Химия

Ваш голос,

как жужжанье мухи

Как научить понимать химическую картину мира

аждый учитель химии хочет, чтобы его ученики умели не только писать химические формулы и уравнения реакций, но и понимали химическую картину мира, логически мыслили, чтобы урок доставлял радость. Можно ли достичь такого уровня преподавания, чтобы эти желания сбылись? Или, может быть, они из области фантастики, и поймать такую удачу – что поймать синюю птицу?

В своем учебнике и в методических разработках к нему я попыталась приблизить исполнение наших учительских желаний.

В учебном процессе, как известно, два взаимодействующих субьекта – ученик и учитель, и один обьект – содержание предмета, на который направлены внимание и деятельность первых двух.

Спросим себя, на каком из трех углов в таком “треугольнике” учитель концентрирует внимание? “Конечно, на ученике”, – ответит каждый сознательный учитель. И будет прав, потому что трудимся мы ради ученика. И не прав, потому что наша педагогическая реальность иная. Проверяя учебный процесс, администрация прежде всего обращает внимание на выполнение учителем программы, на записи в журнале пройденных тем. Проверяющие простят нам то, что не все ученики успешно усвоили пройденное, но не простят отставания от программы. В конце концов мы машем рукой на то, что класс не успел понять материал, и переходим к новой теме, чтобы вовремя выполнить программу.

Вот и выходит, что учитель и хотел бы сконцентрировать внимание на ученике, да не получается. Все усилия он вынужден направлять главным образом на содержание предмета.

Как знакомы учителям беспомощные усилия учеников в написании уравнений реакций! Начинающие изучать химию пишут нечто невообразимое, например:

Р2О5 + НСl = Р2ОН + СlО5

Те, кто уже искушен в химии, тоже могут “выдавать перлы” типа

СаСО3 + 2NаСl = СаСl2 + Nа2СО3

В каждом знаке проступает формализм знаний, потому что ученик занят не тем, как отразить естественный химический процесс с участием реальных веществ, а тем, как “грамотно” переставить знаки. И ему это удается! Все формулы правильны, все коэффициенты на месте. Одно не учтено: процесс невозможен. Печально то, что этот пример взят из жизни: писала такое уравнение медалистка.

Подобным формализмом страдают и знания студентов – вчерашних школьников. Вот еще один пример из педагогической практики:

2NаСl + Н2SО4 = Nа2SО3 + Сl2 + Н2О

2Сl- – 2е а Сl2

S+6 + 2е а S+4

Так хитро все выполнено, что и не сразу поймешь, в чем ошибка. А ошибка та же – такой процесс невозможен. Студент лишь формально переставил знаки в формулах по определенному “грамматическому” закону.

Интересно, что, если проследить за тем, что наиболее беспокоит учителей, методистов, педагогов вузов в течение десятилетий (по крайней мере с 1936 года) в результатах обучения химии, то окажется, что это формализм знаний учащихся.

Вот типичные примеры проявления формализма знаний:

1. Ученики правильно воспроизводят определение понятий, формулировки законов, но не могут раскрыть их сущность. Иными словами, термины для учащихся не наполнены смыслом, пониманием.

2. Базируясь на формальных знаниях, ученик не может их применять: не может обьяснить отдельные факты и явления с точки зрения теоретических положений, не может выйти за пределы примеров, данных в учебнике.

3. Больше всего формализм знаний заявляет себя в использовании химического языка: в оперировании знаками, без проникновения в смысл, в написании бессмысленных формул и уравнений, в составлении уравнений несуществующих реакций, в расширении границ применимости знаний (например, медь вытесняет водород из кислот). Это подтверждают вышеприведенные примеры.

Формальные знания – бесполезные знания. Известный психолог С.Л.Рубинштейн образно говорил об этом явлении: “Формализм – это и есть знание минус мышление или – поскольку никакое усвоение знаний вовсе без мышления невозможно, – знания плюс неадекватный им минимум мышления”.

Длительное время педагоги стараются бороться с этим врагом, но безуспешно.

Не кажется ли вам, что такой стойкий эффект должен иметь единую причину? И эта причина, на мой взгляд, кроется в учебниках. Авторы учебников, как правило, озабочены тем, как правильно, без искажений, раскрыть на страницах своего творения науку: “и строго научно, и занимательно, и просто, и глубоко” (С.С.Бердоносов). И это благое пожелание. Искажение науки в учебнике ведет к усвоению искаженных знаний, которыми нельзя воспользоваться.

И все же правильно изложенная наука не является гарантом предупреждения формализма. Истоки формализма в том, что при соблюдении строгой научности не учтены логический ход общеисторического познания науки и психологические закономерности усвоения знаний школьниками. И получается, что учебник сам по себе хорош, и дети сами по себе замечательны. А вместе они зачастую не уживаются.

В своем учебнике я постаралась учитывать личность подростка, приступающего к изучению химии, его интересы, свойства его созревающего мозга, природу его мышления. Для этого потребовалось переструктурировать научный материал.

Структура содержания написанного учебника весьма нетрадиционна. Она базируется на логике самой науки, с одной стороны, и логике познания, с другой. Логика науки следует от глубинной сущности к поверхности явлений, которые даны нам в ощущениях. Однако наука, прежде чем достичь глубины, прошла длительный путь накопления знаний, которые по мере развития науки все больше обобщались, сводились в единую систему. Иными словами, наука развивалась, следуя логике познания. Логика познания направлена от поверхности явлений к глубинной сущности, т.е. в обратном направлении по отношению к логике науки. История развития науки показывает, каким единственным путем может познать научный предмет человеческое сознание, в том числе детское. Это путь от поверхности к глубине явлений.

Приведу пример. В предлагаемом учебнике классы неорганических веществ изучаются на основе электролитической диссоциации. Кажется непонятным, как можно изучать электролитическую диссоциацию без изучения строения атома. Но в ходе исторического познания химической природы мира сначала была вскрыта ионная природа электролитов (примерно с 1800 года), а затем развернулись работы по разгадке тайн атома (примерно с 1896 года). Следование ходу исторического познания дает ученикам возможность постигать сущность каждого класса веществ с позиций современной науки.

Однако если следовать логике познания, то школьное учение растянется не на одно десятилетие, а ученик долгое время будет лишен современных знаний, отстанет от человечества на века. А главное, он не получит систематизированных знаний. Несистематизированные же знания ученик может только запомнить, на чем и построен учебный процесс в традициях советской школы. Поэтому логика познания должна сочетаться с логикой науки. Это сокращает путь учебного познания.

Иная по сравнению с традиционной логика изучения химии дала мне возможность кардинально улучшить результаты обучения. Школьники, обучающиеся по созданной программе, понимают химию, считают ее жизненно важной наукой, они показывают неформальные знания, то есть такие знания, которые отражают химическую картину мира и могут быть применены.

Но один учебник положение не исправит. Он должен попасть в руки заинтересованного учителя, который сможет отказаться от привычной роли рассказчика.

Усвоение знаний имеет свой, очень непростой механизм. Ученик слушает, но не слышит, слушает, но не понимает, слушает голос учителя, как жужжанье мухи, и… занимается своим делом. Многим кажется, что нужно только заставить слушать ученика, и дело тут же пойдет на лад. Однако ученик, как любая человеческая личность, наделен свободой воли, с которой нельзя не считаться. Поэтому нарушить этот природный закон и подчинить личность себе даже ради благих целей невозможно. Желаемого результата на этом пути добиться нельзя.

Выход в том, чтобы сделать из ученика активного соучастника учебного процесса. Ученик может усвоить информацию только в собственной деятельности при заинтересованности предметом. Поэтому учитель должен выполнять роль организатора познавательной деятельности ученика.

Деятельность ученика по усвоению химии можно разделить на материальную, материализованную и интеллектуальную. Под материальной деятельностью понимают деятельность с обьектом изучения. Для химии таким обьектом является вещество, т.е. материальная деятельность на уроках химии – проведение опытов. Опыты могут проводить ученики или демонстрироваться учителем. Материальная деятельность основная. Без нее познать предмет невозможно.

Материализованная деятельность – это деятельность с материальными моделями, знаковыми моделями (формулами), табличным цифровым, графическим материалом и т.д. В химии – это деятельность с материальными моделями молекул, кристаллическими решетками, химическими формулами и уравнениями, это решение химических задач, сопоставление физических величин, характеризующих изучаемые вещества.

Любая внешняя деятельность (деятельность руками) отражается в мозгу, т.е. переходит во внутренний план, в интеллектуальную деятельность. Проводя опыты, выполняя манипуляции с материальными моделями, составляя химические формулы и уравнения, сопоставляя цифровой материал, ученик делает выводы, систематизирует факты, устанавливает определенные взаимосвязи, проводит аналогии и т.д.

Итак, учитель должен организовать на уроке для ученика все виды учебной познавательной деятельности.

Однако можно предоставить ученику широкое поле деятельности: нагрузить его написанием формул, химических уравнений, манипуляциями с материальными моделями, проведением опытов, но результат не будет соответствовать нашим намерениям. Необходимо, чтобы учебная познавательная деятельность ученика соответствовала тому учебному материалу, который должен быть усвоен. При этом условии ученик сам для себя созидает знание.

Таким образом, реализуется важнейший принцип дидактики – принцип самостоятельного созидания знаний, который заключается в том, что знание ученик не получает в готовом виде, а созидает сам в результате организованной учителем определенной познавательной деятельности.

Самостоятельное открытие малейшей крупицы знания учеником доставляет ему огромное удовольствие, позволяет ощутить свои возможности, возвышает его в собственных глазах. Ученик самоутверждается как личность.

Материальная основа для самостоятельного созидания знаний есть свойство мозга, которое его исследователь Е.И.Бойко назвал межрефлекторным совмещением информаций или установлением динамических связей. Межрефлекторное совмещение информаций заключается в том, что при введении в сознание человека двух информаций мозг рождает новую, которая в него не вводилась. (См. схему).

На основе информаций: “В огороде бузина” и “в Киеве – дядько” новой информации создать невозможно. Они не совмещаются. А вот информация “искомый вами обьект находится на параллельной улице” совмещается с ранее полученной вами информацией о свойстве параллельных прямых, и вы без ошибки прокладываете себе путь по перпендикуляру, хотя о нем вы информации не получали. Ее неосознанно для вас породил ваш мозг.

Из приведенных примеров становится ясно, что в организации познавательной деятельности ученика нужно ориентироваться на некоторые условия, приводящие к созиданию знаний:

достаточность у ученика опорных знаний, без которых он не может самостоятельно продвинуться в учении;

системность знаний. Знания не должны быть отрывочными, а должны иметь взаимосвязи, позволяющие свести их в систему.

мыслительные действия. Для соотнесения новой информации с системой прежних знаний ученик должен уметь устанавливать связи между отдельными элементами и блоками знаний, проводить аналогии, вычленять существенное.

Рассмотрим пример. Можно ли соблюсти названные условия при традиционном изучении реакции кислот с металлами? Что должен знать ученик, чтобы понять сущность реакции и чтобы его знания не обладали формализмом?

В некоторых методических пособиях рекомендуется дать ученику следующие правила составления уравнений реакций:

– Сформулируй словами уравнение.

– Поставь химические знаки.

– Определи коэффициенты.

– Проверь коэффициенты.

– Напиши полностью химическое уравнение.

Предлагаемый состав действий предполагает формальное оперирование знаками. Он не направлен на соотнесение уравнения с реальным процессом. Чтобы ученик смог понять реакцию, а затем зашифровать ее в знаках, состав действий его должен быть иным, адекватным пониманию реакции:

1. Установить исходные вещества.

2. Установить возможность реакции между данными веществами (указать, какое свойство веществ проявляется, или указать причину реакции).

3. Предсказать продукты реакции.

4. Составить формулы исходных веществ и продуктов реакции.

5. Обосновать и расставить коэффициенты.

Итак, при изучении реакции между кислотой и металлом

ученик должен иметь понятие кислот, металлов, солей; должен знать состав и свойства кислоты, состав соли, иметь понятие о водороде. А что же он знает на момент изучения этой реакции?

Как известно, эта реакция изучается как одно из свойств кислот. Школьники еще не знают состава кислот, не имеют ни малейшего представления о солях, у них не сформировано научное понятие металлов (для них металлы на данном этапе – это “такие железки”). Сказанное можно выразить схемой

,

которая иллюстрирует наличие “белых пятен” в знаниях. Следовательно, ученики не имеют необходимых опорных знаний, возможности связать в систему новые знания, а значит, не имеют возможности применить умственные действия по усвоению этого материала. Новый материал ученики должны механически запомнить. Организованная учителем материальная и материализованная деятельность по усвоению данной информации – проведение опытов, действия с химическими формулами и уравнениями – способствуют запоминанию, но не пониманию данного материала. Без понимания материала не может возникнуть познавательного интереса. В лучшем случае ученики проявят любопытство к опытам, а любопытство – лишь первый, но далеко не главный шаг к возникновению подлинного интереса к предмету.

Частный пример показывает, что вся структура содержания предмета химии должна быть перестроена в соответствии с принципом самостоятельного созидания знаний. Логическая последовательность тем и элементов знаний в предлагаемой структуре содержания основывается на принципе совмещения компонентов знаний, который проявляется в процессе усвоения материала школьником и обеспечивает межрефлекторное совмещение информации, а следовательно, ведет к самостоятельному созиданию знаний учеником.

Лилия КУЗНЕЦОВА,

учитель химии Академического колледжа при КГУ

Казань

Учебник “Химия-8”, созданный в результате многолетнего педагогического эксперимента, в котором реализованы принципы обучения Л.М.Кузнецовой, а также книга “Новая технология обучения химии” выходят в свет в сентябре в обнинском издательстве “Духовное возрождение”.