Развитие исследовательских навыков по химии через применение инновационных технологий

Автор: Загребина Анастасия Павловна

Организация: МБОУ Июльская СОШ

Населенный пункт: Удмуртская Республика, с. Июльское

В условиях кардинальных изменений в российском образовании меняются и цели обучения. Если раньше основной задачей было накопление знаний, то сегодня знания служат инструментом для развития навыков анализа, обработки и практического применения информации. Традиционные методы обучения часто не соответствуют новым требованиям.

Поэтому ведется поиск новых методов обучения, которые бы стимулировали интерес к предмету, оставаясь в рамках классической дидактики и опираясь на принципы научности, доступности, творческого подхода, системности и связи с реальной жизнью и другими науками.

Многие учащиеся испытывают трудности при выполнении заданий, ориентированных на практику, плохо применяют теорию на практике и недостаточно подготовлены к жизни и профессиональной деятельности. Это говорит о несоответствии их подготовки современным требованиям информационного общества.

Основной фактор развития интереса к предмету — понимание материала и успешное выполнение упражнений. Непонимание и неумение приводят к потере интереса. Химия считается сложным предметом, особенно в том, что касается понимания химических объектов и явлений, что зачастую вызывает у учеников отсутствие интереса. Для его повышения важно использовать активные формы обучения, например, исследовательские работы, которые стимулируют самостоятельность, практическое применение знаний и развитие аналитических навыков. [3]

Организация проектно-исследовательской деятельности в области химии требует особого внимания к материальному обеспечению учебного кабинета. Помимо стандартного набора химической посуды, дополнительно кабинет оснащен такими приборами, как конические колбы для титрования, бюретки, мерные пипетки, термостойкие стаканы различной вместимости, круглодонные колбы, стеклянные пробки и соединительные детали, охлаждающие устройства и адаптеры.

Кроме того, перечень дополнительного оборудования включает дистиллятор воды, сушильную камеру, нагреватели для колб, мешалки, электроплитку, точные весы, электроды для измерения pH, температуры и электропроводности, которыми оснащены «Цифровые химические лаборатории» производства Releon Lite и другое необходимое оборудование. Этот ассортимент вызван необходимостью проводить эксперименты с объектами окружающей среды, включая пищевые продукты, растительный материал, сельскохозяйственное сырье, воздух, почву, воду и прочие природные вещества. Главным условием проведения таких опытов остается неукоснительное выполнение требований по технике безопасности и охране здоровья учащихся.

Значимым показателем качества и конкурентоспособности научно-исследовательских проектов по химии выступает применение учащимися количественных методов анализа, преимущественно кислотно-основного или окислительно-восстановительного титрования, измерения pH, фотометрии, реже — иных видов анализов.

На базе МБОУ Июльской СОШ уже не первый год ведется работа по написанию исследовательских работ учащимися. Для более глубокого и осмысленного понимания исследования по химии вынесены в область дополнительного образования школы и реализуется через программу «Химический эксперимент: секреты воды». Программа включена в реестр сертифицированных программ, реализуется в рамках проекта «Точка роста» и размещена на сайте ПФДО. Данная программа разработана с учетом большого числа практических работ и экскурсий. Водные объекты представляют из себя благодатную почву для изучения и проведения множества исследований в разных областях науки, вне зависимости от их расположения, сезона и климата.

При изучении воды рассматриваем такие объекты как река, родники, вода артезианских скважин и вода пруда, что расположены на территории с. Июльское. Вода – это один из объектов, который близок и понятен школьникам, однако по мере изучения воды на курсе перед ними раскрываются ее новые тайны и свойства. Предметов изучения воды множество: от ее обитателей, химического состава до ее физических свойств и характеристик.

При оценке воды ребята учатся применять органолептический анализ, качественный химический анализ воды: определяют наличие ионов HCO₃^–, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^–, F^-, SO₄^2–, NO₃^-, NH₄⁺, Cu²⁺, Fe²⁺) а для некоторых ионов проводят еще и количественный. Для определения количества ионов и веществ, растворенных в воде ученики знакомятся с работой различных приборов: фотоколориметр «Экотест 2020-K» (определяет оптическую плотность изучаемых растворов, для вычисления концентрации), датчики рН, температурный и электропроводности (OOO «Releon Lite»). Практика использования химических приборов, в школе показала, что современные технические средства обучения нового поколения позволяют добиться высокого уровня не только в усвоении учебного материала, но и устойчивого роста проектно-исследовательской компетенции учащихся, преодолевая тем самым многие проблемы в современном школьном химическом образовании.

Отмечается, что, работая с измерительными приборами и при титровании растворов, школьники учатся работать не только с единицами измерения, а также применять основы статистики. Важно донести до учеников, что эксперимент должен иметь многократное повторение, для получения более точного анализа, полученных данных. Таким образом применение этих приборов имеет ряд преимуществ в исследовании:

• Повышение точности и надёжности данных.
• Ускорение процесса сбора и анализа данных.
• Возможность хранения и обработки больших объёмов информации.
• Повышение объективности — автоматические измерения снижают вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором.
• Удобство визуализации результатов: графики, таблицы и другие визуальные средства создаются автоматически и быстро.
• Расширение возможностей исследования.

Однако имеются и ряд минусов:

• • Высокая стоимость оборудования,
  • Умение работать с прибором, требуется отточенный навык и подготовка.
  • Возможное снижение навыков работы с ручными методами: чрезмерное использование цифровых приборов может привести к ухудшению практических навыков проведения экспериментов вручную.
  • Возможное снижение навыков работы с ручными методами: чрезмерное использование цифровых приборов может привести к ухудшению практических навыков проведения экспериментов вручную. [1,2]

Недостатки полностью перекрываются положительными возможностями имеющегося оборудования.

Ежегодно ведется активная работа в сотрудничестве с региональным образовательным центром одаренных детей «ТАУ», г. Ижевск. На площадке центра дети знакомятся с работой потенциометров, определяющих количество хлорид-ионы и нитрат-ионы, которые содержатся в природных водах.

При изучении молока и продуктов его переработки сотрудничаем с лабораторией ОП УНПК "Ижагроплем", которая расположена на территории с. Июльское. В лаборатории ученики осваивают работу на приборах, позволяющих определить содержание жиров, белков, соматических клеток, плотность, антибиотики в молоке. Данные показатели позволяют ученикам, основываясь на нормативной документации, самостоятельно дать оценку качества молока.

При проведении исследования многие сталкиваются с проблемой нехватки знаний, т.к. научная работа требует понимания множества процессов. Это подталкивает учеников к погружению в более глубокое изучение материала.

В таблице 1 приведены часть примеров работ, выполняемых учениками в рамках изучения курса «Химический эксперимент: секреты воды»:

Таблица 1

Названия работ выполняемые учащимися МБОУ Июльской СОШ при изучении водных объектов

Созданные учениками исследования презентуются пред другими учениками школы и учителями на школьной конференции. Проводится она ежегодно в марте месяце. Лучшие работы стали победителями и призерами не только на районном и республиканском уровне, но и Всероссийском.

Благодаря организации активной деятельности, включающей исследовательскую работу и проведение химических опытов, удалось добиться высокой вовлеченности всех участников научного проекта.

Список используемой литературы:

1. Кузнецова, Н. В. Использование цифровых лабораторий в химическом образовании / Н. В. Кузнецова. — М.: Академический проект, 2022
2. Петров, А. Ю. Цифровые технологии в школьной химии / А. Ю. Петров. — СПб.: Наука, 2021
3. Федорова С. А. Развитие познавательного интереса к предмету химия при выполнении исследовательской работы // Проблемы и перспективы развития образования в России. 2012. №14.