Дипломная работа: Химический язык

Дипломная работа: Химический язык

Федеральное агентство по образованию

Калужский государственный педагогический

университет им. К.Э. Циолковского

Институт естествознания

кафедра химии

МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ УМЕНИЙ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ХИМИЧЕСКИМ ЯЗЫКОМ В КУРСЕ ОБЩЕЙ ХИМИИ

Выпускная работа студентки 5-го курса

Костюковой Елены Васильевны.

Научный руководитель:

доктор пед. наук профессор

кафедры химии С.А. Герус.

Калуга, 2007

В условиях развития современного общества повышаются требования к качеству обучения школьников, уровню знаний и умений учащихся. При том, резко возрастает нагрузка на весь образовательный процесс в целом. Современному школьнику невозможно справиться с колоссальным потоком информации, который ежедневно обрушивается на него. Даже высокоразвитая память не в состоянии сохранить гигантский информационный массив. Поэтому появляются новые задачи в обучении, связанные с четким отбором учебного материала, структурированием школьного курса химии, составления усовершенствованных методик изучения, позволяющих за малое количество времени получать максимум информации [21]. На наш взгляд, одним из способов решения этой проблемы является формирование интеллектуальных умений - своеобразных рычагов умственного развития человека. При изучении химии таким рычагом является химический язык, который при его усвоении позволяет четко, просто и доступно постигать основы химии. Химический язык играет важную роль на протяжении всего образовательного процесса, начиная с объекта изучения и заканчивая средством достижения знаний.

В данной работе сделана попытка разработки конкретной методики формирования умений пользоваться химическим языком в курсе общей химии.

Цель данной работы: изучить методику формирования умений пользоваться химическим языком в 11 классе при изучении темы: "Окислительно-восстановительные реакции".

Объект исследования – целостный процесс школьного обучения химии.

Предмет исследования – методика формирования умений пользоваться химическим языком при изучении общей химии.

В соответствии с поставленной целью и предметом исследования была выдвинута гипотеза исследования: умения пользоваться химическим языком рационализируют учебно-познавательный процесс, активизирует мышление и творчество учащихся, стимулируют развитие самостоятельной деятельности.

Для реализации поставленной цели были сформулированы основные задачи исследования:

1) проанализировать педагогическую, химическую и методическую литературу и теоретически раскрыть основные понятия и идеи исследования;

2) изучить и обобщить опыт учителей химии средней школы № 8 г. Калуги Л.Л. Григорьевой и средней школы № 23 В.Г. Бархударян.

3) разработать и теоретически обосновать методику формирования умений пользоваться химическим языком в 11 классе;

4) реализовать методику формирования умений в процессе педагогического эксперимента в школе № 8 и № 23 г. Калуги.

Основными методами исследования были следующие:

Изучение и анализ психолого-педагогической, методической литературы.

Наблюдение уроков химии.

Беседа с учителями и учащимися.

Педагогический эксперимент.

Интерпретация результатов педагогического эксперимента.

Структура выпускной работы: введение, 3 главы, заключение, список литературы, приложения.

Глава 1. Состояние проблемы формирования химического языка в методике обучения химии и в современной школе

1.1. Химический язык как средство познания в обучения химии

Язык, по С.И. Ожегову, - исторически сложившаяся система звуковых, словарных и грамматических средств, объективирующая работу мышления и является орудием общения, обмена мыслями и взаимного понимания людей в обществе [17].

Изучение химии в средней школе включает активное использование языка науки [20]. Каждая наука излагает результаты познания на языке, удобном для описания знаний, для отражения существенного и специфичного в них. Язык химической науки включает в свой состав, кроме естественного языка слов и предложений, весьма специфическую часть: химическую терминологию, номенклатуру и символику, или " химический язык ". Это понятие прочно утвердилось в методике химии и используется в науке.

Химический язык - совокупность химической терминологии, символики и номенклатуры, правил их составления, преобразования, истолкования и оперирования ими [15].

Основа – химическая терминология (введена в науку А. Лавуазье); функции: закрепление и краткое выражение понятия специфическим словом.

Специфическая часть – символика (основоположник Я. Берцелиус) – система условных знаков, которые обобщенно, условно обозначают объекты, явления закономерности химии, обзорно раскрывают их существенные признаки, связи, отношения, дают им качественную и количественную характеристику. Функции: краткость, однозначность, точность, следовательно, язык обобщенно, экономно и обзорно выражает существующие знания, отражает специфику химического познания.

Дополнительная часть – номенклатура – совокупность или перечень употребляемых в химии названий; терминов, а также правил их составления. Функции: систематизация элементов, веществ, частиц, помогает отличить их друг от друга, объединить их в группы, обобщаемые терминами; дополняет химические формулы знаниями о характере соединений. Язык химии включает в себя знаки других наук: элементы математической символики и логики, физические величины, термины общенаучных понятий (схема 1).

Схема 1. Структура химического языка

Эти особенности позволяют ему обобщенно, экономно и обзорно выражать существенные знания. Он стал активным средством познания химии, описания его результатов, выражения наиболее важных и характерных признаков и объективных связей в химии.

Особенности языка химии и его методологическая направленность обуславливают разнообразные функции в химическом познании:

- защищать химические объекты и быть носителем информации в них;

- кратко и однозначно обозначать их в условных знаках и терминах;

- качественно и количественно выражать результаты познания химии;

- формирование понятий и отражение их сущности;

- обобщение и систематизирование знаний;

- прогнозирование моделирование новых соединений, пути их синтезов и реакций, лежащих в их основе;

- организация мышления, стимулирования поиска, открытия, коммуникация.

Школьный химический язык представляет собой дидактически переработанный в соответствии с содержанием обучения язык химии. Он направлен на усвоение курса химии средней школы, на развитие и воспитание учащихся. В связи с этим реалии школы предъявляют определенные требования к школьному химическому языку:

- доступность и простота для понимания учащихся;

- не загруженность сложными языковыми конструкциями и математическим аппаратом.

Химический язык на всех этапах обучения химии выполняет разнообразные функции:

является средством передачи и приобретения программных знаний;

осуществление различных способов деятельности;

установление внутри - и межпредметных связей;

формирование мышления учащихся, а также их мировоззрения.

Очень велика роль химического языка в эмпирическом познании, в обобщении и систематизации его результатов, а также теоретическом познании химии, для теоретического обобщения и систематизации знаний учащихся.

Химический язык имеет большие возможности в реализации воспитывающей функции обучения [30]. Он может быть использован как действенное средство формирования научного мировоззрения, если в процессе обучения будет обеспечено понимание значения и содержание знаковой системы химического языка. При разрыве формальной стороны (написание знаков) и содержательной (объяснение их смысла связи с реальными объектами) в сознании учащихся происходит раздвоение: с одной стороны воспринимаемый мир реальных веществ и процессов, с другой – мир абстрактных знаков, операций с которыми основаны на формальных правилах. Такое развитие искажает картину природы, наносит вред мировоззрению учащихся. Правильно сформированный язык химии является эффективным и удобным средством утверждения единства, многообразия и материальности мира, его диалектики. Химический язык помогает учащимся осознать объективный смысл прогностические возможности теории в познании окружающего мира. Самостоятельное оперирование им воспитывает многие личные качества: познавательный интерес, четкость мысли, трудолюбие.

Таким образом, химический язык является важнейшим средством обучения химии, способствующий также воспитанию и развитию учащихся.

1.2. Место и функции химического языка в системе средств обучения

Химический язык относится к языково-логическим средствам обучения. Часто некоторые его образные элементы (структурные формулы, символические схемы и др.) относят к абстрактной наглядности, важной для формирования представлений и понятий. Критерием их наглядности служит обзорность структур обозначаемых объектов. Так как не все элементы химического языка наглядны, то реализация его функций невозможна без применения логических форм познания. Этот критерий служит основанием для выделения языково-логической группы средств обучения.

В зависимости от содержания уроков химический язык, как метод изучения химии, используется в сочетании с разными средствами и реализует определенные функции. Например, в сочетании с химическим экспериментом он применяется при изучении свойств веществ, признаков и условий протекания реакций. Применение химического неразрывно связано с чтением и пониманием текстов учебников и пособий. Химическая символика и терминология способствуют выделению существенного в тексте и обеспечивают смысловые связи между его частями. Химический язык обеспечивает разнообразные предметные действия. В комплексе с другими средствами обучения он направлен на получение знаний, умений применять их на практике.

1.3. Методические основы формирования химического языка в развивающем обучении химии

Состояние преподавания и знаний учащихся при использовании традиционной методики формирования химического языка убеждает в необходимости и совершенствования с учетом современных задач обучения. Весьма важно повысить содержательную и мотивационную стороны изучения химического языка, целесообразно сделать акцент на творческой деятельности учащихся на основе условных знаков науки.

Построение языка химии исторически связано с утверждением ее теорий, для описания которых он создавался. В истории и методологии химии достаточно выделены и охарактеризованы исторические этапы становления и тенденции развития химического языка, что помогает обосновывать методические подходы к его изучению, этапы и особенности его формирования.

Становление методики формирования химического языка в школе связано с именами великих русских химиков: Г.И. Гесса, Д.И. Менделеева, А.М. Бутлерова. Основы были заложены методистами-химиками: В.Н. Верховским, С.Г. Шаповаленко, Н.Е. Кузнецовой. Современная методика включает в себя богатый опыт и теоретические концепции педагогики.

Для эффективной организации обучения, важно выделить методические подходы к изучению и применению химического языка. История, методология и методика преподавания химии утвердили исторический подход к его изучению. Он проявляется в преемственном раскрытии теории и связанного с ним содержания химического языка по этапам, совпадающим с историческим процессом его развития, в активном привлечении исторического материала. Наиболее наглядно это наблюдается в изучении химической символики.

После усвоения химический язык применяется как важнейшее средство формирования химических понятий, являясь их формой.

Организация познавательной деятельности учащихся по оперированию химическим языком требует опоры на психологию переработки знаковой информации. Действия с условными знаками означает переход от эмпирического уровня к теоретическому.

Логика химического познания и объективные закономерности обучения химии в школе позволяют выделить принципы его изучения и применения:

·    историзм в изучении химического языка;

·    взаимосвязь всех его компонентов в отражении действительности;

·    поэтапное развитие с учетом разных теоретических уровней и последовательного изменения целей изучения;

·    единство общего и индивидуального, качественного и количественного в описании реальности химическим языком;

·    взаимосвязь содержательного и формального в применении языка химии;

·    оптимизация развития учащихся в процессе оперирования знаками химической науки.

1.4. Умения - компонент развивающего обучения

Классификация умений Ценностным компонентом развивающего рационального обучения химии являются умения, так как с одной стороны, знания формируются в деятельности, а с другой – умения сами являются важнейшим элементом этой деятельности.

По своей структуре учебная деятельность повторяет, воспроизводит строение всякой человеческой деятельности. Она всегда включает в себя 3 звена:

·    мотивационно-ориентировочное,

·    исполнительско-операциональное,

·    контрольно-оценочное.

Соответственно, ученые-педагоги предлагают трехкомпонентную структуру учебной деятельности:

·    мотив (потребность, ориентация, цель)

·    деятельность (действие)

·    результаты, оценка, контроль.

В предметных методиках структура деятельности раскрыта в более развернутом виде, опираясь на которую, можно управлять учением. Мы ориентируемся на общепринятую в дидактике структуру деятельности:

Умение – категория дидактическая (психологи чаще используют термин "действие", а под умениями понимают знания в действии). Мы выделяем действие как основной операциональный компонент деятельности [8].

В настоящее время нет единой точки зрения на определение понятия "умение". Анализ дидактической и методической литературы показывает, что существуют различные определения этого понятия. Некоторые авторы подходят к умению как к категории действия. Под умениями они понимают деятельность учащихся, которая состоит из упорядоченного ряда операций, направленных на достижение той или иной учебной цели. Другие ученые рассматривают умение как качество личности. Они трактуют умение как основанную на знаниях и навыках способность человека успешно достигать сознательной цели. Умения формируются в деятельности, в то же время они проявляют себя как способность человека к целенаправленной деятельности и являются важнейшим качеством характера личности. Для своей работы мы отобрали определение, данное Н.Е. Кузнецовой, в котором нашли свое отражение оба охарактеризованные подхода.

Умения – усвоенные и ставшие личным достоянием ученика способы выполнения действий. Это важнейший результат деятельности [15].

Классификация, предложенная Н.Е. Кузнецовой, в основу которой положен характер деятельности:

организационно-предметные→ умения планировать эксперимент, ход решения задач, самостоятельная работа с книгой, готовить рабочее место в кабинете и др.;

содержательно-интеллектуальные→ умения, связанные с усвоением, преобразованием и применением теоретических знаний и методов познания, с установлением внутри - и межпредметных связей;

информационно-коммуникативные→ умения извлекать учебную информацию при слушании и чтении химических текстов, при работе со справочниками, таблицами, схемами по химии, умение общаться на языке науки, перекодировать словесную информацию на язык номенклатуры, терминов, символов и наоборот;

практические умения→ выполнение лабораторных операций и опыты, собирать и разбирать приборы, оформлять результаты эксперимента и теоретического познания с помощью графики и др.;

расчетные умения→ выполнять расчетные операции, решать химические расчетные задачи;

оценочные умения→ дать оценку имеющимся знаниям, методам познания, аргументировать свои ответы, отстаивать свои позиции.

Классификация по ведущим познавательным операциям и характеру деятельности, разработанная С.А. Герус (схема 2). В основе заложена особенность выполнения действий [8]. В процессе обучения учащиеся овладевают знаниями и адекватными им умениями как общеучебными, так и специфическими для каждого учебного предмета.

Схема 2. Классификация умений Под предметными, или специальными, умениями ученые-методисты понимают такие умения, которые имеют научно-предметную основу, то есть формируются средствами предмета. Они непосредственно связаны с операциями над химическими объектами, явлениями. Обобщенными умения становятся при определенных условиях, при выполнении специальной методики.

Под обобщенными понимают умения, которые обладают широтою переноса и могут быть использованы при решении широкого круга задач, выходящих за рамки того предмета, при изучении которого состоялось их формирование, а также в практической деятельности.

Ведущими являются интеллектуальные умения. В их основе лежат логические операции, но вместе с тем они наполняются предметным содержанием и являются важными общеучебными умениями. Им важно придать межпредметное содержание, адекватное знаниям, и обратить их в инструменты реализации важнейших функции, теорий.

В качестве важнейших межпредметных умений выделяются алгоритмические и компьютерные. Первые представляют собой межпредметные умения осознанно применять и конструировать алгоритмы в учебной деятельности. Под компьютерными мы понимаем межпредметные умения активно и сознательно использовать компьютер в предметном обучении. Метапредметность последних двух групп умений объясняется тем, что их формирование происходит в процессе изучения важнейшего школьного предмета "информатика", в котором рассматривается понятие "алгоритм", его свойства, функции, применение в других предметах, в том числе и химии.

Предметные умения пользоваться химическим языком предполагают применение правил составления, преобразования, истолкования и оперирования химической терминологией, символикой и номенклатурой. Умение оперировать химическим языком и применять в разных ситуациях является критерием качества не только усвоения основ химии, но и развития мышления школьников. Формирование данных умений рационализирует учебно-познавательную деятельность, активизирует мышление и творчество учащихся. Данная группа умений относится к интеллектуальным и формируется как обобщенные, поскольку в основе их формирования лежат приемы эмпирического и теоретического мышления: сравнение, анализ, синтез, абстрагирование, перекодирование. Качественно сформированные умения пользоваться химическим языком сами являются основой для успешного формирования других предметных умений, что способствует повышению самостоятельного поиска на основе химического языка, приобщению учащихся к творческой деятельности.

Умения пользоваться химическим языком делятся на три группы:

1) умения грамматического характера→написание и чтение знаков, использование правил составления и преобразования, операции с химическими знаками. Обычно эти умения формируются на репродуктивном уровне с помощью алгоритмов. Многие из них автомизируются навыками;

2) умения, обеспечивающие формирование понятий, что связано с семантикой (смысл) знаков. Они усваиваются на репродуктивном уровне, алгоритмизируются и автоматизируются частично;

3) сложные умения, включающие элементы творческой деятельности→ самостоятельная интерпретация знаков, прогнозирование и моделирование на основе символики, составление обобщающих таблиц и схем. Они формируются в ходе эвристической деятельности и направлены на творческое применение знаний и умений [15].

Экспериментальные умения требуют осуществления связей с циклом естественных дисциплин. Их рациональное формирование происходит при выполнении учащимися лабораторных опытов и практических работ.

Умения решать химические задачи является также сложным межпредметным умением, так как при решении кроме химического содержания используются физические характеристики, математические операции.

Таким образом, все выбранные группы умений являются не только наиболее значимыми, но и носят межпредметный характер. Все они не изолированы, а формируются в тесной связи друг с другом, с ведущими знаниями курса и генерализируются основными целями курса. Исследования показали, что только овладение системой умений в целом, а не отдельными из них приводят к качественному результату.

Формирование, развитие и обобщение умений – длительный процесс, проходит через многие темы учебного предмета. Его динамика отражается в поэтапности формирования. Каждый этап качественно отличается от другого. Логика построения школьного курса химии и придание процессу формирования умений алгоритмической направленности обуславливают этапы их формирования.

1.5. Требования к объему знаний и умений о химическом языке в школьном курсе химии

В процессе формирования умений пользоваться химическим языком содержание знаний о языке химии должно отражать три его стороны:

·     семантическую, направленную на раскрытие значений и функций языка химии. Главное – установить отношение между знаками и объектами химии, которые они обозначают, раскрыть смысл знаков путем их использования;

·     грамматическую, дающую знания правил и способы написания и произношения знаков, формул, уравнений, терминов, названий;

·     практическую, вооружающую способами предъявления усвоенных знаний на языке химии и обеспечивающую коммуникацию на нем с учетом всех видов общения.

Все стороны языка важны и раскрываются в единстве. Химический язык лишь дно из средств познания и описания мира веществ и их превращений. В его составе знания о химической символике, терминологии и номенклатуре и умения оперировать ими.

Содержание символики включает в себя:

·     химические знаки - история создания химической символики; названия и обозначения знаков; значение и смысл; качественное и количественное выражение их содержания. Умения: произносить, записывать и истолковывать химические знаки, осуществлять переходы от знака к названию и наоборот;

·     химические формулы - значения формул в химическом познании; виды химических формул; их смысл, качественное и количественное выражение; связь с законом постоянства состава; методы установления формул и правила их составления. Умения: составлять, читать, анализировать и истолковывать формулы; определять по формуле валентность и степень окисления элементов; устанавливать выраженные в них закономерности состава и строения; производить расчёты по химическим формулам; использовать общие формулы водородных и кислородных соединений, их классов и гомологических рядов для обобщения и систематизации знаний;

·     химические уравнения - значение уравнений в познании химии; виды уравнений; их смысл и связь с законом сохранения массы веществ; отражение в них качественной стороны реакции и количественных отношений; способы составления различных уравнений и расчёты по ним. Умения: составлять, анализировать, толковать уравнения, раскрывать смысл коэффициентов; определять по уравнению тип реакции и давать её описание; производить расчёты по уравнениям реакций; пользоваться краткими и схематическими уравнениями для обобщения знаний о химических реакциях; конкретизировать их более полными записями; осуществлять переходы от одного вида уравнения к другому.

Содержание терминологии включает следующие знания: значение и смысл общенаучных и химических терминов; связь их с понятиями; этимологический и семантический анализ терминов. Умения: произносить и записывать термины; устанавливать их связи с понятиями; извлекать из определения понятий содержание термина; заменять термин другим, более близким по смыслу и значению; осуществлять их анализ и взаимопереходы между терминами и символами; работать с терминологическими словарями.

В содержание химической номенклатуры входят знания: понятие о номенклатуре и её значении в познании; виды номенклатурных систем в