Применение технологий «Развитие основных мыслительных операций на основе решения химических задач»

Майснер С.А.

Развитие основных мыслительных операций на основе решения химических задач

В работе систематизирована информация о типах мыслительных операций и их использовании в решении химических задач. Приведены конкретные примеры использования решения задач для развития мыслительной деятельности учащихся, для закрепления навыков анализа, сравнения, абстрагирования, синтеза, обобщения и прочих операций мышления.

 

В.А.Сухомлинский писал: «Страшная это способность – безделие за партой, безделие месяцы, годы. Это развращает морально, калечит человека, и ничто не может возместить того, что упущено в самой главной сфере, где человек должен быть тружеником, - в сфере мысли».

Современная дидактика нацелена не столько на приобретение знаний, сколько на развитие мыслительных способностей ребенка.

Психологи выделяют следующие закономерности процесса усвоения знаний:

Восприятие  Осмысление  Закрепление  Применение на практике новых знаний  Контроль.

Процесс усвоения имеет свои определенные закономерности, их не надо искать, они давно найдены, а методы каждый учитель подбирает сам в соответствии с целью учебно-воспитательного процесса, со своим мастерством, характером, в соответствии с психико-физиологическими особенностями учеников. Так складывается авторский стиль, методический стиль работы или авторская технология.

Моя работа ориентирована на уровневую и профильную дифференциацию работы с учащимися.

Уровневая дифференциация предполагает организацию процесса обучения с учащимися, имеющими разные способности: слабые, средние (стандарт), продвинутые.

Профильная дифференциация – организация профильного обучения по химии: под этот профиль подведены УМК, модернизированные программы, дидактическое сопровождение, контролирующие материалы.

Предпрофильная подготовка 9-ых классов – это реализация базовых программ, факультативы и элективные курсы «Промышленное производство и связанные с ним профессии».

Мышление – это способность рассуждать и мыслить. Основным условием выработки логического мышления является технология проблемного обучения, которая характеризуется самостоятельным поиском. Что ищет ученик? Он ищет ответ на возникший у него вопрос, он ищет способ решения возникшей проблемы. Основные различия между проблемным и традиционным обучением в двух моментах: они различны по цели и принципам организации педагогического процесса. Активность мышления и интерес учащихся к изучаемому вопросу возникает в проблемной ситуации, когда ученик сам формирует проблему, выдвигает предложения, обосновывает гипотезу, доказывает ее и проверяет правильность решения проблемы. Решение проблемы – это результат анализа новых фактов с опорой на прежние знания. К этому учащиеся подходят не произвольно, а в результате решения продуманной системы вопросов, упражнений и задач. Химические задачи можно решать устно, письменно и экспериментально, но не следует отдавать предпочтение тому или иному способу решения задач.

В развернутом мыслительном процессе, направленном на решение какой-либо задачи, можно выделить шесть основных этапов:

осознание проблемной ситуации,

выделение того, что известно и того, что неизвестно,

ограничение зоны поиска,

появление гипотезы – как предположение о способе решения задачи,

реализация гипотезы,

проверка гипотезы.

Решение задачи – это процесс достижения поставленной цели и поиск необходимых для этого средств в определенных условиях.

Выделяют три типа мыслительных действий, характерных для процесса решения задач:

ориентировочные действия – начинаются с анализа задачи, на основе которого возникает гипотеза, переходящая в план решения,

исполнительные действия сводятся, в основном, к выбору способов решения задачи,

нахождение ответа – сверка решения с «исходными» задачи: если все складывается, то процесс прекращается, а если нет, то продолжается.

Мыслительные операции, необходимые для проникновения вглубь проблемы, стоящей перед учеником, необходимо и можно развивать при решении задач на уроках химии.

В психологии выделяют такие операции мышления, как:

анализ,

сравнение,

абстрагирование,

синтез,

обобщение,

классификация,

категоризация,

кодирование,

раскодирование.

Надо учитывать, что дети имеют разные способности, соответственно, в разной степени используют ключевые виды мыслительной деятельности: репродуктивную (деятельность по образцу/ алгоритму), частично-поисковую (отличается самостоятельностью применения известных знаний в новой ситуации, но не исключает действий по алгоритму), а также творческую (отход от привычного, умение делать иначе общепринятых алгоритмов).

В ходе решения задач идет сложная мыслительная деятельность учащихся, которая определяет развитие как содержательной стороны мышления (знаний), так и действенной (операции действия). Тесное взаимодействие знаний и действий – основа формирования различных приемов мышления: суждений, умозаключений, доказательств.

Сравнение – прием мышления, направленный на:

выявление признаков, по которым можно сопоставлять или противопоставлять вещества, явления;

установление сходства или различий между ними;

обобщение результатов сравнения в виде выводов.

С этим приемом я знакомлю учащихся, начиная с первых уроков химии в 8-ом классе. Например:

1 уровень – репродуктивный: Сравните физические свойства а) меди и цинка, б) мела и угля.

2 уровень – продуктивный: По каким двум, наиболее характерным признакам достаточно противопоставить попарно данные вещества а) и б);

3 уровень – творческий: Какими свойствами а) стекла, б) меди – связано наиболее известное вам применение этих веществ. Какие их свойства являются недостатком при данном практическом применении?

Далее, можем переходить к сравнению группы веществ (явлений), но для этого надо учить учащихся абстрагированию – выделению существенных сторон и признаков веществ/ явлений и отвлечение от признаков несущественных, формированию научных понятий. Для освоения учащимися приема абстрагирования, им можно предложить план действий по выделению существенных признаков:

название вещества/ явления,

общие признаки,

существенные признаки вещества/ явления,

обобщение,

конкретизация.

ПРИМЕР:

Отметьте общие признаки состава вещества, формулы которых приведены ниже:

MnO2, NaOH, H3PO4, CuSO4, Cl2O7

Какие из этих соединений являются оксидами? Приведите свои примеры.

Какие признаки положены в основу распределения на 3 группы и подгруппы веществ, формулы которых приведены ниже:

а) HCl, HJ, H2S, б) H2SO4, HNO3

а) HCl, HNO3 б) H2SO3, H2CO3, в) H3PO4

а) H2SO4, HCl, HNO3 б) H3PO4, HPO3, в) H2SO3, H2S

На таких примерах учащиеся помимо абстрагирования учатся классифицировать вещества/ явления.

Наиболее сложный мыслительный прием – обобщение – формируется в течение всех лет обучения химии. Обобщение – мыслительный переход от одиночного к общему, от менее общего к более общему. Процесс обобщения тесно связан и с другими мыслительными операциями.

Если первый год обучения химии учащиеся обобщают единичные факты, то в старших классах обобщают существенные признаки групп веществ/ явлений, затем идет конкретизация данного обобщения примерами. Выработать этот навык можно лишь посредством задач, упражнений нарастающей трудности.

ПРИМЕР:

В двух банках без этикеток находятся CuO и CaO. В какой из них находится а) CuO? б) HCl, NaOH, в) Na2SO4 , Na 2CO3.

При изучении органической химии в 10-м классе очень трудны задачи на определение количественного состава смесей веществ, качественное распознавание веществ в смеси и разделение смесей. Это связано с тем, что для решения таких задач надо знать химические свойства веществ, умение обобщать полученные сведения о классах органических веществ, анализировать, сравнивать свойства соединений разных классов.

ПРИМЕР:

Газовая смесь содержит этан, этин, этен. Как доказать присутствие в данной смеси трех разных газов. Напишите необходимые уравнения реакций.

Как разделить и выделить в чистом виде компоненты смеси, состоящей из этина, пропена, пропина. Напишите уравнения химических реакций.

Сначала проводят анализ задачи: приходят к выводу, что это углеводороды из разных классов, затем проводят классификацию (раскодирование) и запись их формул, затем обобщают их свойства и записывают в таблицу. На основании сравнения свойств и записи химических реакций делают вывод о присутствии в данной смеси этих трех газов. Далее осуществляют цепочку превращений, пишут уравнения реакций.

Как правило, эти мыслительные операции разделить очень трудно, т.к. в реальном мыслительном процессе они участвуют совместно – при решении химической задачи может быть использована группа мыслительных операций.

Существует два принципиально разных подхода к решению различных задач: алгоритмический и неалгоритмический (эвристический). Первый характеризуется тем, что решение задачи происходит в соответствии с известным алгоритмом, а при втором варианте – алгоритм не используется, мыслительная деятельность направлена на поиск (нового плана, способа) метода решения данной задачи.

При решении задач, начиная с 8 класса, я учу ребят:

анализировать задачу;

знать, на что надо опираться, чтобы найти способ (метод) решения задачи (знание теоретического материала химии, но и физики, математики);

уметь реализовать найденный план;

привести доказательства, что полученный результат удовлетворяет требованиям задач;

анализировать решение задачи, т.е. выявлять недостатки решения, искать лучшее решение, устанавливать и закреплять в памяти учащихся тех приемов, которые были использованы в данном решении – все это и будет способствовать превращению решения задач в сильное обучающее средство.

Важным фактором обучения решению химических задач является анализ этих задач. Как показывает практика, затруднение в решении задач обуславливается неумением анализировать предложенную задачу.

Рассуждения можно строить двумя путями: 1) от содержания задачи к вопросу, т.е. от известных величин к неизвестным (синтетический метод анализа), 2) от искомой величины к известным (аналитический метод).

При синтетическом пути анализа (известные величины  неизвестные величины) устанавливается, что дано в условии, какие величины это позволяют определить, что требуется найти в конечном результате, достаточна ли информация для определения неизвестной величины, какие дополнительные данные требуются и как их найти.

Аналитический путь (неизвестные величины  известные величины): обращается внимание на неизвестную величину, как ее определяют, то есть какое теоретическое положение или закон надо использовать. Выяснив эти вопросы, вычисляют прямые и косвенные связи искомой величины с известными величинами, данными в условии задачи.

Использование химических задач в процессе обучения химии выполняет свою роль в полной мере лишь в том случае, если при их решении внимание обращается не только на вычисление, но и на химическую сущность задачи.

Основная масса предлагаемых в школе задач – стандартные, а в жизни человек встречается с задачами нестандартными. Научившись прекрасно решать школьные задачи, человек часто оказывается бессильным перед задачами, которые ставит жизнь. Понимая это, при составлении текстов задач я использую информационно-справочные материалы из области литературы, биологии, физики, а также профориентационные сведения, составляю блок-схемы по темам.

Решение задач занимает важное место в химическом образовании, так как это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала, осуществляется связь обучения с жизнью, а также способствует профессиональной ориентации школьников.