"Развитие логического мышления учащихся на уроках химии"
методическая разработка по химии на тему

Методическая проблема: «Развитие логического мышления учащихся на уроках химии»

Цель: активизация познавательной деятельности учащихся.

Задачи:

• формирование знаний основ химической науки, химического языка;

• формирование интеллектуальных умений сравнивать, доказывать и устанавливать причинно-следственные связи, систематизировать и классифицировать изученный материал;

• раскрытие гуманистической направленности химии, возрастающей роли в решении глобальных проблем;

• воспитание нравственности, бережного отношения к природе и собственности.

        Современному школьнику невозможно справиться с колоссальным потоком информации, которая ежедневно обрушается на него. Даже высокоразвитая память не в состоянии сохранить гигантский информационный массив. И в процессе обучения любого нового предмета из-за новых, незнакомых понятий, учащиеся зачастую не могут увидеть логику изучаемого предмета, его внутреннюю структуру, При этом если учесть еще и то, что школьные программы по химии слабо соотнесены с реальными психическими возможностями обучаемости значительной части подростков, и в результате до 50% учащихся испытывают большие трудности при освоении учебного материала. Приведенные данные подтверждают актуальность проблемы, поэтому важнейшая цель изучения химии – не только формирование определенного багажа теоретических и фактических знаний, выработка необходимых практических навыков учащихся, но и постоянное развитие логического мышления, развитие интеллектуальных умений – своеобразных рычагов умственного развития человека, чтобы учащиеся могли установит логические связи между основными понятиями и законами, могли применять полученные знания в конкретных учебных ситуациях. Над данной проблемой работаю пятый год.

        Для реализации этой цели эффективно использовать разнообразные проблемные и игровые задания, в ходе решения которых учащиеся творчески применяют на практике свои знания и определяют, каких навыков им не хватает для решения тех или иных проблем. Наряду с традиционными проблемно-поисковыми заданиями можно использовать качественные задания, направленные на поиск различных закономерностей.

        После изучения каждой большой темы вместе с ребятами проводим разнообразные варианты систематизации и классификации изучаемого  материала, установлением внутритематические и межтематические связи. Например, по мере накопления знаний о веществах возможны различные способы их классификации: на простые и сложные. На вещества, относящиеся к различным классам. На электролиты и не электролиты; на окислители и восстановители; на растворимые и нерастворяемые в воде и т.д.

        Чтобы научить школьников выявлять признаки классификации, полезно анализировать ряды, в которых все объекты за исключением одного попадают по одну классификацию.

Пример: Найдите лишнего?

8 класс «Основные классы неорганических соединений».

1. CaO, Na2O, SiO2, BaO (три оксида основных, один кислотный)
2. SO3, CO2, N2O5, Li2O (три оксида кислотных, один основный)
3. HCL, H2SO4, H2S, HY (три кислоты безкислородные, одна кислородосодержащая)
4. H2, Ar, O2, Fe (три газообразных вещества, одно твердое или три неметалла, один металл)

        После несложных заданий учащимся предлагаются более сложные упражнения, при выполнении которых требуется установить закономерность заполнения какого-либо ряда, в котором представлен перечень объектов. Использую все известные им варианты классификации или, предлагая при необходимости новые, учащиеся устанавливают всевозможные логические связи между членами ряда, определяют закономерность его заполнения, а после этого продолжают ряд несколькими своими примерами. Одновременно они проверяют свою гипотезу: если установленная закономерность реализуется в заданном ряду и его продолжении, значит, найден правильный ответ.

        Один из элементов проверки гипотезы – вычленение из заданного ряда закономерно чередующихся групп объектов. Обычно, в такой группе их не более трех-четырех. Чтобы подготовить учащихся к этой работе, необходимо формировать необходимые навыки на более простых примерах, в которых заданы группы объектов и требуется найти только закономерности.

                         Пример: Установите закономерность заполнения первого и второго ряда и допишите третий ряд.

8 класс «Соли».  

              I. 1) CaCL2 , CaCO3, Ca(NO3)2, Ca3(PO4)2.

    2) MgSO4, Mg3(PO4)2, MgCL2, MgSiO3.

3) Cu(NO3)2,   ?,    ?,    ?.

(чередование растворимых и нерастворимых в воде солей кальция, магния, меди).

             8 класс «Основные классы неорганических соединений».

II. 1) Na, Na2O, NaOH, NaCL.

 2) S, SO3, H2SO4, K2SO4

                   3)  ?,    ?, Ca(OH)2,    ?.

(элемент, оксид элемента, гидроксид элемента, соль)

             9 класс «Электролитическая диссоциация»

III. 1) HCL, KCL, ALCL3.

       2) HNO3, Ba(NО3)2, Mg(NО3)2

       3) H2SO4,    ?,     ?.

      (кислота – сильный электролит, ее соль, раствор который              нейтрален, ее соль, раствор который кислый)

      Для сильных классов можно предложить еще более сложные задания, где представлен один ряд закономерно чередующихся объектов, группы объектов не выделены.

             Пример: Установите закономерность заполнения данного ряда и   продлите его несколькими примерами.

             8 класс «Металлы и неметаллы»

I. Fe, Co, S, Na, Ba, O2, Ca, K. F2…..

(чередуются простые вещества – металл, металл, неметалл и т.д.)

9 класс «Металлы. Электрический ряд напряжения»

II. Zn, Fe, Cu, Na, Sn, Ag, Ni, Mg, Hg…

(чередуются металлы в зависимости от их положения в электрохимическом ряду напряжений – два металла, которые стоят до водорода, один после водорода и т.д.)

8 класс «Кристаллическая решетка»

III. KNO3, NH3, Na2CO3, SiO2, N2, KCL, Si, H2O…

(вещества чередуются в зависимости от типа кристаллической решетки – ионная, атомная, молекулярная и т.д.)

9 класс «Гидролиз солей»

IV. AL2(SO4)3, NaNO2, FeCL3, NH4NO3, K2S…

(вещества чередуются в зависимости от реакции среды водного раствора – кислая, щелочная и т.д.)

8,11 класс «Строение атома»

V, C, P, Fe, AL, N, Co, B, F, Nb…

(чередуются элементы – p – элемент, p – элемент, d – элемент и т.д.)

       При работе с такими и аналогическими заданиями у школьников формируется такие навыки: выдвижение гипотезы, ее проверка, установление закономерностей, поиск новых фактов, которые бы подтвердили правильность выдвинутой гипотезы и установленной закономерности.

       Такие задания эффективно применять на уроках закрепления, систематизации и контроля знаний учащихся, а так же на внеклассных мероприятиях.

       Чтобы процесс обучения стал развивающим, необходимо максимально активизировать мысленную деятельность ученика, которая невозможна без овладения на достаточном уровне интеллектуальными умениями. Что такое интеллектуальные умения?  В современной литературе интеллектуальные умения определяются, как основные человеком способные выполнить действия, обеспеченные совокупностью приобретенных знаний и навыков. Психологи утверждают, что интеллектуальные умения являются показателем уровня общего развития, качества ума. Обучение как процесс и создает возможности для формирования дальнейшего развития системы интеллектуальных умений

       Не менее важным является и установление сложности учебного материала, т.е. степени доступности его восприятия. Простой во содержанию учебный материал, равно как и очень с сложный, не способствует формированию интеллектуальных умений. А материал достаточно сложный, но в разумных пределах, активизирует мысленную деятельность, развивает мышление школьников. Поэтому главная задача обучения заключается в том, чтобы сформировать, и развит интеллектуальные умения школьников без излишней загруженности информации, дать им тот минимум содержания, который необходим для освоения какого – либо умственного действия. В дальнейшем, овладев интеллектуальными умениями как инструментом познания нового, учащиеся смогут самостоятельно усваивать новую для них информацию.

     Выделятся следующие интеллектуальные умения, как умения сравнивать, доказывать и устанавливать причинно-следственные связи. Эти интеллектуальные умения, взаимно обуславливая, и дополняя друг друга, способствуют умственному развитию школьников.

      Предлагается следующий путь обучения приемам в осуществлении

Умственных действий.

Этап 1:

• Обучение приему сравнивания на примере простейших сопоставлений; внедрение в процессе обучения приема анализа: доступный анализ эмпирических данных, приводящий к формированию вывода на основе неполной индукции. Когда общее заключение сделано по результатам изучения не всех случаев, относящихся к данному ряду знаний, а лишь некоторых, с последующим распространением вывода на все случаи данного рода.

Этап 2:

• Обучению приема переноса знаний и в частности, применению знаний как отдельного случая явления переноса. При этом познание школьников направленно от частного к общему;
•  Обучение применению знаний в новых ситуациях, что обязывает учащихся проводить поиск путей применения в иных условиях;
• Формирования обобщенных структур переноса знаний; варьирование приемов использования во всех новых проблемных ситуациях.

Этап3:

• Включение в процесс обучения дедукции, т.е. внедрение способа познания от общего к частному. При этом мышление приобретает гипотетико-дедуктивную форму, и учащиеся приближаются к умению составлять разного рода предположения.
• Создание объективных предпосылок для внедрения в процесс обучения мыслительного приема умозаключения.

Этап 4:

• Проведение аналогий, при этом допускается возможность и неправильно приведенных аналогий;
• Неверное проведение аналоги как частный случай в  практике обучения, когда знания учащихся ограниченны и уровень мыслительного оперирования занижен;
• Верное проведение, когда учащиеся имеют достаточно большой объем и глубину знаний (чем больше известно учащимся, тем больше вероятность проведения верной аналогии) и умеют находить связи между признаками сравниваемых объектов и явлений (чем больше связи устанавливают учащиеся, тем полнее будет проведена аналогия).

        Остановимся на методике формирования интеллектуальных умений. Умение сравнивать наблюдаемые предметы, обнаруживать в них сходства и различия реализует на первой ступни познания посредствам индукции. Для формирования умения сравнивать учащимися рекомендуется пользоваться следующими правилами выполнения действия:

1) составьте план сравнения веществ или химических процессов, для этого:

- выделите сопоставимые признаки, отбросив несущественные;

- установите порядок сравнения признаков и, если возможно, расположите их по степени сложности, акцентируя внимание на главный признак, определяющий все остальные;

2) последовательно сравните в соответствии с планом вещества или явления, т.е. выскажите суждения о них по каждому из выделенных признаков;

3) сделайте развернутые обещающие выводы на основе сравнений. При этом установите и оцените сходство и различие в составе веществ и их строения, изменения, проходящих в ходе химических реакций.

       После того как учащиеся ознакомлены с этими правилами им предлагают конкретные задания.

       Например: 10 класс

     «Сравните между собой вещества-гомологи и вещества-изомеры. Найдите черты сходства и различия между ними» или «Приведете пример вещества, у которого число гомологов значительно превышает число возможных изомеров».

      Выполняя задания такого характера, учащиеся ограничиваются знаниями, как правило, только о первых десяти гомологических рядов органических соединений. Исходя из определений понятий «гомолог» и «изомер», они выделяют сопоставимые признаки: качественный состав, количественный состав, значение относительных молекулярных масс, порядок соединения атомов в молекулах – строение вещества. Среди этих признаков выбирают главный. Затем устанавливают порядок соединения этих признаков и проводят само сравнение. Выполнение операции позволяют им сделать вывод о том, что для первых трех членов гомологических рядов, например алканов, возможны только вещества-гомологи, а следующему члену-бутану соответствуют так же изомеры, и число этих изомеров значительно меньше, чем количество гомологов. Школьники успешно справляются с такими заданиями, они  им интересны.

      Содержание программы по химии представляют богатый материал для совершения приема сравнения. При сравнении веществ выделяются такие признаки, как их состав, строение, свойства, реакционная способность и т.д. Для сравнения между собой химических реакций вполне очевидным признаком служат состав, строение и свойства участвующих в реакции веществ, условия возникновения и течения химических реакций, принадлежность к группе окислительно-восстановительных или кислотно-основных реакций. Проводя сравнения, учащиеся должны логично подойти к классификации как веществ, так химических реакций.

     Формирование приема сравнения рекомендуется проводить при изучении веществ. Так как здесь открывается перспектива совершенствования умения школьников проводить сравнения, появляется возможность рассматривать вещества на разных уровнях его организации: ядро, атом, молекула, кристалл, макротело.

     Например: 9 класс «Металлы»          

            Сравните атомы химических элементов металлов и неметаллов по следующим свойствам:

1. количество электронов на внешнем электронном слое;
2. значение радиуса атома и относительной электроотрицательности;
3. способность атомов терять или приобретать электроны, проявляя свойства восстановителя или окислителя соответственно.

        В результате сравнения атомов химических элементов по этим признакам у учащихся формируется представление о металлах и неметаллах. Сравнивая качественный состав веществ, учащиеся делают выводы о принадлежности их к молекулярным или ионным веществам.

      Владение приемом сравнения при изучении состава и строения различных кристаллических решеток позволяет с большим успехом объяснить свойства веществ с определенным типом кристаллической решетки и, наоборот, на основании свойств вещества предположить состав и строение составляющих его кристаллических структур.

      Важным показателем сформированности интеллектуальных умений является способность учащихся переносить знания на новые для них ситуации, т.е. использовать имеющиеся знания для объяснения или описания новых для них химических объектов или явлений. Для этого от учащихся требуется выявление большого числа причинно - следственных связей с последующим формулированием вывода, как правило, по аналогии. Чтобы установить, насколько верна аналогия, учащиеся должны провести доказательство, подтверждающее или опровергающее ее истинность. Умению доказывать необходимо, учить на уроках химии. Только школьник сможет аргументировано представить свои суждения о структуре и составе веществ, их способности вступать в определенные химические реакции, раскрывать практическую значимость того или иного химического объекта либо химического явления.

      Вспомним, что всякое доказательство состоит из четырех связанных звеньев: тезиса, аргументов, способа доказательства, выводов. Для проведения доказательства, какого либо тезиса, вытекающего из условия задания или задачи, учащимся предлагается следующая последовательность действий:

1. проанализируйте задания и выясните, что требуется доказать – сформулируйте тезис;
2. определите основание для доказательства (закон или правило), которым вы пользуетесь в ходе доказательства;
3. постройте ход рассуждения и логично свяжите приведенные основания и рядов доказываемым тезисом;
4. сделайте вывод, подтверждающий или опровергающий тезис – завершите доказательство.

   Большие возможности для формирования и развития умения доказывать представляется материал органической химии.

     Например: 10 класс «Химические свойства алкенов», присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам.

      Ход доказательства, подтверждающего продукт реакции, может быть таким. Сначала учащиеся записывают возможные уравнения химических реакций. Далее, анализирую условия задания, они формулируют тезис и большинстве случаев, верно, определяют основное – правило В.В. Марковникова. Ориентируясь на знания относительной электроотрицательности атомов углерода и водорода, показывают смещение электронной плотности и распределение частичных зарядов на атомах в молекуле алкена и устанавливают, к какому атому углерода при кратной связи присоединятся водород, а к какому – атом галогена. Опираясь на правило В.В. Марковникова и систему логично связанных доводов, учащиеся подтверждают истинность тезиса.

    Использование на уроках химии подобных заданий, на мой взгляд, будет развивать логическое мышление ребят, их интеллектуальные умения сравнивать, доказывать, установить логические связи, что поможет учащимся лучше понять предмет. А также использовать знания, полученные на уроках в других жизненных ситуациях. Над данной методической проблемной планирую работать еще в течение нескольких лет.