CC BY
23
Степанова Т. Ю., Темерева И. В.Формы проблемного обучения в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин// Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2021. - № 4 (27) октябрь - декабрь -URL http://e-journal.omgau.rU/images/issues/2021/4/00979.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 37.091.3:54
Степанова Татьяна Юрьевна
Канд. экон. наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск tyu.stepanova@omgau.org
Темерева Ирина Владимировна
Старший преподаватель ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск iv.temereva@omgau.org
Формы проблемного обучения в процессе преподавания естественнонаучных
дисциплин
Аннотация. В статье представлен опыт внедрения в учебный процесс различных форм проблемного обучения. Особое внимание уделено значению проблемного эксперимента, на лабораторных занятиях по дисциплинам «Химия» и выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии» с постановкой проблемных вопросов.
Ключевые слова: проблемное обучение, химия, информационные технологии, эксперимент, исследование.
Введение
Одним из актуальных вопросов повышения эффективности обучения в высшей школе является вопрос о внедрении в педагогический процесс различных методов проблемного обучения. Основными из них являются: проблемный метод (проблемное изложение информации), эвристический (частично-поисковый) и исследовательский. Эти методы позволяют добиваться значительных результатов в развитии мышления и творческих способностей обучающихся [1].
В дидактике и методике обучения признано, что центральным звеном в проблемном построении учебного процесса является создание проблемной ситуации [2]. На занятиях проблемного характера обучающиеся выдвигают гипотезы, анализируют альтернативные решения, устанавливают причинно-следственные связи и самостоятельно получают новые выводы [3].
Подобный подход обусловлен, во-первых, современной ориентацией образования на воспитание творческой личности; во-вторых, проблемным характером современного научного знания, поскольку любое научное открытие отвечает на один или несколько вопросов и ставит десятки новых; в-третьих, проблемным характером человеческой практики; в-четвертых, закономерностями развития личности, человеческой психики, в частности мышления и интереса, формируемых именно в проблемных ситуациях.
Материалы и обсуждение
Применение проблемного обучения (введение проблемности) возможно на всех этапах обучения с использованием, однако, разных его форм в зависимости от этапа и применяемых методов обучения. На этапе получения новых знаний - это проблемные беседы, лекции; на этапе закрепления - частично поисковая деятельность; полностью исследовательская деятельность может охватить все этапы процесса обучения.
Формы проблемного обучения широко используются при организации учебно-познавательной деятельности в условиях электронной информационно-образовательной среды вуза. Эти формы особенно эффективны при организации самостоятельной внеаудиторной работы обучающихся [4].
В учебном процессе преподавания естественнонаучных дисциплин на кафедре математических и естественнонаучных дисциплин Омского ГАУ активно применяются следующие формы проблемного обучения: проблемная лекция, проблемный эксперимент, проблемная учебно-исследовательская работа студента (УИРС).
На лекциях проблемного характера изложение материала идет через постановку проблемных вопросов, создание проблемных задач или ситуаций. При этом процесс познания происходит в научном поиске и диалоге обучающихся с преподавателем, под общим направляющим действием и контроле последнего. Включение вопросов проблемного характера при рассмотрении теоретического материала значительно повышает прикладной характер изучаемых дисциплин [5, 6].
Важная роль в организации проблемного обучения на лабораторных занятиях по химии принадлежит эксперименту. Химический эксперимент выполняет триединую образовательную функцию (обучения, воспитания и развития обучающихся) [7]. Он может служить основой для создания проблемных ситуаций, использоваться как средство подтверждения или опровержения гипотез, а также может включаться в анализ найденных решений. Способы создания таких ситуаций могут быть разнообразными, но при изучении химии они зачастую связаны с проведением проблемного эксперимента. Проблемный эксперимент может осуществляться преподавателем демонстрационным способом, так и в процессе выполнения самими обучающимися некоторых опытов на лабораторном занятии.
Опыты, поставленные на занятии с целью создания проблемной ситуации, существенно отличаются от обычного демонстрационного опыта. Это отличие проявляется, прежде всего, в том, что они организуются в исследовательской форме, то есть проводятся не по заданной методике, а имеют творческий характер. Обучающиеся не только наблюдают за ходом эксперимента, но и сами активно участвуют в поисковой деятельности.
Рассмотрим некоторые примеры проблемных опытов. При изучении химических свойств металлов, студенты нередко совершают ошибки при написании реакций активных (щелочных и щелочноземельных) металлов с растворами солей. На лабораторном занятии по этой теме предусмотрен опыт по взаимодействию раствора соли хлорида меди (II) с цинком (металлом средней силы) в результате которого образуется новая соль - хлорид цинка и медь. Отсутствие экспериментальных данных с активными металлами и приводит к ошибке. Для разрешения этой ситуации, предлагается проведение проблемного опыта по взаимодействию щелочного металла лития и щелочноземельного металла кальция с раствором хлорида меди (II). Перед проведением опытов обучающиеся составляют предполагаемые уравнения реакций, а затем выполняют его. Полученные результаты опытов чаще всего противоречат предположениям обучающихся об образовании в результате реакций меди и новых растворимых солей хлорида лития и хлорида кальция (соответственно). На практике, обучающиеся наблюдают образование черного осадка оксида меди (II) в первом опыте, а во втором - смесь осадков гидроксида кальция и гидроксида меди. Наряду с этим, в обоих случаях выделяются пузырьки газа (водород). Проведенный эксперимент опровергает мнение обучающихся о вытеснении активными металлами других металлов из растворов солей, что создает проблемную ситуацию. В процессе актуализации знаний о взаимодействии активных металлов с водой, о реакциях обмена между растворами солей и щелочей, обучающиеся выдвигают гипотезу, которая
соответствует полученным результатам опытов. В ходе обсуждения выясняется, что из-за протекания дополнительных реакций, активные металлы образуют с растворами солей нерастворимые гидроксиды (опыт 2). При взаимодействии же Li с раствором СиС12 (опыт 1) гидроксид меди разлагается на оксид меди (II) и воду, что обусловлено протеканием промежуточной реакции между литием и водой, сопровождающейся выделением большого количества теплоты (экзотермическая реакция). Основываясь на полученные результаты опытов и теоретические обоснования, обучающиеся составляют уравнения всех протекающих реакций, самостоятельно формулируют выводы об отношении металлов различной активности к растворам солей.
Составной частью учебного процесса и начальной формой самостоятельной научно-исследовательской работы студентов при изучении дисциплины «Химия», является проблемная УИРС, которая заключается не в простом копировании лабораторных операций и проведении эксперимента по образцу, а направлена на углубление теоретических знаний и совершенствование практических навыков работы в лаборатории. Такой вид проблемного обучения особенно хорошо подходит для изучения разделов: «Качественный анализ» и «Количественный анализ». Например, перед обучающимися ставится конкретная задача -идентифицировать неизвестное вещество или определить количество того или иного компонента, содержащегося в соединении.
В процессе освоения качественного анализа студенты закрепляют знания, умения и навыки проведения специфических реакций, характерных для катионов и анионов. Для освоения раздела «Количественный анализ», обучающимся необходимо самостоятельно приготовить растворы, правильно выбрать метод анализа, индикатор, план проведения лабораторных операций. Для выполнения таких сложных проблемных работ им необходимо обобщить все полученные теоретические знания, провести математическую обработку полученных данных, сформулировать выводы о качественном или количественном составе исследуемого образца, дать практические рекомендации [8].
Для формирования познавательного интереса при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии», учебно-познавательная деятельность построена таким образом, что бы у обучающихся возникла потребность в получении новых знаний. В ходе выполнения лабораторной работы, обучающемуся ставится задача, содержащая проблемный вопрос, для ответа на который у самого обучающегося возникает познавательная потребность найти нужную информацию. Обучение с использованием проблемных вопросов позволяет не просто накапливать знания, а развивать умственные способности в процессе решения поставленной задачи.
Методика выполнения лабораторных работ по дисциплине «Информационные технологии» состоит из нескольких этапов. Она имеет следующий порядок реализации: на первом этапе - ставится задача, содержащая проблемный вопрос; на втором этапе происходит построение алгоритма решения проблемной задачи; на третьем этапе - ведется поиск способов решения, обосновывается их выбор и выполняется проверка правильности решения проблемной задачи.
Формы проблемного обучения активно используются при создании электронных образовательных ресурсов для размещения в электронной информационно-образовательной среде вуза. Внедрение этих форм позволяет повысить познавательную активность обучающихся [9].
Выводы:
Таким образом, применение различных форм и методов проблемного обучения в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин способствует прочному усвоению фундаментальных знаний, формированию у обучающихся перспективных навыков, умений и знаний, обучению основам самостоятельной теоретической и экспериментальной работы, развитию нестандартного мышления и творческой активности.
Ссылки на источники:
1. Артемьева Е.А. Интерактивные методы в преподавании естественнонаучных дисциплин : учебно-методическое пособие / Е.А. Артемьева. - Ульяновск : УлГПУ им. И.Н. Ульянова, 2017. - 60 с. - Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. -URL: https://elanbook.com/book/129749 [дата обращения: 09.11.2021].
2. Пак М.С. Теория и методика обучения химии : учебник для вузов / М.С. Пак. — 4-е изд., стер. - Санкт-Петербург : Лань, 2021. - 368 с. - ISBN 978-5-8114-8423-2. - Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. - URL: https://elanbook.com/book/176681 [дата обращения: 09.11.2021].
3. Федулов Ю.П. Организация учебной деятельности в вузе и методика преподавания в высшей школе : учебное пособие / Ю.П. Федулов. - Краснодар : КубГАУ, 2019. - 155 с. -ISBN 978-5-00097-981-5. - Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. -URL: https://elanbook.com/book/171566 [дата обращения: 09.11.2021].
4. Степанова Т.Ю. Формирование познавательной активности в условиях электронной информационно-образовательной среды вуза/ Т.Ю. Степанова, Н.А. Мамаева// Вестник Омского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (19). С. 90-95.
5. Темерева И.В. Применение информационных технологий в процессе преподавания дисциплины «Химия» / И.В. Темерева, Е.А. Скудаева, М.Н. Кожевина. - Текст : электронный // Разработка теории и методики преподавания математических и естественнонаучных дисциплин с использованием современных информационных технологий : сборник материалов заочной научно-практической конференции с международным участием, (30 марта 2017 года). - Омск: Изд-во Омский ГАУ, 2017. - С. 74-77. - URL: http://eiournal.omgau.ru/images/conf/170330/sbomik170330-1.pdf [дата обращения: 10.11.2021 года].
6. Кожевина М.Н. Современные образовательные технологии в курсе лекций дисциплины «Химия» / М. Н. Кожевина, Е. А. Скудаева, И. В. Темерева. - Текст : электронный // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: сборник IV Международной научно-практической конференции, (15 апреля 2020 года). - Омск: Изд-во Омский ГАУ, 2020. - С. 456-460. - URL http://eiournal.omgau.ru/images/conf/200415/sbornik 200415.pdf. (дата обращения: 08.11.2021).
7. Пак М.С. Педагогическая диагностика в химическом образовании: Практикум : учебное пособие / М.С. Пак. - 2-е изд., стер. - Санкт-Петербург : Лань, 2020. - 120 с. - ISBN 978-5-8114-5509-6. - Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. - URL: https://elanbook.com/book/142364 [дата обращения: 09.11.2021].
8. УИРС как одна из форм активного обучения в процессе изучения дисциплины «Химия» / И.В. Темерева, Н.К. Трубина, Т.П. Мицуля, О.Е. Бдюхина, Е.А. Скудаева. - Текст: электронный // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: сборник II Международной научно-практической конференции, посвященной 25 -летию ФГБОУ ВО Омский ГАУ в статусе университета, (19 апреля 2019 года). - Омск: Изд-во Омский ГАУ, 2019. - С. 346-350. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=39453171 [дата обращения: 08.11.2021].
9. Степанова Т.Ю. Электронный образовательный ресурс как средство повышения познавательной активности обучающихся / Т.Ю. Степанова, Ж.Б. Есмурзаева. - Текст : непосредственный // Омский научный вестник. - 2015. № 5 (142). С. 86-88.
Tatiyana Stepanova
Candidate of economy science, associate professor FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Irina Temereva
Senior Lecturer
FSBEI HE Omsk SAU, Omsk
Forms of problem-based learning in the process of teaching natural sciences
Abstract. The article presents the experience of introducing various forms of problem-based learning into the educational process. Special attention is paid to the significance of the problem experiment, in laboratory classes in the disciplines of "Chemistry" and the performance of laboratory work in the discipline of "Information Technology" with the formulation of problematic issues.
Keywords: problem-based learning, chemistry, information technology, experiment, research.
