технология проблемного обучения

ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
Майбурова Наталья Анатольевна,
учитель химии высшей квалификационной категории,
МБОУ «СОШ» с. Объячево, Республика Коми, РФ
(эссе, практикум, г. Сочи, заезд 5 августа – 13 августа 2015 г.)
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ
КАК СОВРЕМЕННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ФГОС НА УРОКАХ ХИМИИ
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
1. Краткая аннотация
Работа
рассматривает
использование
одной
из
современных
образовательных технологий – технологии проблемного обучения – в условиях
реализации ФГОС на уроках химии и представляет интерес для учителей химии и
учителей-предметников. В работе представлены описание, основы организации,
этапы и приемы технологии.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
2. Содержание
2.1. Введение
Стремление привести основное и среднее образование в соответствие с
изменившимися информационными, технологическими и социальными условиями
нашего общества реализовалось в документах ФГОС основного и среднего
общего образования второго поколения. Сегодня обязательным компонентом
школьного
химического
образования
являются
не
только
традиционные
предметные знания и умения, но и личностные и метапредметные результаты
обучения.
При
этом
«…достижение
предметных
и
метапредметных
результатов…является предметом итоговой оценки освоения обучающимися
основной образовательной программы основного общего образования» [1]
В настоящее время существует проблема перехода от общих положений
ФГОС к практике преподавания предмета. Так, учителя осознавая значимость и
необходимость декларируемых стандартами результатов освоения основных
образовательных программ, в то же время испытывают затруднения при их
определении и реализации.
Целью нашей профессиональной деятельности является обеспечение
возможности использования технологии проблемного обучения для реализации
ФГОС на уроках химии.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Создание единой системы урочной деятельности учащихся при обучении
химии на основе технологии проблемного обучения.
2. Создание условий для удовлетворения образовательных потребностей
ребенка.
3. Обобщение и внедрение в практику передового педагогического опыта.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
2.2. Технология проблемного обучения: описание, этапы
В основе проблемного обучения лежит решение какой-либо задачи,
проблемы. На первом этапе технологии педагог всегда предъявляет проблемную
ситуацию,
осуществляет
постановку
наводящих
вопросов,
помогающих
обучающимся осознать существо проблемы. Проблемная ситуация представляет
собой особый вид взаимодействия субъекта и объекта, при котором возникает
осознанное затруднение, пути преодоления которого требуют поиска новых
знаний и способов действий.
На втором этапе обучающийся осознает проблемную ситуацию, анализирует
исходные данные и формулирует проблему. Формулировка проблемы означает,
что познающему удалось хотя бы приблизительно расчленить данное (известное)
и искомое (неизвестное). Словесная формулировка проблемы – проблемная
задача.
На третьем этапе для решения проблемной задачи предполагается ряд
действий для обучающегося: нужно самостоятельно провести частичный поиск.
На завершающем этапе происходит рефлексия, оценочная деятельность
(схема 1).
схема 1 (структура учебно-воспитательного процесса в технологии проблемного обучения)
Таким образом, технологию проблемного обучения можно рассматривать
«как целостную методическую систему развивающего обучения, направленную на
самостоятельное приобретение школьниками знаний и умений одновременно с
интеграцией, синтезом и применением этих знаний в процессе выявления,
постановки и решения взаимосвязанных учебных проблем» [2], что обеспечивает
возможность
результатов.
формирования
личностных,
предметных
и
метапредметных
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
2.3. Проблемная ситуация
2.3.1. Классификация проблемных ситуаций
«Отправной
точкой
процесса
ученического
познания
в
технологии
проблемного обучения является создаваемая учителем проблемная ситуация и
формируемая на ее основе учебная проблема. Проблемная ситуация вызывает у
учащихся познавательную потребность в приобретении знаний, направляет их
мысли на объект познания» [2].
В литературных источниках известны различные классификации проблемных
ситуаций. Можно выделить два наиболее общих вида:
1)
ситуации конфликта, в основе которых лежат противоречия между ранее
усвоенным учащимися материалом и материалом, изучаемым на уроке,
между
данными
науки
и
жизненными
(бытовыми)
представлениями
школьников, между предсказанным теоретическим ходом эксперимента и
реально наблюдаемыми процессами.
2)
ситуации затруднения, которые создаются в случаях, когда учащимся
можно указать на явную недостаточность или отсутствие у них необходимых
для достижения поставленной цели знаний и умений, например, при
объяснении результатов эксперимента, при теоретическом обосновании
сущности явления, при получении какого-либо вещества.
Исходя из особенностей предметного содержания, проблемную ситуацию
можно отнести к одной из следующих групп.
Внутрипредметные проблемные ситуации создаются на основе предмета
«химия» и направлены на усвоение той или иной химической информации.
Например,
типично
создаваемая
при
концентрированных
амфотерности.
внутрипредметной
является
знакомстве
школьников
серной
азотной
Учитель
и
вскрывает
с
кислот,
противоречие
проблемная
химическими
при
ситуация,
свойствами
изучении
между
явления
имеющимися
у
школьников знанием того, что вещества сходной природы и свойств не
взаимодействуют между собой и фактом взаимодействия неметаллов (фосфора,
углерода, серы) с концентрированными кислотами, взаимодействия оксидов и
оснований некоторых металлов со щелочами и соответствующими им основными
оксидами.
Межпредметные проблемные ситуации строятся на материале смежных
дисциплин, взаимосвязанном с содержанием предмета «Химия». В этом случае в
качестве средства создания проблемной ситуации в обучении используются
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
межпредметные связи. Межпредметная проблемная ситуация может быть
реализована при рассмотрении электролитической проводимости кислот, солей и
оснований. Данная проблемная ситуация способствует развитию знаний учащихся
из курса физики.
Комплексные
проблемные
ситуации
строятся
одновременно
на
внутрипредметном и межпредметном содержании. Такие проблемные ситуации
гарантируют комплексное рассмотрение и обеспечивают системное усвоение
фактов. понятий, теорий, законов, способствуют формированию обобщенных и
общепредметных знаний, умений и навыков. Например, комплексная проблемная
ситуация может быть создана при изучении соляной кислоты и ее солей. Здесь
будут использоваться как внутрипредметные (физические свойства веществ), так
и межпредметные (из курса истории и валеологии) знания учащихся.
Исходя из особенностей создания, проблемные ситуации можно разделить
на пять групп.
Ситуации неожиданности создаются при ознакомлении учащихся с
информацией.
вызывающей
удивление,
поражающей
необычностью.
контрастностью. Эмоциональная реакция учащихся является дополнительным
мотивационным
фоном
создания
проблемной
ситуации
и
последующей
постановки учебной проблемы. Например, ситуация неожиданности может быть
создана при изучении способа получения и физических свойств алюминия. Для
этого учитель рассказывает о том, что в середине XIX века алюминий относился к
драгоценным металлам и из него делали ювелирные украшения, значимые
подарки (погремушку для сына императора Наполеона III, чашку лабораторных
весов для Д. И. Менделеева).
Ситуации опровержения создаются, когда учащимся предлагается доказать
на
основе
всестороннего
анализа,
синтеза
и
применения
знаний
несостоятельность какого-либо предположения (идеи, вывода, проекта и т д).
Например, при изучении темы «Гидролиз солей» учитель напоминает, что соль
образуется в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием.
Происходит изменение среды раствора: в реакцию вступают растворы со
щелочной и кислой средой, а образуется нейтральный раствор соли. При
экспериментальной проверке индикаторами нейтральности среды растворов
солей хлорида алюминия, карбоната натрия и хлорида натрия создается
проблемная ситуация, так как в растворах двух солей индикаторы изменили
окраску.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
Ситуации
предположения
создаются
в
случаях,
когда
в
процессе
сопоставления какого-либо закона (теории, положения) с ранее усвоенной
информацией выявляется недостаточность этой информации для обоснования
данного закона или же, когда требуется доказать справедливость того или иного
предположения, идеи, высказывания. Например, при изучении свойств солей
учащиеся должны определить, какая из схем FeSO4 + Cu =; CuSO4 + Fe =
отражает реально осуществимый химический процесс, а какая – нет. По причине
недостаточности знаний ученики могут предложить несколько версий или не
предложить ни одной.
Ситуации
неопределенности
создаются
в
случаях,
когда
можно
предложить учащимся задание с явно недостаточными или избыточными
данными для получения однозначного ответа. Например, при изучении темы
«Состав и важнейшие характеристики атома» учитель обращает внимание
учеников на то, что относительные атомные массы элементов представляют
собой дробные величины, хотя масса атома определяется количеством протонов
и нейтронов, массы которых выражены целым числом. Проблемная ситуация
создается при недостаточности предметных знаний.
Пятая группа включает комбинированные проблемные ситуации.
2.3.2. Способы создания проблемной ситуации
Такие педагоги как Г. К. Селевко, В. И. Андреев, А. М. Матюшкин
рассматривают разные способы и приемы создания проблемных ситуаций.
«Способы создания проблемных ситуаций по А. М. Матюшкину:
1. Побуждение обучающихся к теоретическому объяснению явлений, фактов,
внешнего несоответствия между ними. Это вызывает поисковую деятельность
обучающихся и приводит к активному усвоению новых знаний.
2. Постановка учебных проблемных заданий на объяснение явления.
3. Побуждение обучающихся к анализу фактов и явлений действительности.
Противоречие в данном случае возникает между житейскими представлениями
и научными знаниями об этих фактах.
4. Использование учебных и жизненных ситуаций, возникающих при выполнении
обучающимися заданий практического характера. Проблемные ситуации
возникают при попытке обучающихся самостоятельно достигнуть поставленной
цели.
5. Побуждение обучающихся к предварительному обобщению новых фактов.
6. Организация междисциплинарных связей.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
7. Ознакомление обучающихся с историческими фактами. На основе этого
обучающиеся сталкиваются с проблемными ситуациями, имевшими место в
процессе становления изучаемой ими теории» [3].
Применительно к урокам химии способы создания проблемных ситуаций
будут такие:
 Сообщение учителем новых фактов, которые не вписываются в рамки
изученных школьниками теорий, усвоенных законов и понятий. Например,
проблемная ситуация может возникнуть при наблюдении за исчезновением
окраски в колбе с оксидом азота (IV) и углем.
 Выявление
противоположных
свойств
у
веществ
или
процессов,
принадлежащих одной группе или типу, при анализе их строения или
особенностей протекания. Например, при общей характеристике элементов
подгруппы азота может возникнуть проблемная ситуация и на ее основе
учебная проблема: «Почему высшая валентность элемента азот равна IV, а
остальных элементов подгруппы – V».
 Показ двойственности свойств у соединений (амфотерность) или возможность
проявления
одними
и
теми
же
веществами
окислительных
и
восстановительных функций (в ходе химического эксперимента). Например, при
исследовании свойств гидроксида алюминия учащиеся обнаруживают, что
данное вещество способно проявлять свойства кислоты. Эта информация
порождает проблемную ситуацию.
 Создание условий, в которых ученики будут на основе известных им
закономерностей моделировать процессы, которые невозможно осуществить
экспериментально, или будут делать неверные предсказания о механизмах и
продуктах реакции, а затем проверять свои теоретические предположения.
Например, на основе знаний о типах химической связи, типах кристаллических
решеток, знаний об электропроводности солей учащиеся могут сделать
ошибочный прогноз об электропроводности соляной кислоты, что приводит к
возникновению проблемной ситуации.
 Предложение решить экспериментальную задачу. При этом известен набор
реактивов (возможно, избыточный) и конечный результат, но неизвестны
способы решения. Например, учитель выдает учащимся реактивы: железо,
воду, соляную кислоту, гидроксид натрия, хлорид натрия и др.; ученики должны
получить
гидроксид
железа (II). Причем
оснований учащиеся не знакомы.
с получением
нерастворимых
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
 Решение нестандартных химических задач (на анализ смеси, логические
задачи на превращения веществ с использованием буквенных обозначений,
комбинированных и др.)
 Напоминание учащимся о таких жизненных явлениях, которые они не могут
объяснить на основе имеющихся у них знаний. Например, школьники знают, что
намокшие спички не загораются, но не знают причин этого явления. Это
незнание служит источником для возникновения проблемной ситуации.
 Указание учащимся на то, что они не знают способов объяснения и
доказательства истинности известных им фактов, сущности процессов и
явлений.
Например,
учащиеся
знают,
что
такое
скорость
протекания
физического явления и не знают сущности понятия «скорость химической
реакции».
 Выявление сходных свойств у веществ, относящихся к разным группам и
классам, например, у аммиака, аминов и аминокислот, проявление последними
амфотерных свойств.
 Постановка сложных комплексных проблем, особенно межпредметного и
мировоззренческого
характера.
Например,
проблемы
связывания
азота
воздуха, очистки сточных вод, природоохранные и глобальные экологические
проблемы и др.
Итак, на первом этапе технологии проблемного обучения при предъявлении
проблемной ситуации ученик научиться:
 основам прогнозирования как предвидения будущих событий и развития
процесса;
 формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать и
координировать ее с позициями партнеров в сотрудничестве при выработке
общего решения в совместной деятельности;
 использовать адекватные языковые средства для отображения своих
чувств, мотивов и потребностей;
 делать умозаключения и выводы на основе аргументации.
Таким образом, создаются условия для формирования метапредметных
(познавательных и коммуникативных УУД) и личностных результатов обучения.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
2.4. Обязательные этапы постановки
и решения учебных проблем
Учебная проблема логически завершает созданную на уроке проблемную
ситуацию. Признаками того, что учебная проблема поставлена, являются наличие
проблемной ситуации, готовность учеников к поиску решения, существование
нескольких путей достижения поставленной цели (решения задачи, ответа на
вопрос и т. д.)
Можно выделить четыре этапа решения учебной проблемы на уроке.
1. Выявление (формулировка) проблемной ситуации.
Постановка
учебной проблемы. Это один из самых сложных этапов постановки и решения
учебной проблемы. Учитель ставит учащихся в такую ситуацию, при которой они
осознают недостаточность знаний и способов действий. Независимо от форм,
средств и методов обучения, использованных учителем для создания проблемной
ситуации, они должны побудить учащихся к высказыванию своих точек зрения,
обмену
идеями,
суждениями.
Учитель,
завершая
созданную
проблемную
ситуацию, формулирует учебную проблему, например, в виде проблемного
вопроса, которая определяет направление дальнейшего поиска.
Например, при изучении темы «Нерастворимые основания» для создания
проблемной ситуации учитель побуждает учеников к переносу знаний и способов
действий в новую ситуацию, основанную на еще неизвестной им информации.
Для этого он предлагает школьникам ответить на вопрос «Как, по-вашему
мнению, можно получить нерастворимое основание?» Наиболее вероятен ответ:
«Необходимо провести реакцию металла или оксида металла с водой», так как на
предыдущих
реакциях
уроках
для
внимание
получения
школьников
щелочей.
При
акцентировалось
на
подобных
экспериментальной
проверке
предложенного способа действия, учащиеся убеждаются в ошибочности своего
предположения. Учитель задает проблемный вопрос: «Каким способом можно
получить нерастворимое основание?»
Итак, на этом этапе ученик научиться осуществлять познавательную
рефлексию в отношении действий по решению учебных и познавательных задач;
делать умозаключения и выводы на основе аргументации; объяснять явления,
процессы, связи и отношения, выявляемые в ходе исследования; структурировать
тексты, включая умение выделять главное и второстепенное, выстраивать
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
последовательность описываемых событий. Таким образом, создаются условия
для формирования познавательных УУД.
2. Составление гипотез и отбор оптимальной.
Наибольшие сложности у учащихся вызывает процесс выдвижения гипотезы,
который должен основываться на актуализации всего объема необходимых
опорных знаний и способов действий. Сущность этого этапа состоит в поиске
ответов на следующие вопросы: «Какие пути решения проблемы можно
предложить? Какие трудности встретятся при решении проблем по данной
гипотезе? Какие преимущества гипотезы? Какие ранее применялись гипотезы для
решения подобных ситуаций? Какая из гипотез имеет больше достоинств и
меньше недостатков?»
В приведенном выше примере для выдвижения гипотезы учащиеся
вспоминают, что в состав нерастворимого основания входят атомы металла и
гидроксильной группы. Из этого делается вывод о том, что эти компоненты
должны входить в состав исходных для получения оснований веществ. Далее
выясняют, что атомы металла могут входить в состав простого вещества, его
оксида и соли, а гидроксогруппы – в состав воды и щелочи. Затем, анализируя
результаты
предыдущих опытов,
вспомнив изученные
свойства
щелочей,
учащиеся приходят к выводу, что для получения нерастворимого основания
необходимо взять щелочь и растворимую соль соответствующего металла.
Итак, на этом этапе ученик научиться выдвигать гипотезы о связях и
закономерностях событий, процессов, объектов; делать умозаключения и выводы,
формулировать собственное мнение и позицию, аргументировать ее с позициями
партнеров
в
сотрудничестве.
Таким
образом,
создаются
условия
для
формирования метапредметных (познавательных и коммуникативных УУД) и
личностных результатов обучения.
3. Решение проблемной ситуации.
Сущность этого этапа заключается в организации деятельности учащихся
управлении
ходом
решения
поставленной
учебной
проблемы.
Процесс
складывается из построения плана проверки гипотезы, собственно проверки
гипотезы
и
формулирования
окончательного
решения
проблемы.
Можно
предложить следующий алгоритм действий: «Действуя по выбранной гипотезе,
оценивайте каждый шаг. Проверьте, насколько он правилен при решении данной
проблемы. Можно ли убедиться, что совершенный шаг правильный? Не осталось
ли что-нибудь нерешенным? На все ли вопросы проблемы удалось получить
ответ?»
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
В нашем примере на этом этапе выдвинутая гипотеза проверяется
экспериментально. Демонстрируется взаимодействие сульфата меди (II) и
щелочи.
В
итоге
формулируется
окончательный
ответ
на
поставленный
проблемный вопрос.
Итак, на этом этапе ученик научиться строить логическое рассуждение,
включающее
установление
причинно-следственных
связей;
адекватно
самостоятельно оценивать правильность выполнения действия и вносить
необходимые коррективы; осуществлять сравнение и сериацию и классификацию,
самостоятельно выбирая основания и критерии для указания логических
операций;
структурировать тексты,
включая
умение
выделять
главное
и
второстепенное, выстраивать последовательность описываемых событий. Таким
образом, создаются условия для формирования предметных, метапредметных
(познавательных,
регулятивных
и
коммуникативных
УУД)
и
личностных
результатов обучения.
4. Доказательство и применение найденного решения.
На данном этапе учитель предлагает школьникам какое-либо задание,
выполнение которого позволит убедиться в истинности новых знаний и способов
действий, а также применить их на практике для решения конкретных учебнопознавательных задач. Содержание этого этапа будет включать ответы на
следующие вопросы: «Все ли данные проблемной ситуации использованы?
Правдоподобен ли результат? Можно ли полученное решение использовать?
Какие дополнительные результаты можно получить при решении данной
проблемы? Что можно получить, если проблему изменить так: …?»
В нашем примере целесообразно предложить школьникам выполнить
следующее
экспериментальное
задание:
«Используя
выданные
реактивы,
получите нерастворимые основания: гидроксид железа (II) и гидроксид железа
(III). Запишите уравнения соответствующих реакций и отметьте наблюдаемые
эффекты».
Итак, на этом этапе ученик научиться адекватно самостоятельно оценивать
правильность выполнения действия и вносить необходимые коррективы; основам
саморегуляции в учебной и познавательной деятельности в форме осознанного
управления своим поведением и деятельностью, направленной на достижение
поставленных целей; осуществлять познавательную рефлексию в отношении
действий по решению учебных и познавательных задач. Таким образом,
создаются
условия
для
формирования
предметных,
метапредметных
(познавательных и регулятивных УУД) и личностных результатов обучения.
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
2.5. Заключение
Таким образом, технология проблемного обучения обладает огромным
образовательным
потенциалом,
является
одной
из
современных
образовательных технологий и, как следствие, средством реализации ФГОС.
Педагогические возможности проблемного обучения состоят в следующем:
- создание возможностей для развития внимания, наблюдательности,
активизации мышления и деятельности школьников;
-
развитие
самостоятельности,
ответственности,
критичности,
инициативности;
- развитие эвристических и творческих способностей школьников;
- обеспечение прочности приобретаемых знаний.
Проблемное
познавательные,
возможность
результатов.
обучение
позволяет
коммуникативные,
формирования
формировать
регулятивные,
личностных,
а
предметных
все
также
и
виды
УУД:
обеспечивает
метапредметных
ЧОУ ДПО "Центр знаний" КПК "Современный образовательный процесс в соответствии с ФГОС"
Литература
1. Федеральный государственный образовательный стандарт основного
общего
образования
[Электронный
ресурс].
Режим
доступа
http://www.edu.ru/db/mo/Data/d_10/m1897.pdf
2. Шаталов М. А., Кузнецова Н. Е. Химия. Достижения метапредметных
результатов обучения. Решение интегративных учебных проблем: 8-9 классы.
Методическое пособие. – М.: Вентана-Граф, 2012. С. 9
3. Даутова О. Б., Иваньшина Е. В., Ивашедкина О. А. и др. Современные
педагогические технологии основной школы в условиях ФГОС. Методическое
пособие. – СПб.: КАРО, 2014.