Исследовательская компетенция/компетентность, ее место в системе образовательных компетенций

Первые два типа задач  чаще всего решаются в ходе урока  – лаборатории, урока – практикума и являются его составной частью (лабораторный опыт) или его основой (лабораторная, практическая работа).

Задачи практикума служат для иллюстрации какого-либо явления. В этом случае изменяется один параметр (например, температура) и исследуется связанное с этим изменение, например, скорость химических реакций.

Исследовательские задачи представляют собой класс задач, в которых исследуемая величина зависит от нескольких несложных факторов (например, среда раствора от класса растворенного соединения и степени его электролитической диссоциации).

Оба рассмотренные выше типа задач требуют проведения лабораторных экспериментов.

Научные задачи решаются, как правило, в ходе внеурочной исследовательской деятельности (в рамках секции химии научного общества учащихся). В них присутствует много факторов, влияние которых на исследуемые величины достаточно сложно. Например, проведение исследования по изучению зависимости плотности популяции кувшинки белой от химического состава воды в реке Лесной Воронеж на территории Мичуринского района Тамбовской области. Анализ таких задач требует широко кругозора, научной интуиции.

В ходе реализации метода решения исследовательских задач  формируются навыки обучающихся по подбору методик исследования и практическому овладению ими.

Метод «Учимся  вместе» разработан в университет штата Минессота и направлен на формирование у обучающихся коммуникативных навыков и навыков коллективной работы, что немаловажно для исследовательской деятельности.

Данный метод продуктивно  реализуется в ходе уроков – творческих лабораторий, уроков – практикумов, уроков-семинаров. Он основан на работе разноуровневых групп, каждая из которых получает одно задание, являющееся подзаданием какой-либо большой темы, над которой работает весь класс. Внутри группы школьники самостоятельно определяют роли каждого, обеспечивая таким образом мотивацию обучения и рефлексию деятельности.

Например, изучение общей  характеристики карбоновых кислот предлагается в форме творческой лаборатории. Одним из этапов урока является составление классификации изучаемых соединений. С этой целью группам предлагаются разноуровневые задания (в соответствие с личностными особенностями их членов) на основе предложенных формул карбоновых кислот.

1. Разделите вещества на 3 группы, схожие по составу. Определите признак, который вы положили в основу классификации. Вспомните классификацию углеводородов.

2. Разделите вещества на 3 группы, схожие по составу. Определите признак, который вы положили в основу классификации. Вспомните понятие «основности» из классификации неорганических кислот.

3. Рассмотрите формулы двух столбиков карбоновых кислот. Предложите классификацию внутри каждого столбика соединений. Дайте названия каждой получившейся группе  кислот.

4. Предложите классификацию карбоновых кислот по двум основным признакам. Объясните понятие «высшие» и «низшие» карбоновые кислоты.

По итогам работы групп на доске  составляется классификации карбоновых кислот.

Метод всех возможных вариантов («дерево решений») используется для рационализации процесса принятия решений в ситуации, когда невозможно дать простой и однозначный ответ на поставленную задачу.

Например, при изучении циклопарафинов мы предлагаем воспитанникам сделать  предположение о химических свойствах  представителей данного гомологического ряда, основываясь на строении их молекул и знаниях о химических свойствах уже изученных ранее предельных и непредельных углеводородов.

Ответ получается неоднозначным, потому что, в силу своего строения, циклопарафины обладают некоторыми свойствами и одного и другого класса органических соединений.

ПОПС – формула – метод, используемый при обсуждении дискуссионных проблем, при выполнении упражнений, в которых нужно занять определенную позицию. Это простая форма работы на занятии, когда нужно выработать аргументы, позволяющая сформулировать и представить свое мнение в четкой и сжатой форме. Наиболее результативно данный метод применяется на уроках изучения нового материала. Схема работы следующая.

П – позиция (в чем заключается  точка зрения) – я считаю, что…

О – обоснование (доводы в поддержку  позиции) - … потому, что…

П – пример (факты, иллюстрирующие довод) - …например…

С – следствие (вывод, призыв к принятию позиции) - …поэтому…

Например, при изучении темы «Природные источники углеводородов» обучающимся предлагается высказать и обосновать свою точку зрения относительно ценности угля, нефти и газа, опираясь на ПОПС - формулу. Один из вариантов ответа.

(П) Я считаю, что нефть нельзя использовать в качестве топлива, (О) потому что она представляет собой ценное сырье для химического производства. (П) Например, из нефти можно получить медицинские препараты, например, аспирин, духи, красители, взрывчатые вещества, пластмассы, ткани, даже продукты питания, (С) поэтому ее надо экономить!

Данный метод способствует формированию таких навыков, как умение структурировать материал; формулирование выводов и умозаключений; объяснение, доказательство и защита собственных идей; проявление креативности в проблемной ситуации.

Проблемный метод наиболее разнообразен по своим формам и возможностям использования. В том или ином случае он, в первую очередь, направлен на формирование у обучающихся способности вычленить проблему, выдвинуть гипотезу, предложить методы решения проблемы, обобщить полученные результаты и сформулировать выводы.

С.В. Кульневич предлагал  классификацию степени проблемности с точки зрения внутренней специфики (логико-психологической) [6]. Один из вариантов, когда учитель преднамеренно создает проблемную ситуацию и организует поисковую деятельность школьников по самостоятельной подготовке учебных проблем и их решению – высший уровень проблемности. Например, при изучении темы «Алюминий» (9 класс) обучающимся предлагается определить возможную химическую активность указанного металла, исходя из его расположения в электрохимическом ряду напряжений. Получается, что алюминий – один из наиболее активных металлов. Далее учитель переходит к областям применения алюминия. Здесь совместно со школьниками выясняется, что это один из самых востребованных материалов. Учитель предлагает сформулировать проблему (противоречие), которая, по мнению воспитанников, просматривается: «Почему (каким образом) активный металл может так широко использоваться в чистом виде, не подвергаясь коррозии и другим процессам химического взаимодействия?». Данная проблема решается через комплекс теоретических и практических (экспериментальных) средств.

Низший уровень проблемности основан на максимальной функции учителя, который сам ставит проблему и решает ее, показывая обучающимся логику движения мысли в поисковой ситуации.

Проблемный метод может  использоваться на одном из этапов урока: мотивационном, основном (изучение нового материала); или составлять основу всему занятию. На основе системы форм организации обучения химии с опорой на активные методы обучения, разработанной Н.Е. Кузнецовой и М.А. Шаталовым [7], мы широко используем в педагогической практике академические формы (проблемная лекция, семинар, зачет); инновационные (исследовательский урок, семинар «круглый стол», «мозговой штурм»). Пример исследовательского урока по теме «Растворы», 8 класс. Проблемный вопрос «почему воду с растворенными в ней веществами мы все равно называем водой?» формулируется обучающимися. Учитель выстраивает логическую линию решения проблемы. В ходе теоретического поиска, лабораторных опытов, демонстрирования анимационной модели, решения исследовательской задачи обучающиеся получают несколько ответов:

• вода – дефицитное вещество, хотя на Земле это самое распространенное вещество;
• вода – хороший растворитель;
• не все вещества хорошо растворяются в воде;
• вода – полярный растворитель и растворяет полярные молекулы;
• вода – вещество, необходимое для человеческого организма.

Таким образом, мы видим, что в проблемный метод органично  вписываются и другие методы исследовательской технологии, что позволяет нам его считать основным (приоритетным) в системе исследовательской технологии.

Примером урока, в основе которого лежит система методов исследовательской технологии, может служить урок по теме «Мыла» в 10 классе (Приложение 1).

Цель данного урока – формирование исследовательской компетенции обучающихся при изучении темы «Мыла».

Форма урока – творческая лаборатория – наиболее органично интегрирует в себе все составляющие методы исследовательской технологии и позволяет отойти от классического стереотипного алгоритма изучения органических веществ, включив творческую активность обучающихся.

Проблемный метод – ведущий, поэтому используется на этапе формулирования проблемы на основе классического мультипликационного фильма «Мойдодыр», при рассмотрении влияния мыла на организм человека и его роли в нарушении поверхностного натяжения воды.

Модельный метод применяется при изучении строения молекулы мыла  его моющей способности.

Метод решения исследовательских  задач позволяет выяснить состав молекулы мыла на основе результатов эксперимента.

В итоге, в течение  урока школьники самостоятельно определяют для себя проблемный вопрос «Почему мыло моет?» и находят на него несколько взаимосвязанных ответов: «Потому что молекула мыла имеет полярное строение, вследствие чего мыло уменьшает поверхностное натяжение воды и выталкивает частички грязи с поверхности субстрата».

Еще одной немаловажной формой работы на уроке, в ходе которой формируется исследовательская компетенция обучающихся, является практическая работа. Это именно та форма занятий, в рамках которой обучающиеся должны проводить поиск и отбор необходимых источников знаний, осуществлять анализ, сравнение, оценку наблюдаемых процессов, обосновывать свою точку зрения и формулировать выводы, соответствующие (несоответствующие) выдвинутой гипотезе.

На наш взгляд, практические работы по химии направлены на формирование всех структурных единиц рассмотренной нами системы исследовательской компетенции /компетентности (схема 2).

Как правило, школьники  с большим интересом включаются в практическую деятельность. Внутренняя неосознанная мотивация здесь существует независимо от роли учителя (каждый ребенок в душе исследователь), она порождает познавательную активность. Для того, чтобы этот процесс повлек за собой развитие способности к преодолению когнитивных трудностей, самостоятельность в процессе познания и положительное эмоциональное отношение к учебе, необходимо тщательно подбирать темы практических работ и их содержание. Исследование должно соответствовать образовательному уровню развития обучающихся, оно должно содержать проблему: «Гидроксид алюминия: кислота или основание?»; «Как очистить соль, если она содержит примеси?» и т.д.

Практический метод  обучения мобилизует экспериментальное  и креативное мышление особенно в  проблемной ситуации. Зачастую для  решения поставленной задачи недостаточно имеющегося багажа знаний, и обучающиеся вынуждены обращаться к дополнительным источникам информации, развивая, таким образом, познавательные процессы, учебные навыки и уровень интеллекта. Анализ и оценка полученных результатов способствует развитию рефлексивных способностей школьников.

Примером может служить практическая работа по теме «Анализ воды» в 8 классе. По методике, предложенной автором учебника О.С. Габриеляном, обучающиеся должны определить прозрачность и интенсивность запаха выбранного образца воды [3, с. 112]. Работе можно придать исследовательский характер, если предложить школьникам несколько образцов воды из разных районов города (рядом расположенных населенных пунктов).

Таблица 1

Оформление результатов  практической работы по теме «Анализ  воды»

 

№ опыта	Результаты опытов		Выводы из опытов (сравнить)
	Образец воды № 1	Образец воды № 2
I	Н1 = ………….	Н2 ……………	H1         H2
II	З1 = …………	З2 = ……………	З1         З2

 

В таком случае, во-первых, возникнет  изначальный проблемный вопрос «Какая (в каком районе) вода лучше?», во-вторых, потребуется не просто анализ, но и сопоставление полученных результатов.

Работу можно разнообразить, сформулировав дополнительные вопросы: