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.
