Современные педагогические методы и технологии в обучении химии

Учителя химии при реализации учебных планов основного и среднего общего образования сталкиваются с множеством проблем. В поиске их решений учителям приходится учитывать много различных обстоятельств. Причем последние меняются каждый семестр или год в зависимости от нагрузки учителя, потребностей учащихся, особенностей классов, специфики возраста учащихся, уровней развития образовательных ресурсов, факторов окружающей среды за границами общеобразовательного учреждения.

В своем стремлении помочь учащимся эффективно обучаться химии мы опираемся на «социальную конструктивистскую теорию обучения», которая подразумевает, что учащиеся учатся лучше благодаря активному взаимодействию со своими сверстниками, а не только слушая лек-ции1. В педагогическом процессе, опирающемся на принципы социального конструктивизма, учащиеся приобретают способность обрабатывать новую информацию так, что это содействует развитию их мышления2. Образовательным ресурсом социального конструктивизма являются технологии проблемного обучения, процессно-ориентированного запроса и проектного обучения3.

Использование этих ресурсов в обучении химии помогает учащимся развиваться, прежде всего, по трудно усваиваемым областям, делая процесс обучения веселым и приятным, помогая детям обрести уверенность, необходимую для успеха. Эти ресурсы полезны не только отстающим ребятам, но и всем учащимся. Учителя получают возможность воплотить химию в жизнь, визуализируя абстрактные концепции, тестируя новые понятия в процессе изучения химии.

Технологии проблемного обучения, процессно-ориентированного запроса и проектного обучения химии увеличат объем знаний учащихся и помогут им выработать навыки, которые сделают их конкурентоспособными не только в учебном процессе, но и в формировании карьеры и в дальнейшем профессио- нальном росте, превращая обучение химии в как бы STEM-образование1.

Проблемное обучение – это тип обучения и педагогическая технология, которые активно разрабатывались советской педагогической школой и за рубежом. Советские исследователи (И.Я. Лернер, Т.В. Кудрявцев, А.М. Матюшкин, М.И. Махмутов и др.) изучали характеристики проблемного обучения как систему методов, приемов, правил учения и преподавания с учетом логики развития мыслительных операций и закономерностей учебно-поисковой деятельности обучающихся. За рубежом истоки проблемного обучения восходят к работам Дж. С. Брунера, А. Дистервега, Дж. Дьюи, И.Г. Песталоцци и др.

Один из приемов проблемного обучения – это обработка большого количества информации с помощью открытых вопросов2. Учащиеся разделялись на группы по 3–5 человек для решения проблем из жизни или вопросов, заданных учителем. При обучении химии проблема или вопрос должны охватывать несколько изучаемых тем, т.е. быть метапредметными. В процессе проработки проблемы учащиеся выделяют главное, актуализируют предыдущие знания и создают новые знания в понятной структуре, которая связана с предшествующими знаниями.

К примеру, проблему может нести экспериментальная задача, когда известны набор реактивов и конечный результат, но способы решения данной проблемы учащиеся должны найти самостоятельно. Например, перед учащимся находится карбонат магния, соляная кислота, раствор щелочи, серная кислота. Необходимо получить сульфат магния и записать цепочку превращений и соответствующие реакции: MgCO3 → MgCl2 → Mg(OH)2 → MgSO4.

Еще одним вариантом проблемного задания может быть превращение сульфата меди в медь. В этом случае перед учащимися должны стоять спиртовка и такие реактивы, как: раствор медного купороса, раствор щелочи, раствор соляной кислоты, порошок железа.

Можно сформулировать проблемный вопрос, ответ на который потом требуется найти экспериментально. Проблемный вопрос может поставить педагог, например, как влияет температура на растворимость твердых веществ в воде? Учащиеся должны сделать предположение, а потом проверить правильность своих утверждений в эксперименте.

Изучение химии с применением технологии проблемного обучения способствует развитию у учащихся навыков и опыта, востребованных современным обществом от будущих работников. Среди них такие, как: решение проблем, критическое мышление, самостоятельность обучения, глубинное общение, командная работа.

Процессно-ориентированное обучение, в отличие от этого, представляет собой стиль обучения, призванный заменить лекции в классе трехфазным циклом обучения:

• 1)    фаза исследования;

• 2)    фаза изобретения концепции (концептуализация);

• 3)    фаза приложения, которая отражает когнитивное обучение в процесс получения новой ин-формации³.

На этапе исследования учащиеся анализируют модели и собирают много информации, насколько это возможно, в поисках моделей и отношений. На этапе концептуализации учащиеся концептуализируют наблюдаемые закономерности и отношения и раскрывают название изученной концепции. Фаза приложения является последней фазой цикла обучения. Во время нее учащиеся применяют изученные концепции к новым ситуациям4.

В рамках процессно-ориентированного обучения химии учитель разделяет класс на группы по четыре человека. В группе каждый учащийся последовательно играет роль руководителя, регистратора, докладчика или оценщика. Группы получают данные, модели и / или информацию для анализа, которая соответствует цели и задачам проводимого занятия. В течение этого времени учащиеся будут отвечать на поставленные вопросы, которые основываются на предыдущих знаниях.

Учащиеся начнут исследовать и задавать свои вопросы. После того, как группа обработала предоставленную информацию на первой фазе, учащиеся начнут формулировать свою собственную гипотезу на основе наблюдаемой закономерности. Именно в это время новая концепция получает официальное название. Вместе фаза исследования и фаза изобретения концепции позволяют учащимся получить более глубокие знания процессов и понятий. На третьей фазе учащиеся изучают и апробируют новые концепции, применяя изученный материал к новым ситуациям. Фаза приложения позволяет учащимся укрепить уверенность в том, что они приобрели новые знания.

Проектное обучение – метод обучения, при котором учащиеся участвуют в проектах, основанных на изучаемых концепциях. В процессе работы над проектом учащиеся создают, ставят под сомнение и пересматривают знания, одновременно развивая свои навыки в критическом мышлении, сотрудничестве, общении, рассуждении, синтезе. Например, успешные проектные уроки для учащихся девятых классов включают три этапа:

• 1)    исследование элементов и создание виртуального плаката;

• 2)    исследование строения атома элемента и демонстрация понимания учителю, используя информационную графику;

• 3)    исследование общего использования элемента и связывание этой идеи с предварительным знанием строения и свойств элемента, затем создание видеоанимации и представление ее классу.

В проектной деятельности обеспечивается более эффективное обучение согласно учебному плану, приобретение учащимися навыков самообучения, актуальных для повседневной жизни.

Помимо технологий проблемного, процессноориентированного и проектного обучения, учителям химии, чтобы помочь учащимся вырабатывать навыки критического мышления, творчества, метапознания, саморегуляции, сотрудничества, информационно-технологической грамотности, делающие их конкурентоспособными на рынке труда, не обойтись без интернет-блог-гинга ¹. Это отличный способ для учителей химии, развивая у учащихся современные навыки, держать учащихся в восторге при изучении химии. Особенно это стало актуальным в период самоизоляции учителей и учащихся из-за пандемии коронавируса, когда массовым стало дистанционное обучение.

Но и при очной форме обучения химии использование смартфонов учащимися в классе может дополнять учебные пособия, особенно для тех учителей, которые имеют ограниченные технологические ресурсы. Веб-браузеры, приложения, 2D штрих-коды для создания смарт-объек-тов – все это может служить в качестве инструментов, которые способствуют самостоятельному обучению. Однако следует иметь в виду, что использование смартфонов на уроке без соответствующей подготовки со стороны учителя может привести к неожиданным эффектам. Смартфоны дают доступ учащимся к видео, к учебным пособиям, викторинам, смарт-объектам и приложениям. Смартфоны облегчают самообучение, когда необходимы дополнительные ресурсы, чтобы понять или расширить понятия химии.

Видеоуроки, вебинары и викторины могут служить методом обучения на уроках и во внеурочной деятельности. Например, ресурсы

, , , , , , www. , и др. являются полезными для учителей химии. Российская электронная школа (РЭШ), Московская электронная школа (МЭШ) по ссылкам и – популярные сайты для учителей химии. Они могут использоваться в смешанном обучении, индивидуально в классе и во время онлайн-занятий. Одним из приемов во время онлайн-занятия могут быть он-лайн-игры как способ активного вовлечения учащихся в изучение химии. Простой поиск видеоигр по химии в Google познакомит учащихся с виртуальным миром молекул, молярных масс и сложных уравнений.

Виртуальные лаборатории – один из эффективных способов привлечения учащихся к активному изучению химии. Виртуальные лаборатории позволяют школьникам глубже погрузиться в материал и попрактиковаться. Это отличный способ для учащихся реализовать свой потенциал, заставляя думать, что они работают в лаборатории. Учащиеся становятся активными участниками процесса обучения, когда они могут наглядно увидеть, где и как применить знания в реальной жизни. Вместе с тем надо иметь в виду, что виртуальная химическая лаборатория не позволяет учащимся полностью освоить навыки, получаемые во время очных лабораторных работ, но дает им реальное представление о том, как работают лаборатории, где применяются недавно изученные химические понятия.

Применение рассмотренных технологий обучения химии делает учебный процесс жизненно-ориентированным, а добавление современных технологий в обучение является обязательным условием успеха и мотивации учащихся на обучение химии.