Задания, направленные на развитие ключевых компетенций учащихся в курсе химии Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Обсуждаем ФГОС второго поколения

В статье показана возможность достижения метапредметных и личностных результатов освоения учащимися образовательной программы, развития ключевых компетенций учащихся, через подбор и построение учебного содержания..

Ковылева Юлия Эдуардовна,

канд. пед. наук, зам. директора по УВР, учитель химии ГОУ СОШ № 1302 г. Москва

Задания, направленные на развитие ключевых компетенций учащихся

(на примере курса химии)

Как формировать метапредметные умения и ключевые компетенции учащихся через подбор и составление заданий?

Ключевые слова: ключевые компетенции; общеучебные умения; метапредметные и личностные требования к к результатам освоения образовательной программы; учебное содержание курса химии.

Бесспорной задачей современного российского образования является ориентация образования не только и не столько на усвоение обучающимися определенной суммы знаний, а в первую очередь, на личность ученика, его познавательные и созидательные способности. Общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, опыта самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования.

Важность этого определяется и вступившим в силу новым Федеральным государственным стандартом общего образования, где заложены не только предметные, но и метапредметные, и личностные требования к результатам освоения школьником образовательной программы. При этом личностные результаты включают: готовность и способность обучающихся к саморазвитию, сформированность мотивации к обучению, познанию, выбору индивидуальной образовательной траектории, ценностно-смысловые установки обучающихся, отражающие их личностные позиции, социальные компетенции, сформированность основ гражданской идентичности; метапредметные результаты включают: освоенные обучающимися универсальные учебные действия (познавательные, регулятивные и коммуникативные), обеспечивающие овладение ключевыми компетенциями, составляющими основу умения учиться, и межпредметные понятия [4].

Стремление достижения этих результатов требует сегодня от школы и от каждого учителя поиска путей

их достижения, к которым можно отнести и современные педагогические технологии, педагогические техники, приемы, и новую систему оценки качества образования, и многое другое.

Мне бы хотелось остановиться на заданиях: если мы хотим получить от ученика нестандартные ответы и решения, то и задания, которые мы предлагаем ученику должны быть нестандартными, а ориентированными на формирование тех или иных общеучебных умений, способов деятельности, ключевых компетенций.

Любое задание, которое мы предлагаем детям, направлено не только на формирование каких-либо предметных умений и навыков, но и на достижение учеником личностных и метапредметных результатов, важно лишь определить, какие именно результаты мы хотим получить в каждом конкретном случае.

Все педагоги, работающие в школе, знают, что большинство детей не умеет слушать друг друга. Можно предложить им упражнения, формирующие умение активного слушания, когда учащийся должен рассказать от имени вещества (процесса) о себе (строении), своей жизни (свойствах), о том, какие проблемы его волнуют, какие трудности он встречает, как он относится к другим веществам и как бы он хотел, чтобы относились к нему.

Многие упражнения в химии направлены на установление причинно-следственных связей, например, простое задание:

Какие из предложенных реакций и почему являются обратимыми:

1) 2Cu SO4 ^ 2CuO + 2SO2 + O2;

2) 2SO2 + O2 ^ 2SO3;

3) NaNO3 + KCL ^ NaCl + KNO3;

4) CaCO3 + 2HCl ^ CaCl2 + H2O + TO2

Многие дети без труда справляются с этим заданием, но часто делают это «автоматически», не объясняя «почему», задача учителя научить ребенка объяснять.

Пример упражнения на синтез понятого, его интерпретацию:

Альдегиды способны окисляться до карбоновых кислот, вступая в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра. При этом выделяется также серебро, аммиак и вода. Составьте уравнения реакций на примере окисления любых трех альдегидов и ответьте на вопросы: а) почему эту реакцию называют реакцией «серебряного зеркала», б) если вам необходимо получить масляную кислоту, то какой альдегид вы возьмете для окисления.

Пример задачи по разбору и структуре (анализ и синтез):

Известно, что длина химической зависит от ее кратности: чем больше кратность, тем связь короче. Взаимосвязь между длиной и энергией связи - обратно

Эксперимент и инновации в школе 2011/3

41

Обсуждаем ФГОС второго поколения

пропорциональная. Какие из указанных ниже значений длин и энергий химической связи будут относиться к образующейся между атомами азота а) одинарной, б) двойной; в) тройной связи? Объясните свой выбор.

Величины длины связи: 0,125 нм, 0,110 нм; 0,146 нм

Величины энергии связи: 250 кдж/моль,

946 кдж/моль, 418 кдж/моль.

Из типовых заданий по химии можно подобрать и предложить учащимся и задачи по воспроизведению, и задачи по узнаванию, и задачи на сравнение, и задачи по перечислению и описанию, и многие другие.

Но есть и другие задачи, задачи на выявление проблемы и нахождению путей ее решения, на анализ проблемной ситуации, на интерпретацию, разъяснение смысла, значение, обоснование, на формирование авторского отношения. При составлении этих задач от учителя требуется прохождение этапов:

1) формулировка целевой установки;

2) выбор наиболее подходящего объекта (вещества, процесса и т.п)

3) отбор признаков выбранного объекта;

4) составление фабулы;

5) литературное оформление

Приведем примеры подобных задач:

Пример 1. Этот газ был впервые получен Джозефом Пристли в 1772 году путём разложения аммиачной селитры (NH4NO3). Он не взаимодействует с водой, растворами кислот, щелочей, кислородом; при нагревании легко разлагается на азот и кислород; способен поддерживать горение (в атмосфере этого газа, также как и в атмосфере кислорода вспыхивает тлеющая лучина).

Изучавший свойства этого газа Гемфри Деви, в 1799 году открыл его опьяняющее действие и демонстрировал это действие всем желающим, специально приезжавшим к Деви подышать удивительным газом; за это свойство газ был назван «веселящим газом». За несколько лет Деви, принимающий всех желающих, стал весьма богатым человеком.

В настоящее время в смеси с кислородом используется для дыхательного наркоза.

■S Назовите этот газ.

■S Почему этот газ способен поддерживать горение?

■S Напишите уравнения реакций его получения из селитры и разложения.

■S Каково Ваше отношение к тому, каким образом Гемфри Деви «сколотил» свое состояние?

Пример 2. «Вместо философского камня». В 1669 году гамбургский алхимик Геннинг Бранд, пытаясь получить фило-софский камень, случайно открыл другое вещество. В молодости Бранд был солдатом, затем стал заниматься врачеванием - достаточно рискованное предприятие для человека, ни слова не знавшего по латыни; затем Бранд решил, что кратчайший путь к благополучию - собственноручно изготовить

золото. Первая стадия процесса изготовления золота была, в принципе, известна: надо найти философский камень. Бранд разумно рассудил, что раз философский камень и эликсир долголетия — одно и то же, то он должен постепенно покидать человеческий организм. Собрав бочку «урины» и дав ей постоять месяца два, Бранд принялся упаривать её до густоты сиропа; остаток он смешал с песком и... начал нагревать..., через некоторое время Бранд заметил голубоватый свет, испускаемый веществом. Каково же было его разочарование, когда это светоносное вещество не смогло превратить железо и медь в благородное золото.

■S Составьте сообщение о веществе, которое получил Бранд и процессах, которые происходили при его получении.

Пример 3. После французской буржуазной революции 1789 г. Франции пришлось вести оборонительные войны против интервентов. Импорт селитры был прекращен блокадой. Революционное правительство организовало в широком масштабе кустарное производство селитры, предложив «всем и каждому промывать землю из своих погребов, конюшен, овчарен и коровников». В инструкциях говорилось: «Те, кто пренебрег бы обязанностью извлекать из недр земли основной элемент оружия для поражения тиранов, были бы подлецами или конрреволюционерами». По всей стране были созданы селитроварни, где было добыто много селитры. Вместе с тем, так как производство было кустарным, то среди населения было много случаев увечий, получаемых при этом. И, кроме того, иногда люди начинали выяснять отношения между собой используя получаемое вещество, что тоже приводило к несчастным случаям.

■S Почему землю нужно было промывать именно из «погребов, конюшен, овчарен и коровников»?

■S Что происходило при промывке земли?

■S Как Вы думаете, правильно ли поступило революционное правительство, и как бы поступили Вы?

Пример 4. Это вещество известно человечеству с древнейших времён, наверное, с того времени, когда люди научились делать вино. Уже древние виноделы заметили, что очень часто процесс брожения вина нарушается - вино скисает и превращается в новое вещество с новыми свойствами. Люди научились использовать это вещество как приправу к пище, как лекарство. Интересно, что запах этого вещества отпугивает акул. В 1648 году Глаубер описал способ получения этого вещества сухой перегонкой растительных веществ, а в 1705 году Шталь получил его искусственным путём — при действии серной кислоты на ацетат калия. Несмотря на известность этого вещества, его состав был определён лишь в 1822 году Берцелиусом, а структурная формула появилась в 1858 году. Сейчас оно используется в пищевой промышленности; при приготовлении фармацевтических препаратов (напри-

42

Эксперимент и инновации в школе 2011/3

Обсуждаем ФГОС второго поколения

мер, аспирина); при получении искусственного шёлка, малярных красок и во многих других областях.

■S О каком веществе идёт речь? Приведите его структурную формулу. К какому классу органических веществ оно относится?

■S Напишите уравнение реакции получения этого вещества Шталем. Предложите другие способы получения этого вещества.

■S Опишите химические свойства этого вещества. Приведите уравнения реакций соответствующих реакций.

■S Какие другие органические вещества имеют похожие свойства? Почему?

■S Какие неорганические вещества имеют похожие свойства? Почему? Приведите уравнения реакций.

Пример 5. В 1661 году Роберт Бойль находит в продуктах сухой перегонки древесины жидкость «нейтральную, летучую, воспламеняющуюся», которую он назвал «недеятельным спиртом». Эти данные не вызывали интереса до начала XIX века, пока в 1834 году Дюма и Пелиго не провели далеко идущую аналогию между этим веществом (древесным спиртом) и винным спиртом, они же нашли его формулу. В 1857 году Бертло нашёл способ его получения из хлористого метила. Это вещество оказывает пагубное воздействие на организм человека: при попадании внутрь может привести к полной слепоте и даже к летальному исходу. Используют его в качестве растворителя и антифриза (вещества, снижающего температуру замерзания воды)

■S Назовите описанное вещество, приведите его формулу, назовите класс соединений к которым оно относится.

■S Приведите уравнение реакции получения этого вещества из хлористого метила.

■S В чем заключается аналогия между этим веществом и винным спиртом?

■S Почему оно может быть использовано в качестве антифриза?

■S Какие химические свойства имеет данное вещество и чем в его строении они обусловлены?

Пример 6. Используя данные, приведенные ниже, составьте обзор, производство каких веществ изменялось в указанные годы и какие химические процессы лежали в основе этих производств.

Потребление азотнокислых солей в европейских войнах.

(в пересчете на натриевую селитру)

Войны В год В день

Испанские войны около 1700 г. 1-2 тыс. тонн 0,3 вагона по 20 тонн

Войны Наполеона 1800-1812 гг. 10-20 тыс. тонн 1,5-3 вагона по 20 тонн

Мировая война 19141918 гг. 200-400 тыс. тонн 28-56 вагонов по 20 тонн

Пример 7. Представьте, что ваша команда чудом спаслась с потерпевшего крушение судна. Вы оказались на необитаемом острове. Вам удалось сохранить некоторые вещи и продукты питания, но аптечка не уцелела, но, каким-то образом уцелела небольшая часть переносной химической лаборатория. Среди уцелевших веществ: С6Н6, NaOH, H2SO4, C2H5Cl, Br2, CH3COH, Cu (OH)2 Некоторые ваши товарищи поранились и необходимо обработать их раны так, чтобы не было заражения.

■S Какие органические вещества Вы могли бы для этого синтезировать и почему? Приведите названия и формулы.

■S Приведите уравнения реакций, которые находятся в основе получения этих веществ.

Пример 8. Известно, что белый фосфор по маскирующей способности превосходит все известные ды-мообразователи. Вместе с тем, Вы знаете, что белый фосфор ядовит. Красный фосфор обладает гораздо меньшей маскирующей способностью, но и намного менее ядовит. Если бы Вам необходимо было замаскировать свою команду, а в Вашем распоряжении был бы только белый и красный фосфор, то что бы Вы выбрали и почему?

Пример 9. Желая получить нерастворимую соль -карбонат кальция, ученик в пробирку с известковой водой пропускал углекислый газ. Почти сразу он увидел образование белого осадка в пробирке, начал описывать опыт, и через некоторое время заметил, что осадок исчез.

■S Какую ошибку совершил ученик при проведении опыта.

■S Какие процессы при этом произошли? Напишите уравнения реакций и дайте объяснение.

Пример 10. В 1810 году в издаваемых Петербургской Академией наук мемуарах появилась статья о китайском алхимике VIII века Мао Хоа, который считал, что воздух состоит из совершенного яна и несовершенного юна. Чтобы обыкновенный воздух стал более совершенным, писал Мао Хоа в своей книге, надо металлами, серой или углём отнять у него часть юна. Все вещества, которые горят в воздухе, соединяются с юном, а сам юн никогда не бывает в чистом виде, но содержится во многих важных минералах, из которых может быть изгнан обжигом. Честь открытия «совершенного яна» принадлежит шотландскому профессору ботаники и врачу Даниэлю Резерфорду (он приходился родным дядей знаменитому романисту Вальтеру Скотту). Резерфорд исследовал это вещество в 1772 году и пришёл к выводу, что этот газ является разновидностью углекислого газа, так как не поддерживает дыхания и горения.

■S О каком веществе идет речь?

Эксперимент и инновации в школе 2011/3

43

Обсуждаем ФГОС второго поколения

Пример 11. Это газообразное слезоточивое вещество впервые получил в 1868 году Гофман, пропуская пары метилового спирта над раскалённой платиновой спиралью. Это вещество легко соединяется с белками, умерщвляя их; поэтому 36%-ный раствор этого вещества используют для консервирования тканей, органов и даже целых организмов, для приготовления бальзамирующих составов. Это вещество используется также для дезинфекции, в текстильной промышленности (для проклейки тканей, для беления шёлка). Если же два единственных атома водорода в этом веществе заменить атомами хлора, то получится отравляющий газ фосген, имеющий, как ни странно, цветочный запах, но пагубно действует на организм - заполняет лёгкие жидкостью и, тем самым, делая невозможным дыхание. (Фосген был впервые применён в I мировой войне)

■S Назовите описанное вещество, приведите его формулу, а также формулу отравляющего газа фосгена.

■S К каким классам органических веществ относится это вещество и фосген.

■S Чем отличается данное вещество от других веществ своего класса?

■S Напишите уравнение реакции получения этого вещества из метилового спирта.

Пример 12. В 1779 году шведский аптекарь и химик Карл Шееле обнаружил, что при действии окиси свинца на оливковое масло выделяется какое-то сладкое вещество, а в 1784 году он нашёл, что это вещество содержится также и в свином жире, и в коровьем масле. В 1854 году Вюрц установил, что вещество это является спиртом. С этого же времени начинается исследование возможности применения азотнокислого эфира этого вещества в качестве взрывчатого средства. В 1864 году Альфред Нобель взял первую привилегию на производство вышеуказанного эфира и в 1867 году на его основе изобрёл динамит. Не менее интересно, однако, что азотнокислый эфир этого вещества может применяться и в медицине (в качестве сердечно- сосудистого средства). Само же вещество используется также и в кондитерском деле - в качестве добавки, предохраняющей кремы от высыхания, и в парфюмерной промышленности - в качестве питательного и смягчающего средства.

1. Составьте научный рассказ об этом веществе. Приведите его формулу и формулу азотнокислого эфиров (основы динамита и сердечно-сосудистого средства), уравнения реакций их получения. Расскажите о его получении, химических свойствах применении, его роли в обмене веществ. Свой рассказ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.

2. Составьте рассказ об этом веществе для человека, который не знает химии. Постарайтесь сделать этот рассказ интересным.

Образовательное и воспитательное значение этих задач трудно переоценить. Их решение способствует развитию умений устанавливать межпредметные связи, формированию целостного мировоззрения учащихся, развивает умение высказывать и отстаивать свою точку зрения, побуждает проявлять познавательные и творческие способности, применять имеющиеся знания и навыки в незнакомых ситуациях, развивает ассоциативное мышление, расширяет кругозор.

Таким образом, предлагая учащимся различные задания, мы можем целенаправленно развивать большой спектр метапредметных умений. Понимая под умением «освоенный субъектом способ выполнения действия, обеспечиваемый совокупностью приобретенных знаний и навыков, формирование которого создает возможность выполнения действия не только в привычных, но и в изменившихся условиях» [2, С. 295], а под компетенцией - «совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определённому кругу предметов и процессов и необходимых, чтобы качественно продуктивно действовать по отношению к ним» [5], через развитие метапредметных умений, мы можем развивать ключевые компетенции учащихся - когнитивных, креативных, оргдеятельностных (методологических), коммуникативных, мировоззренческих1.

Список литературы

1. Ковылева Ю. Э. Задания, развивающие коммуникативные компетенции учащихся при организации групповой работы (на примере курса химии)/Ю. Э. Ковылева//Ин-новационные проекты и программы в образовании. -

2009. - № 1. - С. 97-104.

2. Коджаспирова АМПедагогический словарь/Г. М. Код-жаспирова, А. Ю. Коджаспиров. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176 с.

3. Толлингерова Д. Психология проектирования умственного развития детей/Д. Толлингерова, Г. Голоумова, Г. Канторкова. - М.; Прага, 1994. - 48 с.

4. Федеральный государственный стандарт основного общего образования, утверженный приказом Министерства образования и науки РФ № 1897 от 17 декабря

2010. - (http://mon.gov.ru/files/materials/7195/1897.pdf)

5. Хуторской А. В. Ключевые компетенции как компонент личностно-ориентированного образования/А. В. Хутор-ской//Народное образование. - 2003. - № 2. - С.58-64.

1 В своей статье мы рассматриваем классификацию ключевых компетенций по А.В. Хуторскому [5]

44

Эксперимент и инновации в школе 2011/3