Е.М. Тишкина Формирование процедурных знаний в процессе решения задач по химии

Е.М. Тишкина, учитель химии МБОУ Видновская СОШ 9
Формирование процедурных знаний в процессе решения задач по химии
Решение задач является одной из самых важных компетенций ученика,
как с точки зрения освоения предметных знаний (непосредственного
обучения химии), так и с точки зрения развития личности школьника –
развитие его интеллектуальных умений, которое происходит на основе
предметных знаний. Как известно, не все ученики обучаются решению задач
быстро и легко.
Основная проблема в осуществлении этой деятельности состоит в
согласовании различных типов знаний при осмыслении текста задачи и
осуществлении поиска адекватного решения. В современной педагогической
психологии (Дж.Р. Андерсон, А.А. Плигин, М.А. Холодная) выделяется три
типа знаний: декларативные, процедурные и ценностные. В частности, А.А.
Плигин пишет, что декларативные знания – знания о предметах и явлениях,
содержательный образовательный минимум, который обычно задан в виде
системы понятий. Процедурные знания – знания о действиях с предметами
(явлениями), представлены в рамках методики преподавания этих знаний
(могут выражаться в виде различного рода рекомендаций и предписаний для
учителя
и
ученика)1.
Ценностные
знания
показывают
личностное
отношение к определённым фактам, явлениям, умозаключениям, действиям2.
В целом следует отметить, что декларативные знания помогают выделить
изучаемый предмет среди всех других, близких по своей сущности,
процедурные знания отвечают за качественное применение усваиваемых
знаний, а ценностные – за личностное отношение к опыту культуры.
В ходе решения задач ученик должен использовать декларативные
знания (определить к какому разделу химических знаний относится задача и
Плигин, А.А. Образовательная технология и обучение педагогов основам ее проектирования / А.А. Плигин
// Школьные технологии. - 2008. - №2. - С. 9.
2
Плигин, А.А. Разработка психодидактики и целенаправленное развитие познавательных стратегий
школьников // Целенаправленное развитие познавательных стратегий школьников (ЦРПС): из опыта работы
Московской экспериментальной площадки / Под редакцией Плигина А.А. М.: издательство "11-й
ФОРМАТ", 2011. -с. 5-6.
1
1
актуализировать сущность основных понятий), после ему необходимо
подключить процедурные знания: вспомнить предметные закономерности
(правила, расчетные формулы, схемы предметных действий и т.д.),
умственные приемы решения задач (для этого будет востребована система
интеллектуальных операций). Если задача имеет особый личностный смысл
(решение жизненной ситуации, которая может быть актуальной для ученика),
то вступают в действия ценностные знания, которые усиливают учебную
мотивацию.
К сожалению, образовательные стандарты и содержание школьных
учебников преимущественно содержат декларативные знания. В школе учат
понятиям, а не действиям с ними.
Наши разработки лежат в концепции и технологии А.А. Плигина
«Целенаправленное
(ЦРПС)»,
в
развитие
которой
познавательных
предполагается
баланс
стратегий
всех
школьников
типов
знаний
с
преимущественным акцентом на процедурных. В данной концепции
предлагается целенаправленно выделять структуру процедурных знаний,
необходимых школьнику в обучении (особенно это касается способов
решения типовых задач). Процедурные знания могут быть представлены в
процессе обучения в различных формах: индивидуальная стратегия решения
задачи, памятка по управлению учебными действиями, обобщающая схема,
содержащая
различительные
действия
для
реализации
успешной
познавательной стратегии и т.д.
Остановимся более подробно такой форме процедурных знаний как
индивидуальная стратегия. «Познавательной стратегией
индивидуальная
практических
последовательность
действий,
направленных
называется
мыслительных
операций
и
на
результата
в
реализацию
познавательной (учебной) деятельности».3
Ниже приведены примеры индивидуальных познавательных стратегий.
Плигин, А.А. Познавательные стратегии школьников / А.А. Плигин. - М.: Профит Стайл, 2007. - 527 с.
[с.28]
3
2
Индивидуальная познавательная стратегия ученика 1:
 Просматриваю количество чисел и единицы измерения.
 Когда читаю текст задачи, проговариваю про себя условие задачи.
 В тексте моё внимание привлекли известные масса и объем двух
исходных веществ, следовательно, это задача на «избыток-недостаток»
и для нахождения количества вещества нужно вспомнить две формулы.
 В моей работе было семь действий:
1) записываю «дано». Читая текст, сразу представлял себе буквенное
обозначение величины, которая названа в задаче, и записывал ее в «Дано».
2) записываю уравнение реакции. Представил названные вещества сразу в
виде формул, записал их в левую часть уравнения, соединил знаком «+»,
затем дописал правую часть уравнения, зная, что это реакция обмена.
3) просмотрел задачу несколько раз,
4) вспомнил формулы для расчета количества вещества,
5) нашел количество вещества для двух исходных веществ, определил, какое
из них находится в недостатке. Далее решаю задачу, используя эту величину.
6) нашел количество того вещества, про которое спрашивается в задаче,
затем его массу,
7) проверил, может ли быть такой ответ? Убедившись, что эта цифра
реальная, записал «ответ».
Индивидуальная познавательная стратегия ученика 2:
При решении задачи в моих действиях было пять этапов:
1) определение типа задачи и способа ее решения: когда я увидела, что дана
масса обоих исходных веществ, то сразу решила, что задача на избытокнедостаток, а раз дан выход, то ещё и на выход. Сразу стало ясно, что
сначала решаем задачу, как задачу на избыток-недостаток, а заканчиваем
способом решения на выход.
2) запись дано: читая текст, сразу представляла себе буквенное обозначение
величины, которая названа в задаче и записывала ее в «Дано».
3
3) запись уравнения реакции: когда я читала текст задачи, я, как всегда,
представляла себе в виде формул названные вещества, записала их в левую
часть уравнения, соединив знаком «+». Затем дописала правую часть
уравнения, кроме этого, представляла себе белый осадок на дне пробирки сульфат бария.
4) решение задачи:
а) так как задача на избыток-недостаток, то надо найти количество обоих
веществ.
б) составила пропорцию (для того, чтобы определить, какое вещество в
недостатке), посчитала по недостатку.
в) завершила решение задачи быстро: вспомнила формулу для расчета
практически полученной массы.
г) посчитала, записала ответ.
5) После решения задачи я проверила вычисления и запись уравнения
реакции.
В ходе обобщающих уроков может быть реализовано формирование
других форм процедурных знаний. Нами был разработан и реализован урок
«Различные
типы
целенаправленное
задач»,
в
формирование
рамках
которого
обобщенных
осуществлялось
декларативных
и
процедурных знаний, связанных с решением различных типов задач,
изучаемых в 9 классе. Учениками были проанализированы тексты задач
различных типов и выявлены те элементы в задаче, которые дают
возможность определить, какого типа эта задача (формулировка условия или
вопроса задачи, ключевые слова, величины, указанные в условии). В
результате совместного обсуждения была составлена итоговая таблица (см. в
конце), содержащая различительные действия для реализации успешной
познавательной стратегии. Особенностью этой таблицы является то, что в
ней обобщен материал большого объема (4 типа задач). При этом в ней
представлены не только ключевые декларативные знания, но и процедурные
знания – то, что поможет определить тип задачи (в тексте задачи или в
4
вопросе), а так же те действия, которые следует осуществить, чтобы
приблизиться к решению.
После проведения обобщающего урока «Различные типы задач»
учащиеся составили памятку, которая является одной из важнейших форм
процедурных знаний, ниже приводим её текст:
Памятка по решению задач различных типов:
1. Внимательно прочитайте текст задачи, обращая внимание на те
величины, которые встречаются в тексте.
2. Читая задачу ещё раз, по частям, запишите «Дано» и вопрос задачи.
При записи «дано» опирайтесь на название величины (вспомните её
обозначение), на единицы измерения (они подскажут, какую величину
записать).
3. Определите тип задачи с помощью ключевых слов в «дано» или
вопросе задачи.
4. Представьте себе химическую ситуацию, те процессы, о которых
говорится в тексте задачи, при желании нарисуйте рисунок,
представьте те величины, о которых говорится в задаче, их химический
смысл. Наметьте приблизительный план действий. Понять условие
задачи не значит правильно составить уравнение реакции, как правило,
сложность задачи, её «подводные камни» заключаются в чем-то
другом.
5. Запишите уравнение реакции, для этого:
а) составьте формулы исходных веществ, проанализируйте, к каким
классам соединений они относятся;
б) определите, каком типе взаимодействия идет речь (кислотноосновное или окислительно-восстановительное). Если не уверены в
правильности своих размышлений, воспользуйтесь справочником;
в) напишите формулы получившихся веществ;
г) проверьте формулы исходных и получившихся веществ по степени
окисления, расставьте коэффициенты;
5
д) ещё раз вернитесь к тексту задачи, проверьте, правильно ли Вы
представляли себе химическую ситуацию.
6. Над уравнением реакции отметьте, что известно про каждое вещество и
процесс в целом, и что спрашивается в задаче.
7. Запишите формулы, в которых участвуют величины, записанные в
«Дано». Уточните составленный ранее план действий, проследите путь
от тех величин, которые известны к тем, которые нужно найти.
Помните, что самой главной величиной в химии является количество
вещества, практически во всех задачах необходимо его найти, чтобы
приблизиться к решению.
8. Составьте соотношение между количеством того вещества, про
которое что-то известно и тем, про которое спрашивается в задаче.
9. Время
от
времени
возвращайтесь
к
представленному
образу
химической ситуации, проверяя, все ли её особенности вы учли.
10.Найдите то, что спрашивается в задаче.
11.Сделайте проверку или, если это не возможно, проанализируйте
реальность полученной величины.
12.Запишите ответ.
Из приведенной памятки видно, что ученики вместе с учителем вышли на
новый уровень управления предметными и интеллектуальными действиями
в процессе решения задач.
По итогам работы с различными типами процедурных знаний (работа с
индивидуальными познавательными стратегиями, работа по составлению
обобщающей таблицы и памятки) ученикам была дано задание, состоящее из
4 задач разных типов. Эта работа была проведена в двух группах экспериментальной и контрольной, её результаты показывают, что в
экспериментальном классе почти в два раза меньше процент учащихся, не
решивших задачи или решивших всего одну задачу (11% и 21%), но зато
количество учащихся, решивших 2, 3 и 4 задачи выше (в среднем на 10%),
чем в контрольном.
6
В заключении следует отметить, что учитель может самостоятельно
разрабатывать подобную систему процедурных знаний в каждой теме
преподаваемого предмета, что является очень важным не только для
предметной успешности школьников, но и для их дальнейшего развития
умения учиться, так как качественное управление учебной деятельностью
возможно только при расширенном составе процедурных знаний в ходе
обучения. Целенаправленное и сбалансированное формирование все трех
типов знаний (декларативных, процедурных и ценностных) должно стать
одним из принципов современной дидактики.
Таблица к уроку «Различные типы задач».
7
Тип задачи
Особенности содержания Особенности
в Ключевые знания
условия задачи
формулировке вопроса
задачи
Указана массовая доля Какова массовая доля
m (в-ва)
вещества
в
растворе, или
концентрация
концентрация
раствора, вещества в исходном или
ω=
слова
«раствор, получившемся растворе
m (р-ра)
С
участием взаимодействует с водой, «вычислите, сколько мл
растворов
растворить в воде»
раствора потребуется?»
Ключевые действия
Следует помнить, что в реакции
участвует «чистое вещество», а не
раствор, поэтому все расчеты
следует вести по «чистому
веществу». Найти массу вещества
в
растворе
по
формуле:
m(в-ва)=ω•m(р-ра).
или массу раствора по формуле:
m(р-ра)=m(в-ва)/ω
Избытокнедостаток
На примеси
Выход
теоретически
возможного
Известны масса или объём «Хватит
ли
одного
обоих исходных веществ.
вещества
для
взаимодействия
с
другим? Какие вещества
останутся
в
системе
после
реакции
непрореагировавшими?»
«Примеси»,
«смесь», Определите
массовую
«техническое
вещество» долю, объёмную долю
названия горных пород и вещества в смеси.
минералов, массовая доля
вещества в прир. минерале
или горной породе, сплаве,
смеси,
объемная
доля
вещества в газовой смеси.
Практический
выход Определите
выход
составляет…от
продукта
реакции от
от теоретического,
потери теоретически
производства
возможного.
составляют…
В реакции полностью
тратится то вещество,
которого
меньше
(недостаток),
его
количество и будет
определять количество
продукта реакции.
m (прим)
ω(пр) =
m(образца)
Найти количества каждого из
участвующих в реакции веществ и
определить,
какое
из
них
прореагирует
полностью
(в
недостатке),
учитывая
коэффициенты
в
уравнении
реакции.
Следует помнить, что в реакции
участвует «чистое вещество», а не
смесь, поэтому все расчеты по
уравнению реакции следует вести
по
«чистому
веществу».
m(в-ва)=m(образца)-m(прим)
m (практ)
Следует помнить, что, проводя
расчёт по уравнению реакции,
необходимо
использовать
теоретические массу и объём.
m (теор)
m(теор)=m(практ)/ή
ή=
8