министерство образования и науки автономной республики крым

Мирошниченко Валентина Петровнаучитель высшей квалификационной
категории, учитель - методист
Воинской общеобразовательной
школы I-III ступеней
Красноперекопского района АР Крым
Цели проекта:
 умственное развитие учащихся;
 развитие абстрактного мышления, необходимым компонентом которого
является логическое мышление;
 развитие способности к научному описанию изучаемого химического
объекта;
 формирование практических навыков анализа информации, переход от
традиционной парадигмы образования «учитель — учебник — ученик» к
новой парадигме «ученик — учебник — учитель»;
Объект исследования: логики химической науки.
Ожидаемый результат: введение в курс химии логик химической науки
позволит развить у учащихся системное мышление, которое является главной
составляющей творческого мышления, что позволит:
 повысить интерес к изучению химии как науки;
 повысить уровень учебных достижений учащихся;
 развить способность к научному описанию изучаемого химического
объекта;
 выработать умение ориентироваться среди различных химических реакций,
составлять необходимые уравнения, объяснять свои действия
 сформировать навыки научной организации самообразования.
После изучения данного курса учащиеся могут иметь различный уровень качества
образования:

Минимальный - решение простейших задач по алгоритму.

Достаточный – решение незнакомых задач и выполнение упражнений, для
решения которых используются известные алгоритмы.

Творческий – выполнение заданий и решение задач, направленных на
развитие творческого потенциала личности.
2
II. Основной период.
2010 - 2012 годы
Цель: переход системи
работы над развитием логического
мышления
учащихся в режим функционирования.
Научный
аспект: теоретически обосновать проблему совершенствования
логического мышления учащихся, направленную на последовательность изучения
материала, при которой любая новая порция материала основывается на
предыдущей.
Педагогический аспект: разработать приемы формирования логического
мышления,
подобрать
задания,
образующие
систему,
способствующую
формированию и развитию логического мышления.
1. Теоретическое обоснование. Логики химической науки.
Логика — это наука о наиболее общих законах и формах мышления. Под
логикой понимают также ход рассуждений, умозаключений. Логика учит, как правильно по форме (структуре) построить рассуждение, чтобы прийти к истинному
выводу
из
истинных
характеризующееся
посылок,
и
считает
последовательностью,
логичным
рассуждение,
непротиворечивостью,
доказа-
тельностью. В учебном процессе чаще всего под логичностью изложения учебного
материала понимают такую последовательность его рассмотрения, при которой
любая последующая порция материала основывается на предыдущей. Учебный
материал, построенный по методическому принципу систематичности, усваивается
учащимися без особых затруднений.
необходимо
с
учетом
возможности
Следовать принципу систематичности
использования
других
способов
последовательного расположения учебного материала, основанных на объективных
положениях науки — ее содержании и структуре. И эти последовательности
называются логиками изучаемой науки. Слово «логика» иногда используют,
когда говорят о связях, отношениях и законах строения и развития самых
различных изучаемых объектов, которые в философии и самой науке логике
называют вещами и предметами, а потому для обозначения закономерностей
3
окружающего мира и составляющих его объектов применяют словосочетание
«логика вещей». В то же время каждая естественная наука изучает свои
собственные материальные объекты. Химия изучает вещества и реакции. Изучение
любого материального объекта подчинено не только законам мышления, но и в
первую очередь внутренней логике изучаемого объекта, т. е. закономерностям связей между элементами (частями) объекта, их взаимодействий и взаимовлияний.
Очевидно, следует стремиться к тому, чтобы описание изучаемого объекта было
одновременно системным и систематическим. Такому же описанию важно обучать
учащихся. Логика науки — это такая последовательность расположения
элементов знания или учебного материала, которая повторяет ход изменения
некоторой характеристики изучаемого данной наукой объекта.
Отметим одну особенность логик науки. Несмотря на их объективность, выделение
и использование логик науки в учебных целях подчинено субъективным интересам
преподавателя. Немаловажно и то, что в одном курсе или в одном учебнике автор
может пользоваться несколькими логиками, совмещая их. Какие же логики
химической науки известны и какие представления химии могут служить
основаниями для таких логик?
1. Логика организации изучаемого объекта. Каков объект (предмет) химии? Это
зависит от того определения химии, которое принято в момент изучения науки.
Если рассматривать химию как «науку о веществах и их превращениях», то
выделение вещества как объекта изучения требует первоочередного рассмотрения
именно вещества. Вещество в химии можно рассматривать как образование,
построенное путем всевозможных сочетаний трех видов фундаментальных частиц
— электронов, протонов и нейтронов.
Эти образования могут быть распределены по нескольким классам в зависимости
от числа и степени упорядоченности входящих в них частиц, видов связи между
ними. Такие классы принято называть уровнями организации вещества.
Выделены следующие уровни организации вещества: элементарная или фундаментальная частица (электрон, протон, нейтрон) — ядро — атом, атомный ион —
молекула, молекулярный ион — ассоциат молекул или ионов (комплексная
частица) — коллоидная частица — кристалл. Поэтому, строение вещества
4
целесообразно
изучать,
последовательно
перемещаясь
от
одного
уровня
организации вещества к другому. Никому еще не удалось совместить логику
уровней организации вещества с логикой исторического познания вещества, т. е.
рассмотреть вещество от макроуровней организации (кристалл) до микроуровней
(атом, атомное ядро). Логика уровней организации вещества позволяет определить
и последовательность изучения видов химической связи.
Сначала с позиций
метода валентных связей можно рассмотреть ковалентный и донорно-акцепторный
механизмы образования связи, неполярную, полярную и ионную связи, углы между
связями, гибридизацию атомных орбиталей, σ- и пи-связи, одинарную, двойную и
тройную связи; затем с помощью метода молекулярных орбиталей
изучить
металлическую связь, водородную связь, силы Ван-дер-Ваальса.
2. Логика последовательности изучения химии элементов.. В качестве логики
для изучения этого раздела можно принять порядок заполнения электронами
энергетических уровней и подуровней атома. Здесь необходимо руководствоваться
научной логикой заполнения электронами энергетических уровней и подуровней
атомов элементов: заполнению s- и р - подуровней соответствует переход от
элементов I группы к элементам VIII группы. В таком же порядке целесообразно
располагать материал и по химии элементов. В другом случае возникнет
противоречие между нумерацией групп периодической системы и естественной
последовательностью изменения свойств элементов в периодах, группах. Это один
из ярких примеров очевидного следования логике науки.
3. Логика изучения веществ может основываться и на фазовых (агрегатных)
состояниях вещества. С этих позиций оправданы две последовательности: газ —
жидкость — кристалл и кристалл — жидкость — газ. Выбор направления
рассмотрения не имеет особого значения.
4. Логика изучения закономерностей протекания химических реакций.
Ответ на этот вопрос можно получить, если рассмотреть химию как систему знаний, составленную из четырех главнейших учений — взаимосвязанных целостных
совокупностей теоретических и фактологических положений:
- о направлении химических процессов (химическая термодинамика);
5
- о скорости химических процессов (химическая кинетика, механизмы реакций,
катализ);
- о строении вещества (строение атомов и молекул, химическая связь, строение
вещества в различных фазовых состояниях);
- о свойствах химических соединений (периодичность в изменении свойств
неорганических соединений, органические соединения).
Подчинение процесса изучения химии научной логике способствует более эффективному усвоению химических знаний и формированию у учащихся научной
картины мира, мировоззрения, способности логически мыслить. По существу,
использование логик науки при конструировании содержания обучения дает
возможность показать учащимся различные системы изучаемого объекта. Именно
последовательность расположения частей изучаемого материала показывает
учащемуся составляющие систему элементы и их взаимоподчинение. Учебный
материал, скомпонованный в соответствии с этим принципом, способствует
развитию системного мышления, которое является главной составляющей
творческого мышления. Соблюдение требований логики науки — непременное
условие
последовательного,
непротиворечивого
и
обоснованного
научного
мышления.
2. Организация работы по развитию
логического мышления учащихся
Логика (от греч. logos) – наука об общих законах развития объективного мира
и
познания.
Мышление
–
способность
рассуждать
и
мыслить.
Логическое мышление – способность мыслить, основанная на правильном
умозаключении.
Согласно «Концепции модернизации образования» образовательный процесс
должен быть направлен не только на усвоение знаний, но и на развитие способностей
мышления, выработку практических навыков. Необходимо также более широко
применять
методы
обучения,
формирующие
практические
навыки
анализа
информации, перейти от традиционной парадигмы образования «учитель — учебник
— ученик» к новой парадигме «ученик — учебник — учитель».
6
Изучение химии вносит свой вклад в умственное развитие учащихся. Предмет химии
по своей сути является кладезем для развития логического мышления учащихся, так
как содержит химический эксперимент, построенный на анализе, сравнении,
обобщении, объяснении причин, прогнозировании свойств. Тема «Периодический
закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева» построена
на сравнении, поиске сходных и отличительных свойств, формулировке выводов,
поиске причин изменения свойств элементов, объяснении зависимости свойств
элементов от строения атома. Среди общих целей образования центральное место
занимает развитие абстрактного мышления, необходимым компонентом которого
является логическое мышление, как дедуктивное, в том числе аксиоматическое, так и
продуктивное - эвристическое и алгоритмическое.
В процессе обучения в арсенал приемов и методов
Вид логики химии
человеческого мышления естественным образом учителем
включаются (отдельные примеры):
• индукция (переход от повторяемость признаков в
частного
к
общему- ряду предметов опреде-
Логика изучения
веществ
частный случай синтеза, ленного класса (оксидов,
путь
познания
«снизу оснований, кислот, солей,
вверх»)
классов органических
соединений. Заключение по
индукции представляет
собой вывод об общих
свойствах всех веществ,
относящихся к данному
классу на основании данных
наблюдения и эксперимента;
• дедукция (переход от изучение свойств фенолов на
общего
к
частному
частный случай анализа)
– основании знаний свойств
Логика
изучения
веществ
спиртов, эксперимент со
свойствами глюкозы дает
возможность сделать
7
умозаключение о природе
этого соединения, зная
свойства кислот, высказать
предположения о
химических свойствах
карбоновых кислот;
 обобщение
конкретизация
и конкретизация свойств
Логика
оксидов, оснований, кислот,
организации
изучаемого объекта
солей; установление
генетической связи между
классами неорганических и
органических соединений;

(деление
анализ
целого
составные части)
выяснение причин коррозии Логика изучения веществ
на металлов – анализ факторов,
причин
гидролиза
изучение
солей,
амфотерности
гидроксидов;
восстановление целостности
Логика
(комбинирование
объекта на основании
изучаемого объекта
элементов)
детального анализа частей,
• синтез
организации
например, изучение свойств
отдельных веществ,
выделение веществ в один
класс, вычленение общих
свойств;
 сравнение
изучение факторов коррозии
Логика
изучения
металлов, условий ее
закономерностей
возникновения; физических и
протекания химических
химических явлений,
реакций
установление различий
между процессами горения и
8
окисления; понятиями
степени окисления и
валентности, заряда иона;
реакций разложения,
отщепления и расщепления;
соединения и
присоединения; найти
отличия между реакциями
замещения в
неорганической и
органической химии.
 классификация
(деление по критериям)
деление веществ на простые и
Логика
сложные, определение
веществ
изучения
веществ молекулярного и
атомного строения,
распределение химических
элементов на группы,
выделение основных свойств
классов неорганических
соединений и другое);
• систематизация
установление принципа
(подведение под понятие) объединения веществ в
Логика
изучения
веществ
классы, выделение
функциональных групп;
 аналогия
(нахождение сходства)
изучение свойств спиртов,
Логика
фенолов, альдегидов, кетонов, последовательности
карбоновых кислот,
изучения веществ
нахождение сходства;
 исследование
экспериментальным путем
Логика
изучение свойств веществ,
веществ
изучения
особенностей химических
9
реакций, определение
факторов, влияющих на
скорость реакций,
 постановка
проблемного вопроса
разрешение
проблемных Логика
вопросов:
организации
изучаемого объекта
-зачем необходимо изучать
массовую долю элемента в
соединении ?;
- в чем состоит отличие
физических и химических
явлений ?
- что такое химическая связь
и других.
Слово «логика» происходит от древнегреческого logos — познание. Этимология слова
показывает, что это наука о законах и формах мышления, имеющая отношение к
обоснованию мысли, выражению ее словами. Таким образом, логика рассуждений — и
в химии, и в повседневной жизни — теснейшим образом связана с языком, с его
коммуникативной функцией. Являясь наукой о законах правильного мышления, логика
определяет требования, предъявляемые к последовательному и доказательному
рассуждению. Формирование логических приемов осуществляется в определенной
последовательности:
1. Умение выделять свойства вещества.
2. Умение выделять множество свойств, по которым вещества сходны друг с
другом или различаются. Закрепление происходит при выполнении практических
заданий.
3. Умение выделять общее существенное свойство для данного класса объектов.
4. Умение выделять основание для сравнения (организация поиска более
существенного основания для сравнения понятий).
5. Умение выделять необходимые и достаточные признаки.
6. Умение выводить следствия из принадлежности к данному понятию.
10
7. Умение выполнять действие подведения под понятие.
8.Умение определять отношение между родовыми и видовыми понятиями.
9. Умение классифицировать ( выбирать критерии, делить по критериям объекты,
подпадающие под понятие, строить иерархическую классификационную систему).
Логическая последовательность изложения учебного материала приводит к
тому, что учащиеся легко находят следствие из принадлежности к понятиям.
В практике работы используются различные задания, образующие систему,
способствующую формированию и развитию логического мышления:
• систематизация объектов изучения: принцип объединения веществ в классы;
• составление разных видов формул: молекулярных, структурных, электронных;
• неоконченное предложение: Химия - наука о веществах, состоящих из……..;
• различные вычисления по химическим формулам: массовой доли элемента в
молекуле, массовой доли растворенного вещества, определение плотности вещества;
• вычисления с использованием физических величин: задачи с понятием Моль;
• решение комбинированных задач;
• подбор коэффициентов различными методами: методом электронного баланса,
методом подбора;
• составление разных видов логических схем, цепочек и уравнений реакций:
химия – вещество- молекула- атомы; генетическая связь между классами
соединений;
• определение типа реакций по разным
признакам: соединения- окисления;
замещения, разложения - окислительно –восстановительные;
Большое значение в формировании логического мышления имеет работа с
учебником по схеме «ученик — учебник — учитель». Учебник выступает средством
обучения, с помощью которого осуществляется организация образовательного
процесса, в том числе и самообразование учеников. Учебник – это модель в том
смысле, что он не только отображает в себе структуру определенной
дидактической системы, но и проектирует её реализацию. Сверхзадача учебника –
помощь в обеспечении личностного развития учащегося по отношению к
изучаемому курсу. Решать её можно на основе специальных средств, с помощью
которых организуется образовательная деятельность учеников. Это, прежде всего,
11
исследовательская, творческая деятельность ученика, его участие в диалоге с
автором или персонажами учебника, сопоставление разных точек зрения и
подходов,
включение
оценочной
позиции
по
отношению
к
материалу,
рефлексивное осмысление прочитанного. Целеполагающая функция учебника
является креативной, направленной на продуктивную деятельность ученика.
В
идеале
анализировать
ученик
должен
самостоятельно
работать
с
учебником,
изучаемый материал, обращаться за помощью к учителю по
непонятным вопросам, получать консультации. В связи с этим изменяются
функции учителя, выступающего преимущественно в качестве организатора,
консультанта. Результатом такой деятельности должна служить создаваемая
учеником образовательная продукция.
Для
развития логического мышления учащихся химический эксперимент
предоставляет широкую возможность, является системообразующим фактором и
способствует целостности восприятия химического содержания по органической
химии. Работа по схеме при проведении эксперимента:
«что делаем → что наблюдаем → объяснение→ выводы» способствует более
эффективному усвоению
общих представлений
о веществах.
При этом
реализуются логики изучения веществ и изучения закономерностей протекания
химических реакций.
Таким образом, можно с уверенностью отметить, что наука химия дает огромные
возможности для научного познания объективного мира, пользование
логиками
науки химии, которые являются частью законов логики как науки, даст возможность
достичь желаемого результата.
Образцы заданий, которые используются для реализации поставленных
целей:
Решение задач – признанное средство развития логического мышления учащихся,
которое легко сочетается с другими средствами и приемами образования.
1.Решение комбинированной задачи. Метод решения – составление схемы задачи.
Навеска технического сульфида марганца (11) массой 348 г обработана
хлороводородной кислотой. Выделившийся первый газ сожжен в избытке
воздуха и образовавшийся из него второй газ полностью нейтрализован 1122 мл
12
20 % раствора (плотность 1,25г/мл) гидроксида калия. Определите массовую
долю в % основного вещества в техническом сульфиде марганца (11).
Решение. Анализ содержания задачи, составление логической цепочки:
MnS + HC1 → газ № 1 + О2 → газ № 2 + КОН
% MnS чистого
Путем анализа содержания задачи учащиеся принимают решение: начинать
решать задачу необходимо с 3 части.
2. Решение задачи путем составления рисунка.
К 2500 мл раствора ортофосфорной кислоты (концентрация 0,4 моль/л)
прилили 224,4 мл 20 % раствора (плотность 1250 г/мл) гидроксида калия.
Какая соль образовалась?
В вопросе задачи кроется подсказка – очевидно, может получиться кислая соль.
Учащиеся рисуют две колбы, указывают объем растворов, концентрацию.
Очевидно, что тип задачи – на избыток и недостаток, значит перерасчет надо
производить на количество моль, производят расчеты, записывают уравнения
реакций и вычисляют неизвестную величину. Делают вывод об образовавшейся
соли.
3. Решение задачи на растворы с использованием рисунка, составления уравнения с
одним неизвестным.
К 200 г раствора с массовой долей вещества 40 % прилили 100 г раствора с
массовой долей вещества 10 %. Определить массовую долю нового раствора.
Решение.
1. Составить рисунок слияния двух растворов.
2. Определить параметры изменений при слиянии двух растворов.
Что изменилось?
Увеличилось количество раствора и растворенного
вещества.
3. Как определить количество вещества в 1 и 2 растворах? Для этого
используется формула массовой доли растворенного вещества.
4. Задачу можно решить тремя способами:
- методом креста;
- пошаговое решение;
13
- физический способ решения – выведение конечной формулы через
превращения.
Решение логических схем:
1. Отражающих превращения веществ.
650 С, акт уголь
НС ≡ СН
→
HNO3, H2 SO4
А
→
Fe+HC1
B →
HC1
C →
D
2. Представляющих генетическую связь между классами соединений
Cu → CuO → Cu (OH)2 → CuO → Cu
S → SO2 → SO3 → H2 SO4 → CuSO4 →CuC12 → Cu
Учащиеся должны написать под формулами название вещества, класс, к
которому относится вещество, поставить перед собой главные вопросы:
- какое вещество получаю?
- из чего надо получить вещество?
- какие свойства вещества необходимо знать для осуществления реакций?
- указать тип химической реакции.
Заключение
Организация работы учителя, направленная не только на усвоение знаний, но и
на развитие способностей мышления, выработку практических навыков формирование
практических навыков анализа информации, способствующая совершенствованию
умственного развития учащихся, дает положительные результаты. По результатам
мониторинга выявлено, что 10 % учащихся имеют высокий, 40 % достаточный
уровень учебных достижений
по химии. Средний бал составляет
7 баллов.
Учащиеся имеют стойкий интерес к изучаемому предмету. Большая часть из них
показала знания фактического материала, проявила понимание сути основных
химических понятий, закономерностей протекания химических реакций, умения
самостоятельно проводить
опыты с веществами и делать логические выводы,
осуществлять перенос и интегрирование химических знаний, учений и методов в
другие науки, в частности в физику, математику. Учащиеся умеют анализировать,
сравнивать и обобщать строение и свойства вещества, проводить доказательства,
классифицировать вещества по определенному признаку,
давать определения
14
веществам по свойствам, систематизировать вещества в классы. Эти умения
позволяют учащимся овладевать приемами решения типовых и усложненных,
комбинированных задач, некоторые
умеют находить оригинальные решения.
Многие выпускники школы связали свою профессию с химией. Результаты ВНО
2010 года подтвердили уровень учебных достижений учащихся, 5 выпускников
2010 года проходили ВНО, получили баллы от 152 до 185, что соответствует
оценкам в аттестатах. Работа по развитию логического мышления, вычленению
логик науки химии для достижения поставленных целей будет продолжена в
последующие 2 года. Мониторинг качества знаний учащихся будет проводиться в
последующие 2 года, результаты будут сравниваться с предыдущими, намечаться
пути преодоления возникших проблем.
Результаты инновационной работы могут быть использованы для внедрения
учителями химии района, Автономной Республики Крым.
Вместе с тем, хочется отметить, что в школьных учебниках химии для 7 – 9
классов, к сожалению, принцип последовательного изучения материала нарушен,
что снижает возможности достижения поставленных целей обучения. Введение в
курс 9 класса раздела «Органическая химия» нарушает принцип систематичности и
последовательности в изучении веществ и их свойств, полностью отсутствует
логика в изучении
классов соединений, что создает большие трудности для
учащихся в понимании органической химии. Нарушается процесс формирования
научного мировоззрения
на основе системы знаний о веществах и их
превращениях, установления причинно – следственных связей между строением,
свойствами и применением веществ.
Хочется пожелать авторам учебников химии соблюдать принцип логичности
изложения учебного материала.
15
Литература
Гегель. Г .Ф. Наука логики. По изданию Г. Ф. Гегель. Наука логики. – СПБ., -1997
Гетманова А. Д. Логика. М., 1986.
Мельников А.Н. Сборник задач по логике. Киев., 1990.
Петров Ю. А. Азбука логичного мышления. М., 1991.
Хуторской А. В. Место учебника в дидактической системе "Эйдос", г.Москва.
Яшин Б. Л. Логика: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов. М., 1995.
Интернет – ресурсы.
16