Формирование и развитие метапредметных умений в процессе обучения химии
статья

Кужугет Нонна Чанчык-ооловна,

учитель биологии и химии, высшая квалификационная категория,

 МБОУ «СОШ п.Мяунджа» Сусуманского района, Магаданской области, РФ

 Формирование и развитие метапредметных умений в процессе обучения химии

«Человек рождается не для того, чтобы бесследно исчезнуть никому неизвестной пылинкой. Человек оставляет себя, прежде всего, в человеке. В этом высшее счастье и смысл жизни»

В. А. Сухомлинский

Главной задачей новых образовательных стандартов является обеспечение общекультурного, личностного и познавательного развития школьника, формирование умения учиться. Поэтому сегодня важно не столько дать ребенку как можно больший багаж знаний, сколько обеспечить его общекультурное, личностное и познавательное развитие, вооружить таким важным умением, как умение учиться, что является главной задачей новых образовательных стандартов, которые призваны реализовать развивающий потенциал общего среднего образования.

Существует такой тезис: жизнь на уроке должна стать подлинной. Сделать ее такой – задача современного учителя.

Умение учиться – существенный фактор повышения эффективности освоения учащимися предметных знаний, формирования умений и компетенций, образа мира и ценностно-смысловых оснований личностного морального выбора.

Новые требования к результатам обучающихся вызывают необходимость в изменении содержания обучения на основе принципов метапредметности как условия достижения высокого качества образования.  Метапредметные требования включают в себя освоение обучающимися межпредметных понятий и универсальных учебных действий (регулятивных, познавательных, коммуникативных), способность их использования в учебной, познавательной и социальной практике, самостоятельность планирования и осуществления учебной деятельности и организации учебного сотрудничества с педагогом и сверстником, построение индивидуальной образовательной траектории. Метапредметность как способ формирования мышления обеспечивает формирование целостной картины мира в сознании ребенка.

             Основой современных образовательных стандартов становится формирование базовых компетентностей современного человека:

- информационной (умение искать, анализировать, преобразовывать, применять информацию для решения проблем);

- коммуникативной (умение эффективно сотрудничать с другими людьми);

- самоорганизации (умение ставить цели, планировать, ответственно относиться к здоровью, полноценно использовать собственные ресурсы);

- самообразования (готовность конструировать и осуществлять собственную образовательную траекторию на протяжении всей жизни, обеспечивая успешность и конкурентоспособность).

     Метапредметные – освоенные универсальные способы деятельности, применимые как в рамках образовательного процесса, так и в реальных жизненных ситуациях. УУД тесно связаны с достижением метапредметных результатов, то есть таких способов действия, когда учащиеся могут принимать решения не только в рамках учебного процесса, но и в различных жизненных ситуациях. Это важно сегодня, когда от выпускника требуются мобильность, креативность, способность применять свои знания на практике, умение мыслить нестандартно.

Требования к результатам образования, имеющие универсальное, метапредметное значение:

1.Умения организовывать свою деятельность:

- определять ее цели и задачи,

- выбирать средства реализации цели,

- применять их на практике,

- взаимодействовать в группе в достижении общих целей,

- оценивать достигнутые результаты.

2. Ключевые компетентности, имеющие универсальное значение для различных видов деятельности:

- обобщенные способы решения учебных задач,

- исследовательские, коммуникативные и информационные умения,

- умение работать с разными источниками информации.

3. Готовность к профессиональному выбору:

- умение ориентироваться в мире профессий, в ситуации на рынке труда и в системе профессионального образования с учетом собственных интересов и возможностей.

Метапредметные технологии

     В практике образования учащихся используются метапредметные технологии, включенные в предметное преподавание, что преобразует сами учебные предметы и педагогический стиль. Это позволяет демонстрировать учащимся процессы становления научных и практических знаний, переорганизовывать учебные курсы, включая в них современные вопросы, задачи и проблемы, в том числе значимые для молодежи. Многообразие явлений познаваемого мира рано или поздно приводит  человека к выводу о существовании  единых основ – это  и есть матапредметность. Создатели этой новой учебной формы и соответствующей ей новой модели школы исходили из основной мировоззренческой идеи выдающегося психолога В.В. Давыдова, что школа должна в первую очередь учить детей мыслить, ведь человек учиться и воспитывается в процессе своей деятельности. Учитель часто вынужден ограничивать интересы детей словами: « А это вы изучите на физике, биологии», что может привести к исчезновению мотива. И здесь спасает матапредметность. Формированию метапредметных компетенций на уроках химии и биологии способствует не только решение задач, но и следующие технологии, методы и приемы:

- интерактивные технологии;

- технология критического мышления

- технология исследовательского обучения и проектной деятельности

- информационные технологии

- интегративная технология

- метод сотрудничества;

- деятельностный подход.

Ниже представлена характеристика некоторых видов вышеуказанных педагогических образовательных технологий.

Интерактивные технологии

Это обучение, основанное на активном взаимодействии с субъектом обучения (ведущим, учителем, тренером, руководителем).  По сравнению с традиционными моделями, в интерактивных моделях обучения меняется взаимодействие с ведущим: его активность уступает место активности учащихся, задача ведущего – создать условия для их инициативы. Примерами интерактивных технологий могут быт эвристическая беседа, консультация, конференции, лабораторные и практические работы и т.д. По существу, оно представляет один из вариантов коммуникативных технологий: их классификационные параметры совпадают. Интерактивное обучение – это обучение с хорошо организованной обратной связью субъектов и объектов обучения, с двусторонним обменом информации между ними. Интерактивные технологии обучения – это такая организация процесса обучения, в котором невозможно неучастие ученика в коллективном, взаимодополняющим, основанном на взаимодействии всех его участников процессе обучающего познания.  Одной из форм активных методов обучения являются мастерские. В технологии мастерских упор делается на освоение знаний, через практические или лабораторные работы. Например, мастерскую можно провести, изучая тему «Ферменты». Пример работы над метапредметом в условиях лабораторного практикума.

В качестве  пускового механизма формирования устойчивого мотива демонстрирую химический эксперимент разложения пероксида водорода при участии оксида марганца (IV). При этом происходит бурное выделение газа. Проблемы, формулируемые перед обучающимися:

1) Какой газ выделяется?

2) Раствор пероксида водорода через месяц также разложится на те же вещества. В чем роль оксида?

3) В процессе жизнедеятельности в живых организмах в ходе обмена веществ образуется перекись, а это ядовитое вещество. Как же клетка справляется с её удалением?

Здесь учащимся выполняют лабораторную работу и в ходе опыта выясняется, что в любой живой клетке присутствует фермент пероксидаза (вареный и сырой картофель или мясо) и работает он в мягких условиях. Здесь можно осуществлять дифференцированный подход, суть которого в том, что кто-то просто следует инструкции, а кто-то изменяет условия опыта (помещает пробирки в сосуд со льдом, изменяет рН среды и т.д.). Учащиеся сами пытаются получить ответ на вопрос, а что будет, если… Роль учителя - направить к тексту учебника, таблицам, графикам. Метапредметность данной работы в том, что открываются похожие по механизму реакции в живой и неживой природе, усваивается взаимосвязь между строением вещества и его функцией (фермент – это белок, при нагревании он денатурирует, поэтому в термически обработанных продуктах не происходит разложения перекиси).

Технология критического мышления

Современная система образования ориентирована на формирование у учеников самостоятельного мышления. Критическое мышление является педагогической технологией, стимулирующей интеллектуальное развитие учащихся. Методы (приемы) данной технологии:

1) Кластер — это графическая форма организации информации, когда выделяются основные смысловые единицы, которые фиксируются в виде схемы с обозначением всех связей между ними. Он представляет собой изображение, способствующее систематизации и обобщению учебного материала. 

Применение кластера имеет следующие достоинства:

- он позволяет охватить большой объем информации;

- вовлекает всех участников коллектива в обучающий процесс, им это интересно;

- дети активны и открыты, потому что у них не возникает страха ошибиться, высказать неверное суждение.

В ходе данной работы формируются и развиваются следующие умения:

- умение ставить вопросы;

- выделять главное;

- устанавливать причинно-следственные связи и строить умозаключения;

- переходить от частностей к общему, понимая проблему в целом;

- сравнивать и анализировать;

- проводить аналогии.

2) Синквейн — это творческая работа, которая имеет короткую форму стихотворения, состоящего из пяти нерифмованных строк.

1 строка – одно существительное, выражающее главную тему cинквейна.

2 строка – два прилагательных, выражающих главную мысль.

3 строка – три глагола, описывающие действия в рамках темы.

4 строка – фраза, несущая определенный смысл.

5 строка – заключение в форме существительного (ассоциация с первым словом).

Составлять cинквейн очень просто и интересно. И к тому же, работа над созданием синквейна развивает образное мышление. 

3) «Знаю. Хочу знать. Умею», сокращенно ЗХУ — интерактивный методический прием, направленный на развитие обратной связи в познавательном процессе. В ученических тетрадях и на доске чертится таблица, заполнение которой будет происходить в ходе всего урока. 

В начале урока, на основе ответов учащихся по пройденному материалу заполняется графа «Знаю». Сразу же, после заполнения столбца "Знаю", формулируются новые вопросы, ответы на которые ребята хотели бы получить после изучения темы. Их записывают во второй графе. Здесь важна помощь учителя, он должен замотивировать учащихся к рассуждению: Что вы хотели бы узнать еще? Чему сегодня на уроке можно научиться?

Таблица ЗХУ помогает проконтролировать работу каждого ученика на уроке, его понимание и интерес к изучаемой теме. Заполнение таблицы «Знаю – хочу знать – узнал» развивает умение собирать воедино знания и строить новые. Заполняя таблицу, учащиеся отбирают ту информацию, которая соответствует их познавательным запросам, и приобретают новые знания осознанно.

Развитие критического мышления приводит к следующим результатам:

- высокая мотивация   к учебному процессу;

- возрастание мыслительных возможностей учащихся, гибкости мышления;

- развитие способностей самостоятельно конструировать, строить понятия и оперировать ими;

- понимать и принимать точку зрения другого человека;

- развитие умения анализировать полученную информацию

Технология исследовательского обучения и проектной деятельности как средство формирования метапредметных умений и навыков

     Следует остановиться на методе проектов, относящихся к личностно-ориентированным технологиям. Это такой способ организации самостоятельной работы учеников, который собирает в себе исследовательские, рефлексивные, проблемные групповые методики работы. Проекты могут быть как небольшими, рассчитанными на один урок, так и достаточно объёмными, требующими от учащихся внеурочной подготовки. Данный метод создаёт сильную мотивацию к обучению, самообразованию. В процессе исследовательской деятельности учащиеся знакомятся с основными методами исследования в химии и биологии, овладевают умениями самостоятельно добыть новые знания, постоянно обращаясь к теории. Уроки, организованные в исследовательском режиме, открывают перед школьниками новые горизонты для самостоятельных научных исследований.

На уроках организуются частично-поисковая деятельность учащихся, особенностями организации которой является то, что обучаемый пока не решает целостной проблемы или познавательной задачи, а под руководством учителя выполняет шаги, части процесса решения. Важным при использовании данной технологии считаю то, что в условиях относительной лабильности управления ученик имеет возможность выбора решения, то есть развивается желание к самостоятельной работе над решением проблем. Например, в 9-ом классе при изучении темы «Электролитическая диссоциация веществ» я провожу эксперимент, демонстрирующий, что раствор поваренной соли проводит электрический ток, а сухая поваренная соль не проводит. Предлагаю решить эту проблему ученикам.

Среди инновационных педагогических средств и методов, обеспечивающих индивидуализацию обучения, особое место занимает проектирование как основной вид учебной деятельности. Метод проектов, называемый технологией четвертого поколения, реализует личностно - деятельностный подход в обучении. Проектная деятельность – это совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности и направленная на достижение общего результата. Непременное условие проектной деятельности – наличие заранее выработанных представлений о её конечном продукте, этапах проектирования и реализации проекта, включая его осмысление и рефлексию результатов деятельности. Данный метод не может охватить весь курс химии в полном объеме и является дополнением к основным методам обучения. Обычно в течение учебного года я предлагаю учащимся не более трех длительных проектов. Над одним проектом возможна работа параллельно учащимися разных классов.

      В основе проекта лежит развитие критического мышления  учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве, анализировать полученную информацию, самостоятельно выдвигать гипотезы, принимать решения, а также формирование навыков познавательной, исследовательской творческой деятельности.

     В своей педагогической деятельности использую метод проектов по трем направлениям:

1. Организация исследовательской проектной деятельности в учебном процессе.

2. Формирование у детей стремления к здоровому образу жизни в работе центра «Здоровье».

3. Собственной научно-исследовательской деятельности.

Темы проектных и исследовательских работ во внеурочное время:

1. Химия жевательной резинки.

2. Витамины с пользой для здоровья.

3. Проблемы нефтяных загрязнений.

4. В мире ароматов: к изучению сложных эфиров.

5. Изучение состава и загрязненности воздуха.

6. Углеводороды в повседневной жизни.

Введение в содержание урока учебного материала исследовательской направленности дает возможность глубже проникнуть в суть химических процессов, способствует развитию интереса к предметам естественного цикла.

Применение метода проектов имеет большие преимущества:

Во-первых, он способствует успешной социализации выпускников за счет создания адекватной информационной среды, в которой учащиеся учатся ориентироваться самостоятельно. Выходя за рамки учебных программ, этот метод заставляет обучающихся обращаться не только к справочной литературе, но и к Интернет-ресурсам, и к электронным источникам. А это приводит к формированию личности, обладающей информационной культурой в целом.

Во-вторых, актуальность тем исследования, возможность ярко, наглядно познакомить с результатами своих поисков широкую аудиторию позволяют организовать процесс познания, поддерживающий деятельностный подход к обучению на всех его этапах. Развиваются творческие способности обучающихся.

В-третьих, обучающиеся осваивают технологию проведения исследования.

В-четвертых, выбирая проблему исследования и решая конкретную задачу внутри группы, ученики исходят из своих интересов и степени подготовленности. Это создает возможность построения открытой системы образования, обеспечивающей каждому учащемуся собственную траекторию обучения и самообучения, а также дифференциацию и индивидуализацию образовательного процесса.

     Таким образом, применение проектной деятельности в учебном процессе формирует метапредметные умения и навыки, включающие в себя умение решать постоянно возникающие новые, нестандартные проблемы; соответствовать предъявляемым повышенным требованиям к коммуникационному процессу.

Информационные технологии

Информационные технологии дают возможность располагать таким объемом информации, которые, воздействуя сразу на несколько информационных каналов обучаемого, усиливает восприятие, облегчает усвоение и запоминание материала, делают урок ярким и содержательным, развивают познавательные способности учащихся и их творческие силы.

При обучении химии и биологии я использую ИКТ на разных этапах урока: объяснения нового материала (электронные учебники и издания, презентации к урокам), закрепления изучаемой темы, при отработке умений и навыков (обучающее тестирование), во время проведения химического практикума (виртуальная лаборатория), при контроле знаний (интерактивное тестирование). Использование компьютерных программ на уроке по химии позволяет увидеть то, что на обычном уроке невозможно: смоделировать химический процесс, провести опасную реакцию.

Учащиеся принимают активное участие в создании уроков, чему способствует поиск и систематизация информации, тем самым, формируются навыки самостоятельной работы и владения информационными компьютерными технологиями. При подготовке к урокам они используют Интернет-ресурсы, образовательные сайты как информационное поле, позволяющее получить дополнительную оперативную, актуальную информацию по теме урока. Я использую любознательность и высокую познавательную активность обучающихся для целенаправленного развития их личности, поэтому основная задача для меня состоит в том, чтобы интегрировать информационные знания с курсом химии. Такая интеграция позволяет мне сделать изучение предмета более мобильным, адаптированным к требованиям современного общества.

        Использование программных средств на уроках химии имеет ряд достоинств: значительный объем материала, охватывающий различные разделы курса школьной химии; наглядность подачи материала (учащиеся имеют возможность увидеть и изучить пространственное строение молекул); наличие демонстраций тех химических опытов, которые опасны для здоровья детей (например, опыты с ядовитыми веществами); ускорение темпа урока за счет усиления эмоциональной составляющей.

        В своей работе использую такие мультимедийные электронные учебники и пособия: «1С. Репетитор. Химия», «Виртуальная лаборатория. Химия 8-11 класс», «Уроки химии Кирилла и Мефодия»; «Подготовка к ЕГЭ по химии (биологии)», «Интерактивные творческие задания по химии»  и др. Презентации, разработанные мной и моими учениками, применяю при изучении новой темы, при обобщении изученного материала, для проведения самостоятельных работ, а также активно использую Интернет - ресурсы. Для коррекции и контроля знаний учащихся использую готовые интерактивные тесты «Уроки химии (биологии) Кирилла и Мефодия», проекта Infourok.ru, компьютерное тестирование при помощи тестирующей  оболочки New-test.  Для подготовки уроков использую разнообразные Интернет-ресурсы: занимательная химия, http://school-collection.edu.ru.  Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов, http://fcior.edu.ru.  Федеральный центр информационно – образовательных ресурсов.

Исходя из вышесказанного, следует, что информационные технологии повышают уровень обучения и вызывает интерес учащихся к предмету, а также дают возможность увеличить плотность урока, качество изученного материала, повысить темп урока, эффективно провести проверку усвоенных знаний, развивать творческие компетентности обучаемых.

Интегративная технология как путь к формированию метапредметных знаний.

        Идеи интеграции все настойчивее проникают в школьную практику. В школе целесообразно проводить работу над созданием системы интегрированных наук, к которым, безусловно, относятся предметы естественного цикла. Такая работа проводится поэтапно: согласование учебных программ, обсуждение и формулирование общих понятий, согласование времени изучения, взаимные консультации, планирование тематики и конспектов интегрированных уроков. В процессе интеграции наук формируются метапредметные умения:

- аналитические,

- учебно-информационные,

- коммуникативно-речевые.

      На интегрированных уроках, анализируя факты и явления, учащиеся активно познают действительность, находят причинно-следственные связи, происходит формирование следующих умений:

- умения сопоставлять явления и факты;

- умения выделять главное;

- умения составлять из отдельных элементов целую картину;

- умения формулировать общую проблему;

- умения делать философские, экономические, политические, нравственные выводы.

 Интегрированные уроки развивают познавательный интерес учащихся, побуждают к активному познанию окружающей действительности, поэтому очень важно сформировать у учащихся метапредметные учебно-информационные умения:

1) умение извлекать информацию из различных источников;

2) умение составлять план и отбирать материал по заданной теме;

3) умение составлять письменные тезисы и  подбирать цитаты;

4) умение составлять таблицы, схемы, графики.

5) умение составлять связное устное высказывание, соблюдать эмоциональные паузы и контрастность произношения;

6) умение использовать различные средства наглядности;

7) умение выражать свое мнение и аргументировать его, вести дискуссию;

8) умение оформлять научно-исследовательские работы.

     Мной разработан интегрированный урок «Химия жизни» (10-11 класс). Данный урок является уроком обобщения и систематизации знаний по теме «Биологически важные  органические соединения». Основная идея урока – показать особый набор химических веществ в организации жизни. Цель урока – обобщить и систематизировать знания учащихся о биологически важных органических соединениях. Уроку предшествует большой подготовительный этап. Ученики получают задания на написание лучшей статьи в журнале «Химия жизни». Обучающиеся подробно изучают свою тему, проводят эксперименты, создают презентации и затем  защищают свои работы. Класс делится на творческие группы, каждая из которых выбирает одну из предлагаемых тем:

1) Вода – вещество жизни;

2) Энергетический резервуар – жиры;

3) Углеводы – источники энергии;

4) Белки – носители жизни;

5) Нуклеиновые кислоты – хранители наследственной информации;

6) Витамины.

     Урок отвечает требованиям стандартов нового поколения, направлен на увеличение познавательной активности и мотивации учащихся к изучению химии, биологии, информатики, развитие творческих способностей школьников, экспериментальная часть способствует формированию у учащихся качеств исследователя, а также содействует  хорошей подготовке для успешной сдачи ЕГЭ по химии и биологии.

     Таким образом, интегрированные уроки дают ученику достаточно широкое и яркое представление о мире, в котором он живет, о взаимопомощи, о существовании многообразного мира материальной и художественной культуры. Основной акцент в интегрированном уроке приходится не столько на усвоение знаний о взаимосвязи явлений и предметов, сколько на развитие образного мышления. Интегрированные уроки также предполагают обязательное развитие творческой активности учащихся. В старших классах интегрированные уроки являются важнейшей частью системы межпредметных связей. Материал таких уроков показывает единство процессов, происходящих в окружающем нас мире, позволяет учащимся видеть взаимозависимость различных наук

     Взаимодействие учителя и ученика на уроке, построенное на разнообразных формах организации учебно-познавательной деятельности учащихся, организации самостоятельной познавательной деятельности школьников, использование групповых и парных форм работы наряду с индивидуальными и фронтальными, формирование у обучающихся положительной мотивации к обучению и потребность в знаниях, осуществление дифференцированного подхода к организации учебно-познавательной деятельности учащихся, обеспечение самоконтроля и взаимоконтроля, проведение диагностики хода и результата образовательного процесса повышает качество обучения и как результат качество образования.

Список используемой литературы:

1. Валькова Г., Зайнуллина Ф., Штейнберг В. Логико-смысловые модели – дидактическая многомерная технология / В. // ДИРЕКТОР ШКОЛЫ: науч.-метод. журн. для рук. учеб. заведений и органов образования. – 2009. – № 1.

2. Кузнецов А.А. О школьных стандартах второго поколения / А.А. Кузнецов. // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. – 2008. – № 2.

3. Ковалева Г.С., Красновский Э.А., Краснянская К.А., Логинова О.Б., Татур О.А. Модель системы оценки результатов освоения общеобразовательных программ. /www. standart. edu. ru/.

4.Суслов В.Н. Решаем проектные задачи: исследование, творчество, сотрудничество: учебно-методическое пособие. — Ростов н/Д: Легион, 2012. – 128 с. 2.

5. Фоменко И.А. Создание системы формирования нового содержания образования на основе принципов метапредметности. / fomenko.edusite.ru/p35aa1.html/.

6. Хуторской А.В. Метапредметное содержание и результаты образования: как реализовать федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) // http://www.eidos.ru/journal/2012/0229-10.htm

7. Хуторской А.В. Работа с метапредметным компонентом нового образовательного стандарта // Народное образование №4 2013 – с. 157-171.

8. Концепция федеральных государственных образовательных стандартов общего образования: проект / Рос.акад. образования; под ред. А.М. Кондакова, А.А. Кузнецова. — М.: Просвещение, 2008.

9. Словарь-справочник по педагогике. Автор-составитель В.А. Мижериков, под ред. П.И. Пидкасистого. – М., 2004.

10. Федеральный государственный образовательный стандарт общего образования / М-во образования и науки Рос. Федерации. – М: Просвещение, 2011. – 48 с.