Автор: Косенко Мария Владимировна
Демонстрационный эксперимент на уроках химии в школе
В современной школе год от года происходят различные изменения. Повышаются требования к уровню педагогического мастерства учителя, уроки приобретают качественно иной характер. Вводятся новые учебные программы и учебники, по которым происходит значительное сокращение количества часов по отдельным предметам, в частности по химии.
В период освоения новых программ химическому эксперименту нередко отводится недостаточно учебного времени для того, чтобы сформировать у учащихся определенные практические умения. Химия — наука экспериментальная. Усиление теоретической стороны содержания современного школьного курса не означает ослабления внимания к химическому эксперименту. Напротив, необходимо вести поиск различных форм подтверждения изучаемых учащимися теорий и законов экспериментальным путем. В химии эксперимент играет важную методологическую роль. С помощью эксперимента идет накопление фактов и определяется достоверность научных данных, поэтому эксперимент находит обязательное отражение в учебном процессе.
Крупнейшие методисты, родоначальники методики химического эксперимента – В.Н. Верховский, К.Я. Парменов, В.С. Полосин, Л.А. Цветков, А.Д. Смирнов, А.А. Грабецкий, И.Н. Чертков, Т.С. Назарова и другие.
Наиболее сложными, имеющими исключительно большое значение в преподавании химии являются демонстрации химических опытов, в которых подлежат наблюдениям и предметы, и процессы. Педагогический результат демонстрации опытов зависит от совершенства техники выполнения опыта, учета внешних условий, благоприятствующих или затрудняющих наблюдение учащихся, и от методов включения демонстрации в учебный процесс. Наиболее разработанной к настоящему времени является техника выполнения опытов. На эту тему издано много ценных пособий для учителя, и в каждом номере журнала «Химия в школе» можно найти описание опытов. Значительно меньше уделяется внимания изучению оптимальных условий для наблюдений учащимися того, что показывает учитель. Не проверены достаточно точно объемы и формы посуды, в которой происходят демонстрируемые процессы, не определены оптимальные расстояния от объектов наблюдений до наблюдателя, условия освещения, оптимальные количества демонстрируемых веществ. Но основная проблема состоит в том, что на недостаточном уровне разработана методика использования демонстрационных опытов, т. е. сочетание показа опыта со словом учителя. В методической литературе по химии этот вопрос недостаточно освещен, то есть обнаруживается явная недооценка роли слова в процессе демонстрации опытов. Не все и не всегда могут найти нужные слова при демонстрации опытов, вследствие этого имеющееся оборудование используется далеко не полностью.
Важнейшим из словесно-наглядных методов обучения является использование демонстрационного химического эксперимента. Специфика химии как науки экспериментально-теоретической поставила эксперимент на одно из ведущих мест. Химический эксперимент в обучении позволяет ближе ознакомить учащихся не только с самими явлениями, но и с методами химической науки.
Под экспериментом (от лат. «ехреrimentum» — «испытание») понимают наблюдение исследуемого явления при определенных условиях, позволяющих следить за ходом этого явления и повторять его при соблюдении этих условий.
Демонстрационным называют эксперимент, который проводится в классе учителем, лаборантом или иногда одним из учащихся.
Демонстрационный эксперимент учитель использует в начале курса, когда учащиеся еще не имеют навыков работы по химии, с целью научить их наблюдать процессы, приемы работы, манипуляции. Это делается, чтобы возбудить интерес к предмету, начать формирование практических умений, ознакомить их с внешним видом химической посуды, приборов, веществ и пр. Как правило, демонстрационные опыты должны отличаться кратковременностью, чтобы не затягивать урока. Учителю необходимо обращать внимание на темп выполнения опытов: он всегда должен соответствовать темпу восприятия учащимися демонстрируемого материала.
Демонстрационный эксперимент также может применяться: при повторении непосредственно за изучением нового учебного материала и на последующих занятиях перед изучением нового учебного материала, а также при обобщающем повторении после изучения какой-либо темы или части курса. При повторении можно демонстрировать такие опыты, которые сходны в каком-либо отношении с показанными ранее, но не являются их копиями. Основная цель демонстрации опытов при повторении — закрепление знаний, их уточнение. Опыты демонстрируются и с целью развития умений учащихся применять эти знания.
Еще демонстрации можно использовать для решения экспериментальных задач, если по условиям задачи, или по состоянию оборудования школы, или другим каким-либо причинам нельзя использовать самостоятельное выполнение опыта самими учащимися. Такие демонстрации могут предшествовать ученическим экспериментальным задачам с целью обучения учащихся способам их решения.
Демонстрационный эксперимент применяется тогда, когда он слишком сложен для самостоятельного выполнения учащимися (например, синтез оксида серы (VI) из оксида (IV) и кислорода), если он опасен при выполнении его учащимися (например, взрыв гремучего газа) или в распоряжение учащихся невозможно предоставить необходимое количество оборудования. Демонстрационный эксперимент необходим, если он имеет методическую ценность при работе с большим количеством веществ, так как при малых количествах он недостаточно убедителен (например, тушение углекислым газом горящего бензина или спирта), а также, если необходимо увеличить темп работы на уроке.
По способу решения дидактических задач демонстрационные опыты можно разделить на следующие:
а) исследование свойств веществ;
б) получение веществ;
в) исследование явлений, на основании которых выводятся основные химические понятия, законы, теории.
По использованным видам энергии опыты делят: с применением электрического тока и без него. Некоторые демонстрационные опыты требуют длительной подготовки, а иногда и продолжения после демонстрации для получения конечного продукта. Это надо учитывать при подготовке и проведении демонстрационного эксперимента. Время, затраченное на его подготовку, не пропадает даром, так как преподаватель становится исследователем, учится творчески работать, повышает профессиональное мастерство, уроки становятся более доказательными, и, наконец, улучшается качество знаний, а также совершенствуются умения и навыки.
Активность учащихся при этом методе работы проявляется в необходимости наблюдать показываемые явления, сравнивать их с уже известными, объяснять увиденное, делать выводы и обобщения, записывать уравнения реакций, зарисовывать приборы и т.д.
Демонстрационный эксперимент иллюстрирует правильность изложенного преподавателем теоретического положения. Например, для доказательства того, что при нагревании некоторых солей выделяются летучие кислоты, преподаватель получает азотную кислоту из нитратов и показывает ее специфические свойства или, говоря о химических свойствах металлов, показывает опыты взаимодействия металлов с неметаллами и водой. При этом каждый раз учитель должен четко формулировать цель эксперимента. Его пояснения помогают проанализировать полученные результаты, выделить главное, установить связи между теоретическими положениями и опытными данными, их иллюстрирующими.
Демонстрационные опыты по химии указаны в программе, но учитель может заменить их другими, эквивалентными в методическом отношении, если у него отсутствуют требуемые реактивы. Выбор конкретных опытов по теме урока определяется как учебной задачей, так и ресурсами учебного заведения.
В школе используют демонстрационный эксперимент двух типов:
1. Демонстрации, когда объекты демонстраций ученик наблюдает непосредственно. В этом случае показывают вещества и проводят с ними различные химические операции, например, нагревание, сжигание или демонстрируют опыты в сосудах большого размера, колбах и др.
2. Опосредованные демонстрации используются в тех случаях, когда происходящие процессы мало заметны или слабо воспринимаются органами чувств. В этих случаях химические процессы воспроизводятся с помощью различных приспособлений. Так, плохо видимые химические реакции проецируют на экран, процессы электролитической диссоциации обнаруживают при помощи пробников, плотность растворов определяют при помощи ареометров.
Следует умело использовать эти два вида демонстраций, не преувеличивать значения одного из них. Например, нельзя все опыты показывать только проецированием на экран, так как в этом случае учащиеся не будут непосредственно видеть вещества и происходящие процессы, следовательно, не приобретут о них конкретных представлений. Иногда оказывается целесообразным комбинированный прием с привлечением непосредственных и опосредованных демонстраций, когда показывают хорошо видимые операции в стеклянной посуде, а отдельные плохо видимые детали проецируют на экран. Или при опосредованной демонстрации на демонстрационный стол (или столы учащихся) выставляют взятые и полученные вещества, а процессы между ними проецируют на экран.
Обучение в общеобразовательной школе представляет собой динамическую систему, в которой демонстрационный химический эксперимент, как составная часть школьного химического эксперимента, выполняет следующие функции: эвристическую, корректирующую, обобщающую и исследовательскую. Осуществление этих функций в значительной степени стимулирует развитие учебной деятельности учащихся и определяет основные пути совершенствования химического эксперимента.
Эвристическая функция связана, прежде всего, с установлением новых фактов, формированием многих химических понятий.
Корректирующая функция позволяет преодолевать трудности в усвоении теоретических знаний, исправлять ошибки учащихся, вносить поправки в процесс приобретения экспериментальных умений и навыков, осуществлять контроль приобретенных знаний
Обобщающая функция связана с выработкой предпосылок для построения различных типов эмпирических обобщений.
Исследовательская функция эксперимента обеспечивает самый высокий уровень обучения. Она связана с развитием исследовательских умений и навыков учащихся по анализу и синтезу веществ, конструированию приборов и установок, освоению доступных для школы методов научно- исследовательской работы.
В процессе демонстрирования осуществляются три функции учебного процесса: образовательная, воспитывающая и развивающая:
— образовательная функция выражается в том, что учащиеся получают информацию о протекании химических процессов, свойствах веществ, методах химической науки;
— воспитывающая — формируются убеждения в том, что опыт — это инструмент познания, что мир познаваем;
— развивающая — у учащихся развивается наблюдательность, умение анализировать наблюдаемые явления, делать выводы, обобщать.
Развивающая функция эксперимента может быть усилена посредством разных способов сочетания эксперимента со словом учителя.
Во всех методических руководствах и дидактических работах обязательно упоминается, что показ учителем средств наглядности должен сопровождаться или сочетаться со словом учителя. При этом одни ограничиваются только этим общим указанием, не поясняя, как это нужно делать, другие же решают вопрос, что чему должно предшествовать: показ наглядных средств рассказу учителя или наоборот, или же предлагают рассказывать и показывать одновременно. Но эти рекомендации, как правило, не подтверждаются опытом.
Выявлены четыре формы сочетания слова учителя с экспериментом.
1) Учитель посредством слова руководит наблюдениями учащихся, которые извлекают знания из наблюдаемого опыта. Объяснение учителя, сопровождающее опыт, идет как бы параллельно процессу, который наблюдают учащиеся. Такое сочетание неприемлемо для эффектных опытов, которые привлекают внимание учащихся ярким зрелищем, создают сильный доминирующий очаг возбуждения в коре головного мозга.
2) Учитель посредством слова руководит наблюдениями демонстрируемых предметов и процессов и, базируясь на имеющихся у учащихся знаниях, ведет их к выявлению и формулированию таких связей между явлениями, которые не могут быть обнаружены в процессе непосредственного восприятия.
Функция слова учителя в этой форме сочетания слова и наглядности гораздо сложнее, чем в первой форме. Теперь недостаточно одних указаний, что наблюдать. Нужно установить связи с теми знаниями, которые приобретены учащимися раньше, и обеспечить логическую связь результатов опыта, поэтому применение второй формы требует более тщательного анализа имеющихся знаний учащихся и тех знаний, которые они должны приобрести из наблюдений наглядных средств.
Обе формы сочетания слова и средств наглядности сходны в том отношении, что учащиеся посредством слова учителя ставятся в такие условия, при которых они оказываются в состоянии приобретать знания о веществах и явлениях в известной степени самостоятельно, на основе наблюдений средств наглядности. Эти формы следует отнести к исследовательскому методу демонстрации средств наглядности.
Первый и второй подход используют при проблемном обучении; они более способствуют развитию мыслительной деятельности.
3) Сведения о непосредственно воспринимаемых явлениях или свойствах предметов учащиеся приобретают сначала со слов учителя, а показ этих средств наглядности служит подтверждением или конкретизацией к словесным сообщениям. То есть слово учителя предшествует эксперименту и изучение веществ и явлений проходит с применением иллюстративного метода.
4) Учитель сначала сообщает учащимся сведения о таких свойствах, процессах, закономерностях, которые не могут быть познаны учащимися непосредственным восприятием, а затем демонстрирует наглядные средства. Они служат иллюстрацией к словесному сообщению. Например, прежде чем показать опыт взаимодействия натрия с соляной кислотой, учитель напишет уравнение реакции, которая должна произойти, и расскажет, какие вещества должны получиться и по каким признакам их можно узнать. Однако из этого не следует, что при демонстрировании учитель предугадывает ход эксперимента и рассказывает, что должно получиться.
Эта четвертая форма сочетания слова и средств наглядности сходна в отношении объектов изучения со второй формой, но противоположна последовательности включения в учебный процесс слова учителя и демонстрируемых им средств наглядности.
Итак, слово учителя и показ предметов и процессов могут находиться в разнообразных сочетаниях. В этом многообразии выделяются четыре основные формы. Первая и вторая формы входят в состав исследовательского метода; третья и четвертая входят в состав иллюстративного метода. Первая и третья применяются в тех случаях, когда знания о предмете или процессе можно извлечь из наблюдения самого объекта; вторая и четвертая формы применяются при изучении таких связей и отношений между предметом и процессами, которые (связи и отношения) непосредственно не воспринимаются органами чувств и могут быть познаны при сопоставлении демонстрируемых средств наглядности с тем, что уже известно учащимся из прежнего опыта.
При демонстрации опытов по химии чаще других используется вторая и четвертая формы. Объясняется это тем, что о сущности химических процессов судят по некоторым внешним признакам, которые не раскрывают прямо взаимодействий невидимых, ничтожно малых физических тел — молекул, атомов, ионов, электронов. Познание же этих взаимодействий составляет научную основу изучения химии. Каждая из четырех форм применяется в практике обучения химии в различных вариантах. Из вариантов второй формы особенно большое значение имеют два: один из них характеризуется тем, что используется в основном индуктивный прием умозаключения, для другого характерно применение «рабочей гипотезы».
К условиям, от которых зависит целесообразность применения той или иной формы сочетания слова учителя со средствами наглядности, относится сложность вопроса, для решения которого демонстрируется химический опыт и другие средства наглядности.
Если решение вопроса не вызывает значительного напряжения умственной деятельности учащихся, то преимущества первой и второй формы оказываются незначительными. Например, при изучении хорошо наблюдаемых свойств предмета, таких, как цвет, форма, физическое состояние, они почти одинаково воспринимаются при всех формах сочетания слова учителя со средствами наглядности.
В тех же случаях, когда для восприятия и усвоения знаний объекта изучения требуется более сложный анализ, мобилизация памяти и мышления, преимущество первой и второй формы возрастает. Но это преимущество возрастает лишь до некоторого предела. В случае очень сложной учебной задачи применение первой и второй форм не приводит к заданной цели.
Важным условием целесообразного использования той или другой формы сочетания слова и средств наглядности при демонстрации опытов является подготовленность учащихся к наблюдениям, а также их способность выделять существенные признаки, даже в тех случаях, когда их трудно заметить.
При определении готовности учащихся к самостоятельному наблюдению, организуемому с применением первой и второй формы, важно учитывать сложность демонстрируемых средств наглядности.
Принято считать, что для демонстрации нужно применять наиболее простые приборы. Но это утверждение не всегда оказывается верным.
При ознакомлении учащихся с серной кислотой обычно учитель опускает в цилиндр с серной кислотой ареометр и называет деление, до которого погрузился ареометр. Учащиеся не могут видеть со своих мест этого деления. Учитель вызывает учащегося к своему столу и предлагает проделать тот же опыт и сообщить остальным учащимся, что он наблюдает. И в том и в другом случае учащиеся узнают плотность со слов учащегося или учителя. Чтобы предоставить возможность всем видеть, насколько (примерно) кислота тяжелее воды, на технохимических весах уравновешивают цилиндры одинакового размера, Затем в один цилиндр наливают определенный объем серной кислоты, а в другой — такое количество воды, чтобы весы пришли в равновесие.
Из сравнения разных объемов кислоты и воды, имеющих одинаковые весы, учащиеся путем вычисления находят плотность серной кислоты.
Наблюдения на уроке показали, что выполнение расчетов отвлекало учащихся от того, что они наблюдали. Кроме того, демонстрация опыта и расчеты требовали много времени.
Требования, которым должен отвечать демонстрационный эксперимент.
Безопасность эксперимента. Первое и основное требование ко всякому химическому опыту — это требование полной безопасности его для учащихся. Учитель несет полную ответственность за безопасность учащихся во время урока и на внеклассных занятиях и отвечает за всякий несчастный случай и морально и юридически. Поэтому предварительная проверка опытов и соблюдение всех указаний по технике безопасности обязательны для работающих в химической лаборатории.
Меры предосторожности не только оберегают учащихся и учителя от несчастного случая, но и имеют педагогический смысл, заставляя учащихся серьезно относиться к химическим опытам.
Помимо обеспечения средствами пожарной безопасности, вытяжными средствами, средствами для оказания мер первой помощи пострадавшим, учителю необходимо помнить о приемах, способствующих соблюдению безопасности на уроке. Посуда, в которой проводится опыт, должна быть всегда чистой, реактивы проверены заранее, при опытах с взрывами используется защитный прозрачный экран. Газы на чистоту проверяют заранее и перед проведением самого опыта. Если опыт проводится с взрывом, учащихся предупреждают об этом заранее, чтобы взрыв не был для них неожиданностью. Работа с ядовитыми газами проводится в вытяжном шкафу. Все это важно и для экологического воспитания учащихся.
В последние годы разработано специальное оборудование для проведения опытов в замкнутых системах. Это позволяет работать с ядовитыми газами без тяги.
Нужно предусмотреть средства личной безопасности (защитные очки, халат из хлопчатобумажной ткани, резиновые перчатки, противогаз и т. д.), следить за тем, чтобы волосы были подобраны.
Но сознание ответственности за исход эксперимента не должно служить тормозом к широкому применению химических опытов в преподавании химии. Перестраховки здесь не должно быть.
Основной гарантией безопасности демонстрационных опытов является высокая техническая грамотность учителя, вооруженного надлежащими навыками по технике эксперимента.
Наглядность. Наглядность — важнейший принцип обучения, провозглашенный еще Я. А. Коменским. Не случайно народная мудрость гласит: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать»; общепризнано, что зрительный канал информации наиболее эффективен. Вот и демонстрирование опытов призвано обеспечить наглядность процессов.
Реактивы должны использоваться в таких количествах и в посуде такого объема, чтобы все детали были хорошо видны всем учащимся. Пробирочные опыты видны хорошо не далее третьего ряда столов, поэтому для демонстрирования применяют цилиндры, стаканы или демонстрационные пробирки достаточно большого объема. На демонстрационном столе не должно быть ничего лишнего, что может отвлечь внимание. Детали прибора не должны загораживать друг друга. Прибор должен быть компактен и размещен так, чтобы с ним удобно было работать. Жест учителя должен быть тщательно продуман, руки учителя не должны заслонять происходящее.
Следует использовать все доступные средства для того, чтобы учащиеся лучше видели и понимали происходящее. На фоне белого экрана лучше различаются цвета газов и осадков. На фоне черного экрана лучше видны контуры стеклянных предметов. Эффективность демонстрации прибора повышается, если учащиеся заранее ознакомлены с его устройством и принципом действия. Для этого используют детали прибора, рисунки и схемы.
После опыта лучше всего показать учащимся получившиеся вещества, пройдя с ними по проходам между столами и давая учащимся возможность рассмотреть, понюхать.
Нередко неудачи демонстрации происходят из-за того, что учащиеся плохо видят демонстрируемые объекты. Например, пользуясь ареометром, учитель определяет плотность какой-либо жидкости или, пользуясь термометром, измеряет температуру среды, в которой происходит реакция. Показания ареометра и термометра видит только учитель, а учащиеся должны принимать на веру сообщения учителя о результатах измерений.
Чтобы устранить эти недостатки в технике демонстрации опытов, некоторые учителя постепенно вводят в свою практику особые приборы и установки, отличающиеся от обычных приборов. Например, для определения плотности пользуются прибором, на котором шкала вынесена на большой круг с хорошо видимыми издали делениями и с большими цифрами. Термометр заменяют термоскопом, где не требуется точного определения понижения или повышения температуры, а важно лишь определить эти изменения (применяют для этой цели термопары).
Простота. В приборах не должно быть нагромождения лишних деталей. Следует помнить, что, как правило, в химии объектом изучения является не сам прибор, а процесс, в нем происходящий. Поэтому чем проще сам прибор, тем он лучше отвечает цели обучения, тем легче объяснить опыт. Но как говорилось выше, иногда удобнее и нагляднее использовать более сложные по выполнению приборы.
Не нужно путать простоту с упрощенчеством. Нельзя употреблять в опытах бытовую посуду — это снижает культуру эксперимента. Учащиеся с большим удовольствием смотрят эффектные опыты с вспышками, взрывами и т. д., но увлекаться ими, особенно в начале обучения, не следует, так как менее эффектные опыты будут пользоваться меньшим вниманием.
Надежность. Опыт должен всегда удаваться, так как неудавшийся опыт вызывает у учащихся разочарование, подрывает авторитет и нередко губит методические планы учителя. Поэтому опыт должен быть проделан предварительно, каким бы простым и легким он ни оказался. Опыт проверяют заранее до урока, чтобы отработать технику его проведения, проверить качество реактивов, определить время, которое он займет, выяснить оптимальные условия (последовательность и количество добавляемых реактивов, концентрация их растворов). Проверить опыт с точки зрения хорошей видимости учащимися приборов и явлений, в них происходящих, гарантии безопасности, продумать место эксперимента в уроке и план объяснения. Если опыт все же не удался, лучше сразу же показать его вторично. Причину неудачи следует объяснить учащимся. Если опыт снова провести невозможно, то его обязательно показывают на следующем уроке.
Необходимость объяснения эксперимента. Демонстрационные действия всегда должны сопровождаться пояснениями. Каждый эксперимент лишь тогда имеет познавательную ценность, когда его объясняют. Комментарии позволяют организовать внимание учащихся и их целенаправленное наблюдение. Лучше провести меньше опытов на уроке, но все они должны быть понятны учащимся.
Техника выполнения. Важнейшим требованием к демонстрационному эксперименту является филигранная техника его выполнения. Малейший ошибочный прием учителя будет многократно повторен его учениками.
Под техникой эксперимента понимается совокупность приборов и устройств, специально созданных и применяемых в демонстрационном эксперименте. Преподавателю следует изучить оборудование кабинета в целом и каждый прибор в отдельности, отработать технику демонстрирования, которая представляет собой совокупность приемов обращения с приборами и аппаратами в процессе подготовки и проведения демонстраций, которые обеспечивают их успешность и выразительность.
Важно, чтобы учитель усвоил хороший стиль экспериментальной работы. Все технические детали приборов надо выполнять правильно и безукоризненно. Правила подготовки и сборки приборов должны быть для учителя законом. Ведь на его примере учатся учащиеся. Следует установить, чтобы прибор, предназначенный для демонстрации какого-либо опыта, был изготовлен в двух экземплярах или чтобы были наготове запасные части к нему на случай аварии или каких-либо осложнений на уроке. Поэтому в ящиках демонстрационного стола необходимо иметь инструменты и наиболее ходовые запасные части приборов. Химические реактивы должны применяться нужной марки, растворы — надлежащей концентрации, в соответствующих количествах. Размеры приборов и количества реагирующих веществ должны быть видны даже с дальних ученических столов.
Подготовка учителя. Для его проведения демонстрационного эксперимента учителю необходимо владеть экспериментальными умениями. В методике преподавания химии не существует единого мнения по вопросу классификации экспериментальных умений, но можно выделить четыре группы таких умений:
1. Общие экспериментальные умения:
— обращаться с веществами, оборудованием, лабораторными принадлежностями;
— собирать приборы из готовых деталей;
— правильно выполнять химические операции;
— соблюдать правила техники безопасности.
2. Организационно- трудовые умения:
— соблюдать чистоту и порядок на рабочем месте;
— бережно обращаться с оборудованием;
— экономно использовать реактивы и рабочее время;
— распределять обязанности при групповой работе.
3. Конструкторские умения:
— проводить ремонт оборудования;
— изготавливать приборы;
— усовершенствовать имеющиеся приборы;
— графически оформлять схемы, рисунки приборов и установок.
4. Измерительные умения:
— производить измерения массы, объема, температуры, плотности;
— обрабатывать результаты эксперимента.
Учитель химии — заведующий кабинетом химии. Он должен четко знать требования, предъявляемые к хранению реактивов и размещению оборудования в лаборантской.
С методической точки зрения, учитель должен уметь формулировать цель эксперимента, выдвигать гипотезу, проводить наблюдение, устанавливать причинно- следственные связи, анализировать и сравнивать результаты эксперимента, делать выводы и обобщения. Для правильного и чёткого проведения химического эксперимента учителю необходимо не только владеть техникой проведения, но и знать его методику. К методическим умениям относятся следующие: умение соотнести с основными дидактическими целями и принципами обучения; умение комментировать опыт; умение организовать свою работу за демонстрационным столом; обсуждать результаты эксперимента.
В процессе подготовки к проведению экспериментов, учителю необходимо подобрать информацию по совершенствованию техники и методики проведения опытов в направлении максимального сокращения времени для их подготовки и проведения.
Методика демонстрирования — это совокупность приемов, обеспечивающих эффективность демонстрации, наилучшее ее восприятие. Методика и техника демонстрирования тесно связаны между собой и могут быть названы технологией демонстрационного эксперимента.
Можно рекомендовать следующую методику демонстрации опытов, предложенную Парменовым К.Я.
1. Постановка цели (или проблемы, которую нужно решить) и формулировка задач опыта. Учащиеся должны понимать, для чего проводится опыт, в чем они должны убедиться, что понять в результате проведения опыта.
2. Описание прибора, в котором проводится опыт, условий, в которых он проводится, реактивов с указанием их требуемых свойств.
3. Организация наблюдения учащихся. Учитель должен сориентировать учащихся, за какой частью прибора наблюдать, чего ожидать (признак реакции) и т. д.
Очень важно при этом не допускать ряда ошибок, свойственных начинающим учителям. Нельзя подсказывать ученикам, что они должны увидеть. Например, если в ходе опыта цвет раствора становится малиновым, учитель не должен этого говорить заранее. Но нужно указать ученикам, на чем сосредоточить внимание, сказав: «Наблюдайте, не будет ли изменяться цвет раствора». Если цвет должен измениться, но не меняется, не следует убеждать детей в том, что «изменение хотя бы чуть-чуть, но произошло». Нужно обязательно указать, куда смотреть, в какой части прибора должен идти главный процесс, за которым нужно наблюдать.
4. Вывод и теоретическое обоснование.
Для хорошего владения химическим экспериментом нужно многократное и длительное упражнение в его проведении
Для методически грамотного оформления демонстрационного эксперимента учитель должен пользоваться технологической картой демонстрационного эксперимента.
При подготовке демонстрации нельзя пользоваться первым встретившимся описанием. Следует помнить, что не всегда самый простой вариант демонстрационного эксперимента является лучшим, а самый сложный — надежным. Необходимо постоянно искать в методической литературе описание новых демонстраций, проверять их в действии, выявлять слабые и сильные стороны, а самые эффективные использовать на уроках. Из нескольких вариантов демонстраций выбирают тот, который позволяет добиться наиболее полного понимания учащимися содержания изучаемого вопроса.
Каждый из показываемых опытов должен быть содержательным, хорошо и изящно оформленным. При подготовке и проведении опытов надо стремиться к минимальной затрате средств и энергии при максимальной методической ценности эксперимента и обязательно соблюдать общеизвестные, описанные в литературе, правила по технике безопасности. Нельзя перегружать урок большим числом демонстраций и создавать впечатление калейдоскопичности.
К демонстрации опытов предъявляются определенные требования: ученики должны знать цель опыта, понимать устройство прибора и условия протекания реакций.
Для каждого конкретного урока преподаватель определяет целесообразность проведения демонстраций или заменяет их показом отдельных кадров видеозаписи. Этот выбор зависит не только от качества и количества проведенных демонстраций при изучении материала, но и от продолжительности перерыва в их показе, а также от дидактических задач и содержания урока, уровня подготовки учащихся, полноты и глубины знаний по данной теме.
Демонстрационные химические опыты проводят в больших стеклянных сосудах (когда это допустимо): в колбах, стаканах, цилиндрах, а не в пробирках. Применяется химическая посуда из тонкостенного и толстостенного лабораторного стекла. Посуда из тонкостенного стекла должна быть химически- и термостойкой.
Установлены оптимальные объемы посуды для демонстрационных опытов — 250 мл, увеличение объема посуды не улучшает наглядности эксперимента, но требует дополнительного расхода реактивов, больших площадей для хранения и менее удобно в обращении, особенно при монтаже химических установок. Наиболее пригодными для хранения растворов реактивов также следует признать склянки объемом 200 — 250 мл. Для демонстрационных опытов следует применять специальные пробирки химические (ПХ-21) объемом 50 мл, длиной 200 мм, диаметром 21 мм, трубки тугоплавкие диаметром 20 мм и длиной 250 мм.
При демонстрации опытов обычно пользуются специальной посудой: толстостенными цилиндрами с пришлифованными пластинками (для газов), цилиндрами с пробками и большими конусообразными бокалами (для растворов), которые удобнее стаканов. Резиновые пробки в приборах рекомендуется по возможности заменить пробками и стеклянными трубками со шлифами. Должны быть приобретены большие демонстрационные термометры или другие приборы, регистрирующие изменение температуры и имеющие хорошо видимую шкалу. Такая шкала необходима и для некоторых электроизмерительных приборов, ее удобно укрепить на стене или на подставке.
Реакции, идущие при высоких температурах, требуют использования жаростойкой химической посуды из стекла марки «пирекс» (температура размягчения около 600 °С) или кварцевого стекла (температура размягчения около 1600 °С). Кварцевое стекло устойчиво по отношению к большинству агрессивных химических веществ, за исключением фтороводородной и ортофосфорной кислот и расплавов щелочей. Кроме стеклянной, применяется фарфоровая, фторопластовая и металлическая лабораторная посуда и детали из этих материалов. Перед проведением опыта и после эксперимента посуду тщательно моют.
Проведение демонстрационных опытов часто связано с перемешиванием реакционных смесей. Оно может осуществляться вручную стеклянной палочкой, при помощи механической или магнитной мешалки.
Подготовленные для демонстрации приборы и оборудование целесообразно иметь под рукой в двух экземплярах (на случай внезапного выхода из строя или поломки); в крайнем случае, следует подготовить запасные детали этого прибора.
На емкостях с растворами и сухими реактивами должны быть этикетки, написанные аккуратно и химически грамотно.
Размеры оборудования и количества реактивов должны обеспечивать наглядность опыта: все, что происходит на демонстрационном столе, аудитория должна хорошо видеть.
Эксперимент — важнейший путь осуществления связи теории с практикой при обучении химии, так как для объяснения сущности наблюдаемых химических явлений и процессов, протекающих в ходе выполнения химического эксперимента, от учащихся требуется глубокое знание законов и теорий.
В процессе проведения демонстрационного эксперимента осуществляются три функции учебного процесса: образовательная, воспитательная и развивающая. Демонстрационный опыт позволяет формировать у учащихся основные теоретические понятия химии, обеспечивает нагляднее восприятие химических явлений и конкретных веществ, развивает логическое мышление, раскрывает практическое значение химии. С его помощью перед учащимися ставят познавательные проблемы, выдвигают гипотезы, проверяемые экспериментально. Он способствует закреплению и дальнейшему применению изученного материала.
Педагогическое мастерство учителя, проявляемое при демонстрации химических опытов, является не результатом каких-то особых дарований, а зависит от правильно определенной цели и выбора методов, сочетаний его слова со средствами наглядности, а также овладения им техникой демонстрационного химического эксперимента.
В распоряжении учителя химии имеется большой арсенал методов и приемов, с помощью которых можно с успехом решать задачи современного урока. Для этого важно разумно разнообразить методы на уроке, включив в него химический эксперимент. Наличие комплекса учебного оборудования, необходимого для реализации программы по химии, умение учителя рационально и эффективно его использовать, отобрать необходимые средства для урока, владение на высоком уровне техникой лабораторных работ — составляет важнейшие условия организации в школе химического эксперимента.
Демонстрационный эксперимент занимает важное место в обучении химии. Особенность его как средства познания состоит в том, что в процессе наблюдения учащиеся не только быстрее усваивают знания о свойствах веществ и химических процессах, но и учатся подтверждать знания химическими опытами. Через наблюдение учащиеся познают многообразие природы веществ, накапливают факты для сравнения, обобщений, выводов. Учащийся, наблюдающий химические превращения в различных условиях, убеждается, что сложными химическими процессами можно управлять, что в явлениях нет ничего таинственного, они подчиняются естественным законам, познание которых обеспечивает возможность широкого использования химических превращений в практической деятельности человека.