ПРОЕКТНАЯ РАБОТА«Организация научно-исследовательской деятельности учащихся в процессе изучения химии в условиях введения ФГОС ООО»

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА
на тему:
«Организация научно-исследовательской деятельности учащихся в процессе изучения химии в условиях введения ФГОС ООО»
Выполнила:
Панкратова Анжелика Владимировна,
учитель химии МБОУ « СОШ № 50»
Чебоксары 2014
Содержание
Введение3
ГЛАВА 1. Исследовательская деятельность учащихся в современном школьном химическом образовании3
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ УЧЕБНО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ УЧАЩИХСЯ ЧЕРЕЗ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ10
1. Пути и условия формирования учебно-познавательной компетенции учащихся10
2.Методика формирования учебно-познавательной компетенции учащихся12
Пример научно-практической конференции14
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ эксперимента23
Выводы24
Литература25

Введение
Современное качество химического образования определяется формированием ключевых компетенций, где одной из основных является учебно-познавательная компетенция. Учебно-познавательная компетенция предлагает умение самостоятельно применять знания в новых, нестандартных условиях. Вместе с тем, практика показывает, что большинство школьников успешно освоившие базовый курс школьной химии, но не умеющие самостоятельно овладевать приобретенными знаниями и применять их на практике испытывают затруднения при выполнении практико-ориентированных задач. В соответствии с положениями ФГОС принципиально новым является системно-деятельностный подход, который способствует овладению в комплексе универсальными учебными действиями и опытом самостоятельной деятельности. Постановка такой задачи ориентирует учителей на компетентностный подход к организации учебно-воспитательного процесса и предполагают применение новых эффективных технологий. Одной из таковых технологий считается организация исследовательской деятельности учащихся, которая формирует качества необходимые любому современному человеку, определяющие его компетентность. В этой связи по учебному предмету химия актуальным становится формирование учебно-познавательной компетенции на уроках химии. В соответствии с этим, целью работы является формирование учебно-познавательной компетенции учащихся через организацию исследовательской работы по химии.
Основные задачи исследования:
Изучить научно-методическую литературу, посвященную проблемам формированию учебно-познавательной компетенции и организации исследовательской работы школьников;
Выявить методические пути и условия формирования учебно-познавательной компетенции в процессе обучения химии;
Разработать методику формирования учебно-познавательной компетенции посредством организации исследовательских работ учащихся;
Провести педагогический эксперимент и выявить эффективность разработанной методики.
ГЛАВА 1. Исследовательская деятельность учащихся в современном школьном химическом образовании
Существенное изменение взглядов на ценности современного образования требует создания нового образовательного продукта, основой которого становится деятельностный подход. Основой этого подхода является не информированность обучающегося, не усвоение и репродукция учебного материала, а самостоятельный мотивированный поиск информации, ее интерпретация, обработка и анализ с целью получения нового знания, т.е исследовательская деятельность.
Научный и организационный вклад в разработку проблем исследовательской деятельности образовательного процесса внесли Ю.К. Бабанский, М.И. Махмутов, Г.И. Щукина, Г.И. Прокофьев. В практике образования исследуемая проблема рассматривается через дидактический принцип научности .
В настоящее время важным показателем качества образования становится наличие у учащихся опыта решения жизненных проблем, социальных функций, практических навыков деятельности, умениям использовать знания на практике, осуществлять исследовательскую деятельность, т.е сформированность того, что мы называем ключевыми компетенциями. Следовательно, необходим комплексный подход, точнее компетентностный подход к рассмотрению результатов образовательной деятельности учащихся.
Под компетентностным подходом в образовании, понимается усовершенствование всей образовательной системы, направленное на приобретение учащимся культуры, накопленной человечеством, в виде знаний, умений, навыков и способов деятельности, и формирование у него опыта самостоятельного решения проблем в различных сферах деятельности.
Содержание химического образования, в том числе школьного, определяется интересами общества и отношением его к науке.
Химия – наука общественная в том смысле, что она развивается в первую очередь в тех направлениях, которые диктуются потребностями общества
В соответствии с положениями ФГОС большой вклад в достижение главных целей основного общего образования вносит изучение химии, которое призвано обеспечить:
1) формирование системы химических знаний как компонента естественно-научной картины мира;
2) развитие личности обучающихся, их интеллектуальное и нравственное совершенствование, формирование у них гуманистических отношений и экологически целесообразного поведения в быту и трудовой деятельности;
3) выработку понимания общественной потребности в развитии химии, а также формирование отношения к химии как к возможной области будущей практической деятельности;
4) формирование умений безопасного обращения с веществами, используемыми в повседневной жизни.
В качестве требований к результатам освоения основной общеобразовательной программы в ФГОС основного общего образования рассматриваются предметные, метапредметные и личностные результаты обучения.
Метапредметные результаты могут быть достигнуты путем совершения учащимися регулятивных, познавательных, коммуникативных и личностных универсальных учебных действий. С целью активизации этого процесса целесообразно широко использовать интерактивные методы обучения, сочетать индивидуальные, групповые и коллективные формы работы, как на уроке, так и во внеурочной деятельности.
Метапредметными результатами освоения выпускниками основной школы программы по химии являются:
1) использование умений и навыков различных видов познавательной деятельности, применение основных методов познания (системно-информационный анализ, моделирование) для изучения различных сторон окружающей действительности;
2) использование основных интеллектуальных операций: формулирование гипотез, анализ и синтез, сравнение, обобщение, систематизация, выявление причинно-следственных связей, поиск аналогов;
3) умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;
4) умение определять цели и задачи деятельности, выбирать средства реализации цели и применять их на практике;
5) использование различных источников для получения химической информации.
Предметными результатами освоения выпускниками основной школы программы по химии являются:
1. В познавательной сфере:
- давать определения изученных понятий: вещество (химический элемент, атом, ион, молекула, кристаллическая решетка, вещество, простые и сложные вещества, химическая формула, относительная атомная масса, относительная молекулярная масса, валентность, оксиды, кислоты, основания, соли, амфотерность, индикатор, периодический закон, периодическая система, периодическая таблица, изотопы, химическая связь, электроотрицательность, степень окисления, электролит); химическая реакция (химическое уравнение, генетическая связь, окисление, восстановление, электролитическая диссоциация, скорость химической реакции);
- описывать демонстрационные и самостоятельно проведенные эксперименты, используя для этого естественный (русский, родной) язык и язык химии;
- описывать и различать изученные классы неорганических соединений, простые и сложные вещества, химические реакции;
- классифицировать изученные объекты и явления;
- наблюдать демонстрируемые и самостоятельно проводимые опыты, химические реакции, протекающие в природе и в быту;
- делать выводы и умозаключения из наблюдений, изученных химических закономерностей, прогнозировать свойства неизученных веществ по аналогии со свойствами изученных;
- структурировать изученный материал и химическую информацию, полученную из других источников;
- моделировать строение атомов элементов первого — третьего периодов (в рамках изученных положений теории Э. Резерфорда), строение простейших молекул.
2. В ценностно-ориентационной сфере:
- анализировать и оценивать последствия для окружающей среды бытовой и производственной деятельности человека, связанной с переработкой веществ.
3. В трудовой сфере:
- проводить химический эксперимент.
4. В сфере безопасности жизнедеятельности:
- оказывать первую помощь при отравлениях, ожогах и других травмах, связанных с веществами и лабораторным оборудованием.
Таким образом, курс химии основной школы направлен на раскрытие роли химии как о фундаментальной науке, позволяющих ориентироваться в повседневной жизни.
Кроме того, в базисном учебном (образовательном) плане предмет «Химия» появляется последним в ряду естественно-научных дисциплин, поскольку для его освоения школьники должны обладать не только определенным запасом предварительных естественно-научных знаний, но и достаточно хорошо сформированными универсальными учебными действиями.
Как отмечает Г.И. Щукина, элементы предметно-практической деятельности осуществляются на уроках труда и в практических трудовых делах учащихся При этом универсальные учебные действия (УУД) формируются в результате взаимодействия всех учебных предметов и их циклов, в каждом из которых преобладают определенные виды деятельности и соответственно определенные учебные действия.
Личностные УУД обеспечивают формирование смыслов познания, а также способствуют выработке ценностного отношения к получаемым знаниям.
Личностные и метапредметные результаты достигаются в ходе участия школьников в различных видах деятельности, включающей УУД четырех блоков: личностные, регулятивные, познавательные и коммуникативные, следовательно, необходимо создание системы дидактических заданий для усвоения химического содержания, обеспечивающих возможность осуществления совокупности УУД на каждом этапе усвоения.
Стало быть, к личностным результатам освоения учащихся основной образовательной программы основного общего образования относятся готовность и способность к саморазвитию и личностному самоопределению, мотивацию к обучению и целенаправленной познавательный деятельности, системы значимых социальных и межличностных отношений, ценностно-смысловых установок, отражающих личностные и гражданские позиции в деятельности, социальные компетенции, правосознание, способности ставить цели и строить жизненные планы, осознавать российскую идентичность в поликультурном социуме
Практическая направленность школьного химического образования предлагает решение возникающих проблем – экологических, технологических, научных и др. Химия в современной школе невозможна без изучения экологических аспектов химических знаний и проведения соответствующих работ исследовательского характера. Предмет химии, изучаемая в подростковом возрасте, предоставляет уникальную возможность исследовать явления и объекты природы, вооружает знаниями о мире веществ, их использовании во благо человека и без вреда для него. С помощью химических знаний можно объяснить многие научные факты, результаты экспериментов, прогнозировать свойства веществ. Все это способствует развитию у школьников познавательного интереса, образного мышления, логики, самостоятельности, коммуникабельности, креативности.
В настоящий момент существуют различные подходы к определению видов исследовательской деятельности, к которым относят поисковую, экспериментальную, междисциплинарную, проектную, техническую, творческую деятельность и другие, осуществляемые как на уроках, так и во внеурочное время.
По мнению Д.Б.Эльконина–В.В.Давыдова, поисково-исследовательская учебная задача позволяет ученику реализовать себя как субъект учения. Именно это обстоятельство с самого начала побуждает его активно включаться в процесс решения учебных задач. По мере того как ученик начинает содержательно оценивать расширение своих возможностей действовать самостоятельно, у него возникает интерес не только к процессу решения, но и к результатам .
Вместе с тем любые ее виды предполагают овладение учащимися технологиями творчества, приемами творческой исследовательской работы. Например, умения видеть проблему, анализировать сложившуюся ситуацию, применять полученные знания в новых нестандартных ситуациях. Все перечисленные приемы формируются в результате исследовательской деятельности.
Исследовательскую работу учащихся направляют многие научные институты, вузы. Под их руководством учащиеся выполняют вполне серьезные научные исследования в летних научных лагерях, экспедициях, на опытнических участках.
Таким образом, исследовательская деятельность учащихся – это обновленная и усовершенствованная, расширенная форма поисково-краеведческой деятельности учащихся, направленная на формирование адекватного представления об изучаемом объекте, осуществляемая в соответствии с требованиями научного исследования и сопровождается овладением необходимыми знаниями и умениями, а значит, и формирование компетенций.
Повсеместно в плановом порядке проводятся научно-практические конференции. Учащиеся принимают в них активное участие, приобретают новые знания, навыки творческого мышления, повышает их интерес к предмету химии, помогает определиться с выбором профессии.
Особую роль в развитии исследовательской деятельности учащихся играет создание программ Городские научно-практические конференции, конференции «Эткер» , «Караш» и другие, где учащиеся могут проявить свои способности и достижения. Цель программы – активизация научно-исследовательской работы молодежи и школьников, повышение интереса у молодежи в науке, а перспективе создание будущей российской научной элиты.
Как отмечают многие учителя химии, организация исследовательской деятельности школьников нацелена на развитие у них самостоятельности, логического мышления, создание внутреннего мотива к учебе в целом. К мощным стимулам, позволяющим существенно активизировать познавательный интерес учащихся к изучению основ естественных наук, относится химический эксперимент. В процессе учебного исследования у учащегося формируется внутренняя потребность проходить к любой возникающей перед ним проблеме системно и творчески, появляется возможность преодолеть фрагментарность, разрозненность знаний, развить экспериментальные умения и критическое осмысление информации, получить предоставление о научных принципах.
Итак, собственно исследовательский компонент сводится к развитию умений находить причинно-следственные связи, прогнозировать результаты эксперимента, и, конечно же, учащиеся осваивают технику лабораторных работ (Табл.1).
Таблица 1.
Компоненты научно-исследовательской работы и соответствующие им учебно-исследовательские умения
Компонент работы Цель, задачи и результаты работы Соответствующие умения
Информационный Получение информации об уже имеющихся знаниях, их обобщение. Составление обзора констатирующего характера по теме исследования Работа с учебной литературой, умение пользоваться справочниками и таблицами
Аналитико-критический Анализ и критическая оценка имеющихся знаний, постановка проблемы исследования на основе выявления частично или полностью не изученных сторон темы исследования. Составление аналитического обзора по теме,
формулирование проблемы исследования и конкретных задач Анализ, сравнения, обобщение, умение готовить сообщение
Собственно-исследовательский Проведение теоретического и экспериментального исследования. Получение новых знаний и решение поставленной проблемы Составление плана эксперимента, прогнозирование его результатов, нахождение причинно-следственных связей, умения проводить эксперименты, наблюдения, формулирование выводов
Трансляционно-оформительский Составление сообщения (научный текст) с описанием проделанной работы и полученных результатов Обобщение, умение готовить сообщение, построение графика, применение знания для объяснение нового материала
Исследовательские умения учащихся характеризуются более низким начальным уровнем, которые возрастают по мере прохождение практикума.
Следовательно, представленная система практикума с углубленным изучением химии способствует усвоению знаний не только аналитической химии, но и актуализации знаний по общей и неорганической химии, повышения уровня исследовательских умений, в частности, умения обобщать, проектировать опыт, проанализировать его результаты. Достигается более осознанное усвоение знаний и практических действий.
Исследовательские работы, включающие все компоненты научно-исследовательской деятельности, позволяют сформировать исследовательские умения на достаточно высоком уровне .
Большое значение для выработки исследовательских умений имеют творческие работы, такие, как составление кроссвордов и разнообразных задач, сочинение сказок, вычерчивание различных графиков, написание докладов, рефератов, проведение ученических исследований и т.п .
Таким образом, реформы школьного химического образования, развернувшиеся в последние десятилетия в нашей стране, были вызваны не только угрозой потери качества образовательного процесса, но и тем, традиционные цели школьного химического образования все в меньшей степени соответствовали новым потребностям и ожиданиям личности и общества. И поэтому введение ФГОС ориентировано не только на достижение предметных образовательных результатов, но и прежде всего, на формирование личности учащихся, овладение ими универсальными способами учебной деятельности, обеспечивающими успешность в познавательной деятельности, совершенствуются химические знания на всех этапах дальнейшего развития компетенций учащихся.
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ УЧЕБНО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ КОМПЕТЕНЦИИ УЧАЩИХСЯ ЧЕРЕЗ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
1. Пути и условия формирования учебно-познавательной компетенции учащихся
Для формирования учебно-познавательной компетенции в исследовательской деятельности учащихся нами предлагаются выполнение следующих методических условий:
- поиск и сбор необходимой и полезной информации для использования аргументов, доказательств или опровержений, основанные на конкретных фактах, источниках, данных;
- научность, достоверность и доступность информации
- обеспечение самостоятельной активной деятельности – выполнение различных опытов;
- создание эмоционально-насыщенного фона во время исследовательской работы - «действуем и думаем как настоящие исследователи-ученые», «Сегодня приступаем к самому важному этапу исследования», «выполнена исследовательская работа и получены следующие результаты», «я получил результат», «я пришел к выводу».
- коммуникативность в процессе осмысления проблемы исследования и ее обсуждения, которая реализуется в готовности индивидуально и самостоятельно мыслить, проявляющая при обсуждениях и публичных выступлениях на конференции;
- проблемность исследования, являющийся одним из основных при построении технологии формирования учебно-познавательной компетенции;
- мотивация и потребность в знании. Проявлением критичности ума является рефлекция;
- преемственность обучения исследованию. Эффективность этого условия наиболее значима при системном, последовательном обучении.
В формировании учебно-познавательной компетенции учащихся ведущую роль играет деятельностный подход. По И.Я.Лернеру, деятельностный подход к культуре отвечает специфике дидактики и вообще педагогики, находящей в культуре свой особый предмет исследования. Обучение, как и воспитание в целом, имеет своей задачей формирование личности путем передачи накопленной культуры, точнее – способов деятельности по ее использованию. Именно он является достоянием совокупности личностей как поколения, передающего это достояние младшим. Последнее, воплощенное в сознании, навыках и умениях, в усвоенной сумме деятельностей, и составляет социальный опыт поколения [Лернер, 1981].
Деятельностный подход прежде всего отражается в формулировках требований к уровню подготовки выпускников, предусматривающих овладение определенными способами познавательной деятельности, свойственными химии. Они направлены на то, чтобы - определять и распознавать (в том числе опытным путем) состав веществ и их принадлежность к соответствующему классу соединений, виды химической связи, типы химических реакций; - характеризовать химические элементы на основе их положения в периодической системе Д.И.Менделеева, связь между составом, строением и свойствами веществ; объяснять закономерности изменения свойств химических элементов, природу и способы образования химической связи, сущность химических реакций и закономерности их протекания и т.п.
Эффективным средством формирования учебно-познавательной компетенции учащегося могут служить исследовательские работы, применяемые как на уроках (урок-исследование), так и во внеурочной деятельности (исследовательская работа).
На уроке-исследования учащиеся отрабатывают отдельные учебные приемы, составляющие исследовательскую деятельность: уроки по выбору темы или метода исследования, по выработке умения формулировать цели исследования, уроки с проведением эксперимента, работа с источниками информации, заслушивание сообщений, защита рефератов и т.д. На таких уроках следует использовать технологию проектного и проблемного обучения. В учебном процессе используются термины: проблема, гипотеза, подтверждение гипотезы, вывод, а также вопросы: В чем проблема? Каковы этапы деятельности исследователя? Что такое гипотеза? Как можно выдвинуть предположение? Данное высказывание предполагаемое или доказанное?
На уроке-исследовании учащиеся овладевают методикой научного исследования, усваивают этапы научного познания, учатся формулировать и решать исследовательские задачи. На таких уроках используют технологию сотрудничества (работу в малых группах). Деятельность учащихся направляется в русло исследовательской работы без использования терминов: гипотеза, проверка гипотезы, интерпретация данных. Обращается внимание учеников на схему исследовательской деятельности. Используются вопросы: С чего необходимо начинать исследование? Как это сделать? Как поступил бы исследователь? Верный ли вы сделали выбор?
Организация собственно исследования (более высокий уровень) включает следующие этапы: формулировка проблемы, подведение учащихся к самостоятельному формулированию темы и цели исследования, создание условий для исследовательской деятельности учащихся: обеспечение учебного процесса дидактическим материалом, организацию индивидуальной работы и деловое общение учащихся в группе и парах. Использование вопросов: Ясна ли цель? Все ли понятно в выданном материале? На каком этапе работы находитесь? Уложитесь ли по времени? Каков итог урока? Оцените результат! – дают возможность учащимся подумать над практическим применением результатов исследования и наметить перспективы дальнейшей работы.
Таким образом, исследовательская деятельность учащихся способствует формированию учебно-познавательной компетенции.
2.Методика формирования учебно-познавательной компетенции учащихся
Опираясь на работы исследователей проблемы формирования ключевых компетенций, учебно-познавательной компетенции разработаны компоненты и уровни сформированности учебно-познавательной компетенции. Измерение уровня сформированности учебно-познавательной компетенции учащихся показаны на таблице №2. Используя таблицу 2. можно более конкретно определить какие компоненты сформированы, а какие еще ждут определенной работы.
Таблица 2.
Уровни сформированности учебно-познавательной компетенции учащихся
Компоненты Низкий Средний Высокий
1.Умение самостоятельно ставить цель Ставит цель под руководством Умеет выбирать цель из предложенных нескольких вариантов Умеет самостоятельно ставить цель
2.Умение определять задачи для достижения цели Определяет задачи под руководством Умеет определять иерархию задач из предложенных Умеет определять задачи для достижения цели
3.Умение составлять план работы Составляет план работы после обсуждения предстоящей работы с руководителем Умеет составляет план по предложенному алгоритму Умеет составлять план работы
4.Установление причинно-следственных связей Устанавливает причинно-следственные связи под руководством Устанавливает причинно-следственные связи при решении предложенной проблемной ситуации Умеет устанавливать причинно-следственные связи
5.Формулирование выводов Формулирует выводы под руководством Формулирует выводы при решении предложенной проблемной ситуации Формулирует выводы самостоятельно
Согласно идее, что специальная подготовка учащихся способствует формированию учебно-познавательной компетенции (УПК) –предлагается их алгоритм. Так, например, умение формулировать выводы всегда считалось сложным умственным действием. При решении проблемной ситуации: почему водомерки прытко бегают по воде, учащиеся часто отвечают, что у них особые приспособления (что отчасти и правильно), но правильный ответ в особенности свойств воды. Правильному формулированию помогают «сильные вопросы»: У воды очень большое поверхностное натяжение, помогает ли это свойство воды бегать водомеркам по воде? Между молекулами воды действуют особые силы – силы межмолекулярного взаимодействия. Как они отражаются в свойствах воды? Какое особое свойство появляется у воды в результате этих взаимодействий? В чем проявляется это свойство? Удавалось ли вам наблюдать это свойство? Найдите связь между изучаемым свойством и удивительной формой капли росы. Почему капля росы катается как ртутный шарик? Если еще не удавалось это наблюдать – спеши – это удивительно и интересно. Вот, примерный алгоритм формирования одного компонента учебно-познавательной компетенции. Правильные ответы на эти вопросы и представляют выводы. Так, учащиеся со временем и научатся формулировать выводы.
При наблюдении за результатами опыта «Замораживание бутылки, наполненной водой», учащиеся получат наглядное представление о том, что при замерзании вода расширяется. Выращивая кристалл, докажут, что вода – растворитель, а соли не исчезают в растворах.
При формировании следующего сложного компонента УПК – ставить цели и задачи нам предлагается ситуационный подход. Учащимся предлагается по 2 варианта готовых целей и задач, при этом дополнительно ставятся вопросы: что мы изучаем, какое свойство воды мы выясним? При таком подходе, ребята точно определяются, что изучают свойства воды, конкретно, свойство воды, благодаря которому водомерки легко бегают по воде. Таким же путем учим ставить задачи: сначала изучить, собрать информацию, а потом проанализировать всю информацию, далее из всех свойств воды выбрать именно то свойство, благодаря которому водомерки свободно бегают по ней. Ребята убеждаются в том, что сначала надо изучить, а потом искать решение.
В таблице №3 указан методический прием формирования учебно-познавательной компетенции компонента умение самостоятельно ставить цели и задачи (средний уровень).
Таблица 3.
Методический прием формирования компонента учебно-познавательной компетенции - умение самостоятельно ставить цели и задачи
Компонент умение самостоятельно ставить: Лаборатория «Поверхностное натяжение»
1.Цели Убедиться в существовании поверхностного натяжения жидкости.
2.Задачи 1.Выяснить одинаково ли поверхностное натяжение в различных жидкостях.
2 Определить от чего зависит поверхностное натяжение жидкостей
3.Объяснить, почему не тонет водомерка
Пример научно-практической конференции
«Почему не тонет водомерка ?»
Выполнили: Назарова Анна и Прохорова Виолетта, ученицы 5 «Д» класса МБОУ «СОШ №50
Введение
Летом, когда мы ездили в деревню, мы увидели на пруду насекомых, которые передвигались по поверхности воды. И не могли понять, почему они не тонут? Нам сказали, что эти насекомые - водомерки, они очень лёгкие, поэтому не тонут. Но мы так и не поняли, почему они не тонут
Из Интернета и энциклопедий мы узнали: насекомые эти - водомерки семейства группы наземных клопов, подпорядка разнокрылых, отряда полужестокрылых насекомых. Водомерки перемещаются по поверхности воды и питаются другими насекомыми. На поверхности воды они удерживаются благодаря поверхностному натяжению. Теперь нам предстояло выяснить, что такое поверхностное натяжение, и какие явление природы объясняются поверхностным натяжением.
Мы с этим вопросом обратились к учителю.
Анжелика Владимировна, видела, что нас интересует вопрос о поверхностном натяжении, и она задала нам вопрос: «Можно ли в стакан, наполненный водой до краёв, положить предмет?»
Мы конечно же ответили: «Что за странный вопрос? Конечно же, нет!»
Но, проделав несколько простых опытов, мы убедились в обратном: в стакан с водой можно положить не просто один предмет, а множество мелких тел. Этот опыт нас поразил, и нам захотелось поделиться результатами своей работы. Так появилось творческое название нашего проекта: «Почему не тонет водомерка ?»
Цель нашей работы: Убедиться в существовании поверхностного натяжения жидкости.
Задачи работы:
1.Выяснить одинаково ли поверхностное натяжение в различных жидкостях.
2.Определить от чего зависит поверхностное натяжение жидкостей.
3.Объяснить, почему не тонет водомерка.
План работы:
1.Поиск литературы и изучение теоретического материала о явлении поверхностного натяжения жидкости.
2.Проведение исследования по обнаружению поверхностного натяжения жидкостей.
3.Определение факторов, от которых зависит поверхностное натяжение?
4.Выявление зависимости поверхностного натяжения от температуры и рода жидкости?
5.Сравнение результатов исследования с научными данными.
6.Определение жидкости, по поверхности которой водомерке легче перемещаться.
Новизна работы:Выявить эффективный способ моего познания окружающего мира.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Что же такое поверхностное натяжение?
Из различных источников мы узнали следующее: все тела состоят из очень маленьких частичек, которых внутри тел огромное количество. Мельчайшая частица вещества называется молекулой. Видов молекул столько, сколько видов различных веществ. Молекулы любого вещества непрерывно движутся. За счет движения молекул мы ощущаем распространение запахов. Скорость молекул зависит от температуры. Чем выше температура тела, тем больше скорость движения молекул. Именно поэтому, в горячей воде соль и сахар растворяются быстрее.
Между молекулами существует притяжение. Это притяжение и удерживает молекулы внутри любого тела. В противном случае тела бы распались на отдельные молекулы из-за их непрерывного движения. На рисунке 1 в сильно увеличенном, схематичном изображении показан вертикальный разрез жидкости. Светлые шарики – это молекулы жидкости. Внутри жидкости каждая молекула притягивается соседними с ней молекулами. При чем притяжение соседних молекул со всех сторон одинаково сильно. Эти силы притяжения уравновешивают друг друга, и результирующая сила притяжения всех молекул равна нулю (рис. 2).

Рисунок 1 Рисунок 2Рисунок 3
Для молекулы, расположенной на поверхности жидкости, равновесия молекулярных сил уже нет, и результирующая сила притяжения соседних молекул направлена вниз, в глубь жидкости (рис 3). Под действием этой силы молекулы поверхностного слоя стремятся втянуться жидкость внутрь. Создаётся поверхностное натяжение, которое позволяет жидкости удерживаться над поверхностью сосуда.
Поверхностное натяжение жидкости зависит:
1. От рода жидкости.
Силы притяжения между молекулами разных жидкостей различные. Например, силы притяжения между молекулами спирта меньше чем между молекулами воды, а в растительном масле больше чем в воде. Следовательно, будет отличаться и поверхностное натяжение жидкостей.
2. От её температуры.
С повышением температуры поверхностное притяжение уменьшается, т.к. увеличивается скорость движения молекул.
3. От наличия примесей в жидкости.
Наличие примесей в жидкости приводит, как правило, к уменьшению поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества (жирные) также уменьшают поверхностное натяжение. При растворении сахара в воде наоборот поверхностное натяжение увеличивается.
Удивительно разнообразно проявление поверхностного натяжения жидкости в природе. Оно собирает воду в капли и позволяет жуку-водомерке скользить по воде; благодаря ему можно выдуть мыльный пузырь. Действие сил поверхностного натяжения приводит к тому, что в состоянии невесомости любой объём жидкости принимает строго сферическую форму; это неоднократно демонстрировали телезрителям космонавты в телерепортажах с космических станций.
Наглядно появление сил поверхностного натяжения можно объяснить следующим образом. Это как рой пчелиный, они собираются в ком, каждая пчёлка «стремиться» внутрь этого кома и поверхностность этого кома, сокращается, приближаясь к сфере. Молекулы жидкости, притягиваемые друг к другу силами межмолекулярного притяжения, и есть «собрание пчёл», стремящихся сблизится каждая молекула, на поверхности притягиваются остальными молекулами, находящимися внутри жидкости, и поэтому имеют тенденцию пробуждения вглубь. Так как жидкость текуча из-за перескоков молекул из одного положения в другое, то она принимает такую форму, при которой число молекул на поверхности минимально, т.е. площадь поверхности минимальна. А минимальную поверхность при данном объёме имеет шар. Площадь поверхности жидкости уменьшается, и воспринимается это как поверхностное натяжение.
Примеры проявления поверхностного натяжения жидкости.


Рисунок 4. Рисунок 5.

Рисунок 6. Рисунок 7.
Форма капель жидкости (рис. 4, 5). Смачивание поверхности тела жидкостью (рис. 6). Движение водомерки по поверхности воды (рис. 7).
ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА:
Для выявления наличия поверхностного натяжения жидкостей была проведена следующая работа: в стакан, наполненный водой до краёв, опускались монеты достоинством 10 копеек до тех пор, пока первая капля жидкости не начинала вытекать из стакана.
Опуская в стакан несколько монет, мы видим удивительную картину. Поверхность воды стала выпуклой – поднялась горбом. И чем больше мы опускаем монет, тем выше поднимается водяной горб. Он вздувается словно воздушный шар, но у шарика есть «кожа», это его резиновая оболочка.
А у воды? Получается, что у воды тоже есть оболочка, упругая, словно резиновая. На какой-то монете это невидимая оболочка разрывается. Капелька воды сбегает по стенке стакана, и водяной горб сразу отпадает. Словно шарик лопнул.
Нами были исследованы жидкости: вода разной температуры, водные растворы мела и сахара, сливки и молоко разной температуры. Во всех этих жидкостях наблюдалось явление поверхностного натяжения.
Для определения в какой жидкости поверхностное натяжение больше и от чего оно зависит, мы учитывали количество опущенных монет. Чем больше помещалось монет в жидкость, тем поверхностное натяжение больше. Эксперименты показали, что поверхностное натяжение зависит не только от рода жидкости, но и от других факторов – температуры и наличия примесей.
После изучения литературы и поставленных опытов мы смогли ответить на вопрос, почему не тонет водомерка.
СОБСТВЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Эксперимент 1.В стакан с водой комнатной температуры помещаем монеты, опыт проделываем 5 раз. Затем в стакан с горячей водой опускаем так же монеты. Наблюдаем: (приложение ).
Комнатная температура
Горячая вода
1 32 23
2 33 26
3 33 23
4 32 24
5 31 25
Среднее 32,2 24,2
Вывод:В стакан с водой комнатной температуры входит больше монет, чем в стакан с горячей водой. Из первого эксперимента видно что, при комнатной температуре монет в стакан входит больше. Следовательно, поверхностное натяжение зависит от температуры, при повышении температуры - оно уменьшается.
Эксперимент 2 Вместо воды берем молоко (приложение) .
Комнатная температура Горячее молоко
1 7 4
2 9 6
3 9 4
4 7 5
5 10 6
Среднее 8,2 5
Эксперимент 3.Теперь исследуем вещество сливки.
№ опыта Сливки
1 3
2 1
3 3
4 2
5 2
Среднее 2,2
Результаты исследований.
№ опыта вода молоко сливки
Комнатная температура Горячая Комнатная температура Горячее Комнатная температура
1 32 23 4 4 3
2 33 26 6 6 1
3 33 23 4 4 3
4 32 24 5 5 2
5 31 25 6 6 2
Среднее 32,2 24,2 5 5 2,2

Из диаграммы видно: поверхностное натяжение зависит от рода жидкости и от температуры. И можно сделать вывод, что при увеличении температуры поверхностное натяжение уменьшается, от жирности жидкости, поверхностное натяжение тоже уменьшается. При комнатной температуре в воду помещается в среднем 32 монеты ,в горячую воду 24 монеты.
В молоко при комнатной температуре 8 монет, в горячее молоко всего 5 монет.
Видно, что при увеличении температуры в исследуемую жидкость помещается меньше монет.
А при комнатной температуре в воду помещается 32 монеты, в молоко(3,2%жирности)
8 монет, а в сливки (10% жирности) всего 2 монеты.
Следовательно, при увеличении жирности жидкости ,поверхностное натяжение уменьшается.
Все полученные результаты соответствуют научным экспериментам.
Для выявления зависимости поверхностного натяжения от наличия примесей, мы провели ещё два эксперимента с водным раствором мела и сахара.
Эксперимент 4.
В воду добавляли мел – мел являлся примесью, и вот результаты:
№ опыта Мел в воде Чистая вода
1 9 32
2 11 33
3 7 33
4 9 32
5 11 31
Среднее 9,4 32,2
И действительно, результаты подтвердились с научными данными. В воду с примесью помещается меньше монет, следовательно, поверхностное натяжение уменьшается в сравнении с чистой водой.
Эксперимент 5. В этом эксперименте, мы в воду добавили одну столовую ложку сахара, и выяснилось, что в сладкой воде поверхностное натяжение увеличивается.
№ опыта Сладкая вода Чистая вода
1 37 32
2 40 33
3 38 33
4 37 32
5 41 31
Среднее 38,6 32,2


ВЫВОДЫ:
Убедились в наличии поверхностного натяжения жидкости.
Выявили, что поверхностное натяжение зависит:
а) от температуры: чем выше температура, тем меньше поверхностное натяжение.
б) от рода жидкости : чем жирнее жидкость, тем меньше поверхностное натяжение.
в) от примесей: примеси влияют на поверхностное натяжение жидкости. В зависимости от вида примесей поверхностное натяжение может увеличиваться ( раствор сахара) или уменьшаться (раствор мела).
3. Сравнили результаты своих исследований с научными данными. И они совпали.
4. Выяснили, почему водомерки не тонут.
Потому, что они удерживаются на поверхности благодаря поверхностному натяжению. Так как поверхностный слой жидкости похож на растянутую резиновую плёнку или кожу. Молекулы поверхностного слоя испытывают притяжение со стороны нижележащих молекул. Так как молекулы жидкости могут перескакивать из одного положения в другое, в жидкость стремиться к тому, чтобы на её поверхности было минимальное число молекул. В результате поверхностный слой жидкости находится как бы в натянутом состоянии подобно упругой плёнки. И легкие водомерки могут скользить по поверхности воды, как конькобежцы на льду.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
1. Проделав эту работу, мы для себя выяснили: когда мы спрашивали о том, что нас интересует, нам отвечали, но не всегда было все понятно; затем мы искали в литературе и в интернете ответы на свои же вопросы, но когда мы проделали все эти эксперименты с монетами с различными жидкостями, нам стало ясно и понятно, почему в одну жидкость входит больше монет, а в другую меньше. И мы смогли, конечно же, с помощью расспросов и исканий в литературе ответить на вопросы. И теперь мы знаем, почему не тонет водомерка и что у воды действительно есть «кожа».
2. Образуется водяной горб, выпуклость. Вздутие незначительное на глаз, но нам хочется вычислить объём одной монеты и сравнить его с объёмом той выпуклости, и которая слегка вздулась под краями стакана, и убедиться, что объём монеты меньше объёма водяного горба, и поэтому в «полном» стакане можно найти место для монет.
3. Хотим попробовать водомерку пустить в молоко и в загрязнённую воду и убедиться, что в чистой воде она будет скользить быстрее, хотя из проделанных экспериментов уже можно сделать вывод, что ей легче передвигаться в чистой воде. Так как в чистой воде поверхностное натяжение выше, чем в воде с примесями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. В.Я. Чуянов «Энциклопедический словарь юного физика»
М.: Педагогика 1991г.
2.Л. Гальперштейн «Забавная физика»
М.: детская литература 1993г.
3.Н. Кошкин, Е. Васильчикова «Элементарная физика»
М.: АО «Столетие» 1996г.
4.М.И.Блудов «Беседа по физике»
М.: Просвещение 1964г.
5.Я.И.Перельман « Занимательная физика»
М.: Наука 1976г.
6.Г.Я.Мякишев,А.З.Синяков. «Физика»
М.: Дрофа 1997г.
7.М .Аксенова, С. Исмаилова Энциклопедия для детей том 2. М. Аванта, 1994
8. Детская энциклопедия для ленивых М.1994
9. http://www. fizika.ru
10. http://www.kursiv.ru./ kursiv/archive/29/water3
11. http://ru.wikipedia.org/wiki/поверхностн.натяжение12.www.aquaria.ru/books/mahl.
13.know.su/link_6428_3
14.http://antipriziv.h10.ru/brosh1
15.http://www.floranimal.ru//pages/animal/v/2931
16.http://hemipteroidea/gerridal.
17.http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc1p/11438

ПРИЛОЖЕНИЕ.





АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ эксперимента
Эксперимент проводился в три этапа: констатирующий, обучающий, контролирующий.
Подготовительный констатирующий этап включает диагностические и целепологающие функции. Диагностирующая функция направлена на получение информации об уровне сформированности учебно-познавательной компетенции.Обучающий эксперимент, его цель:формирование учебно-познавательной компетенции учащихся при выполнении исследовательской работы. Задача школьников заключалась выяснить одинаково ли поверхностное натяжение в различных жидкостях,определить от чего зависит поверхностное натяжение жидкостей, объяснить, почему не тонет водомерка.
Подготовка к исследованию проведена в несколько этапов: поиск информации, работа с литературой, сбор материала, подготовка мультимедийной презентации; ознакомление техникой и методикой постановки опытов; предварительная проверка подготовки к исследованию.
Выяснили, какие цели и задачи себе поставили, затем выполняли экспериментальную работу, уже доказывали о существовании поверхностного натяжения жидкости.
В ходе исследования учащиеся с большим желанием выполняли опыты, с удовольствием изучали свой объект исследования; проводили наблюдения за уникальными свойствами воды, устанавливали причинно-следственную связь.При этом, почувствовали себя настоящими исследователями и грамотно оформили результаты исследования и представили работу.
Педагогическим экспериментом подтверждена гипотеза о том, что организация исследования по заранее составленному плану, с учетом вышеуказанных методических условий, принципов, подходов способствует эффективному формированию учебно-познавательных компетенций.
Контролирующий этап включает анализ достигнутых результатов, их соответствие принятым целям. Данному этапу присуща оценочная функция, позволяющая увидеть качество подготовки учащихся к исследовательской деятельности.
Предварительно проведенные в начале опытно-экспериментальной работы диагностические исследования показали недостаточную сформированность учебно-познавательной компетенции, в том числе исследовательских умений и навыков у учащихся.
Считая, что учебно-познавательная компетенция – одна из ключевых компетенций, необходимая каждому человеку в современном мире для полноценной, творческой деятельности, предлагается один из возможных путей ее формирования.
Таким образом, экспериментом подтверждено, что эффективным средством формирования учебно-познавательной компетенции учащихся служит исследовательская работа, которая прилагает учащихся самостоятельно планировать свою деятельность, способность к самореализации и к самообразованию, активность в выборе деятельности. Благодаря участию в исследовательской деятельности учащиеся овладели навыками продуктивной деятельности, повысили уровень учебно-познавательной компетенции
Выводы
Проектная работа посвящена повышению уровня учебно-познавательной компетенций учащихся посредством проведения исследовательской работы по химии.
В соответствии с поставленной целью выполнены следующие задачи:
1. Проанализирована научно-методическая литература, по проблеме формирования учебно-познавательной компетенции и организации исследовательских работ школьников;
2. Выявлены методические условия формирования учебно-познавательной компетенции в процессе обучения химии:
- поиск и сбор необходимой и полезной информации;
- научность, достоверность и доступность информации, обеспечение самостоятельной активной деятельности;
- создание эмоционально-насыщенного фона во время исследовательской работы;
- коммуникативность в процессе осмысления проблемы исследования;
- проблемность исследования, являющийся одним из основных при построении технологии формирования учебно-познавательной компетенции; мотивация и потребность в знании;
- преемственность обучения исследованию. Эффективность этого условия наиболее значима при системном, последовательном обучении.
При проведении исследовательских работ необходимо придерживаться определенных принципов и подходов, которые наиболее эффективно способствуют формированию компетенций учащихся.
Таким образом, результаты показывают, что исследовательская работа по химии выступает как эффективное средство формирования учебно-познавательной компетенции.
.
Литература
Андреева М.П. Современные образовательные технологии: учеб. пособие. – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2012. – 88 с.
Батаева Е.В. Формирование исследовательских умений // Химия в школе.-2004. - №1 - С. 22-27.
Беседина Л.Л. Исследовательская деятельность как средство формирования ключевых компетенций // Химия в школе .- 2012. - №7 - С. 21-25.
Беспалов П.И., Дорофеев М.В. Как организовать учебное исследование // Химия в школе. - 2010. - №5 - С.61-63.
Егорова К.Е. Региональный подход в обучении химии (монография). – М.: Школа-Пресс, 1999. – 144 с.
Заграничная Н.А. О содержании химического образования в свете требований ФГОС // Химия в школе. - 2012. - №10 - С.18-23.
Захарова Д.И. Педагогические условия организации исследовательской деятельности учащихся. Автореф.диссерт. пед. наук. – Якутск, - 2002. - с.179.
Исаев Д.С. Из опыта организации исследовательской деятельности//Химия в школе. - 2010. - №5 - С.67-70.
Креминская Л.В. Исследование антисептических свойств эфирных масел // Химия в школе. - 2010. - №9-С.58.
Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. – М.: Педагогика, 1981. – 186 с.
Лучшие доклады общеуниверситетской научной конференции студентов СВФУ им. М.К.Амммосова и аспирантских чтений – Якутск, 2011, - 341 с.
Мерещякова Л.М., Шалашова М.М., Оржековский П.А. Формирование универсальных учебных действий: система дидактических заданий // Химия в школе. - 2013. - №1 - С.9-10.
Мещерякова Л.М. Обучение учащихся методом познания. // Химия в школе.- 2012. - №1 - С.54.
Мерзлякова О.П., Зуев П.В.Формирование ключевых компетенций учащихся в процессе обучения физике в школе: методическое пособие для учителей. Екатеринбург .– 2009.
Мотылев В.М. Основы количественных исследований в библиотечной теории и практика: наука Ленинградское отд, 1988. – 198 с.
Мюллер В.К. Англо-русский словарь.- М.,1970.
Мягкоступова О.В., Назаренко В.М. Исследовательский практикум на основе обобщающего химического эксперимента экологической направленности // Химия в школе. - 2007. - №5 - С. 55-62.
Нуриева Э.Г.. Формирование исследовательский компетенций студентов педагогического колледжа // Стандарты и мониторинг в образовании. - 2012. -№1. - С. 31-33.
Николаева А.Д. Модернизация профессионального образования: компететностный подход // Cборник научных статей. - Якутск: Издательство СГПА, 2009. - 123 c.
Никитенко Г.Ф. Опытное дело в полеводстве. – М.:Россельхозиздат. – 1982.Ожегова С.И. Толковый словарь русского языка.1949, 22-е издание, 1990.- 1992 с.
Оржековский П.А, Титов Н.А. Чему учить и как учить? // Химия в школе. - 2013. - №2 - С.13-17.
Окольников Ф.Б. Химический эксперимент как средство естественно-научной интергации / /Химия в школе. - 2007. - №9 - С.61.
Осогосток Д. Н.Теория и практика развития творческой активности учащихся на уроках химии. – М.: Academia, 2001. – 128 с.
Пермякова Н.В., Д.В. Крупницкий. Социализация школьников при внедрении стандартов второго поколения // Образование в современной школе №9. - 2012. - С. 4-8.
Подкопаева И.Н. Организация и проведение урока-исследования // Химия в школе. - 2010. - №4 - С. 16-24.
Подласый И.П. Педагогика. Учебник для бакалавров. – М.: Издательство «Юрайт». - 2012. – С. 138-144.
Проект федерального компонента Государственного образовательного стандарта общего образования: начальная школа, основная школа (второй рабочий вариант). – М., 2002. – С.12.
Румянцев Е.В., Марфин Ю.С. непрерывная технология проектно-исследовательской деятельности//Химия в школе.-2012.-№8-с.62-64.
Сухова А.С. проектная деятельность учащихся на уроках информатики и ИКТ. Материалы VIII Международной научно-практической конференции – Новосибирск. – 2012.-122-126 с.
Смирнова С.А. Педагогика: теории, системы, технологии: учебник для высш. и сред. учеб. заведений – 7-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 224-240 с.
Смирновой К.В. Выпускная квалификационная работа развитие компетентностей учащихся в школьном курсе общей химии. – Красноярск. – 2010.
Слепцов А.И. Обучение учащихся исследовательской деятельности по физике: теория, опыт (монография). – Новосибирск - 2010. - 211с.
Федоров А.Э., Метелев С.Е, Соловьев А.А., Шлякова Е.В. Компетентностный подход в образовательном процессе (монография). - Омск: Издательство ООО «Омскбланкиздат», 2012.-210с. -167 с.
Фишман, И.С. Ключевые компетентности как результат образования. http://www.conf.univers.krasu.ru/conf_9/docl_s.html.
ФГОС ООО. Приказ МОиН РФ от 17.12.2010 №1897.Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года // Распоряжение правительства Российской Федерации от 29 декабря 2001 г. №1756-р.
Хуторской А.В. Общепредметное содержание образовательных стандартов «К проблеме формирования коммуникативных компетенций в дошкольном возрасте» – М., 2002.(диссертация)
Хуторской, А.В. Ключевые компетенции и образовательные стандарты [Электронный ресурс] / А. В. Хуторской // Интернет-журнал «Эйдос». - 2002. - http://www.eidos.ru/journal/2002/0423.htm.
Хуторской А.В. Современная дидактика: учеб. пособие. 2-е изд., перераб. – М.: Высш.шк., 2007.- с. 639- 108 с.
Шалашова М.М. Ключевые компетенции учащихся: пробема их формирования и измерения // Химия в школе. - 2010. - №8 - С. 15-16.
Шишов С.Е., Кальней В.А. Мониторинг качества образования в школе. – М.: Педагогическое общество России, 1999. – 354 с., приложения. -79-97с.
Шишов С.Е. Кальней В.А. Школа: Мониторинг качества образования. – М., 2000. – С.73-74
Яковишин Л.Я. Химические опыты с шоколадом//Химия в школе. – 2006. - №8. – С.73-75.
Щукина Г.И. Роль деятельности в учебном процессе: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1986. – 144 с. – 43с.
Щукина Г.И. Педагогические проблемы формирования познавательных интересов учащихся. – М.: Педагогика, 1988. – 208 с.
Щербаков А.И. Организация исследований и эффективность использования их результатов: материалы, посвящ.75-летию со дня рождения и 60-летию науч.произ.деят-ти д-ра эконом.наук, профессора-Новосибирск: 2000.-105 с.
Яковлева Н.Е.Формирование межкультурной компетенции учащихся 8 классов якутской школы на основе интегрированного подхода: автореферат. дис. канд. пед. наук; Российский гос.пед.универ им. А.И.Герцена, 2005 – 25с.