1 О взаимосвязи компонентов экспериментально-учебноисследовательской деятельности в ходе её реализации на практических занятиях в рамках школьного курса химии Деятельность учащихся на практических занятиях по химии становится результативной, если при планировании, подготовке и реализации рассматриваются все её компоненты и их взаимосвязи как единая целостная система. Рассмотрим разработанную нами «технологию ролевого цикла»[1] выполнения лабораторных опытов и её компоненты во взаимосвязи. Реализуя «технологию ролевого цикла», учащимся предлагается выполнять опыты в группах по 3 человека посредством ролевой игры: - первый учащийся группы полностью выполняет все химические операции с веществами, оборудованием данного лабораторного опыта с соблюдением правил техники безопасности (роль исполнителя). Обучаемому выдается содержание проводимого им лабораторного опыта. С учетом подготовленности, личностных качеств, ему выдается информация соответствующего уровня сложности. Ниже приведены примеры задания по теме «Подгруппа кислорода» из курса практических занятий 9 класса[2]: Экспериментальная задача I (уровень 1) С помощью качественных реакций определить, что пробы растворов содержат серную кислоту H2SO4, сульфат натрия Na2SO4, хлорид бария BaCl2. 1.Отберем в пробирки пробы растворов по 1-2 мл. ТБ: с реактивами обращаемся аккуратно, т.к. среди них есть серная кислота! ТБ: реактивы держим этикеткой кверху! 2. Добавляем в каждую пробирку раствор лакмуса. Лакмус покажет нам, в какой из пробирок кислота (красный цвет). 3. Для того, чтобы подтвердить наличие кислоты в этой пробирке, возьмем пинцетом и опустим в раствор гранулу цинка. Выделяется газ. В данной пробирке – серная кислота. 4.Оставшиеся два раствора испытаем хлоридом бария. Добавляем в обе пробирки раствор хлорида бария BaCl2 5. В пробирке с сульфатом натрия должен появиться белый осадок сульфата бария. Na2SO4+ BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓ В данной пробирке находится сульфат натрия. 6.В последней пробирке должен быть хлорид бария. Убедимся в этом: добавим в пробирку серную кислоту H2SO4. ТБ: с кислотой обращаться аккуратно! Серная кислота с хлоридом бария дает белый осадок сульфата бария. 2 H2SO4+ BaCl2 = BaSO4↓+ 2HCl В пробирке номер три – хлорид бария. В данном случае учащемуся предлагается выполнить опыт, химические операции, положения техники безопасности и наблюдаемые явления которого полностью прописаны учителем. Также здесь указываются названия всех веществ как на русском, так и химическом языках. Карточку подобного содержания рекомендуется выдавать обучаемым на начальных этапах изучения экспериментального школьного курса или имеющим поверхностные знания и владеющим техникой эксперимента неуверенно. Экспериментальная задача I (2 уровень) С помощью качественных реакций определить, что пробы растворов содержат серную кислоту, сульфат натрия, хлорид бария. 1.Отберем в пробирки пробы растворов по 1-2 мл. 2. Добавляем в каждую пробирку раствор лакмуса. Лакмус покажет нам, в какой из пробирок кислота. 3. Для того чтобы подтвердить наличие кислоты в этой пробирке, опустим в раствор гранулу цинка. 4.Оставшиеся два раствора испытаем хлоридом бария. Добавляем в обе пробирки раствор хлорида бария. В пробирке с сульфатом натрия должен появиться белый осадок сульфата бария. 5.В последней пробирке должен быть хлорид бария. Убедимся в этом: добавим в пробирку серную кислоту. На данном уровне количество прописанных химических операций и данных при проведении эксперимента уменьшается. В связи с этим у обучаемого появляется больше возможностей для размышлений и анализа собственных действий. Экспериментальная задача I (3 уровень) С помощью качественных реакций определить, что пробы растворов содержат серную кислоту, сульфат натрия, хлорид бария. 1.Отберем в пробирки пробы растворов. 2. Добавляем в каждую пробирку раствор лакмуса. 3. Для того чтобы подтвердить наличие кислоты в пробирке, опустим в раствор гранулу цинка. 4.Оставшиеся два раствора испытаем хлоридом бария. Добавляем в обе пробирки раствор хлорида бария. 5. Убедимся, что в последней пробирке должен быть хлорид бария. 3 На данном уровне учащемуся выдается минимальный набор химических операций, необходимый для последовательного выполнения лабораторного опыта. Экспериментальная задача I (4 уровень) С помощью качественных реакций определить, что пробы растворов содержат серную кислоту, сульфат натрия, хлорид бария. Здесь исполнителю необходимо полностью реализовать последовательно химический эксперимент, рассчитывая исключительно на собственные химические знания и имеющийся широкий набор интеллектуальных, экспериментальных и контрольно-оценочных компетенций. - второму учащемуся группы предлагается прокомментировать деятельность первого обучаемого, а именно перечислить химические операции, положения техники безопасности при их осуществлении, вербально проанализировать наблюдаемые явления (роль комментатора); - третьему учащемуся отводится роль контролёра всего происходящего перед ним процесса. Этому обучаемому преподаватель дает на отдельном бланке описание опыта в форме перечня необходимых химических операций, положений правил техники безопасности, наблюдаемых явлений. Пример части бланка контролера и его заполнения: Тема: Подгруппа кислорода Исполнит ель Экспериментальная задача I Комментат ор V 1. Возьмем 3 сухие чистые пробирки. V V 2. Отберем в пробирки пробы растворов (хлорида бария BaCl2, серной кислоты H2SO4, сульфата натрия Na2SO4) по 1-2 мл. 3. ТБ: с реактивами обращаемся аккуратно – среди них есть серная кислота! 4. ТБ: реактивы держим этикеткой кверху! V V 5. Во все три пробирки добавляем раствор лакмуса. 6. Наблюдение: в одной из пробирок раствор окрасился в красный цвет. 7. Вывод: в данной пробирке – серная кислота. В процессе выполнения своих обязанностей первыми двумя учащимися контролёр заполняет бланк, отмечая каждое выполняемое его коллегами действие (например, метками напротив соответствующего действия), 4 сравнивает с тем, что указано на листе. При выполнении следующего опыта учащиеся меняются своими ролями. Нами предлагается классификация связей, отражающая специфически системные характеристики построения экспериментально-учебноисследовательской деятельности (ЭУИД) учащихся при выполнении ими лабораторных опытов по «технологии ролевого цикла»: 1. Связи взаимодействия. Специфика этих связей состоит в том, что они определяются целями ЭУИД, которые преследуют участвующие взаимодействующие стороны. 2. Связи преемственности. Один объект выступает как основание, вызывающее существование другого (например, связь типа «содержание – контроль»). В нашем случае в качестве примера является связь «исполнитель – контролер». Исполнитель отвечает за реализацию содержания лабораторного опыта, а контролер – за объективное выполнение контролирующей стороны эксперимента. 3. Связи преобразования, среди которых мы различаем: а) связи преобразования, реализуемые через определённый субъект, обеспечивающий или резко активизирующий это преобразование; Пример: контролер, наблюдая за деятельностью исполнителя и комментатора, ориентируясь на выданный ему бланк, может корректировать, преобразовывать ход выполнения исполнителем эксперимента или его вербальную интерпретацию комментатором. б) связи преобразования, реализуемые путем непосредственного взаимодействия двух или более субъектов, в процессе которого и благодаря которому эти субъекты самостоятельно или совместно переходят из одного состояния в другое. Пример: при выполнении любого следующего лабораторного опыта на практическом занятии участники процесса меняются своими ролями. 4. Связи строения. Природа этих связей раскрывается на примере строения педагогической системы ЭУИД учащихся, в которой имеются: система целей (цель как социальный заказ общества, цель ЭУИД учащихся), система задач (стратегических, тактических, операциональных), система содержания (инвариантная, вариативная), система организационных форм обучения (коллективная, групповая, индивидуальная), система взаимоконтроля и самоконтроля (анализ, оценка, коррекция). 5. Связи функционирования. Очевидное многообразие функций в объектах различного рода определяет и многообразие видов связей функционирования. Общим для всех этих видов связей является то, что объекты, объединяемые связью функционирования, совместно осуществляют определённую функцию. Пример: за реализацию содержания эксперимента отвечает исполнитель, за вербальное восприятие – комментатор, за функцию контроля – контролер. 5 6. Связи развития. Их можно рассматривать как модификацию функциональных связей с той разницей, что процесс развития существенно отличается от простой смены состояний (ролей). Развитие есть не просто самораскрытие объекта, актуализация уже заложенных в нем потенциальных компетенций, а такая смена состояний, в основе которой лежит невозможность по тем или иным причинам сохранения существующих форм функционирования. Здесь объект как бы оказывается вынужденным выйти на иной уровень функционирования, прежде недоступный и невозможный для него. Пример: учитель исполнителю лабораторного опыта может выдать задание более сложного уровня, чем было прежде, тем самым вынуждая его работать на более высоком уровне. И здесь на ведущую роль выходит грамотное продумывание системы разноуровневых заданий к выполняемому эксперименту. Весьма существенно, что в точках перехода от одного состояния к другому (в нашем случае, к примеру, переход исполнителя на более высокий уровень решения заданий) развивающийся объект обычно располагает относительно большим числом вариаций и ставится в условия необходимости выбора из некоторого количества возможностей, относящихся к изменению конкретных форм его организации. Все это определяет не только множественность путей и направлений развития, но и то важное обстоятельство, что развивающийся объект как бы сам творит себя. 7. Связи управления. В зависимости от их конкретного вида могут образовывать разновидность либо функциональных связей, либо связей развития. Эти связи принадлежат к числу важных в системном исследовании. Пример 1: учащийся, находясь в роли контролера, корректируя, прообразовывая деятельность исполнителя и комментатора, тем самым управляет ходом конкретного эксперимента. В данном случае связь управления можно рассматривать как разновидность связи функционирования, так как именно функция контроля предполагает управление. Пример 2: учащийся, находясь в роли исполнителя, может попросить у учителя дать ему задание более сложного уровня. Тем самым он способен управлять своей деятельностью и развиваться. Связи управления можно охарактеризовать как связи, которые строятся на основе определенной программы и представляют собой способ её реализации. Это значит, что над функционирующей или развивающейся системой всегда есть нечто, заключающее в себе в том или ином виде общую схему соответствующего процесса. Приведённая нами эмпирическая классификация показывает чрезвычайную многозначность понятия «связь». Эта многозначность приводит нередко к тому, что оказывается стёртой граница между связью и элементом. 6 1. Система целей экспериментально-учебноисследовательской деятельности учащихся 2. Система средств актуализации компетенций 4. Система предписаний 3. Система экспериментальных учебноисследовательских заданий 5. Система поэтапной индивидуальной помощи 6. Система контроля (контролирующих программ, материалов и заданий) 7. Система достигнутых результатов в развитии компетенций Схема. Взаимосвязи элементов ЭУИД учащихся на практических занятиях по химии Если учесть все эти характеристики, то основные связи и отношения элементов системы ЭУИД учащихся схематично можно представить так, как это изображено на схеме. Следует подчеркнуть, что основная цель планирования и организации ЭУИД – оптимизация условий управления этой деятельностью для всех обучающихся. Достижению этой цели служат как отдельные элементы планирования, так и их функционирование в целом. При этом общая цель организации ЭУИД, с одной стороны, трансформируется в цели организации и управления (элемент 1), с другой стороны, эта цель конкретизируется с учётом достигнутого результата конкретного учащегося при выполнении предыдущего экспериментально-учебно-исследовательского задания (связь 7-1). Цель организации ЭУИД учащихся на практических занятиях позволяет определить систему средств актуализации компетенций обучающихся (связь 1-2). Например, если в качестве основной цели практического занятия поставить отработку положений техники безопасности при выполнении химического эксперимента, то актуализировать эти компетенции возможно с помощью следующего приема: вызываются двое учащихся, которые 7 поочередно называют известные им положения техники безопасности. Если обучаемые уверенно проговаривают по 5-7 пунктов, то следует вызвать другую пару учащихся. В данном случае, актуализация компетенций может быть осуществлена и в качестве контроля еще до постановки экспериментального учебно-исследовательского задания (связь 6-2). В ходе выполнения экспериментально-учебно-исследовательского задания необходимо ориентировать учащихся на применение соответствующих приёмов (связь 4-3), и в то же время задание должно быть адаптировано самим учащимся на основе средств самоорганизации: системы поэтапной индивидуальной помощи (указаний, разъяснений, предписаний) и средств самоконтроля (связь 5-3). После выполнения экспериментально-учебно-исследовательского задания в системе организации ЭУИД осуществляется не только контроль за вновь приобретенными компетенциями (связь 3-6), но и систематизация достигнутых результатов (связь 6-7). Например, учащимся следует сделать отчет по выполненным лабораторным опытам с описанием наблюдаемых явлений, записью уравнений химических реакций в молекулярном и ионном видах, выводами. Также обучаемым предлагается проанализировать свою деятельность, ответив на ряд вопросов, например: находясь в какой роли (исполнителя, комментатора, контролера) вы чувствовали себя наиболее (наименее) уверенно? оцените свою деятельность в роли исполнителя (владение химической посудой и оборудованием, знание химических реактивов и умение с ними работать, владение техникой безопасности, ориентирование в содержании и ходе эксперимента и т.д.). Другими словами, учитель и учащийся должны знать, что конкретно достигнуто в формировании компетенций, состоялось или не состоялось их продвижение в развитии и на что особенно следует обратить внимание при выполнении последующих заданий (связь 7-1). Из анализа модели видно, что достаточно убрать какой-либо элемент из системы, как сразу же будет существенно снижена эффективность её функционирования. Вместе с тем, функционирование системы определяется не только наличием или отсутствием тех или иных элементов, но и характером связей между ними. Чем более гибкой и динамичной будет эта связь, тем большая эффективность будет достигнута в функционировании системы. В этой связи отметим, что актуализацию компетенций можно осуществлять не только до решения исследовательского задания, но и в процессе его выполнения. Введение же предписаний может быть осуществлено значительно раньше, чем поставлено перед учащимися исследовательское задание. Однако в любом случае главной целью и особенностью функционирования системы ЭУИД является то, что системой средств создаются наиболее благоприятные дидактические условия для управления и самоорганизации обучаемых в процессе выполнения экспериментальных учебно-исследовательских заданий. 8 Список источников и литературы 1. Белов П. С. Из опыта формирования химических компетенций учащихся // Химия в школе. – 2009. – № 10. – С. 25–28. 2. Габриелян О. С. Программа курса химии для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2010. 8–11 классов