Развитие логического мышления путём решения задач по химии

Донецкий институт последипломного образования
Развитие логического мышления
учащихся при решении
задач по химии
Демидова Г.Н.
Учитель химии
Горловской ОШ I-III ст. №42
2015 г.
Сопоставление основных идей, теорий и концепций развивающей теории обучения
Латинская пословица гласит:
«Мыслить - это как любить и умирать: каждый должен сам»
Впервые идеи развивающегося обучения в нашей науке была выдвинута Выгодским Л. С. Еще в 1926 году и развита им в ряде последующих работ. Выгодский рассматривал обучение и развитие как два взаимосвязанных процесса, причем ведущую роль отдавал обучению.
Л. С. Выгодский сформулировал положениях о двух уровнях умственного развития ребенка.
Первый- «уровень актуального развития» - отражает развитие «сегодняшнего дня». На этом уровне находятся те уч-ся, которые могут выполнять предлагаемые им задания средней трудности самостоятельно.
Второй уровень - « Зона ближайшего развития». На этом уровне находятся те учащиеся, которые могут выполнять более сложные задания, с небольшой помощью учителя. Предполагается, что сегодня такой уч-ся нуждается в помощи со стороны, то завтра он справится с заданием самостоятельно.
Другой крупнейший исследователь проблемы развития - П. П. Блонский. Усвоение знаний учащихся П. П. Блонский ставил в зависимости от характера их памяти и мышления.
П. П. Блонский, так же как и Выгодский, рассматривал обучение и развитие как взаимосвязанные процессы, а знание не только необходимым, но и ведущим условием развития мышления.
«Пустая голова не рассуждает: чем больше опыта и знаний имеет эта голова, тем больше способна она рассуждать». - писал П. П. Блонский.
Большой вклад в разработку развивающего обучения внесли многие ученые- педагоги и дидакты, но их исследования шли параллельно, и только под руководством JI. В. Занкова были выведены основные принципы теории развивающего обучения:
Построения обучения на высоком, но посильном уровне трудности;
Изучение материала быстрым темпом, но с учетом доступности.
Резкое увеличение удельного веса теоретических знаний,
Осознание учащимися процесса учения.
Другая система развивающего обучения разработана группой психологов под руководством Д. Б. Эльконина и В. В. Давыдова.
Данной системой в первую очередь предусматривается перестройка программ и учебников для начальной школы. Считалось, что учащиеся 7- 10 лет обладают конкретно- образным мышлением и отличаются малой способностью к абстрагированию. Однако эксперименты показали, что при определенном содержании и специальной организации обучения у младших школьников можно формировать приемы умственной деятельности. Это дидактические выводы учитываются при составлении программ (теоретические вопросы выносятся на более ранний этап изучения предмета).
Под руководством П. Я. Гальперина и Н. Ф. Талызиной (МГУ) создана система обучения, названная теорией поэтапного формирования умственных действий. Намечены три уровня усвоения учащимися знаний.
Уровень усвоения фактов - этому уровню соответствует элементарно познавательная активность учащихся, которая проявляется в узнавании и выборе необходимы объектов для учебной работы.
Уровень рассудочный - учащиеся умеют выбирать и применять необходимый метод познания или способ решения использовать необходимые приемы мышления.
Высшему уровню усвоения соответствует высший уровень познавательной деятельности, при котором учащиеся способны самостоятельно подобрать необходимые факты и найти способы решений, используя определенные приемы мышления.
Творческий уровень - могут выбирать самые сильные учащиеся.
Есть ещё теории, доказывающие возможность развития специальных способностей (математических, гуманитарных и пр.) в процессе обучения (В. А. Крутецкий).
Общее: Самостоятельность и сознательность - основные черты развитого человека. Показателем развития является не только уровень усвоения знаний, но и умение пользоваться ими, владение приемами умственных действий и мышление (анализом, синтезом, сравнением, абстрагированием и др.)
При изучении химии главное: сравнение,абстрагирование, обобщение.
Литература по развивающему обучению.
Блонский П. П.Избранные психологические произведения. М.,
Просвещение, 1964 г.
Давыдов В. В.Виды обобщений в обучении М., «Педагогика»,
1972 г.
Дидактика средней школы. Под редакц. Данилова М. А. и Скаткино М. Н. М., «Прев.», 1975 г.
Проблемы диагностики умственного развития уч-ся. Под ред. И. Калмыковой М.. «Педагогика», 1975 г.
М. В. Зуева. Развитие уч-ся при обучении Химии. М., «Проев.», 1978 г.
Калмыкова 3. И. Психологические принципы развивающего обучения. М., «Знание», 1979 г.
Якиманская И. С. Развивающее обучение. М., «Педагогика», 1979г.
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\7272~1\\AppData\\Local\\Temp\\FineReader11.00\\media\\image2.jpeg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\7272~1\\AppData\\Local\\Temp\\FineReader11.00\\media\\image2.jpeg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\7272~1\\AppData\\Local\\Temp\\FineReader11.00\\media\\image2.jpeg" \* MERGEFORMATINET
«Сравнение - основа всякого мышления»К. Д. Ушинский
Варианты усложнения заданий на различных этапах формирования приёмов сравненияВарианты Формирование и развитие приёма сравнения
возрастания
степени
трудности
заданий 1этап -
установление
перечня
сравниваемых
признаков II этап- сравнение III- обобщение в форме вывода
Перечень Вывод в результате
1 признаков Сравнение двух неполного
предложен в готовом виде веществ(явлений) сравнения (сопоставления или противопоставления)
2 Перечень Сравнение групп признаков вспоминается или частично устанавливается учащимися веществ(явлений) Вывод в результате полного сравнения
Перечень Сравнение поВывод по наиболее
3 признаков существенным существенным
определяется
учащимися
самостоятельно признакам признакам, характеризующим данное вещество (явление)
Обобщение - умственная деятельность, направленная на:
а) выявление общих и существенных сторон изучаемых предметов и явлений;
б) установление между ними новых связей и зависимостей;
в) формирование на их основе новых общих положений.
Варианты нарастающей трудности задания Формирование и развитие приема обобщения.
I этап- обобщение единичных фактов II этап- обобщение существенных признаков III этап- обобщение на основе знаний законов, теорий, понятий. Дедуктивные умозаключения.
1. Вывод в результате сравнения Группировка веществ (явлений) по существенным признакам Обобщение фактов на основе знаний теорий, законов.
2. Вывод и пояснение при привидении наблюдений в химическом эксперименте Определение
понятий.
Конкретизация
обобщений
примерами.
Развернутый
вывод вхимическом
эксперименте. Обобщение посущественным
признакам
теоретического
материала и
данных
химического
эксперимента
(«мысленныйэксперимент»)
3. Рассмотрение изученного материала в новыхвзаимосвязяхУстановление
новых
взаимосвязей визучаемом
материалеКонкретизация
обобщений
новыми
примерами,
суждениями,
объяснениями,
доказательствами.
Абстрагирование -- это выявление наиболее существенныхпризнаков ( свойств ) явлений, веществ, предметов и их использование для определения правил, понятий, знаков и их обобщений.
Варианты усложнения заданий на различных этапах формирования
приёма абстрагирования
Варианты
возрастающей Формирование и развитие приёма абстрагирования
I этап -
выявление
общих,
характерных
сторон или
признаков
веществ
(явлений). II этап - выявление существенных сторон или признаков веществ ( явлений) и их отвлечение. III этап - обобщение в результате абстрагирования ( на основе абстракции) IV этап- конкретизация обобщения примерами
1 Перечень признаков предлагается учащимся в готовом виде Существенные
признаки
узнаются или
частично
воспринимаются
учащимися (использованы
средства
наглядности) Обоснованный вывод о выборе
существенных
признаков. Конкретизация примерами, используемыми в данной ситуации.
2 Перечень
признаков
вспоминается
или частично
устанавливается
учащимися Существенные
признаки
устанавливаются
учащимися
самостоятельно.
Средства
наглядности
применяются в
случаенеобходимости Группировка веществ и явлений по существенному признаку или по нескольким существенным признакам. Конкретизация
дополнительными
примерами.
3 Перечень
признаков
выявляется
учащимися
самостоятельно. Существенные признаки выявляются учащимися самостоятельно, без средств наглядности на уровне
представления Определения
правила,
понятия,
установление
закономерности. Подбор и привлечение новых примеров
для
конкретизации
сделанногообобщения.
2. Развитие логического мышления учащихся в процессе преподавания химии
Химия -это наука, имеющая глубокие логические связи внутри предмета.
Логика - это наука о мышлении, о законах и формах правильного построения мыслей. Формирование и развитие логически мыслящего ученика - постоянная проблема, над которой я работаю уже не одно десятилетие. Ученики приходят и уходят, а проблема остается так полностью и не разрешимой. Дети разные, поэтому необходимо к каждому из них найти свой ключик, который бы помог стимулировать их мыслительную деятельность.
Одним из таких ключиков и является компетентостно-ориентированный подход к обучению и воспитанию, направленный на обеспечение развития и саморазвития ученика.
Уже на первых уроках химии я стараюсь подбирать индивидуальные вопросы и упражнения, направленные на формирование и развитие умения выполнять основные логические приемы: сравнение, анализ, противопоставление, установление причинно-следственных связей.
Изучая тему «Свойства веществ», я предлагаю учащимся на выбор задания (или по группам):
а) охарактеризовать свойства конкретных веществ (железа, воды, сахара и т.д.)
б) сравнить свойства (соли и сахара, воды и уксуса)
в) какое свойство веществ обуславливает его применение (стекла, меди и др.)
И если задание а) не требует построения логических цепочек, то б) и особенно в) предполагает умение учащихся устанавливать причинно следственные связи между свойством вещества и его применением (одному из звеньев главной логической цепочки в химии: состав- строение- свойства- применение.
Задания такого типа способствуют развитию умения учащихся высказывать и аргументированно отстаивать свою точку зрения.
Беседа с учащимися также дает возможность развитию и мышления, и рефлексии. И здесь много зависит от того, как поставлен вопрос. Умение ставить вопросы имеет положительное влияние и на того, кто ставит вопрос и на того, кто на него отвечает. Поэтому я уделяю большое внимание формированию у учащихся умения ставить вопросы, т.к. большинство из них задают примитивные вопросы, для ответа на которые необходимо только немного напрячь память. А вопросы должны требовать серьезного анализа, разного рода информации:
Что произойдет, если... (выдвижение гипотез).
Что мы уже знаем о... (активизация знаний, полученных ранее).
На что похоже... (идентификация, создание аналогий и метафор).
Чем похожи и отличаются... (сравнение-противопоставление).
Что является причиной... (причинно-следственные связи).
Согласны ли вы с утверждением, что... (оценка и ее мотивация), и так далее.
Очень важно на начальном этапе изучения химии довести до совершенства навыки составления формул по валентности и химических уравнений. И здесь сразу чувствуется разный уровень и логического мышления учащихся, и их математической подготовки. Поэтому уже не один год я организовываю группы консультантов из числа более успевающих учеников, которые помогают отстающим как на уроке, так и во внеурочное время. Для этого у меня собрано очень много раздаточного материала по данным темам, опираясь на который и работают консультанты.
Большое затруднение вызывает у учащихся решение простейших упражнений на нахождение массовой доли вещества или его количества. И здесь для детей с более слабо развитым логическим мышлением я предлагаю записать «правило треугольника» и автоматически пользоваться им. Например:
где m - масса, v - его количество, М - молярная масса. Закрыв

искомую величину, сразу видно, как ее найти через две других. Например, г = m / М, а т= и ■ т и т.д. Эту же формулу можно применять и при других преобразованиях:
Мышление учащихся всегда связано с речью. А при изучении химии учащиеся должны владеть не только разговорной (русской или украинской) речью, но и химической, причем уметь быстро и точно переводить с одного языка на другой.
Например, при изучении химических формул можно по-разному показать состав молекулы того или иного вещества. Можно сказать словами: молекула воды состоит из двух атомов гидрогена и одного атома оксигена. Можно показать рисунком, а можно изобразить при помощи химических знаков и индексов. Это уже химическая речь. Поэтому я стараюсь добиться того, чтобы учащиеся могли четко сформулировать, какую информацию несет химическая формула, т.е. сумели осуществить «перевод» с химического понятия ца русский.
При изучении химических реакций также уделяю внимание проговариванию уравнений, т.е. «переводу» с химического языка на русский и наоборот. Без этого учащиеся затрудняются правильно составить уравнение или тип реакций. Без соответствующей подготовки даже простое задание вызывает затруднение. Например, в 8 классе я предложила учащимся следующую задачу:
«Красная краска (сурик) РЬз04 может быть получена: а) нагреванием плюмбум (IV) оксида, при этом выделяется кислород;
б) нагреванием желтой краске (глета) - плюмбум (II) оксида, при этом из воздуха поглощается кислород. Составить уравнения указанных реакций. К какому типу они относятся?»
Т.о. при проведении уроков с целью личностно-ориентированного подхода к обучению и развитию мышления учащихся я использую самые разнообразные приемы:
работа по алгоритму;
работа с терминологическим словарем;
работа с различными источниками информации (учебники, пособия, справочники, интернет)
составление графиков, схем, таблиц
метод неоконченных предложений;
формирование целей и выводов урока и т.д.
Хочу еще остановиться на своем виденьи решения двух аспектов этой проблемы: контроль знаний и домашние задания в системе JIOO. Из всего многообразия предложенных методической литературой и составленных мной заданий для тематического оценивания я отдаю предпочтение многовариантным разноуровневым заданиям.
При этой форме контроля каждое задание состоит из однотипных, но разной сложности примеров.
Например, если это задача, то: на 16 - одноходовая; 26 - двухходовая;
36 - комбинированная, 46 - нестандартная.
В рамках каждого задания учащийся выбирает доступный ему уровень. Варианты таких заданий находятся в методической базе кабинета химии, а также внесены в картотеку газеты «Химия» из-ва «Шкiльний свгг”
Что касается домашних заданий, то их поневоле приходится подбирать учителю, т.к. вооружившись пособиями «Домашние задания по всем предметам», дети зачастую просто переписывают решения предложенных из учебника, заданий.
И еще одна проблема, над которой приходится постоянно работать, это создание условий для самореализации одаренных учащихся в процессе обучения химии. Основа такой работы - выполнение учащимися в полном объеме требований действующей программы в разделе знаний и умений. Только опираясь на прочные знания, я подбираю для одаренных учащихся задания творческого или исследовательского характера, в зависимости от их наклонностей и способностей.
Если ученик предпочитает самостоятельную работу с дополнительной литературой разноплановыми материалами с печатной основой, я предлагаю подготовить материал по персоналиям ученых - химиков, подобрать интересные факты из истории открытия и применения различных веществ и т.д.
Ученик - анализатор с математическими склонностями как дополнительное задание получает пакет задач повышенной сложности. Экспериментаторам - мысленный или домашний эксперимент.
Романтики и фантазеры составляют сказки о химических веществах или реакциях, а «литераторы» - анализируют отрывки из художественных произведений с точки зрения химии.
Например:
«В маленьком номере, отведенном дирижеру симфонического оркестра, спал Остап Бtycдер... За ночь великий комбинатор вдохнул в себя весь кислород, содержащийся в комнате, и оставшиеся в ней химические элементы можно было назвать азотом только из вежливости»
(И.Ильф., Е.Петров. «Золотой теленок»)В чем были неправы Ильф и Петров?
Как изменится за ночь количественный состав воздуха в комнате?
Справочные данные:
Объем воздуха в комнате - 30М-, время сна - 8 часов, минутный объем дыхания - 5л/мин
Объемный состав вдыхаемого воздуха:
кислород - 21%, углекислый газ - 0,03%.
вдыхаемого воздуха: кислород - 18%
углекислый газ - 3%
(Задача из пособия Родыгиной И.В.)
Программу и задания необходимо разрабатывать для конкретного ученика.
Таким образом, одним из основных задач в системе JIOO я считаю учить детей мыслить, т.к. только умение человека мыслить и учиться меняет окружающий нас мир.
4. Решение расчетных задач по химии как способ совершенствования химической компетентности
Решение задач - практическое искусство, подобное плаванию, катанию на лыжах или игре на фортепиано; научиться ему можно только подражая образцам и постоянно практикуясь 
(Д. Пойа)
Умение решать задачи по химии является основным критерием творческого усвоения предмета. Анализ школьных учебных программ по химии показывает, что необходимый уровень сложности расчетных задач, которым необходимо овладеть школьникам, очень низкий. Типология задач также весьма узкая. Наблюдается формальный подход к решению задач и эпизодическое включение их в учебный процесс. В связи с этой проблемой учителям химии, повышающим свой профессиональный уровень на курсах повышения квалификации, предлагается модуль «Решение расчетных задач по химии, как способ совершенствования химической компетентности».
По современным психолого-педагогическим требованиям важная роль в процессе усвоения химических знаний отводится использованию получаемых знаний при решении задач различных типов. Решение расчетных и качественных задач развивает творческую самостоятельность учащихся, способствует более глубокому освоению учебного предмета. Именно через решение задач различных типов и уровней сложности может быть эффективно освоен курс химии.
Исследования проблемы обучения учащихся решению задач показывают, что несформированность умений является следствием следующих причин:
решая задачу, не осознают должным образом свою собственную деятельность, т.е. не понимают сущности задач и хода их решения;
не всегда анализируют содержание задачи, проводят ее осмысление и обоснование;
не вырабатывают общие подходы к решению и не определяют последовательность действий;
часто неправильно используют химический язык, математические действия и обозначение физических величин и др.
Преодоление этих недостатков является одной из главных целей, которые ставит перед собой учитель, приступая к обучению решению расчетных задач.
Умение решать задачи по химии является основным критерием творческого усвоения предмета.
Химическая задача как элемент проблемного обучения
Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.Структура учебной деятельности с точки зрения ее состава должна включать в себя содержательный, операционный и мотивационный компоненты. В процессуальной структуре учебной деятельности по решению учебных задач могут быть выделены следующие взаимосвязанные компоненты, определяющие последовательность осуществления деятельности: анализ задачи; принятие учебной задачи; актуализация имеющихся знаний, необходимых для ее решения; составление плана решения задачи; практическое ее осуществление; контроль и оценка решения задачи, осознание способов деятельности, имеющих место в процессе решения учебной задачи.Решение задач требует умения логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчеты и обосновывать их теоретическими предпосылками, дифференцировать определенные проблемы в целом. При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки учащихся, полученные ранее, но и формируются новые. Задачи, включающие определенные химические ситуации, становятся стимулом самостоятельной работы учащихся над учебным материалом, являются средством контроля и самоконтроля, помогают определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяют выявлять пробелы в знаниях и умениях учащихся и разрабатывать тактику их устранения. При решении задач развивается кругозор, память, речь, мышление учащихся, а также формируется мировоззрение в целом; происходит сознательное усвоение и лучшее понимание химических теорий, законов и явлений. Решение задач развивает интерес учащихся к химии, активизирует их деятельность, способствует трудовому воспитанию школьников и их политехнической подготовке.
Отсюда понятно общепринятое в методике мнение, что мерой усвоения материала следует считать не только и даже не столько пересказ учебника, сколько умение использовать полученные знания при решении различных задач.
Значение решения задач
Во-первых, это практическое применение теоретического материала, приложение научных знаний на практике. Решение задач, как средство контроля и самоконтроля, развивает навыки самостоятельной работы; помогает определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях учащихся и разрабатывать тактику их устранения.Во-вторых, прекрасный способ осуществления межпредметных и курсовых связей, а также связи химической науки с жизнью.Место задач в курсе химии
При объяснении нового материала задачи помогают иллюстрировать изучаемую тему конкретным практическим применением, в результате учащиеся более осознанно воспринимают теоретические основы химии.
Решение задач дома способствует привлечению учащихся к самостоятельной работе с использованием не только учебников, но и дополнительной литературы.
С целью контроля и учета знаний лучшим методом также является расчетная задача, т.к. при ее решении можно оценить все качества ученика, начиная от уровня знания теории до умения оформлять решение в тетради.
Использование задач в школе позволяет решать основные функции обучения и воспитания.
Обучающие функции обеспечиваются формированием важных структурных элементов знаний, осмыслением химической сущности явлению, умением применять усвоенные знания в конкретно заданной ситуации. Решение задач – это активный познавательный процесс.
Воспитывающие функции реализуются формированием мировоззрения, расширением кругозора. Учебные задачи являются действенным средством воспитания трудолюбия, настойчивости, воли, характера.
Развивающие функции проявляются в результате формирования логического, творческого мышления, развития смекалки учащихся. Решение задач – это мыслительный процесс.
Итак, решение задач:
учит мыслить, ориентироваться в проблемной ситуации;
проявляет взаимосвязь представлений и понятий;
ведет к лучшему пониманию учащимися химических явлений в свете важнейших теорий;
позволяет установить связь химии с другими предметами, особенно с физикой и математикой;
является средством закрепления в памяти учащихся химических законов и важнейших понятий;
служит одним из способов учета знаний и проверки навыков, полученных в процессе изучения предмета;
воспитывает умение использовать полученные знания для решения практических проблем, тем самым связывая обучение с жизнью и деятельностью человека.