МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет физико-математических
и естественных наук Кафедра «Химия и теория и методика обучения химии»
Направление подготовки 44.04.01 Педагогическое образование
Магистерская программа «Химическое образование»
Отчет по научно-исследовательской работе
на тему:
«Физико-химические методы анализа в проектной деятельности школьников»
Студент Гуськова Е.Н.
Руководитель Вернигора А.Н.
Пенза, 2018
План
проект химия цифровой лаборатория
1. Проектная деятельность по химии
1.1 Метод проектов в обучении химии
1.2. Виды проектов
1.3 Этапы работы над проектом
2. Физико-химические методы анализа в средней школе
3. Цифровые лаборатории в школе
3.1 Применение цифровых лабораторий в проектной деятельности
3.2 Цифровая лаборатория Lab Quest
Вывод
Литература
1. Проектная деятельность по химии
В условиях огромного информационного потока последних десятилетий актуальной становится задача развития активности и самостоятельности школьника, его способности к познанию нового и решению сложных жизненных проблем [1].
В современном обществе образованный человек - это не только человек, вооруженный знаниями, но и умеющий добывать, приобретать знания, применять их в любой ситуации. Выпускник школы должен уметь адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях, самостоятельно критически мыслить, быть коммуникабельным, контактным в различных социальных группах. Речь здесь идет о формировании у обучающихся современных ключевых компетенций: общенаучной, информационной, познавательной, коммуникативной, ценностно-смысловой, социальной [1].
1.1 Метод проектов в обучении химии
Термин проект произошел от латин. projectus - брошенный вперед. В “Словаре русского языка” С. И. Ожегова проект понимается как: 1) разработанный план сооружения, какого-нибудь механизма, устройства; 2) предварительный текст какого-нибудь документа; 3) замысел, план.
Метод проектов не является принципиально новым в педагогической практике. Возникший из идеи свободного воспитания в начале прошлого столетия в США этот метод вобрал в себя идеи гуманистического направления в философии и образовании. Джон Дьюи (1859-1952 гг) и его ученик Уильям Херд Килпатрик предложили стоить обучение на активной основе, через целесообразную деятельность ученика [35]. Параллельно с американцами основы проектного обучения разрабатывались и в России. Небольшая группа педагогов-исследователей под руководством С.Т. Шацкого работала по проблеме внедрения проектного метода в практику обучения с 1905 года [2].
Но в связи с революцией 1917 года, и последующими изменениями в методике преподавания учебных дисциплин и жизни общества в целом, педагоги постепенно отошли от этого метода [2]. В 1931 году метод проектов подвергся осуждению и был практически запрещен к применению. Но, несмотря на осуждения, полностью этот метод искоренен не был. Элементы этого метода с большим успехом применялись в кружковой работе Сегодня, на новом этапе, мы вновь возвращаемся к методу проектов [3].
«Метод проектов - система обучения, при которой учащиеся приобретают знания и умения в процессе планирования и выполнения постепенно усложняющихся практических заданий - проектов» [14].
Проектная деятельность школьников похожа на учебно-исследовательскую, но отличается от последней по ряду признаков. Во-первых, в отличие от исследования метод проектов нацелен на всестороннее и систематическое исследование проблемы и разработку конкретного варианта (модели) образовательного продукта. Во-вторых, для учебно-исследовательской деятельности главным итогом является достижение истины, тогда как работа над проектом предполагает получение, прежде всего, практического результата. Кроме того, если проект, является результатом коллективных усилий исполнителей, на завершающем этапе деятельности предполагает рефлексию совместной работы, анализ полноты, глубины, информационного обеспечения, творческого вклада каждого [4].
Главным преимуществом метода проекта является его профориентационная направленность. Исследовательская деятельность, осуществляемая при создании проекта, может послужить отправной точкой к возникновению интереса к химической науке. Нестандартные ситуации исследования активизируют деятельность учащихся, делают восприятие учебной информации более активным целостным, эмоциональным, творческим [11].
Применение метода проектов позволяет добиться значимых результатов при обучении химии. С психологической точки зрения, знания, добытые самостоятельно для человека более ценны в личностном плане, а, следовательно, усваивается в более полной мере. Кроме того, школьники учатся искать информацию не только в объяснениях учителя и учебнике, но и в других источниках. Компьютер и сеть Интернет выступают здесь не как источник развлечений, а как средство поиска и обработки информации, что важно для современных подростков. Они также учатся критически оценивать полученную информацию, систематизировать ее, строить предположения, делать выводы, что, несомненно, способствует развитию мышления школьников [11].
Как и у любого метода, у метода проектов есть не только плюсы. Применение этого метода требует существенных временных затрат как у учителя, так и у ученика. Кроме того, учитель, руководящий проектной работой, должен иметь высокий уровень компетентности не только в области преподаваемого предмета, но и в других отраслях знаний. При преподавании химии далеко не на каждом уроке создание проекта позволяет добиться значимых результатов. Существуют темы, например, “строение атома” или “химическая связь”, где метод проектов практически не применим. Кроме того, по сравнению с другими методами, например, объяснительно - иллюстративным, дополнительной трудностью является невозможность объединить в одну исследовательскую группу весь класс, в котором обучаются дети с различными академическими способностями. Трудно также объективно оценить степень участия каждого ученика в групповых проектах [5, 6]. Поэтому метод проектов ни в коем случае нельзя рассматривать как один из альтернативных подходов к организации учебного процесса (точно также как виртуальный лабораторный практикум или виртуальный демонстрационный эксперимент считать альтернативой лабораторного практикума и реального демонстрационного эксперимента). Он должен включаться в учебный процесс как дополнительное средство, повышающее качество учебного процесса и способствующее развитию личностных качеств обучаемых [7].
1.2 Виды проектов
В различных источниках [9, 10, 11, 12] встречается следующая классификация проектов:
1) Практико-ориентированный тип проекта. Целью такого проекта является решение практических задач. Продуктом проектной деятельности выступают выпущенные учебные пособия, инструкции, памятки, рекомендации, а так же различные макеты и модели. Тип деятельности учащегося: практическая деятельность в определенной учебно-предметной области.
2) Исследовательский проект предполагает доказательство или опровержение какой-либо гипотезы. В результате исследования получается отчет установленного образца. Деятельность учащегося, при выполнении данного вида проекта, связана с экспериментированием, логическими мыслительными операциями.
3) Целью информационного проекта является сбор информации о каком-либо объекте или явлении. Продуктом такого проекта является сбор статистических данных, результатов опросов общественного мнения, обобщение высказываний различных авторов по какому-либо вопросу. В этом случае деятельность учащегося связана со сбором, проверкой, ранжированием информации из различных источников, общение с людьми как источниками информации.
4) Творческий проект предполагает привлечение интереса публики к проблеме проекта. Конечным продуктом такого вида проекта является литературные произведения, произведения изобразительного или декоративно-прикладного искусства. Деятельность учащегося как правило творческая, связана с получением обратной связи от публики.
1.3 Этапы работы над проектом
Различные авторы [21, 22, 23, 24, 25] выделяют разные этапы работы над проектом, но в целом можно выделить следующие этапы:
1) Поисковый этап. Данный этап начинается с определения тематического поля проектов. Под тематическим полем в данном случае понимается некая ограниченная область знаний, выделяемая на основе наблюдений познавательных потребностей и интересов детей. При определении тематического поля проекта можно опираться, например, на потребности человека в различных областях жизнедеятельности: школа, дом, досуг, отдых, общественно полезная деятельность, производство и предпринимательство, общение. При этом основополагающим принципом должна стать самостоятельность выбора ученика - основа для формирования его ответственности за процесс и результат работы [15]. Следующим шагом является постановка проблемы. Возможными источниками проблемы могут выступать базовые дидактические противоречия:
- между известным и неизвестным;
- между знаниями и умениями;
- между сложностью задачи и наличием способа ее решения;
- между потребностями и возможностями их реализации[17].
2) Аналитический этап. После постановки цели проекта в первую очередь на этом этапе необходимо определить, какая информация необходима для ее достижения (реализации проекта). На основе анализа ситуации ученик может поставить (с помощью учителя, а позже - самостоятельно) проблему или конкретизировать ту проблему, с которой он пришел в проект [19]. Постановке проблемы предшествует выявление противоречий между реальной и желаемой ситуацией. Когда учащимся ясна цель проекта, следует организовать работу по определению задач, которые указывают на промежуточные результаты и отвечают на вопрос, что должно появиться (быть сделано), чтобы цель проекта была достигнута (чтобы результат был получен). Задачи могут решаться в различной последовательности (иногда параллельно группа может работать над решением нескольких задач), их не следует путать с этапами работы (сбор информации, изготовление предмета, подготовка материалов к презентации и т.п.).
3) Практический этап. На этом этапе учащиеся реализуют запланированные шаги (действия), выполняют текущий контроль. При работе над проектом учащиеся реализовывают\осваивают различные технологии деятельности, новые способы деятельности (видеосъемка, работа с компьютером, проведение социологических исследований, сварка и т.д.). Взаимодействие учителя и ученика в режиме, при котором педагог является не источником знаний, а консультантом, приемлемо всеми педагогами, однако целый ряд профессиональных установок учителя противоречит задачам консультанта.
Так, консультант не дает ответа на вопрос, который не был ему задан. Это правило противоречит стремлению учителя предложить свои знания, свой опыт для учащихся, если на них нет запроса.
Консультант не формулирует суждений, возражений или рекомендаций, пока учащийся полностью не выразит все свои чувства и мысли[18].
4) Презентационный этап. Каждый проект должен завершаться получением какого-либо продукта. Педагог несет ответственность за создание условий для оформления результатов проектной деятельности и публичной презентации (предоставление свободного доступа к компьютерной технике и другому оборудованию, стендовому пространству и т.п.) [20].
5) Контрольный этап. После проведения презентации учащимся проводится оценка как полученного продукта, так и собственного продвижения в проекте.
2. Физико-химические методы анализа в средней школе
Физико-химические методы анализа основаны на количественном изучении зависимости состав - физическое свойство объекта. Аналитическим сигналом служит электрический потенциал, сила тока, сопротивление и любой другой параметр (температура фазовых превращений, твердость, плотность, вязкость, давление насыщенного пара и т.п.), связанный определенной функциональной зависимостью с составом и концентрацией объекта исследования. Физико-химические методы исследования обычно требуют высокочувствительной аппаратуры. Достоинствами этих методов являются их объективность, возможность автоматизации и быстрота получения результата [26]
Общее число физико-химических методов довольно велико, оно составляет несколько десятков. Наибольшее практическое значение среди них имеют следующие методы:
1) электрохимические - основаны на измерении электрической проводимости, потенциалов, силы тока и других электрохимических или электрофизических параметров анализируемой системы;
2) спектральные - основаны на измерении различных эффектов взаимодействия вещества с электромагнитным излучением и какого-либо спектрального параметра (длины волны, частоты колебаний, энергии). Эта группа методов является наиболее обширной и важной по практическому значению;
3) хроматографические (разделения и анализа) - основаны на процессах адсорбции (абсорбции) и десорбции определяемого вещества. Широко используются и незаменимы при разделении близки по свойствам компонентов сложных смесей (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот и др.). Аналитическим параметром в данном случае является положение хроматографического пика на хроматограмме.