ПРОБЛЕМНЕ НАВЧАННЯ НА УРОКАХ ХІМІЇ



Підготувала
вчитель хімії
Петрівського НВК
„ЗНЗ І-ІІІ ст. – ДНЗ”
Дорошенко
Світлана Павлівна

1.СУТЬ ПРОБЛЕМНОГО НАВЧАННЯ І НЕОБХІДНІСТЬ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ В СУЧАСНОМУ НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ
В умовах підвищеного попиту на гармонійно розвинену особистість, з високим інтелектуальним показником вимоги до розвиваючого навчання постійно зростають. Нашому суспільству необхідні люди, що здатні мислити творчо, завбачливо, які можуть досить легко вирішувати поставлені завдання. Тому, зрозуміло, що навчання не може обмежуватись просто передачею знань. Не менш важливим є формування системного мислення у школяра. Серед багатьох відомих методичних підходів найбільш правильно і чітко відповідає цьому проблемне навчання.
Проблемне навчання – це розвиваюче навчання, тому що мислити, думати людина починає лише тоді, коли у неї є потреба що-небудь зрозуміти. А така потреба і виникає в умовах проблемного навчання. Отже, завдання, яке стоїть перед вчителем в межах проблемного навчання – визначити, як і коли його використати. Учні повинні ж вирішувати проблеми, які висуває перед ними учитель. Головне при здійсненні проблемного навчання – проаналізувати зміст, щоб знайти в ньому проблеми, а потім вирішити їх у порядку зростання. В такому випадку використання проблемного навчання набуває властивості систематичності, що дуже важливо для розвитку мислення.
Наприклад, принцип залежності властивостей речовин від їх складу є основною проблемою, що розглядається у конкретних темах курсу восьмого класу. Вирішення цієї проблеми залежить від більш конкретних завдань. У дев’ятому класі після вивчення теорії будови атома більш загальна проблема залежності властивостей елементів від будови їх атомів може бути розділена в процесі вирішення на менші: чому подібні властивості Літію і Натрію? Чому властивості елементів змінюються періодично? Чому не дивлячись на порушення зростання атомних мас, Аргон і Калій мають відповідно порядкові номери 18 і 19, а не навпаки? Іншими словами, на кожному ступені навчання свої проблеми, які учні вирішують в залежності від рівня підготовки і свого розвитку.

2. СПОСОБИ ЗНАХОДЖЕННЯ НАВЧАЛЬНИХ ПРОБЛЕМ У ХІМІЇ.
Навчальні проблеми легко знайти при встановленні зв’язків між теоріями та фактами, між теоріями та поняттями, між окремими поняттями і т.п. Так наприклад, проблема, чому одні речовини є електролітами, а інші ні, виникає при встановленні зв’язку між теорією будови речовини і виявленим фактором різної поведінки речовин у речовині, а проблема визначення оптимальних умов для виробництва амоніаку – на основі закономірностей реакції його синтезу і можливостей виробничих апаратів – при встановленні зв’язків між системами понять про хімічну реакцію та основи хімічного виробництва. Проблеми з’ясування властивостей речовин на основі їх будови і навпаки, висновки про будову речовини на основі її властивостей, виникають при з’ясуванні зв’язків між теорією будови речовин і системою понять про речовину.
Таким чином, щоб знайти проблему, необхідно проаналізувати зміст, а для цього треба знати структуру змісту, тобто виділити елементи і зв’язки між ними, а також міжпредметні зв’язки з попередніми і наступними темами. Наприклад, при вивченні властивостей амоніаку, спочатку характеризують будову атомів елементів Нітрогену і Гідрогену, будову молекули амоніаку, визначають ступені окислення атомів Нітрогену і Гідрогену в молекулі, а потім хімічні властивості цієї сполуки. Тут вирішується декілька проблем. Навіть на початковому етапі уроку при вивченні складу амоніаку можна не просто повідомити що його формула NH3 і зв’язок між атомами полярний, а запропонувати учням обґрунтувати склад цієї сполуки, тобто встановити зв’язок між складом сполуки і будовою атомів. Пояснити, наприклад, яка залежність існує між полярним зв’язком у молекулі амоніаку і його взаємодією з водою та кислотами, пояснити зв’язок між ступенем окислення нітрогену та його поведінкою в окисно-відновних реакціях, намагатися підібрати приклади таких реакцій за участю аміаку.
Встановивши зв’язок теми „Підгрупа Нітрогену” з темами „Галогени” та „Підгрупа Оксигену” базуючись на теоретичній концепції процесу дисоціації, пояснити, чому розчини хлоридної і сульфатної кислот мають кислу реакцію, а розчин амоніаку – лужну. Це створює умови для наступного узагальнення знань про легкі водневі сполуки елементів різних груп періодичної системи. Постановка проблемного питання про максимальний ступінь окислення атома нітрогену у складі аміаку, дає змогу здійснити перспективний міжпредметний зв’язок з матеріалом про нітратну кислоту.
Отже, проблемне навчання можливе на будь-якому етапі вивчення, по різному реалізується в залежності від хімічного змісту навчального матеріалу та вікових особливостей учнів.

3. ЕТАПИ ЗДІЙСНЕННЯ ПРОБЛЕМНОГО НАВЧАННЯ
Ознаки навчальної проблеми такі:
• наявність проблемної ситуації;
• готовність суб’єкта до пошуку розв’язку;
• можливість неоднозначного шляху розв’язання.
Якщо ознаки наявні комплексно, можна здійснювати проблемне навчання. Можна виділити етапи здійснення проблемного підходу:
ПЕРШИЙ ЕТАП. Підготовка до сприймання проблеми. На цьому етапі проводиться актуалізація знань, необхідних для вирішення проблеми учнями, інакше вони не зможуть без потрібної підготовки її вирішити. Наприклад, у восьмому класі можна поставити перед учнями питання: чому речовини, що мають однаковий кількісний і якісний склад, володіють різними властивостями, але це досить важлива хімічна проблема не буде вирішена, тому що в учнів не достатньо знань поки що.
ДРУГИЙ ЕТАП. Створення проблемної ситуації. Це найвідповідальніший і складний етап проблемного підходу, який характеризується тим, що учень не може виконати завдання учителя за допомогою тих знань, що має, а повинен здобути нові. Учень зобов’язаний усвідомити причину таких труднощів. Але проблема повинна бути посильною. Клас може бути готовий до її вирішення, але учні повинні отримати установку до дії. Вони приймуть задачу до вирішення, коли буде чітко сформульована проблема.
ТРЕТІЙ ЕТАП. Формування проблеми – це висновок проблемної ситуації. Вона вказує на що учні повинні спрямовувати свої зусилля, на яке питання шукати відповіді. Це пізнавальне завдання, яке ставить учитель перед учнями. Якщо учні систематично працюють над вирішення проблем, вони зможуть сформулювати її самі.
ЧЕТВЕРТИЙ ЕТАП. Процес вирішення проблеми. Він складається із кількох ступенів:
1. Висунення гіпотези;
2. Побудова плану зв’язку для перевірки гіпотези;
3. Підтвердження чи ні гіпотези.
П’ЯТИЙ ЕТАП. Доведення правильності вибраного розв’язку, підтвердження його, якщо можливо, на практиці.
Етап створення проблемної ситуації вимагає від учителя великої майстерності.

4. СПОСОБИ СТВОРЕННЯ ПРОБЛЕМНИХ СИТУАЦІЙ
В досвіді методики хімії способів створення проблемної ситуації існує досить, щоб можна було говорити про цю проблему як таку. Ось деякі з них, що найбільше ймовірні для наших шкіл:
І. Демонстрація або повідомлення деяких фактів, які учням невідомі, і вони потребують пояснення та подальшої інформації. Вони збуджують до пошуку нових знань. Наприклад, учитель демонструє алотропні видозміни елементів і вимагає пояснення, чому вони можливі.
ІІ. Використання протиріч між наявними знаннями і фактами, що вивчаються, коли на основі відомих знань учні висловлюють неправильні міркування. Наприклад, учитель задає питання: чи може при пропусканні оксиду карбону (ІV) через вапняну воду утворитися прозорий розчин? Учні відповідають неправильно на основі попереднього досвіду, а вчитель доводить це утворенням гідрокарбонату кальцію.
ІІІ. Пояснення фактів на основі відомої теорії. Наприклад, чому при електроліті розчину натрію сульфату на катоді виділяється водень, а на аноді – кисень? Учні повинні відповісти, використовуючи довідкові таблиці рядом напруг металів, рядом аніонів, розміщених за здатністю до окислення, і дані про окисно-відновну суть електролізу.
ІV. За допомогою відомої теорії будується гіпотеза і потім перевіряється на практиці. Наприклад, чи буде оцтова кислота як кислота органічна проявляти загальні властивості кислот? Учні висловлюють думки, учитель показує дослід, а потім дає теоретичне пояснення.
V. Знаходження раціонального шляху розв’язання, коли дана умова і даний кінцевий результат. Наприклад, учитель пропонує експериментальну задачу: дано три пробірки з речовинами. Визначте ці речовини, використовуючи якнайменше реактивів.
VІ. Знаходження самостійного розв’язку при даній умові. Це вже творча задача, для вирішення якої недостатньо уроку. Треба дати учням час подумати вдома, використовуючи додаткову літературу, довідники. Наприклад, підібрати умови для певної реакції, знаючи властивості речовин, що вступають в неї, висловити припущення про оптимізацію даного виробничого процесу.
VІІ. Принцип історизму також створює умови для проблемного навчання. Наприклад, пошук шляхом систематизації хімічних елементів, що привів
Д.І. Менделєєва до відкриття періодичного закону. Численні проблеми, пов’язані з поясненням взаємного впливу атомів у молекулах органічних речовин на основі електронної будови, також є прикладом питань, що виникають в історії розвитку органічної хімії.
При використанні проблемного підходу треба пам’ятати, що тільки тоді можливо говорити про розвиток мислення, коли проблемні ситуації використовуються регулярно, змінюючи одна одну, тобто характеризуються динамічністю.
Найбільш вдалою проблемною ситуацію слід вважати ту, при якій проблему формулюють самі учні.

5. ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ НА УРОЦІ ПРОБЛЕМНОГО НАВЧАННЯ
Учитель при реалізації проблемного навчання будує взаємовідносини з класом так, щоб учні змогли проявити ініціативу, висловити припущення (які інколи можуть бути і неправильними, до речі). Кожне припущення повинно бути обґрунтованим. Учителю необхідно відрізнити гіпотезу від простого вгадування, що немає нічого спільного з проблемним навчанням.
Запитання учителя повинні обов’язково мати проблемний характер. Якщо учитель, висловлює своє припущення, то він повинен його і обґрунтувати. Щоб вміло керувати ситуацією і спрямовувати дискусію у потрібний бік, треба дуже серйозна теоретична підготовка і глибоке знання предмета.
На уроці не обов’язково використовувати всі етапи проблемного навчання. У пояснення можна включати окремі питання проблемного характеру. Наприклад, при вивченні електролізу розчину хлориду натрію можна поставити запитання, чому на катоді відновлюється не іон натрію, а іон водню і запропонувати учням на основі електрохімічного ряду напруг пояснити причину цього явища. Якщо ж питання вимагає лише репродуктивної відповіді, його не можна вважати проблемним. Як і будь-який методичний прийом, проблемне навчання має не тільки позитивні, а й негативні сторони. Важливе позитивне те, що проблемне навчання носить розвиваючий характер. Викладення стає більш доказовим і тому переконливе. Учні мислять творчо, діалектично, привчаються до пошуку. Навчання з використанням такого підходу більш емоційне, що сприяє підвищенню інтересу до предмета, здійснює виховну роль, тому, що формує переконання, світогляд, забезпечує міцність знань, адже знання, здобуті власною працею завжди міцніше утримуються свідомістю.
В результаті застосування проблемного підходу набувають нові знання, встановлюють нові зв’язки між відомими і невідомими фактами і поняттями. Проблемне навчання можна використовувати і як засіб діагностики інтелектуальних можливостей учнів.
До недоліків проблемного підходу слід віднести недостатнє керування розумовим процесом. Однак в цьому заключається його перевага, тому, що творче мислення вимагає свободи. Проблемний підхід потребує набагато більше часу.
Висновок. Розвиток учнів в процесі вивчення хімії – це частина проблеми, що стоїть перед школою – проблеми формування всебічно розвиненої особистості. Для здійснення розвиваючого навчання є всі необхідні передумови у дидактиці. Психологи розробили його теоретичні основи, в методиці хімії вказані засоби його реалізації. Завдання методики – дати вчителю конкретні рекомендації. Завдання методики – дати вчителю конкретні рекомендації по реалізації принципів розвиваючого навчання в курсі хімії. Розвиваюче навчання хімії – одна з актуальних проблем сучасної методики. Засобами розвитку учнів у вивченні хімії є система змісту і активний характер навчального процесу, що забезпечується різними шляхами, в тому числі і проблемним навчанням.
Проблемне навчання – досить важливий засіб розвитку учнів. Методика його визначається змістом предмету і пізнавальними можливостями учнів.
Проблемне навчання, як і навчальний процес в цілому, має систематичність. Проблеми можуть бути поставлені при встановленні зв’язку між структурними компонентами змісту, а також при використанні принципу історизму.
Головним етапом у проблемному навчанні є створення проблемної ситуації різними способами. При проблемному навчанні змінюється методика уроку учителем, який повинен володіти вмінням вести дискусію на уроці.

ПРОБЛЕМНІ ЗАВДАННЯ З ХІМІЇ ДЛЯ 7 КЛАСУ
1. Чому поширення елементів у земній корі дуже відрізняється від їхнього поширення у Всесвіті?
2. Чому не вдається виділити жир із свіжого молока фільтруванням?
3. Що вивчають біохімія, космохімія, геохімія, агрохімія, кристалохімія, аналітична хімія?
4. Малахіт під час нагрівання розкладається на купрум оксид CuO, воду H2O і вуглекислий газ CO2. Чи є малахіт сумішшю купрум оксиду, води та вуглекислого газу? З яких хімічних елементів він складається?
5. Чому під час горіння свічки її маса поступово зменшується? Чи не суперечить це закону збереження маси?
6. Чому під час виконання важкої фізичної роботи дихання людини стає частим і глибоким?
7. Які вироби краще робити з чавуну, а які - зі сталі: цвяхи, пасатижі, рама велосипеда, Ейфелева вежа, залізничні рейки, лезо ножа, лом, палі для будинку?
8. Чому товстий залізний дріт на повітрі не горить, але якщо його подрібнити на порошок, залізо на повітрі займається. Водночас у чистому кисні розжарений залізний дріт загоряється? Поясніть ці факти.
9. Чому із сумішами не можна проводити хімічні досліди?
10. Чому на Землі присутні в основному сполуки Феруму (ІІІ), а на Місяці сполуки Феруму (ІІ)?

ПРИКЛАДИ ПРОБЛЕМНИХ ЗАВДАНЬ З ХІМІЇ У 8 КЛАСІ
1. Чому хімія вважається найважливішою у природознавстві?
2. Чому із сумішами не можна проводити хімічні процедури?
3. Обґрунтуйте, чому цвяхи залізні, а не свинцеві, мідні?
4. На рівні яких структурних частинок у речовин зберігаються хімічні властивості?
5. Чим подібні між собою та чим відрізняються прості і складні речовини?
6. Від чого змінюється валентність у різних речовин? Чому фосфор, ферум, купрум, сульфур можуть мати різну валентність?
7. Чому залізо плавиться при 1539˚С, сірка – при 1120˚С?
8. Чому після розкладу 4,34 г оксиду меркурію (ІІ) утворилось 4,02 г ртуті і 0,32 г кисню?
9. Чому одиниця кількості 1 моль містить однакову кількість структурних частинок різних речовин?

ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ДЛЯ 9 КЛАСУ

1. Обґрунтуйте „неправильне” розміщення йоду та телуру у Періодичній системі хімічних елементів?
2. Для чого Д.І. Менделєєв виніс елементи з порядковими номерами №№ 57-№№ 71 та №№ 89-№№ 103 у окрему колонку?
3. Чому при відкритті Періодичного закону (1869 рік) було допущено ряд помилок: неправильне визначення відносних атомних мас; порушення валентності деяких хімічних елементів?
4. Чому протонне число є важливою константною хімічного елемента?
5. У чому полягає суть обґрунтування розміщення елементів у періодичній системі після відкриття фізичного значення порядкового номера, тобто протонного числа?
6. Чому молекули інертних газів, на відміну від усіх інших неметалів, у вільному стані одноатомні?
7. Чому у природі існує лише три види кристалічних решіток?
8. Чому розчинення – це фізико-хімічний процес?
9. Чому із підвищенням температури електрична провідність металів знижується?
10. Чому між Гідрогеном і Гелієм у Періодичній системі немає елементів? Чи може вони ще не відкриті?
11. Чому ковалентний неполярний зв’язок важко зруйнувати?
12. Чому розчинення деяких речовин у воді супроводжується виділенням або поглинанням теплоти?
13. Чому каталітичні реакції не можуть відбуватися без участі каталізатора? Обґрунтуйте відповідь.

У курсі органічної хімії є ще більша можливість використовувати проблемний підхід до вивчення предмету. Перш за все учні мають сформоване логічне мислення, яке дає змогу робити висновки та узагальнення; по-друге, - це вже достатній обсяг хімічних знань для аналізу як конкретних, так і загальних ситуацій.
Наприклад, у розділі „Теорія хімічної будови О.М. Бутлерова” учням можна запропонувати такі проблемні завдання:
• чому елементи Карбон, Оксиген, Гідроген та Нітроген ми називаємо елементами-органогенами;
• яким чином елементи-органогени можуть об’єднуватися у молекули;
• як від цього змінюється їхня структура;
• чому для насичених вуглеводнів характерна лише SP³-гібридизація;
• як впливає карбоновий ланцюг (розгалужений, нерозгалужений, циклічний) на властивості органічних сполук;
• чому крекінг нафтопродуктів не можна проводити при нижчій ніж 400˚C температурі;
• чому для ароматичних вуглеводів більш характерні реакції заміщення, ніж реакції приєднання;
• чому реагенти до дієнів приєднуються по кінцевих групах;
• чому синтетичні каучуки знайшли більш широке застосування, ніж природні (натуральні);
• чому ацетиленові вуглеводні не можна використовувати як паливо;
• поясніть властивості бензену (бензолу), виходячи з його формули;
• чи є подвійний зв’язок сумою двох ординарних?
Окрім проблемних завдань на уроці учням можна задавати домашні завдання із вирішальних проблемних ситуацій, але треба враховувати рівень підготовки учнів. Бо проблемні ситуації не вирішуються на репродуктивному рівні, вони потребують деякої творчої діяльності з боку учнів.
Основні положення розвиваючого навчання такі:
1) побудова навчання на високому, але посильному рівні складності. Варто дотримуватись межі складності інакше замість усвідомленого засвоєння буде лише механічне запам’ятовування;
2) вивчення матеріалу невимушеними темпами;
3) збільшення вантажу теоретичних знань;
4) усвідомлення учнями процесу навчання, тобто не тільки усвідомлене засвоєння знань, але і свідоме їх використання у процесі навчання.



ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ДЛЯ 10 КЛАСУ
1. Чому із зростанням кількості атомів карбону у молекулах алканів для спалювання їх потрібно все більше кисню?
2. Чому в атомі Карбону можливе розпаровування 2S – електронів і яка у них форма електронних хмар?
3. Як проявляється у будові молекули бензену четверте положення Теорії хімічної будови органічних сполук О.М. Бутлерова?
4. Чому каталітичний крекінг більш ефективний?

ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ДЛЯ 11 КЛАСУ
1. Чому із усіх карбонових кислот тільки мурашину можна використовувати як відновник?
2. Чому глюкозу можна використовувати для підтримання ослабленого організму, а крохмаль і целюлозу – ні (хоча це також вуглеводи)?
3. Чому солодкі на смак фрукти, мед та цукерки?
4. У чому полягає сировинна проблема та до чого тут хімія7
5. Поясніть роль хімії у розв’язанні енергетичної проблеми.
6. Чому заборонено використовувати галагенопохідні вуглеводнів у промисловості і у побуті?
7. Розкрийте можливості хімічних знань використовуючи відомий вислів М.В. Ломоносова „Широко простягає хімія руки свої у справи людські”.
8. Добудьте 12 нових речовин із натрій броміду та води, не використовуючи при цьому ніяких інших речовин та реактивів.
9. Чому суміш водню і кисню у співвідношенні 2:1 називають „гримучою”?
10. Чому інколи електронні хмари бувають гібридними?