CC BY
28
THE INNOVATIVE APPROACH TO STUDYING OF GENETIC CONNECTIONS OF ORGANIC CONPOUNDS IN THE SCHOOL COURSE OF CHEMISTRY
Oparina S.A., Zhiltsov S.F.
In the article the basic components of methodical system on studying genetic connection of organic compounds in a school course of chemistry are viewed in detail. The special attention is given to features of the methodical approach to its realization in educational process.
Key words: didactic model, genetic connection, chemical experiment, complete perception of a course, chemical concepts.
Формирование фундаментальных химических понятий — непреходящая проблема предметной методики, которая приобретает особую актуальность в связи с модернизацией химического образования. Понятие «генетическая связь» является системообразующим как в курсе неорганической, так и органической химии, способствует формированию целостных и осознанных знаний учащихся по данным дисциплинам.
Анализ учебно-методической литературы, школьных программ и учебников, а также полученные данные констатирующего этапа педагогического эксперимента позволили сделать следующие выводы:
— вопросы о структурно-логических взаимопревращениях рассматриваются как само собой разумеющиеся, и в большинстве случаев внимание на них не акцентируется;
— изучение вопроса о генетических связях чаще всего реализуется в «меловом» варианте при выполнении упражнений с осуществлением цепочек последовательных превращений, которые, как правило, носят индуктивный однонаправленный характер, что не дает возможности осмысления и осознания учащимися именно взаимообратных генетических переходов;
— слабо освещен вопрос об использовании различных средств наглядности в процессе развития данного понятия.
Учитывая вышесказанное, для повышения эффективности усвоения школьниками основ органической химии необходимо отходить от формальных знаний о генетических связях и превратить данное понятие в действенный инструмент учебного процесса.
Разработанная нами методическая система по формированию дефиниции «генетическая связь» основана на традиционных принципах обучения с использованием сконструированной дидактической модели; разработанной соответствующей подсистемы школьного химического эксперимента (ШХЭ) и содержания курса органической химии, отобранного и структурированного в соответствии с выделенными идеями и направлениями.
Дидактическая модель формирования вышеупомянутой дефиниции структурно и функционально соответствует основным этапам процесса обучения. Она является единством взаимосвязанных компонентов данного про-
цесса, объединенных в три крупных блока: содержательно-целевой, процессуально-деятельностный и оценочно-результативный, каждый из которых имеет целый ряд особенностей.
Содержательно-целевой блок формирования понятия определяет весь этот процесс. При изучении вопроса о структурно-логических взаимопревращениях необходимо учитывать следующие особенности:
1) основу для введения понятия о генетической связи в курс органической химии должна составлять классификация органических соединений. Развивать данное понятие необходимо с опорой именно на взаимосвязанные классы соединений;
2) по мере изучения основных блоков курса органической химии постоянно происходит обогащение содержания и увеличение объема исследуемого понятия;
3) данная дефиниция взаимосвязана с целым рядом сопутствующих основополагающих понятий, относящихся как к теории строения органических соединений, их классификации, так и к учению о химических реакциях, и развивается вместе с ними.
Процессуально-деятельностный блок отражает процесс введения, развития и функционирования понятия. Здесь важным механизмом является взаимосвязанная деятельность учителя и учащихся, а условием их осуществления служит методическое обеспечение обучения.
Главной особенностью и системообразующим фактором этого блока дидактической модели является использование ШХЭ. Это обусловлено несколькими причинами:
— во-первых, формированию целостных представлений о генетической связи препятствуют высокая степень абстрактности данного понятия и недостаточное использование адекватных объекту изучения средств наглядности. В опыте учащихся нет конкретной непосредственной опоры, поэтому они могут лишь иметь в виду теоретическую основу — изученные классы органических соединений. В связи с этим целесообразно формировать данное понятие по индуктивному пути, при котором на начальном этапе ознакомление с ним происходит на основе наблюдения химических опытов;
— во-вторых, использование ШХЭ предупреждает формализм знаний, способствует тому, чтобы учащиеся видели
Таблица 1
Значения Кусв генетических связей основных классов органических соединений (по А.В. Усовой)
№ *) конт. раб. Группа А (общеобразовательные классы) Группа Б (общеобразовательные классы) Группа А (классы химико-биологического профиля) Группа Б (классы химико-биологического профиля)
1 0,53 0,67 0,64 0,77
2 0,55 0,68 0,66 0,79
3 0,52 0,63 0,63 0,74
4 0,56 0,73 0,67 0,83
*) На генетические связи углеводородов, кислородсодержащих соединений, азотсодержащих соединений, основных классов органических соединений соответственно .
Методическими условиями эффективного использования ШХЭ для формирования исследуемого понятия являются следующие: а) заинтересованность и подготовленность учащихся к восприятию опытов; б) целенаправленность эксперимента; в) повторение опытов; г) сочетание эксперимента с другими наглядными пособиями и зарисовка опытов.
Разработанная подсистема ШХЭ имеет специфические особенности:
— ей присущи все основные признаки построения и функционирования любой системы (целостность, структурность, иерархичность, множественность описаний и прочие);
— в ней представлен разносторонний эксперимент, систематическое использование которого на протяжении курса органической химии ведет к более осознанному и глубокому усвоению учащимися понятия генетических связей. Важное место занимает демонстрационный химический эксперимент:
— на экспериментальную основу поставлены отдельные генетические переходы, некоторые последовательные и взаимообратные цепочки;
Рис. 1. Соотношение в (%) правильных полных ответов учащихся разных групп на задания итоговой контрольной работы
под написанным уравнением реакции реальное химическое превращение;
— в-третьих, практическое осуществление цепочек последовательных превращений оставляет неизгладимое впечатление у школьников, так как путем чаще всего несложных превращений получаются все новые и новые соединения, относящиеся к различным классам. То, что в цепочке обозначено стрелочками, «оживает» и становится управляемой реальностью, подтверждающей генетическую связь.
Для целенаправленного формирования данного понятия была разработана подсистема ШХЭ, которая охватывает основные разделы курса органической химии и включает разные его виды в объеме, указанном большинством авторских программ и пособий по методике преподавания органической химии.
При разработке подсистемы ШХЭ учитывали как общие дидактические требования к последнему, так и специфические: иметь познавательную значимость в системе формируемых знаний; иллюстрировать превращения соединений и их классов; содействовать приобретению знаний о формируемом понятии и включению их в общую систему знаний.
е в т о е ы н л о
с
е ы н
-О
л и в
а р
1=
45 п 40 35 30 25 20 15 10 5 0
□ классификация органических соединений
И способы получения органических соединений разных классов
Щхимические свойства органических соединений разных классов
И прогнозирование генетических связей органических соединений
1 — группа А
(общеобразовательные классы);
2 — группа Б
(общеобразовательные классы);
3 — группа А (классы химико-биологического профиля);
4 — группа Б (классы химико-биологического профиля)
1
2
3
4
— к использованию эксперимента разработан соответствующий методический подход.
В процессуальном аспекте формирование данного понятия с помощью ШХЭ состоит из нескольких этапов, соответствующих деятельности учащихся в поэтапном усвоении знаний: восприятие, понимание, осознание, применение. Используемый ШХЭ, его содержание и структура подробно освещены в учебно-методическом пособии [1].
Оценочно-результативный блок методической модели отражает показатели качества знаний и уровни усвоения учащимися указанной дефиниции, умения реализовывать ее основные функции и оперировать ею в практической деятельности.
Реализация предложенной методической системы требует соответствующего методического подхода, основная идея которого заключается в том, чтобы изучение вопроса о генетических связях производить при использовании наглядного химического эксперимента, при этом акцентировать внимание учащихся не на запоминании и воспроизведении отдельных взаимопереходов, а на формировании системных, осознанных знаний. Выделены следующие особенности такого подхода:
1) обязательноепрослеживаниегенетических переходов между различными классами органических соединений;
2) рассмотрение любого генетического взаимоперехода, с одной стороны, как способа получения соединения одного класса из производного другого класса, а с другой стороны, как химического свойства последнего с образованием первоначального;
3) не эпизодическое, а систематическое использование ШХЭ, позволяющего наглядно показывать реально существующие генетические связи между отдельными представителями и классами органических соединений;
4) обучение школьников составлению и выполнению взаимообратных цепочек превращений.
Особенностями методического подхода формирования дефиниции «генетическая связь» являются:
а) поэтапное и преемственное развитие и функционирование ее на основе реализации внутрипредметной интеграции;
б) обращение особого внимания на выявление ее сущностных признаков, связей и отношений с другими понятиями;
в) активное применение ШХЭ как средства иллюстрации и доказательства реально существующих структурно-логических взаимопревращений;
г) осуществление поэтапного и заключительного содержательного обобщения данного понятия.
На основе методической системы были разработаны и внедрены в учебный процесс вузовский спецпрактикум «Техника химического эксперимента» и школьный элективный курс «Генетические связи между органическими соединениями» для учащихся профильных химико-биологических классов. Они явились основными компонентами методического подхода к изучению вопроса о генетических связях, реализующего непрерывность и преемственность профильного
и профессионального образования. Здесь можно выделить два типа интеграции — вертикальный и горизонтальный.
Вертикальный тип интеграции реализуется через внутрипредметную интеграцию профильных учебных предметов и элективных курсов в профильной школе и спецдисциплин в вузе. Спецпрактикум обеспечивает экспериментально-методическую подготовку студентов к организации и проведению химического эксперимента по исследуемой проблеме как в рамках основной учебной программы по органической химии в общеобразовательных и профильных классах, так и в рамках элективного курса.
Горизонтальный тип интеграции осуществляется на этапе профильного обучения через интеграцию в цикле профильных учебных предметов и взаимосвязанных с ними элективных курсов. Элективный курс углубляет и систематизирует знания учащихся о генетических связях, полученные ими при изучении основ органической химии.
Преимуществом спецпрактикума является сочетание различных способов теоретической и экспериментально-методической подготовки будущих специалистов в решении поставленной проблемы.
Преимуществом элективного курса является изучение генетических взаимосвязей органических соединений на экспериментальной основе.
Проведенное педагогическое исследование, касающееся использования в учебной практике предложенного методического подхода формирования понятия «генетическая связь», показало, что учащиеся групп Б лучше усваивают данное понятие (таблица), чем учащиеся групп А, обучающиеся по традиционной методике. Кроме того, их знания отличаются большей полнотой, глубиной, действенностью, прочностью и характеризуются более высоким уровнем умений по их применению. (Табл. 1)
Также в экспериментальном обучении выявлено влияние предложенного методического подхода на усвоение школьниками других основополагающих понятий и основных тем курса органической химии (см. рис. 1).
Обобщая все вышеизложенное, можно резюмировать следующее:
1) развитие у учащихся представлений о структурно-логических связях способствует формированию таких важных понятий, как химические свойства, способы получения соединений и в целом приобретению школьниками более целостных знаний по органической химии;
2) разработанный методический подход положительно влияет на развитие продуктивной мыслительной деятельности учащихся, в частности умения классифицировать, прогнозировать, обобщать.
ЛИТЕРАТУРА
1. Опарина СА. Химический эксперимент и генетические связи между органическими соединениями / Под ред. С.Ф. Жильцова. — Арзамас: АГПИ, 2006.
