой, создаёт условия для выполнения учащимися более сложных исследовательских действий. Учащиеся не только наблюдают явления, но и учатся планировать исследование, собирать и обрабатывать информацию, а также делать научные выводы. Этот процесс способствует развитию ключевых навыков познавательной деятельности.
Особенно важно, что разработанные ситуации соответствуют основным факторам, влияющим на скорость химической реакции (концентрация, давление, температура, площадь поверхности, катализатор), что позволяет учащимся системно формировать знания. Одновременно требование применять полученные знания для объяснения аналогичных явлений в реальной жизни способствует развитию способности применять научные знания на практике, завершая цикл познавательной деятельности.
Таким образом, система практических ситуаций и методов обучения не только обеспечивает усвоение знаний о скорости химических реакций, но и создаёт благоприятные условия для всестороннего развития познавательных способностей учащихся. Это является важным основанием для подтверждения целесообразности и значимости данного подхода в преподавании химии в школе.
5. Заключение
Исследование было направлено на разработку теоретической основы и предложение подхода к организации обучения теме «Скорость химической реакции» с ориентацией на развитие у учащихся способности к познанию окружающего мира через практические ситуации. На основе анализа учебной программы и содержания учебника по химии для 10 класса была разработана система практических ситуаций, связанных с факторами, влияющими на скорость химической реакции, такими как концентрация, давление, температура, площадь поверхности и катализатор.
Одновременно в исследовании предложены методы организации обучения, соответствующие каждой ситуации, направленные на развитие активности и самостоятельности учащихся в процессе обучения. Эти методы создают условия для участия учащихся в характерных видах научно-исследовательской деятельности, таких как: выявление проблемы, выдвижение гипотез, проведение исследования, обработка информации и формулирование выводов.
Результаты исследования показывают, что организация обучения через практические ситуации не только способствует повышению эффективности усвоения знаний о скорости химической реакции, но и создаёт благоприятную среду для всестороннего развития компонентов познавательной способности учащихся. Данный подход соответствует современным направлениям обновления школьного образования.
Однако, поскольку исследование носит теоретический характер, полученные результаты ограничиваются этапом предложения и проектирования. В связи с этим в дальнейших исследованиях необходимо проведение педагогического эксперимента для проверки эффективности предложенных мер в реальной практике обучения.
Список литературы:
- Краевский В. В., Хуторской А. В. Основы обучения: дидактика и методика. – М.: Академия, 2007. – 352 с.
- Министерство образования и профессиональной подготовки (2018). Общая программа общего образования (Издано вместе с циркуляром № 32/2018/TT-BGDĐT от 26 декабря 2018 года министра образования и профессиональной подготовки).
- Министерство образования и профессиональной подготовки (2018). Общеобразовательная программа – предмет «Химия» (Издано вместе с циркуляром № 32/2018/TT-BGDĐT от 26 декабря 2018 года министра образования и профессиональной подготовки).
- Чан Тхань Хюэ, Нгуен Нгок Ха, Дуонг Ба Ву. Химия 10 класс Canh Dieu. - Ханой: Педагогический университет, 2022. – 119 c.