Исследовательская деятельность в структуре общеобразовательного курса химии: эколого-гуманистический контекст

Исходя из того, что необходимым условием развития и активного становления аксио-сферы личности является устранение ограничений интеллектуальной инициативы и творче- ского самовыражения обучающихся, в процессе формирования их эколого-гуманистических ценностей предпочтение должно отдаваться тем технологиям, которые предусматривают практическую исследовательскую и познавательную природоохранную деятельность. Именно в практической деятельности развиваются творческие способности, формируется творческая активность, происходят изменение стереотипов, аксиологизация и экологизация мышления, сознания, поведения. Ведь мировоззрение, ценности, взгляды, убеждения, как известно, нельзя передать в готовом виде, они формируются и проявляются в процессе активной познавательной и практической деятельности личности – в характере и содержании ее действий и поступков. Одним лишь словесным разъяснением норм экологической морали ограничиваться нельзя. Никакие качества личности, как писал А.С. Макаренко, не воспитать только разговорами, для этого человека надо поставить в такие условия или привлечь к такой деятельности, чтобы соответствующие качества практически проявлялись и закреплялись [3, т. 4, с. 211]. Это в полной мере касается и формирования эколого-гуманистических ценностей в процессе общеобразовательного курса химии, способного, по нашему мнению, обеспечить обучающимся надлежащий уровень их исследовательской деятельности химико-экологической направленности.

Комплексный анализ заявленной проблемы показал, что научно-педагогических и методических материалов, которые описательно представляют экологические ситуации и даже предлагают пути совершенствования экологических мероприятий с целью снятия морального напряжения, связанного с ухудшением условий существования в окружающей среде и созданного людьми через их небрежность, неумение жить в согласии с природой, частью которой они являются сами, более чем достаточно. Однако этого мало, необходимо не только на содержательном уровне вести разъяснения существующих проблем, но и предложить решение задач, требующих использования научных знаний в практической природоохранной деятельности. Таких материалов в методике преподавания химии недостаточно для воплощения в жизнь общеобразовательной программы по химии, которая экологизирована и гуманизирована по своему содержанию. Учителю необходимы конкретные технологии практической отработки хими-

ко-экологических «знаний в действии», формирования навыков и стереотипа экоэтическо-го мышления. Более того, сегодня мы говорим о необходимости усиления мотивационной стороны обучения, обеспечения через учебный материал формирования навыков ориентирования в мире смыслов и эколого-гуманистических ценностей. Информация должна возбуждать личностное отношение к учебному материалу, стремление проверить его на практике, оценить полученные при этом результаты-знания не только с позиции истинности, важности и сложности, но и с точки зрения других параметров – мировоззрения, нравственности, эстетичности.

Вышеуказанное побудило нас при разработке перспективных направлений формирования эколого-гуманистических ценностей в процессе общеобразовательного курса химии предоставить приоритетность исследовательской деятельности обучающихся химикоэкологической направленности, характеристика которой в теоретико-методологическом контексте рассматриваемой проблемы и составит цель статьи.

Так, одним из ведущих направлений формирования эколого-гуманистических ценностей во внеурочной работе по химии мы считаем исследовательскую технологию, поскольку, активно используя теоретический химико-экологический материал в исследовательской деятельности, обучающиеся могут ознакомиться с причинами возникновения экологических проблем и методами, с помощью которых можно их решать, самостоятельно оценить состояние окружающей среды, осознать связь между глобальностью проблемы и возможностью каждого повлиять на нее. Возможность наглядно увидеть положительные результаты собственной исследовательской и природоохранной деятельности развивает у обучающихся чувство ответственности за свои действия в окружающей среде, помогает утверждению экологических императивов, а личное осознание полученных результатов способствует формированию соответствующих ценностных ориентаций, практического опыта правильного поведения в окружающей среде и дальнейшей активной природоохранной деятельности. Под исследовательской деятельностью обучающихся, которая моделирует процесс научного познания, понимаем особый вид интеллектуально-творческой деятельности поискового характера, направленный на формирование адекватного представления об изучаемом объекте и осуществляемый соглас- но требованиям научного исследования, что сопровождается овладением необходимыми знаниями и умениями, а следовательно, и формированием компетенций [2, с. 67].

Исследовательскую деятельность обучающихся химико-экологической направленности В.М. Назаренко предлагает организовывать по такому плану: 1) анализ содержания учебного материала химико-экологического характера; 2) постановка проблемы; 3) формулировка целей и задач исследования; 4) планирование эксперимента на основе теоретических и практических знаний и умений (работа с литературными источниками, подбор оборудования, реактивов, объектов исследования); 5) организация проведения эксперимента (время, место); 6) наблюдение; коррекция эксперимента по мере необходимости; 7) анализ результатов исследования; обсуждение; 8) формулировка выводов; 9) оформление результатов исследовательской работы; 10) предъявление результатов ученической аудитории (выступление) [5, с. 56]. Для более целостной и функциональной завершенности считаем целесообразным добавить к этому плану еще два этапа: применение результатов исследования (осознание практического значения знаний); программирование и планирование новых исследований (этот этап одновременно является первым этапом следующего цикла исследовательской деятельности).

Убеждены, что организация учителем исследовательской деятельности должна определяться принципами приоритетности, персонификации, креативности, непрерывности, профессиональной направленности, а также основываться на оптимистической концепции – каждый обучающийся имеет определенный исследовательский потенциал, исследовательская работа поможет ему приблизиться к пониманию научной картины мира, стать талантливой творческой личностью. Кроме того, исследовательская технология требует от учителя четкого определения содержания химико-экологического материала, раскрытие которого через постановку эксперимента будет гарантированно обеспечивать высокий аксиологический результат. Отбор такого содержания должен осуществляться с учетом следующих требований: новая информация не должна доминировать над опорными знаниями; отобранный материал должен быть «сопричастным науке», связанным с экологическими проблемами местного (регионального) значения, гуманистически насыщенным, социально и личностно значимым для обучающегося; учебный материал должен содержать в себе проблему, которая фактически становится основой экспериментального исследования; обучающиеся должны свободно ориентироваться в предложенном материале, что повышает долю их самостоятельности в выполнении исследования.

Руководствуясь базовыми дидактическими принципами (доступность, научность, наглядность, связь обучения с жизнью), учитель при отборе содержания экспериментальной деятельности эколого-гуманистической направленности должен опираться и на такие специальные принципы:

– принципы правильного соотношения между фактами и теорией, между индукцией и дедукцией – содержание эксперимента должно иметь достаточно фактов, которые сыграют важную роль для развития ведущих идей, законов, теорий химии и для обобщения химико-экологических знаний школьников, а также имеют практическое значение в формировании и развитии их экоэтического сознания;

– экологический принцип – содержание эксперимента должно строиться на материале региональных химических производств с определенными экологическими проблемами;

– принцип реализации межпредметных связей – содержание эксперимента предполагает междисциплинарное и внутридисципли-нарное обобщение с целью отражения в эксперименте объективных причинно-следственных связей между явлениями и процессами природы;

– принцип сжатия информации – отбирается оптимальное количество фактического химико-экологического материала с исключением ненужных повторений, не способствующих расширению и упрочнению знаний учащихся;

– принцип симметрии – экологическая составляющая учебной информации, представленная отношениями между живыми организмами или между живой и неживой природой, вводится в содержание эксперимента постепенно до тех пор, пока не станет эквивалентной (симметричной, равнозначной) химической информационной составляющей, касающейся в основном качественного и количественного состава веществ-загрязнителей и их превращений в окружающей среде;

– принцип соответствия и дополняемого – информация экологического содержания должна соответствовать уровню изученности химии, а также возможности решать представленную экологическую проблему экспериментально [4, с. 63–64].

Следующим важным моментом в организации исследовательской работы является оценка имеющихся знаний и умений обучающихся (прежде всего исследовательских) и определение в связи с этим соотношения деятельности учителя и ученика: учитель помогает обучающимся проводить теоретический анализ содержания, выделять вопросы, которые могут быть использованы для постановки проблемы; очерчивает пути экспериментального подтверждения сформулированной гипотезы; указывает литературные источники; объясняет, как провести те или иные расчеты и оформить результаты исследования, или большинство перечисленного обучающиеся выполняют самостоятельно. Для этого исследовательские умения обучающихся следует рассматривать как систему интеллектуальнопрактических умений, необходимых для самостоятельного выполнения исследования.

Выделяют три группы исследовательских умений обучающихся:

• 1)    выполнение единичных операций исследования (наблюдение, сравнение фактов, свойств и явлений, установление причинноследственных связей, а также формулирование выводов на основе выполнения единичных операций);

• 2)    сочетание различных умений первой группы (формулирование целей работы, установление зависимости между фактами в виде схем и таблиц, выводы на основе имеющихся научных знаний, планирование эксперимента для подтверждения гипотезы, проведение опытов и формулирование выводов);

• 3)    комплексное использование умений разных групп (умение видеть проблему, выдвигать гипотезы, составлять план исследования, находить способы экспериментального подтверждения или опровержения гипотезы, обработка результатов эксперимента) [7, с. 49].

Считаем, что организация творческой деятельности обучающихся по исследованию природной среды способствует формированию широкого спектра практических умений, необходимых для их социализации (формулирование экологической проблемы; планирование экспериментального исследования; проведение наблюдений; овладение методами и методиками исследования объектов окружающей среды, обработки и анализа результатов исследования, оценки реальной экологической ситуации; выдвижение гипотезы относительно экологических последствий загрязнения окружающей среды и разработки природоохранных мероприятий).

Исследовательская деятельность химикоэкологической направленности должна сочетать проведение лабораторного эксперимента (с соблюдением экологических требований) с натурными наблюдениями обучающихся. Такой лабораторный эксперимент позволяет моделировать негативные экологические ситуации, адекватные реально существующим; имитировать некоторые природные процессы и явления; определять биогенные элементы и биологически активные органические соединения в биологическом материале; оценивать качество сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. При этом отметим, что при переходе от классно-урочной к внеурочной организации исследовательской работы по химии увеличивается количество часов, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента, а следовательно, увеличивается вклад исследовательской технологии во всестороннее формирование личности обучающегося. Из этого следует важность последовательной подготовки обучающихся к выполнению самостоятельных исследований химико-экологической направленности, что можно представить такой логической цепочкой: микроисследования на уроке → химический практикум исследовательского характера → внеурочное самостоятельное исследование.

Вместе с тем надо отметить, что существует и обратная связь между указанными формами организации исследования. Так, результаты внеурочной исследовательской работы обучающихся экологической направленности могут быть использованы учителем на уроке как готовые демонстрации, для разработки контекстных практических работ исследовательского характера, лабораторных микроисследований, т. е. для достижения в дальнейшем определенного образовательного результата [2, с. 68].

Другим перспективным направлением внедрения нового содержания исследовательской деятельности химико-экологической направленности считаем использование в самостоятельной экспериментальной работе обучающихся элементов экологического мониторинга [6]. Экологический мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния природной среды под влиянием природных и антропогенных факторов. Его основные цели заключаются в обеспечении своевременной и достоверной информации, которая позволит оценить показатели состояния функционирования экосистем и среды обитания человека; выявить причины из- менения этих показателей; определить и организовать мероприятия по исправлению возникающих негативных последствий, улучшению качества окружающей среды. Основные задачи экологического мониторинга: наблюдение за источниками антропогенного и природного воздействия; наблюдение за состоянием природной среды и процессами, происходящими под действием антропогенных факторов; оценка фактического состояния природной среды; прогноз изменений состояния природной среды.

Школьный экологический мониторинг – это часть системы экологического образования, направленная на формирование экологических знаний, умений и навыков обучающихся в процессе практической деятельности и включающая наблюдение за состоянием окружающей среды своей местности. В рамках школьного экологического мониторинга могут быть проведены экспериментальные работы химико-экологической направленности и натурные наблюдения, посвященные оценке экологического состояния водоемов, почвы, атмосферы, изменений биоразнообразия. Это позволит составить целостную характеристику микрорайона как среды обитания не только людей, но и других живых существ [1, с. 65–66].

В качестве примера рассмотрим исследовательскую деятельность, которая проводится непосредственно на месте расположения объекта изучения и призвана с помощью определенных методов, в основном наблюдения и исследования, творчески решать поставленные дидактические задачи. Так, во время исследовательской экскурсии обучающимся предлагается задание исследовать эколого-химическое состояние озера (реки или водоема), выявить возможные источники его загрязнения, прямо на месте с применением химикоаналитических экспресс-методов определить содержание нитрат-, хлорид-, сульфат- и суль-фид-ионов, ионов железа (III), показатель рН воды, наличие органического загрязнения (окисляемость) и др. Отобранные пробы воды и почвы можно продолжить анализировать в лаборатории кабинета химии. В качестве объектов таких экскурсий подойдут даже городские парки, территория вокруг школы, где можно провести исследования состояния воздуха методами биоиндикации и смывов. Было бы желание учителя средствами исследовательской технологии обогатить сознание обучающихся всесторонними и яркими представлениями о природе, изменить психоло- гию их отношения к природе, привлечь к практическому творческому поиску и активной ценностно-осознанной природоохранной и экохимически безопасной деятельности.

Анализ заявленной проблемы в теоретикометодологическом аспекте показал, что в курсе химии в целом и внеурочной работе по этому предмету в частности заложены значительные потенциальные возможности для постановки исследовательской деятельности эколого-гуманистического характера, что позволило нам с учетом рассмотренного выше составить ориентировочную тематику внеурочных экспериментальных исследований химико-экологической направленности. Приведем несколько примеров из такой тематики.

• 1.    Влияние оксида серы (IV), аммиака и оксида азота (IV) на растительные организмы (комнатные растения, ростки пшеницы).

• 2.    Влияние воды, загрязненной продуктами ржавления железа, на рост и развитие растений.

• 3.    Количественное определение свинца и кадмия в листьях растений одного вида, растущих у автострады, в 10 и 50 м от нее и в глубине леса. Анализ образцов почв вблизи автострад на содержание ионов свинца (качественная реакция). Влияние водных вытяжек из этих образцов на комнатные растения.

• 4.    Влияние воды, загрязненной органическими соединениями бытового предназначения, на рост и развитие растений. Перечень загрязнителей по выбору: стиральный порошок, мыло, растительное или техническое масло.

• 5.    Имитация экологических катастроф (например, засоление, закисление, защелачивание почв, их загрязнение тяжелыми металлами, промышленными органическими соединениями, избытком минеральных удобрений) и исследование их влияния на жизнедеятельность растений.

Предлагаемая обучающимся тематика исследовательской деятельности химико-экологической направленности предусматривает такую общую схему изучения влияния химических загрязнителей на объекты окружающей среды: выбор химического загрязнителя → моделирование источника загрязнения (имитация) → исследование реального влияния данного загрязнителя на растительные, животные объекты и экосистемы → отбор оптимальных природоохранных мероприятий → моделирование этих мероприятий и анализ последствий их реализации для живых объектов → выводы → практическое значение про- веденного исследования и перспективы новых исследований.

Идея защиты окружающей среды при выполнении химического эксперимента в рамках исследовательской деятельности должна пронизывать все виды этого эксперимента. Только такой подход позволит сформировать экологически грамотное мышление, выработать некий «рефлекс экологической чистоты». К сожалению, современное состояние материальной базы подавляющего большинства химических кабинетов не способствует организации и проведению исследовательской деятельности обучающихся на высоком научном и методологическом уровнях. Определенные ограничения накладывают и требования относительно сохранения здоровья обучающихся, из-за чего даже объем ученического урочного эксперимента постоянно подвергается сокращению. Одним из путей выхода из этой ситуации является обновление содержания исследовательской деятельности через усиление ее потребительски-бытовой направленности. Такая исследовательская деятельность, содержательно сохраняя за собой и эколого-гуманистическую ориентацию, имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной экспериментальной деятельностью.

Во-первых, они касаются реактивов и материалов, которые расширяют возможности проведения домашних исследований, являются доступными и преимущественно безопасными. Использование средств бытовой химии, лекарственных препаратов, пищевых продуктов частично решает проблему дефицита химических реактивов.

Во-вторых, выполнение исследований по-требительски-бытового характера способствует созданию близких к реалиям жизни проблемных ситуаций, формулированию экспериментальных задач, для решения которых обучающиеся мобилизуют свои знания, умения, опыт. Например, экспериментальная проверка информации из рекламного ролика, статьи из журнала или газеты, этикетки или инструкции к санитарно-гигиеническому средству дают возможность выявить противоречие, а для его разрешения применить исследовательский метод, предварительно спланировав исследование, затем сделать выводы, важные в личностном плане. В результате знания превращаются в убеждения, формируется жизненная компетентность.

В-третьих, исследовательская деятельность с элементами бытовой химии форми- рует навыки экологически грамотного поведения в быту и окружающей среде, развивает способность реально оценивать ситуацию, избавляет от хемофобии.

В-четвертых, интеграция элементов бытовой химии в содержание исследовательской деятельности не требует специальных знаний, выходящих за пределы традиционного (общеобразовательного) курса химии. В то же время усиливается мотивация изучения химии благодаря непосредственному приложению предметных знаний к сфере привычных веществ и материалов.

Таким образом, через исследовательскую деятельность эколого-гуманистической направленности пролегает кратчайший путь, который вводит обучающихся в мир общечеловеческих ценностей, ведь ничто так максимально не приближает обучение к жизни, не удивляет учеников и не вынуждает их задуматься над последствиями загрязнения окружающей среды, как те результаты, которые они видят собственными глазами в процессе выполнения самостоятельных исследований, использования собственных возможностей. По-сути, они «пе-реоткрывают» известное, но для обучающихся оно становится эмоционально-ценностным и личностно значимым открытием. Кроме того, развитие ценностной сферы обучающегося является актуально важной задачей общего химического образования, а развивать – значит включать ученика в непрерывное исследование, стимулируя при этом его познавательный интерес как движущую силу исследования.

Использование в процессе изучения химии исследовательской технологии с целью формирования эколого-гуманистических ценностей обучающихся следует связать с деятельностью «школьного» экохимического общества, теоретико-методическим особенностям организации которого мы посвятим дальнейшее исследование.