Актуальные проблемы химического и биологического образования

Домашняя работа по химии в сети Интернет

А.С. Городенская

учитель химии и информатики, школа № 1357; аспирант, Московский педагогический государственный университет, Москва, Россия

В последнее время поднимается вопрос о целесообразности домашней работы школьников. Действительно, нагрузка учеников в течение учебного дня высокая. Количество уроков и дополнительных занятий возрастает. В 8 классе, когда начинается изучение химии, в школе у учащихся по 6–7 уроков, к ним добавляются дополнительные занятия, предметы по выбору, кружки и секции. На домашнюю работу остается мало времени и физических сил.

С другой стороны, интенсивность обучения и большой объем информации зачастую не позволяют закрепить полученные знания на уроке, применить их на практике, что является необходимым условием прочности знаний. Домашняя работа позволяет повторить полученный на уроке учебный материал, применить знания на практике при решении упражнений и задач. Домашняя работа приучает школьников к самоорганизации, формирует ответственное отношение к обучению.

Современные школьники обладают динамическим мышлением, и рутинная работа по воспроизведению пройденного материала им неинтересна, они относятся к такого рода домашней работе формально. Поэтому предлагается выполнение домашней работы в сети интернет.

Информационные технологии (ИТ) прочно вошли в жизнь общества, ИТ-компетентность учителей и учеников позволяет разработать систему домашних заданий в сети интернет. Такая домашняя работа соответствует стилю поведения современных подростков, ведь они проводят в сети интернет большое количество времени, несмотря на свою занятость. Выполняя домашнюю работу в сети интернет, школьники находятся в привлекательной для них среде, а для учителя интернет расширяет средства обучения и возможности для повышения познавательной активности по предмету и, как следствие, повышения качества знаний.

Домашнюю работу в среде интернет можно организовывать с помощью различных интернет-сервисов и приложений. Интернет-сервисы позволяют предложить различные формы заданий: от заданий, предполагающих индивидуальное решение, до совместных проектов. В качестве совместных проектов можно использовать составление таблиц и презентаций в режиме общего доступа. В этом случае каждый участник может при выполнении задания видеть результат деятельности одноклассника, что повышает интерес к деятельности, снимает с домашней работы эффект рутинности и формализма.

Индивидуальная домашняя работа в сети интернет может быть организованны в виде опроса, решения расчетных задач, комментариев видеофрагментов и фотографий химических явлений и опытов.

Рассмотрим серию домашних заданий на примере темы «Основные классы неорганических веществ» в 8 классе. Совместную деятельность учащихся можно организовать, предложив заполнить таблицу.

Учащийся заполняет одну строку таблицу, повторения не допускаются. Таким образом, выполняя домашнюю работу, учащиеся применяют знания по составлению химических формул, совершенствуют понимание химического языка.

Задания для домашней работы должны не только быть интересными, но и нести познавательный характер, например, создание совместной презентации по теме «Применение оснований». При выполнении этого задания потребуется повторить изученный на уроке материал и найти необходимую информацию в дополнительных источниках.

При выполнении домашних заданий в общем доступе можно видеть, как отвечают одноклассники, что повышает интерес к выполнению задания.

Используя приложение Google Формы, применяется индивидуальный подход к выполнению домашнего задания, при этом учащиеся отвечают на вопросы, не имея возможности видеть ответы одноклассников. Задания для домашней работы в Google Формах могут быть следующего содержания: определить класс неорганических веществ по формуле, дописать уравнения химической реакции, решить расчетную задачу. Также можно использовать возможности интернета для приобщения учащихся к практической химии через просмотр видеоопытов и фотографий. И в качестве домашнего задания предложить озвучить или прокомментировать видеоопыт, определить, какое вещество участвует в химической реакции, по набору фотографий определить, о каком веществе идет речь. Ответы учащихся сохраняются в виде таблиц, их можно быстро проверить, результаты продемонстрировать классу в начале урока.

Домашняя работа эффективна тогда, когда она проводится в системе, которая основана на постепенном увеличении объема заданий для самостоятельного выполнения и постепенном уменьшении влияния учителя как руководителя умственной деятельности. Роль учителя должна сводиться к контролирующей, а учащийся – к самостоятельному выбору способа действия, рационального пути и средств для решения поставленной задачи. При этом важна активность учащихся, которая обусловлена внешней и внутренней мотивацией.

С интересом и неформально выполняя домашнюю работу, учащиеся укрепляют знания, полученные на уроке, расширяют свой кругозор и, как следствие, повышается качество знаний. Выполнение домашней работы в привычной для современных школьников информационной среде повышает их внутреннюю мотивацию к самостоятельной активности, что ведет к формированию у школьников и познавательной активности.

Расчетные задачи в содержании единого государственного экзамена по химии в Латвии

М.В. Горский

Даугавпилсский университет, Даугавпилс, Латвия

Содержание школьного курса химии – это отображение содержания науки, преломленное через призму требований дидактики. Современная химия представляет собой целостную систему наук, предметом изучения которой является химическая форма движения материи. Любой объект и любой процесс имеют качественные и количественные характеристики, поэтому требование формирования химической грамотности также включает в себя требование формирования у школьников умения описывать как вещества, так и химические превращения не только с качественной, но и с количественной стороны.

Единый государственный экзамен (ЕГЭ) по своей сути является специфической формой итогового оценивания знаний, умений и творческого потенциала школьников с содержанием, не выходящим за рамки требований стандарта, и строгой, заранее обговоренной процедурой. Структура единого государственного экзамена по химии в Латвии (Латвийской Республике) разрабатывалась и совершенствовалась в течение двух десятилетий.

Первая итоговая проверка в форме единого государственного выпускного экзамена была проведена в 2000/01 учебном году [3]. Содержание заданий экзамена с самого начала в целом отражало и в настоящее время отражает структуру и содержание общеобразовательного курса химии: в основном представлены задания по разделам общей, неорганической и органической химии, в том числе задания, для формулирования ответов на которые от школьника требуется продемонстрировать умение производить расчеты.

Содержание ЕГЭ по химии в Латвии в настоящее время состоит из трех частей. Первая часть содержит 30 вопросов в виде закрытого теста (предлагается выбрать правильный ответ из числа четырех предложенных), причем правильно выбранный ответ оценивается в один пункт. Во вторую часть входит 10 заданий, на которые школьник должен сам сформулировать исчерпывающий, развернутый ответ. Каждое правильно выполненное задание второй части оценивается в три пункта. Содержание заданий второй части экзаменационной работы направлено на измерение умения школьников применять знания, полученные в процессе обучения.

Третья часть экзаменационной работы содержит три задания, выполнив которые школьник имеет возможность получить в сумме пятнадцать пунктов. Содержание заданий третьей части экзаменационной работы направлено на измерение умения школьников применять имеющиеся у них знания в нестандартной ситуации.

В среднем задания, связанные с необходимостью производить расчеты, в предыдущие годы составляли от 13 до 18% объема всей экзаменационной работы. Расчетные задания первой и второй частей являются традиционными для содержания школьного курса химии. Анализ выборки ученических работ за последние три года (n = 1357) позволяет сделать вывод о том, что в целом школьники удовлетворительно владеют навыками простейших расчетов:

• 68,4% способны рассчитать количество вещества, если известна его масса, или объем газа (н.у.);

• 67,6% умеют рассчитывать массовую долю растворенного вещества в растворе, если даны масса растворенного кристаллического вещества (не кристаллогидрата) и объем воды, использованный для приготовления раствора;

• 64,3% умеют рассчитать молярную концентрацию раствора, полученного растворением заданной массы вещества, если известен объем полученного раствора;

• 61,4% могут рассчитать массу химического элемента, содержащуюся в заданной массе вещества, или массу воды, содержащуюся в заданной массе кристаллогидрата.

Хуже школьники справляются с заданием на расчет формулы вещества, если даны массовые доли элементов, входящих в состав этого вещества, или с заданием на расчет формулы кристаллогидрата, если дана массовая доля воды или если приведены данные анализа кристаллогидрата. С заданиями такого вида справились всего 36,7% школьников.

Простейшие расчеты по уравнениям химической реакции оказались по силам 58,4% экзаменуемых, в то время как с комбинированными расчетами по уравнениям реакций (задания в три действия) справились всего 42,6% школьников.

Задания на избыток-недостаток, а также задания, связанные с термохимическими расчетами, не представляют трудности для 46,8 и 29,9% школьников соответственно. Последнее объясняется тем, что на изучение раздела термохимии в средней школе традиционно отводится всего 1–2 урока.

Третья часть экзаменационной работы традиционно содержит сравнительно сложную – в несколько действий – расчетную задачу, условие которой максимально приближено к реальной ситуации, имеющей химический контекст, и правильное решение которой оценивается в пять пунктов. В качестве примера приведем задачу, которая была предложена школьникам на ЕГЭ по химии в 2018 г.

«Продукты сгорания гранул, изготовленных из древесных опилок, загрязняют воздух оксидом серы (IV). В соответствии с требованиями Европейской биомассовой ассоциации (ЕБА) массовая доля серы в сухих гранулах не должна превышать 0,04%. В лаборатории провели анализ образца таких гранул, причем в ходе анализа сера, содержавшаяся в гранулах, была переведена в сульфат бария.

Анализ гранул начали с определения их влажности. Оказалось, что содержание влаги составило 7,6%. Затем навеску гранул массой 11,5440 г смешали с 5,3440 г соды (карбоната натрия). Полученную смесь поместили в печь и сильно прокалили, образовавшийся пепел смешали с водой и полученную суспензию профильтровали. К фильтрату добавили избыток раствора хлорида бария, образовавшийся осадок сульфата бария отфильтровали, промыли, высушили и взвесили. Его масса оказалась равной 0,0233 г.

Произведи необходимые расчеты и на основании полученного результата сделай вывод, соответствует ли проанализированный образец гранул требованиям ЕБА» [5, с. 16].

Полностью с этой задачей справились всего 7,6% экзаменуемых (n = 568), почти полностью – еще 14,7%, вообще не приступали к решению 23,2%. Опросы свидетельствуют о том, что основной причиной затруднений, испытываемых школьниками, учителя считают недостаток учебного времени для закрепления навыков решения задач. Так считают 86,8% опрошенных (n = 226). В качестве возможного решения данной проблемы указывается более широкое внедрение в практику использования электронных тренажеров. На это указывают 65,8% опрошенных.

1. Горский М.В., Кирилова Е.М. Направленность изменений в структуре и содержании единого государственного экзамена по химии в Латвии // 64-я Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием по актуальным проблемам химического и экологического образования. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2017. С. 6–10.

2. Горский М.В., Швиркстс Я.Я. Об изменениях в структуре и направленности содержания централизованного экзамена по химии в Латвии // Актуальные проблемы химического и экологического образования. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2011. С. 35–37.

3. Горский М.В., Швиркстс Я.Я. Структура и содержание государственного экзамена по химии в Латвии // Актуальные проблемы химического образования в средней и высшей школе: сб. науч. ст. Витебск: ВГУ им. П.М. Машерова, 2018. С. 46–48.

4. Горский М., Волкинштейн Е. Пилотный экзамен по химии: Анализ результатов и методические рекомендации: методич. пособие. Рига: Центр содержания образования, 2016 (на латышском языке).

5. Централизованный экзамен по химии. Рига: Центр содержания образования, 2018 (на латышском языке).

Обучение школьников расчетам по уравнениям химических реакций

В.Н. Давыдов, И.С. Пошехонов

Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования, Санкт-Петербург, Россия

Вычисления по уравнениям химических реакций занимают центральное место в решении расчетных задач по химии. Несмотря на большое число методических разработок, пока не удавалось значительно улучшить практические результаты обучения школьников расчетам по химическим уравнениям. Значительно улучшить ситуацию, по нашему мнению, возможно посредством использования методического подхода, опирающегося на дифференционно-интеграционную концепцию развития психики. В рамках этой концепции функционирует понятие о репрезентативных когнитивных структурах – психологических образованиях, в которых в виде отображения множества связей между разными сторонами и отношениями действительности записаны знания, а также способы их получения и перехода от одних знаний к другим [1, с. 341–342]. Абстрактно-обобщенный характер хранения знаний в репрезентативных когнитивных структурах позволяет человеку решать сложнейшие по объему перерабатываемой информации задачи: распознавать классы типовых задач, ставить диагнозы по наборам симптомов и т.п. Репрезентативные когнитивные структуры развиваются по законам, присущим большим системам. В их числе закон системной дифференциации и интеграции, состоящий в том, что система не складывается, как из кирпичиков, из отдельных элементов, а в процессе развития расчленяется на все более и более мелкие части со все более и более специфическим строением и специализированными функциями. Поэтому развитие систем идет не от частей к целому, а от целого к частям. Из этого закона вытекают вполне определенные выводы о психологически рациональном подходе к обучению. Если когнитивные структуры развиваются от общего к частному, то и «школьное образование, чтобы быть успешным, должно идти тем же самым путем» [2, с. 92].

Для реализации принципа системной дифференциации и интеграции на материале расчетов по химическим уравнениям необходимо решить вопрос о том нерасчлененном целом, которое и является исходным пунктом познания. В основе расчетов по уравнению химической реакции лежат атомно-молекулярные представления, т.е. видение химической реакции как взаимодействия отдельных частиц – атомов и молекул. Поэтому в качестве исходного количественного отношения целесообразно выбрать отношение между числами взаимодействующих частиц.

В общем виде химическое уравнение может быть представлено следующим образом:

aA + bB → cC.

Это уравнение можно интерпретировать следующим образом: при взаимодействии а частиц вещества А с b частицами вещества B получается с частиц вещества C.

Рассмотрим отношение чисел вступающих в реакцию частиц веществ A и B:

N(A)/N(B) = a/b.

Если в получившемся уравнении обе величины отношения N(A)/N(B) разделить на постоянную Авогадро, NA, то значение отношения не изменится, но его можно будет переписать следующим образом:

N(A)/N(B) = n(A)/n(B) = a/b,

т.е. отношение чисел частиц веществ, вступающих в реакцию, равно отношению количеств этих веществ и равно отношению стехиометрических коэффициентов, стоящих перед формулами этих веществ. Бóльшая часть стехиометрических расчетов предусматривает расчет количества вещества одного реагента по количеству вещества другого, находящегося в недостатке.

Логико-математическая структура таких задач может быть представлена схемой, изображенной на рис. 1. Они решаются методом прямой подстановки известных величин (обозначены в условии: n(A), a, b) в ранее рассмотренное отношение.

Рис. 1. Задачи об отношениях количеств веществ реагентов

Решение и составление задач, отвечающих схеме на рис. 1, позволяет учащимся освоить центральное отношение для расчетов по уравнениям химических реакций. Однако практика стехиометрических расчетов требует также освоения способов перехода от масс, объемов, массовых и объемных долей и молярных концентраций веществ к величинам центрального отношения и обратного перехода от количеств вещества реагентов к их массам, объемам, долям и концентрациям. С позиций дифференционно-интеграционной теории речь идет о различных способах представления величин центрального отношения. Спрогнозировать поле этих возможных переходов можно, развивая приведенную схему (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент поля задач, включающих расчет по уравнению химической реакции

На схеме представлены логико-математические структуры задач, в условиях которых вместо прямого задания величин центрального отношения заданы величины, позволяющие их вычислить. Например, в задаче 1.1 количество вещества A, т.е. n(A), задано через массу двухкомпонентной системы m(A, B) и массовую долю вещества A, т.е. w(A). При построении схем, отображающих поля логико-математических структур расчетных задач, учащиеся осваивают способ и знаковые инструменты моделирования. Последующая работа включает как самостоятельное составление задач по схемам, так и составление логико-математических схем задач, которые предложены для решения.

Предложенный методический подход позволяет организовывать обучение по третьему (по П.Я. Гальперину) типу и, как показывает эксперимент, обеспечивает существенное повышение качества обучения.

1. Чуприкова Н.И. Психология умственного развития: Принцип дифференциации. М.: Столетие, 1997.

2. Чуприкова Н.И. Умственное развитие и обучение (Психологические основы развивающего обучения). М.: Столетие, 1994.

Дидактические материалы для организации устной работы на уроках химии в медицинском стационаре

А.В. Дзенис

учитель химии, школа № 109 в Национальном медицинском исследовательском центре детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева, Москва, Россия

Одна из важных проблем, с которой сталкивается учитель, работающий в школе в больнице, – быстрая утомляемость и низкая работоспособность учащихся.

Активизировать внимание ученика, организовать доступную для него деятельность в удобном темпе, сделать урок необычным и интересным поможет применение разнообразных форм устной работы на занятии.

При обучении школьников, находящихся на длительном лечении в медицинском стационаре, учителю необходимо увеличить долю их устной работы (одновременно уменьшая письменную) на разных этапах урока. Для этого необходимы средства обучения, которые допустимы к использованию в больнице.

Одним из таких средств могут быть разнообразные тематические картотеки (ламинированные для обработки дезинфицирующим составом).

Их можно использовать для расширения представлений школьников по изучаемой теме и формирования интереса к ней (мотивационный этап урока), а также для первичного закрепления знаний или на этапе повторения как на групповых, так и на индивидуальных занятиях.

Например, в 9 классе в разделах «Металлы» и «Неметаллы» перед изучением общей характеристики элементов каждой подгруппы можно знакомить учащихся с применением веществ, образованных этими элементами. Работа проводится индивидуально или в парах. Школьникам выдаются небольшие карточки с краткими текстами из разных источников (энциклопедии, словари) о применении веществ. Им нужно, используя косвенную информацию в текстах, определить, о каком элементе изучаемой подгруппы идет речь. Такое несложное задание помогает создать положительный эмоциональный фон на уроке, расширить кругозор учащихся, совершенствовать их умение выделять главное в тексте.

Для закрепления изученного фактического материала можно использовать работу с картотекой, которая аналогична тестовым заданиям «установить соответствие» и «верность суждения». Ученикам предлагается комплект карточек, на которых записаны отдельные предложения о нахождении в природе, физических и химических свойствах, получении и применении двух веществ (например, азот и фосфор, водород и кислород). Учащимся необходимо систематизировать карточки так, чтобы с их помощью составить устные рассказы об этих веществах. При выполнении задания школьникам предлагается пользоваться опорным материалом. Такие задания учащиеся не воспринимают как упражнение, поэтому процесс закрепления не сопровождается боязнью ошибиться. Это помогает предупредить эмоциональное напряжение ученика и создает благоприятный психологический климат на уроке.

Особенно востребована такая форма работы при обучении детей, которые не могут выполнять письменные задания (например, лежачие дети).

В результате работы с такими картотеками учащиеся не только узнают новую информацию и закрепляют имеющиеся знания, но и совершенствуют владение:

• навыками смыслового чтения (умение выделять основную идею текста, производить отбор нужной информации и систематизировать ее, использовать в учебных целях сведения из текстов);

• устной речью (умение формулировать собственное мнение и аргументировать его);

• монологической речью.

Создать положительный эмоциональный настрой и снизить утомляемость ученика через смену деятельности поможет применение дидактических материалов на магнитной основе. Их использование позволяет внести в процесс обучения элементы занимательности и игры, а надежная фиксация в любом положении позволяет вовлечь в активное изучение темы даже лежачих детей. Эти материалы могут быть задействованы для выполнения устных упражнений на этапах актуализации знаний, формирования новых понятий и первичного закрепления. С их помощью снижение нагрузки на учеников будет осуществляться путем перевода части письменных заданий в устные.

Устная работа с опорными схемами на уроках в госпитальной школе способствует целостному восприятию изучаемого материала учеником, совершенствует его умение преобразовывать информацию, представленную в разных форматах (составление устного рассказа, ответы на вопросы по схеме). Такая форма устной работы развивает речь учащегося и помогает непроизвольному запоминанию учебного материала, что особенно актуально для учеников, находящихся на длительном лечении.

Разнообразить устную работу на уроке поможет применение электронных образовательных ресурсов. Коллекция видеоопытов [1] по темам школьного курса химии сделает обучение более наглядным и даст возможность частично восполнить отсутствие реального химического эксперимента, который невозможно провести в условиях детской больницы. Кроме этого, учащиеся получат возможность увидеть интересные, зрелищные и познавательные опыты, которые не включены в школьную программу. Учитель, в свою очередь, сможет не только организовать образное закрепление изученного материала, но и повторить с учениками правила техники безопасности при работе с различными веществами, обсудить признаки химических реакций и условия их проведения.