Применение исследовательского метода обучения на уроках химии в рамках реализации ФГОС. Работа №209618

«Исследовательская деятельность на уроках химии»

Исследовательская деятельность именно та организация учебной работы, при которой учащиеся осваивают элементы научных методов, овладевают умением самостоятельно добывать новые знания, планировать поиск, и применять знания по химии в реальной жизни. В процессе такого обучения школьники учатся мыслить логически, научно, творчески, испытывают уверенность в своих возможностях. Научно-исследовательская деятельность учащихся – одна из прогрессивных форм обучения в современной школе. Она позволяет наиболее полно выявлять и развивать как интеллектуальные, так и потенциальные творческие способности детей. Проведение самостоятельных исследований стимулирует мыслительный процесс, направленный на поиск и решение проблемы, требует привлечения для этих целей знаний из разных областей. Исследовательская работа может проводиться как индивидуально, так и коллективно. Выбор формы проведения исследований определяется склонностью учащихся, а также самой задачей, требующей решения. Научно-исследовательскую работу в школе я рассматриваю так: создание проблемных ситуаций на уроке, поиск решения как теоретический, так и через эксперимент, анализ полученных результатов, наблюдений, затем выводы и обобщения. Такой несложный механизм технологии научно-исследовательской работы в школе. Эту работу можно начинать с первых уроков химии. Например, в теме: “Что изучает химия? Каков путь изменения этого предмета?”, можно предложить для исследования вопрос: зачем нужно изучать химию? Создается, как бы, мини педагогическая мастерская, где каждый ученик делится своим жизненным опытом, знаниями, которые складываются в совместную научную копилку. Каждой паре учащихся предлагаю научно-популярную литературу по вопросам прикладной химии, через 10 минут эта “копилка” пополняется дополнительными сведениями. То есть мы совместно подходим к осознанию значимости данной науки и можем оценить высказывание нашего знаменитого соотечественника М.В. Ломоносова: “широко распростирает химия руки свои в дела человеческие”. И так, шаг за шагом, от собирания фактов к обобщению, мы осваиваем основные химические понятия и законы. К 9 классу багаж знаний уже достаточен, чтобы перейти к освоению нового этапа научно-исследовательской деятельности. Ежегодно образуется группа учащихся, которых серьезно увлекает прикладная экология, которые желают продолжить исследовательскую работу в этом направлении. Научно-исследовательская работа в школе многоэтапная, содержит много компонентов, составляющих частей. Для освоения навыков исследовательской работы на уроках химии основная нагрузка ложится на лабораторный практикум, который является сочетанием экспериментальной задачи, расчетной части и теоретической работы в виде формирования научной гипотезы и выводов и отражает основные этапы научно-исследовательской деятельности. Приобретенные навыки экспериментальной работы и освоение принципов исследовательской деятельности находят свое дальнейшее развитие в разработке проектов в области химии, экологии. Обучая учащихся синтезу, анализу, аналогии, знакомя их с основными методологическими принципами такого рода деятельности (постановка проблемы, выдвижение гипотезы, анализ литературных и экспериментальных данных, теоретическое обоснование, выводы по достигнутым результатам), преподаватель подготавливает ученика к осознанию необходимости самостоятельной исследовательской работы как наиболее полной формы реализации их творческого потенциала, самораскрытия и самореализации личности. Исследовательская деятельность при обучении  химии может иметь теоретический характер и экспериментальный. В первом случае учащиеся пишут рефераты, доклады, сообщения, имеющие главным образом межпредметный интегрирующий характер. Экспериментальная деятельность связана, в первую очередь с исследованиями конкретных объектов природы. При этом повышается осознанность знаний и появляется осознанный интерес учащихся к предмету. Исследовательская деятельность может вызвать затруднения, но способствует большей самостоятельности. Самостоятельная работа при использовании этой модели обучения носит не исполнительный характер, а исследовательский, заданный через систему специально отобранных  проблемных задач. Познавательная активность учащихся вызвана в этом случае внутренней мотивацией, желанием найти неизвестное, что сопровождается положительным эмоциональным настроем. Исследовательская работа учащихся занимает большее время, чем выполнение заданий по образцу. Однако затраты времени впоследствии компенсируются тем, что деятельность учащихся продуктивная и творческая. Учащиеся при этом  подходе могут быстро и правильно выполнять задания, самостоятельно изучать более сложный материал. Научно-исследовательская деятельность способствует формированию определённого опыта по поиску подходов к проблеме, проигрыванию ситуаций в уме, прогнозированию последствий тех или иных действий, проведению анализа результатов, поиску новых подходов, логичности знаний и умений.

Элементы научного исследования:

- Постановка проблемы

- Способы ее исследования

- Аргументация ее решения

- Составление выводов

- Анализ выводов и обобщение

- Применение полученных знаний, умений и творческих способностей как инструментов получения новых знаний.

Исследовательская работа построена по плану:

1. Предварительный этап: определение того, что необходимо знать об исследуемой проблеме. Определение цели исследования и путей её решения. 2. Исследовательский этап: изучение состояния среды или предлагаемой проблемы на практике, проведение полевых исследований, опросов, работа с дополнительной литературой. Затем – планирование эксперимента на основе теоретических знаний и практических умений и проведение эксперимента. 3. Заключительный этап. Оформление работы, выступления учащихся, обсуждение.  Для эффективности исследовательской деятельности необходимо предварительно ознакомить учащихся с методами и приемами самостоятельного добывания знаний, с общими методами научного познания и специфическими способами обработки полученных результатов.

Наиболее важными видами исследований учащихся по химии являются следующие:

- Решение качественных химических задач

- Решение химических, физико-химических и химико-технологических проблем

- Поисковая деятельность и написание рефератов

- Самостоятельное прогнозирование и моделирование химических процессов и реакций

- Проектная деятельность

- Исследовательские умения развиваются на уроках химии на разных этапах обучения в школе.

    Многие традиционно выполняющиеся лабораторные и демонстрационные опыты в методической программе развития мотивации должны быть преобразованы в исследовательскую деятельность учащихся по определению цели опытно-экспериментальной работы, планированию её состава и прогнозированию ожидаемого результата.

В свете модернизации образования в РФ принципиально изменяется позиция учителя. Он перестает быть вместе с учеником носителем «объективного знания», которое он пытается передать ученику. Его главной задачей становится мотивировать учащихся на проявление инициативы и самостоятельности. Он должен организовать самостоятельную деятельность учащихся, в которой каждый мог бы реализовать свои способности и интересы.

Фактически он создает условия, «развивающую среду», в которой становится возможной выработка каждым учащимся на уровне развития его интеллектуальных и прочих способностей определенных компетенций, в процессе реализации им своих интересов и желаний, приложенных усилий, взятия на себя ответственности и осуществления действий в направлении поставленных целей.

В организации такого рода деятельности одной из перспективных технологий обучении становится так называемая кейс-технология (case-study). Эта технология представляет собой синтез проблемного обучения, информационно-коммуникативных технологий, метода проектов.

Внедрение кейс-технологии показало высокую эффективность при работе с учащимися, повысило их заинтересованность в изучении химии, повышению успеваемости по предмету, развитию аналитических способностей и, наконец, самое главное: осознание необходимости изучения такой науки как химия в плане неотъемлемой части познания мира, окружающей действительности и практического применения.

2.Теоретические основы использования кейс технологий.

2.1. Кейс-технология, как технология обучения.

Кейс-технология – современная образовательная технология, в основе которой лежит анализ какой-то проблемной ситуации. Она объединяет в себе одновременно и ролевые игры, и метод проектов, и ситуативный анализ.

Кейс-технология – это не повторение за учителем, не пересказ параграфа или статьи, не ответ на вопрос преподавателя, это анализ конкретной ситуации, который заставляет поднять пласт полученных знаний и применить их на практике.

Данная технология помогает повысить интерес учащихся к изучаемому предмету, развивает у школьников такие качества, как социальная активность, коммуникабельность, умение слушать и грамотно излагать свои мысли.

Цели, реализуемые в кейс-технологии:

1. интеллектуальное развитие обучаемых;

2. осознание многозначности профессиональных проблем и жизненных ситуаций;

3. развитие коммуникативных навыков;

4. приобретение опыта поиска и выработке альтернативных решений.

Данный метод способствует развитию умений:

1. анализа ситуации;

2. выбора оптимального пути решения;

3. оценивания альтернативного решения заданий.

Задачей этого метода является максимальное вовлечение каждого ученика в самостоятельную работу по решению поставленной проблемы или задачи.

Кейс-технологии – инструмент, позволяющий применить теоретические знания к решению практических задач. Данная технология способствует развитию у обучаемых самостоятельного мышления, умения выслушивать и учитывать альтернативную точку зрения, аргументировано высказать свою. С помощью этого метода ученики имеют возможность проявить и усовершенствовать аналитические и оценочные навыки, научиться работать в команде, находить наиболее рациональное решение поставленной проблемы.

Будучи интерактивным методом обучения, метод кейс-технологии завоевывает позитивное отношение со стороны учащихся, обеспечивая освоение теоретических положений и овладение практическим использованием материала; способствует их взрослению, формирует интерес и позитивную мотивацию по отношению к учебе. Одновременно данный метод выступает и как образ мышления преподавателя, его особая парадигма, позволяющая по-иному думать и действовать, обновлять свой творческий потенциал.

При использовании данной технологии обучения, как показывает практика, преодолевается классический дефект традиционного обучения, связанный с «сухостью», не эмоциональностью изложения материала.

2.2 Классификация кейс-технологии и её особенности.

Кейс – изложение содержит рассказ, о каких – либо ситуациях, проблемах, путях их решения, выводы.

Кейс – иллюстрация содержит небольшой объем данных, используемых для подтверждения.

Кейс – практическая задача содержит небольшой или средний объем информации в цифровом виде или в виде эксперимента.

Кейс со структурированными вопросами содержит перечень вопросов после основного текста.

Кейсы бывают «мертвые» и «живые». К «мертвым» кейсам можно отнести кейсы, в которых содержится вся необходимая для анализа информация. Чтобы «оживить» кейс, необходимо построить его так, чтобы спровоцировать учащихся на поиск дополнительной информации для анализа. Это позволяет кейсу развиваться и оставаться актуальным длительное время.

По типу получаемого результата кейсы делятся на проблемные и проектные.

В проблемных ситуациях результатом является определение и формулирование основной проблемы, иногда формирование проблемного поля и всегда – оценка сложности решения.

Для проектных кейсов в качестве результата выступает программа действий по преодолению проблем, сложившихся в ситуации.

По источнику информации. В этом случае большой интерес представляют описание реальных ситуаций, взятых из практики, литературы или опыта преподавателя. В то же время, нередко в учебной практике используются описание ситуаций, которые являются условными, разработанными преподавателями в дидактических целях.

По субъекту представления информации о ситуации. В одних случаях им может быть преподаватель, в других – ученик или целая учебная группа, представляющая интересующий ее случай для анализа и принятия решения в рамках учебного процесса.

Технологические особенности метода:

1. Представляет собой специфическую разновидность исследовательской аналитической технологии, т.е. включает в себя операции исследовательского процесса, аналитические процедуры.

2. Выступает как технология коллективного обучения, важнейшими составляющими которой выступают работа в группе (или подгруппах) и взаимный обмен информацией.

3. Заключается в подготовке процедур погружения группы в ситуацию, формировании эффектов умножения знания, инсайтного озарения, обмена открытиями и т.п.

4. Интегрирует в себе технологии развивающего обучения, включая процедуры индивидуального, группового и коллективного развития, формирования многообразных личностных качеств обучаемых.

5. Является специфической разновидностью проектной технологии, при которой идет формирование проблемы и путей ее решения на основании кейса, который выступает одновременно в виде технического задания и источника информации для осознания вариантов эффективных действий.

6. Концентрирует в себе значительные достижения технологии «создания успеха». В нем предусматривается деятельность по активизации учащихся, стимулирование их успеха, подчеркивание достижений обучаемых. Именно достижение успеха выступает одной из главных движущих сил метода, формирования устойчивой позитивной мотивации, наращивание познавательной активности.

2.3 Требования к кейсу и критерии его разработки.

Основой кейс-технологии является готовый кейс (ситуация), как соответствующая реальности совокупность взаимосвязанных фактов и явлений.

Требования к кейсу:

1. соответствовать четко поставленной цели создания;

2. иметь соответствующий уровень трудности;

3. иллюстрировать несколько аспектов решаемой проблемы;

4. быть актуальным на сегодняшний день;

5. иллюстрировать типичные ситуации;

6. развивать аналитическое мышление;

7. провоцировать дискуссию;

8. иметь несколько решений.

Критерии разработки кейса:

1. соответствие проблематики кейса содержанию и дидактическим целям предмета;

2. определение учебных тем, на которые опирается данный кейс;

3. достаточный уровень знаний учащихся в предметной области кейса.

2.4 Педагогическая деятельность при работе с кейс-технологией.

Есть 3 возможные стратегии поведения учителя в ходе работы с кейсом:

1. Учитель будет давать ключи к разгадке в форме дополнительных вопросов или (дополнительной) информации;

2. В определенных условиях учитель будет сам давать ответ;

3. Учитель может ничего не делать, (оставаться молчаливым) пока кто-то работает над проблемой.

Решение кейсов рекомендуется проводить в 7 этапов:

1.Ознакомление с сюжетом. (3-5 минут)

2.Проблематизация - обнаружение в ходе групповой дискуссии противоречия в сюжете, определение того, в чем его «странность». (3-4 минуты)

3. Формулирование проблемы и отбор лучших ее формулировок (фронтальный мозговой штурм с последующей дискуссией). (3-4 минуты)

4. Выдвижение гипотетических ответов на проблемный вопрос (мозговой штурм внутри малых групп) 3-4минуты.

5.Проверка гипотез на основе информации сюжета и других доступных источников (групповая работа). До 15 минут. Необходимо предоставить обучающимся возможность использовать любую литературу, учеб¬ники, справочники.

В некоторых случаях от учителя может потребоваться подготовка распечатки с необходимой для решения кейса информацией, отсутствующей в доступных для учащихся учебниках и справочниках. Однако, объем такой распечатки не должен превышать 1-2 страниц текста.

6.Презентация решения. Не более 3 минут на группу.

7.Рефлексия хода решения кейса. (3-4 минуты)

2.5 Как организовать деятельность в режиме кейс-метода?

Кейс-метод опирается на совокупность определенных дидактических принципов.

Во-первых, разрабатывается учебное задание проблемного типа, ориентированное на практическую ситуацию.

Во-вторых, нет однозначного ответа на познавательный проблемный вопрос, а есть несколько ответов, которые могут соперничать по степени истинности. Задача преподавания здесь сразу отклоняется от классической схемы и ориентирована на получение не единственной, а многих истин и ориентацию в их проблемном поле.

В-третьих, акцент образовательной деятельности здесь переносится не столько на овладение готовым знанием, сколько на его выработку мнений или решения, на сотворчество обучающихся и преподавателя. Отсюда принципиальное отличие кейс-метода от традиционных методик - обучающийся по сути дела равноправен с другими обучающимися и преподавателем в процессе обсуждения проблемы.

Если коротко описать наиболее распространенную модель деятельности в режиме кейс-метода, то она будет содержать несколько шагов-этапов:

- Преподаватель подбирает, готовит учебную задачу, отражающую практическую ситуацию;

- Преподаватель готовит кейс объемом от нескольких страниц до нескольких десятков страниц. А при наличии возможности использовать на занятии Интернет кейс. Как отмечалось выше, он представляет из себя список интернет - ссылок.

- Обучающиеся, как правило, предварительно (перед занятием) прочитывают и изучают кейс, привлекая к этому материалы учебника, лекционного курса и другие самые различные источники информации, анализируют материал.

- После этого на занятии идет подробное групповое обсуждение содержания кейса и происходит выработка нескольких решений. Отдельные участники или подгруппы презентуют свои решения. При этом преподаватель выступает в роли ведущего, генерирующего вопросы, фиксирующего ответы, поддерживающего дискуссию в группе, в подгруппах, помогающего правильно оценить презентуемые решения.

- Преподаватель совместно с обучающимися подводят итоги, делают выводы, выбирают наиболее оптимальное, эффективное решение (возможно несколько решений).

Типы кейсов (Гарвардская школа)

1Создание проблемной ситуации

2.Подготовка кейса

3.Содержание кейса

4.Выбор, создание итогового решения

1.Обучающий кейс (Case-stated method).

(Stated- установленный, зафиксиро-ванный)

Преподаватель задает, определяет проблему Педагог готовит кейс.

Кейс содержит 2-3 готовых варианта решения по рассматриваемой проблеме.Обучающимся предлагается высказать свои мнения. И в итоге педагог сам выбирает и обосновывает вариант, комментируя точки зрения обучающихся.

2.Аналитический кейс (Case -incident method):

(Incident-присущий, свойственный, связанный)

Преподаватель задает, определяет проблему.Педагог готовит кейс

Кейс содержит несколько вариантов (3-4) решения и некоторое ко-личество информационных источников по рассматриваемой проблеме .Обучающиеся должны выбрать вариант решения и обосновать его, опираясь на материалы готового кейса

3.Эвристический кейс (Case-problem method).

Problem- проблема, проблемная ситуация. Преподаватель определяет проблему в общих чертах, обучающиеся конкретизируют проблему (для младших школьников конкретизацию проблемы может также осуществить преподаватель). Преподаватель готовит начальный кейс. Обучаюеся его до-полняют при необходимости

Кейс содержит некоторое количество информационных источников по рас-сматриваемой проблеме, может содержать некоторые варианты решений, иллюстрирующие примеры и пр. Обучающиеся должны выстроить собственное обоснованное решение, опираясь на материалы готового кейса.

Возможно, для обоснования своей точки зрения, обучающиеся дополняют кейс новой информацией

4.Исследовательский кейс (Case-study method).

(Study- исследование) Преподаватель определяет проблемное направление, обучающиеся самостоятельно задают проблему (младшим школьникам необходимо помочь в формулировке проблемы). Преподаватель готовит начальный кейс, обучающиеся его дополняют .

Кейс содержит некоторое количество инф. текстов по рассматриваемой проблеме. Обучающиеся предлагают собственное решение. Для обоснования своей точки зрения либо дополняют готовый кейс новой информацией, либо, в зависимости от решения, готовят новый кейс

2.6 Как должен выстраивать свою профессиональную деятельность преподаватель, практикующий кейс-метод?

Деятельность преподавателя при использовании кейс-метода включает две фазы. Первая фаза представляет собой сложную творческую работу по созданию кейса и вопросов для его анализа. Она осуществляется за пределами аудитории и включает в себя научно-исследовательскую, методическую и конструирующую деятельность преподавателя.

Вторая фаза включает в себя деятельность преподавателя в аудитории, где он выступает со вступительным и заключительным словом, организует малые группы и дискуссию, поддерживает деловой настрой в аудитории, оценивает вклад обучающихся в анализ ситуации.

2.7 Преимущества для обучающихся, которые может получить преподаватель, практикующий кейс-метод.

Кейс-метод позволяет активизировать различные факторы: теоретические знания по тому или иному курсу, практический опыт обучаемых, их способность высказывать свои мысли, идеи, предложения, умение выслушать альтернативную точку зрения, и аргументировано высказать свою.

С помощью этого метода обучающие получают возможность проявить и усовершенствовать аналитические и оценочные навыки, научиться работать в команде, применять на практике теоретический материал.

Обобщая вышесказанное, рассмотрим таблицу компетентностей, которые развиваются в режиме кейс-метода.

Компетентности Их характеристика

Способность принимать решения .Умение вырабатывать и принимать модель конкретных действий.

Способность к обучению.Умение искать новые знания, овладение умениями и навыками самоорганизации.

Способность работать с информацией. Умение искать информацию, проводить её анализ, переводить её из одной формы представления в другую

Упорство и целеустремлённость.Умение отстоять свою точку зрения, перебороть противодействие со стороны партнёров.

Коммуникативные способности.Умение отстаивать свою точку зрения, владение словом, умение вступать в контакт.

Способность к межличностным контактам Умение слушать и понимать собеседника.

Проблемность мышления.Умение вырабатывать модели решения проблем

Таким образом, образовательная деятельность в режиме кейс-метода ориентирована на:

• Формирование и развитие информационной компетентности.

• Развитие навыков упорядоченного, структурированного мышления, ориентированного на умения работать с информацией.

• Воспитание культуры обмена мнениями, свободной от агрессивной напористости.

• Формирование понимания того, что существуют ситуации, когда необходим самоконтроль для достижения позитивного результата, особенно в ситуациях работы в группе.

10 основных правил для анализа кейса

1. Двукратное чтение кейса: один раз, чтобы иметь общее представление и второй раз, чтобы хорошо разобраться в фактах. Кроме того, должны быть внимательно проанализированы таблицы и графики.

2. Составить список проблем, с которыми придется иметь дело.

3. Если предлагаются цифровые данные, нужно попытаться их оценить и объяснить.

4. Узнавание проблем, к которым можно применить имеющиеся знания.

5. Составление основательного анализа имеющейся ситуации.

6. Поддержка предложений решения проблемы посредством основательной аргументации.

7. Составление схем, таблиц, графиков, которые дают основание для собственного «решения».

8. Составление списка приоритетов собственных предложений, принимая во внимание, что в реальности будут довольно скудные ресурсы

9. Контроль собственного плана действий, чтобы проверить, действительно ли разработаны все сферы проблемы.

10. Не предлагать решений, которые обречены на провал и тем самым могут иметь губительные последствия.

Метод кейс-технологии развивает следующие навыки:

1.«Аналитические навыки.

К ним можно отнести: умение отличать данные от информации, классифицировать, выделять существенную и несущественную информацию, анализировать, представлять и добывать ее, находить пропуски информации и уметь восстанавливать их. Мыслить ясно и логично. Особенно это важно, когда информация не высокого качества.

2. Практические навыки.

Формирует умение использовать теоретические знания в повседневной практической деятельности.

3. Творческие навыки

Решение проблем, которые нельзя найти логическим путем.

4. Коммуникативные навыки.

Среди них можно выделить такие как: умение вести дискуссию, убеждать окружающих. Использовать наглядный материал и другие медиа – средства, кооперироваться в группы, защищать собственную точку зрения, убеждать оппонентов, составлять краткий, убедительный отчет.

5. Социальные навыки.

В ходе обсуждения вырабатываются определенные социальные навыки: оценка поведения людей, умение слушать, поддерживать в дискуссии или аргументировать противоположное мнение, контролировать себя и т.д.

6. Самоанализ.

Несогласие в дискуссии способствует осознанию и анализу мнения других и своего собственного. Возникающие моральные и этические проблемы требуют формирования социальных навыков их решения». [Смолянинова О.Г. Дидактические возможности метода case-study в обучении студентов.]

Таким образом, основываясь на всем вышеизложенном, можно сделать вывод о том, что применение кейс-технологий в химии является одной из востребованных на сегодня методов обучения учащихся данному предмету. Кроме того основываясь на том, что химия является в первую очередь экспериментальной наукой, со множеством различных путей решения одной проблемы или задачи, применение кейс-технологий позволяет реализовать все преимущества данной технологии обучения при использовании ее в обучении химии.

«Кейс метод позволяет демонстрировать академическую теорию с точки зрения реальных событий… Он «позволяет заинтересовать учащихся в изучении предмета, способствует активному усвоению знаний и навыков сбора, обработки и анализа информации, характеризующей различные ситуации. «Хороший "кейс", как правило, учит искать нетривиальные подходы, поскольку не имеет единственно правильного решения. "Я особенно ценю в методе работы с "кейсами" независимость мышления, – говорит Питер Экман. - В реальном бизнесе есть пять или шесть способов решить проблему. И хотя для каждой ситуации существует классическое решение, это вовсе не значит, что именно оно будет оптимальным. Можно принять хорошее решение, а его результаты приведут к плохим последствиям. Можно принять решение, которое все вокруг считают неудачным, но именно оно приведет вас к нужным результатам". [Давиденко В. Чем "кейс" отличается от чемоданчика?]

Введение в педагогические технологии элементов исследовательской деятельности учащихся позволяет педагогу не столько учить, сколько помогать ребенку учиться, направлять его познавательную деятельность.