ФОРМИРОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УМЕНИЙ ШКОЛЬНИКОВ ПО ХИМИИ НА ОСНОВЕ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Федеральный государственный образовательный стандарт провозглашает системно-деятельностный подход, когда основными результатами обучения и воспитания выделяется «…развитие учащихся и формирование универсальных способов учебных и познавательных действий, которые должны быть положены в основу отбора и структурирования содержания образования». В «Фундаментальном ядре содержания общего образования» мы находим определение: универсальные умения – это умения, формируемые на базе нескольких или всех учебных предметов, применимые как в рамках образовательного процесса, так и при решении проблем в реальных жизненных ситуациях [4, с. 53]. Мы предлагаем для реализации этого важного требования стандарта применять проектную деятельность.

Под проектной деятельностью понимается выполнение проекта, которое представляет собой воплощение замысла, идеи, образа в форму описания, обоснования, расчётов, чертежей, раскрывающих сущность замысла и возможность его практической реализации [3].

Формирование универсальных умений школьников по химии мы осуществляем в процессе реализации проектной деятельности по конструированию прибора для опытов с электрическим током. Учащиеся проектируют, моделируют и конструируют его на занятиях в системе дополнительного образования. В проектной деятельности мы решаем следующие дидактические цели [2, 4].

Развивающие:

1) формирование универсальных интеллектуальных и конструкторско-технических умений школьников по организации своей деятельности в процессе проектирования прибора: целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что необходимо сделать; планирование: определение последовательности промежуточных целей с учётом предполагаемого конечного результата; обсуждение и составление плана и последовательности действий; прогнозирование: предвосхищение результата и его временных характеристик; коррекция: внесение необходимых дополнений и корректив в план проектирования прибора, оценивание и осознание качества предполагаемого результата;

2) развитие и интеграция творческих способностей учащихся через самостоятельное формулирование познавательной цели, поиск и применение необходимой информации с использованием современных информационных технологий; построение моделей проектируемого прибора, анализ различных вариантов прибора с целью выделения существенных и несущественных его характеристик; выбор оснований и критериев для сравнения, установления причинно-следственных связей; выбор наиболее эффективных способов решения проблемы в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия.

Воспитывающие:

1) формирование ценностно-смысловой ориентации учащихся: установление связи между целью проектной деятельности и её мотивом, между результатом, побуждающим деятельность, и тем, для чего она осуществляется;

2) развитие умений слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, интегрироваться в группу и строить продуктивное взаимодействие и сотрудничество со сверстниками и взрослыми, воспитывать культуру совместного труда;

3) формирование бережного отношения к своему здоровью и повышению качества жизни, необходимости учёта при проектировании прибора технико-экономических, экологических и эстетических аспектов воспитания.

На подготовительном этапе проектной деятельности мы создаём проблемную ситуацию.

Проблемная ситуация. 1. Для чего необходим данный прибор? 2. С какой целью возникает необходимость проектирования прибора? 3. Какие опыты можно проводить, используя предполагаемый прибор? 4. Что такое электрический ток? 5. Какие вещества проводят электрический ток? 6. Какие источники света вы знаете? Формулируем познавательную задачу: для определения веществ, обладающих электрической проводимостью, нужен прибор, удобный в эксплуатации на уроке и в домашних условиях.

Учитель совместно с группой учащихся (или индивидуально с учеником) отбирает тему проектирования. Учитель обсуждает с учащимися цели и необходимость проектирования прибора, формулирует техническое задание: создать прибор, обеспечивающий выполнение химического эксперимента по определению электрической проводимости веществ; изучению зависимости степени электролитической диссоциации от разбавления раствора. Прибор может использоваться при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов на уроках, а также факультативных и кружковых занятиях по химии в 8-11 классах общеобразовательных учреждений [1].

На этапе проектирования определяются источники необходимой информации, способы сбора, анализа информации, представления результатов и критериев оценки результатов, распределяются задачи между группами учащихся, выполняющих проект.

Данный этап можно рассматривать как самостоятельную задачу, которая содержит элементы учебно-исследовательской и проектной деятельности школьников. Проектирование прибора применяем в системе дополнительного образования, например, на кружковых занятиях в процессе группового, а также индивидуализированного обучения.

Предлагаем учащимся определить технико-экономические и эргономические требования к прибору для исследования электрической проводимости веществ. Для этого обсуждаем следующие вопросы: 1. Какие габариты и вес должен иметь прибор? Почему? 2. Какие источники питания можно использовать для проектирования прибора? 3. Какие требования должны предъявляться к источнику света? 4. Как предусмотреть возможность комплексного использования проектируемого прибора? 5. Какие характеристики должны иметь материалы, из которых возможно изготовить прибор? 6. Какова должна быть себестоимость проектируемого прибора? 7. По каким критериям и показателям можно будет судить о качестве предполагаемого прибора?

Учащиеся совместно с учителем составляют перечень технико-экономических и эргономических требований: компактные размеры; небольшой вес; мобильный прибор; источник света, работающий от небольшого напряжения; комплексное использование; ударопрочные, стойкие к разрушению детали корпуса; электропроводящие материалы электродов; невысокая себестоимость прибора; безопасный прибор; надёжный прибор.

Задание для учащихся мы конкретизируем, разделив задачу на несколько подзадач: 1. Определите максимальные размеры и вес прибора, который можно применять для демонстраций и лабораторных опытов на уроке, внеклассной работе, в домашних условиях при сохранении мобильности прибора. 2. Подберите источник света, на ваш взгляд, наиболее подходящий для мобильного прибора и работающий от источника питания с силой тока до 100 мА. Свой выбор обоснуйте. 3. Приведите схему электрической цепи, которую можно использовать при изготовлении прибора для определения электрической проводимости веществ и растворов. 4. Прибор для исследования веществ и растворов на электрическую проводимость должен быть безопасным и надёжным. Как обеспечить безопасность прибора, если он включает в себя работу с электрической цепью, источниками питания и корпусом, который может быть разрушен при его эксплуатации? Предложите способы повышения прочности и проверки прибора на надёжность. 5. Какой материал лучше всего использовать для изготовления корпуса прибора, не проводящего электрический ток, прочного, стойкого к ударам и действию растворов кислот и щелочей, недорогого? 6. Какие недорогие и доступные в продаже вещества и материалы можно использовать для изготовления деталей электропроводящей цепи прибора, которая состоит из источников света, питания, проводников и электродов? 7. Определите возможные недорогие источники питания для электрической цепи мобильного прибора небольшого размера, включающей источник света, который требует применения тока силой до 100 мА?

Учащиеся решают задачи, работая с различными источниками информации: интернет, справочная, научная, учебная, научно-популярная литература. Необходимо направлять деятельность учащихся, которые собирают материал и анализируют теоретические, практические и электронные источники.

Обсуждаем результаты, полученные в группах учащихся. Например, характеризуем параметры проектируемого прибора, который должен соответствовать технико-экономическим требованиям. Прибор должен характеризоваться следующими показателями: потребляемый ток – 20 мА; масса, г, не более – 50; рабочее положение: любой угол наклона прибора; светодиод красный в цилиндрическом корпусе, пучок света направленный: d = 5 мм, длина волны λ = 610-760 нм, напряжение – 1,6-2,03 В, сила тока – 20 мА; другие показатели прибора.

Важным этапом является выбор вида светодиода, который определяет размер, количество кристаллов в одном корпусе, яркость, мощность, цвет излучения. Учащиеся подбирают материал, необходимый для изготовления корпуса и электродов, предлагают размер прибора.

Анализируются существующих приборов для проведения опытов с электрическим током. Сравниваются и оцениваются приборы для исследования веществ на электрическую проводимость, имеющиеся в предметном кабинете по следующему плану: 1) назначение прибора; 2) опыты, для проведения которых применяется прибор; 3) комплектация; 4) габаритные размеры в упакованном и собранном виде; 5) характеристики электрического тока; 6) недостатки.

На этапе моделирования нового прибора составляем план действий, прогнозируем результат и характеристики прибора. Строим модель прибора, анализируя различные варианты прибора. Разработка прибора для исследования веществ на электрическую проводимость связана с развитием системы знаний не только химии и физики, но и гуманитарных наук.

Совместно обсуждается и выбирается вариант модели прибора, который наиболее эффективен и удобен в использовании, безопасен и эстетичен по дизайну. Приведём описание и эскизный проект возможных вариантов. Признаки выбора варианта прибора: назначение прибора; опыты, для проведения которых применяется; комплектация; габаритные размеры в упакованном и собранном виде; характеристики электрического тока; недостатки.

Модели приборов представляют собой разомкнутую электрическую цепь, состоящую из источника тока (2 батарейки), светодиода (применяется в качестве индикатора работы цепи) и электродов, соединённых при помощи провода согласно схемам (см. рис. 1, 2). Электрическая цепь помещена в корпус. Светодиод защищён при помощи колпачка.

Прибор №1 (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема прибора: 1 – защитный колпачок; 2 – светодиод; 3 – корпус прибора; 4 – батарейки; 5 – электроды.

Прибор №2 (см. рис. 5).

Рис. 2. Схема прибора: 1 – светодиод; 2 – корпус прибора; 3 – батарейки; 4 – электроды

Прибор №1 можно использовать для проведения демонстрационных и лабораторных опытов. Прибор №2, более компактный по сравнению с прибором №1, можно использовать для проведения только лабораторных опытов.

На этапе конструирования создаётся опытный образец прибора, который можно представить для экспертизы и внедрить в образовательную практику. Проект завершается презентацией разработанного прибора.

Таким образом, универсальные умения являются важной составляющей содержания обучения химии, возможности формирования которых можно расширить за счёт реализации, наряду с другими формами, проектной деятельности.

Литература:

1. Герус С.А. Теория и практика рационализации процесса обучения химии в средней школе. Монография. – СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. – 160 с.

2. Кузнецова Н. Е., Герус С. А. Формирование обобщённых умений школьника по химии на основе алгоритмизации и компьютеризации обучения // Химия в школе. – 2002, №5. – С. 16 – 20.

3. Проект. Материал из Википедии – свободной энциклопедии. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki

4. Фундаментальное ядро содержания общего образования / Под ред. В.В. Козлова, А.М. Кондакова. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 59 с. – (Стандарты второго поколения).