Формирование химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии

Белов, Павел Семенович

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии

Автореферат

Автор научной работы: Белов, Павел Семенович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Нижний Новгород
Год защиты: 2012
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Формирование химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии"

На правах рукописи

БЕЛОВ Павел Семенович

ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЕМЫХ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ

Специальность: 13.00.02 — теория и методика обучения и воспитания

(химия)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

2 Я МАР 2013

Москва 2013

005051125

Работа выполнена на кафедре химии и химического образования естественно-географического факультета федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы

Минина»

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Жильцов Сергей Федорович

Официальные оппоненты: Загорский Вячеслав Викторович, доктор

педагогических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова», химический факультет, кафедра общей химии, старший научный сотрудник

Шалашова Марина Михайловна, доктор педагогических наук, доцент, ГАОУ ВПО «Московский институт открытого образования» кафедра методики преподавания химии, профессор кафедры

Ведущая организация: государственное бюджетное образовательное

учреждение дополнительного профессионального образования «Нижегородский институт развития образования»

Защита состоится « 10» апреля 2013 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.154.23 при ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет» по адресу: 119021, г. Москва, Несвижский переулок, д. 3, зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет» по адресу: 119991, г. Москва, ГПС-2, ул. Малая Пироговская, д. 1

Автореферат разослан « С j » <и&Рг^а 2013 г.

Ученый секретарь ^'А7 -_ ,_

диссертационного совета ./' Трухина Мария Дмитриевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Становление и развитие современных отношений в образовании ведет к значительным модификациям требований к личности выпускника современных школ. Программа деятельности школьников задается сегодня обществом и профессиональными образовательными учреждениями, в которых планируется продолжать обучение. Социальный заказ системе образования предполагает ответственность, инициативность, коммуникабельность как ведущие качества творчески мыслящего ученика, способного в короткие сроки приспособиться к новой среде более высокого образовательного уровня. В этой связи особая актуальность связана с проблемами качества образования по формированию ключевых компетенций, в том числе и химических. Новому качеству процесса образования требуются и новые подходы к обучению (компетентностного), применяющие новые образовательные технологии, информатизацию, а также направленные на повышение результативности.

В исследованиях приводится множество определений компетентности. В настоящее время компетентности все чаще рассматриваются как совокупности личностных качеств (высокий профессионализм, знание интересов и потребностей людей, ситуации, в которой приходится действовать; анализ системы социальных отношений, взаимодействия социальных институтов, способность предвидеть последствия разных действий, эффективно взаимодействовать с окружающим миром, поддерживать межличностные отношения). Быть компетентным (по Дж. Равену) - значит иметь набор компетенций разного уровня (наблюдать, быть глубоко осведомленным в предмете, самостоятельно ставить вопросы, доказывать свою правоту и так далее).

М.М. Шалашова компетентностью называет интегральное качество личности, характеризующее готовность решать проблемы, возникающие в процессе жизни и профессиональной деятельности, с использованием знаний, опыта, индивидуальных способностей. Как нам представляется, данное понятие включает в себя не только знания и практические умения, но и систему жизненных ценностей и установок. М.В. Аргунова определяет компетентность как владение, обладание человеком соответствующей компетенцией, включающее его личностное отношение к ней и предмету деятельности; а компетенцию как совокупность взаимосвязанных качеств личности (знания, умения, навыки, способы деятельности), относящихся к определённому кругу предметов и процессов и необходимых для качественной продуктивной деятельности по отношению к ним.

Анализ современных учебников по химии, научной и методической литературы, государственного образовательного стандарта, учебных программ для средних общеобразовательных учреждений позволил сделать вывод о

необходимости усиления внимания к формированию у школьников химических компетенций на практических занятиях по химии, играющих существенную роль и являющихся важной составной частью подготовки выпускников.

Таким образом, возникло противоречие: с одной стороны нужно усиливать практическую направленность обучения, с другой - отсутствует целостный подход к формированию ориентированных на экспериментальную деятельность химических компетенций при подготовке учеников по химии. Учитывая данное противоречие, нами выбрана тема исследования, основанная на следующей проблеме: какую систему (методику) обучения школьника следует применять, чтобы в ходе ее овладения сформировать химические компетенции будущего выпускника. Эта система должна базироваться на целях обучения, содержании образовательной программы по химии, методах, средствах и формах образовательной деятельности, способах контроля за уровнем формирования ключевых компетенций.

Цель диссертационной работы заключается в разработке, обосновании и экспериментальной проверке методической системы формирования химических компетенций на практических занятиях по химии у обучаемых средних общеобразовательных школ, способствующей осознанному и глубокому освоению учениками данного предмета.

Объектом исследования является процесс обучения учеников средних общеобразовательных школ на практических занятиях по химии в контексте компетентностного, личностно ориентированного и системно-деятельностного подходов.

Предмет исследования: методическая система формирования химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии, являющаяся средством, повышающим их образовательный уровень.

Гипотеза исследования: если в основу преподавания химии на практических занятиях положить разработанную нами систему, то она будет способствовать формированию химических компетенций . обучаемых, направленных на овладение осознанными знаниями, приобретение практических навыков и воспитание ценностного отношения к химии, при соблюдении необходимых условий ее функционирования (предварительное информирование обучаемых о технологии ролевого цикла; ее применение в образовательном процессе; оказание своевременной персональной помощи на каждом этапе выполняемого задания, особенно в случаях значительного затруднения; доброжелательное и доверительное отношение учителя к детям).

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой, сформулированы следующие задачи исследования:

1. На основе анализа литературных источников по данной проблеме выявить теоретико-методологические основы и состояние проблемы

формирования химических компетенций у обучаемых средних общеобразовательных школ.

2. Теоретически обосновать концепцию химической подготовки учеников средних общеобразовательных школ и на ее основе разработать теоретическую модель методической системы формирования химических компетенций школьников на практических занятиях по химии и выявить условия её реализации.

3. Разработать методический подход к организации и проведению экспериментальной учебно-исследовательской деятельности (ЭУИД) учащихся на практических занятиях по химии

4. Сконструировать учебно-методический комплект (УМК) химической подготовки, ориентированный на формирование необходимых компетенций учеников на практических занятиях по химии и включающий программу курса практических работ для 8-11 классов средней общеобразовательной школы, содержание лабораторных опытов разного уровня сложности, ситуационные задания к ним.

5. Разработать критерии по оцениванию качества формируемых химических компетенций учеников на практических занятиях по химии как важного компонента учебной деятельности.

6. Выявить эффективность использования методической системы по формированию химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии.

Методологическая основа исследования отражена в:

- принципах дидактики (работы М.Н. Скаткина, Ю.К. Бабанского и др.);

- идеях личностно ориентированного обучения (исследования Г.М. Чернобельской, Н.Е. Кузнецовой);

- концепции химического образования (научные труды С.С. Епифановой, В.И. Кузнецова, A.A. Макарени и др.);

- положениях теории, использующей системный и деятельностный подходы (научные труды Б.И. Ананьева, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, П.Я. Гальперина, А.И. Иванецкого);

- основных положениях теории развивающего (результаты В.В. Давыдова, В.В. Рубцова и др.) и проблемного обучения (исследования М.М. Левина, П.А. Оржековского и др.);

- ведущих положениях компетентностного подхода (научные труды В.И. Бабейко, И.А. Зимней, Э.Ф. Зеера, A.A. Вербицкого, О.Е Лебедева, Шалашовой М.М. и др.);

- идеях интеграции обучения (работы М.С. Пак, Э.Г. Злотникова, П.В. Гаркунова и др.);

- аспектах технологизации обучения (научные труды В.П. Беспалько, Л.В. Загрековой, В.А. Сластенина, H.H. Суртаевой и др).

Для решения поставленных задач пользовались следующими методами исследования:

- общенаучными методами теоретического исследования (анализом научной литературы, обобщением, систематизацией, классификацией, аналогией, синтезом);

- методами эмпирического исследования (педагогическим наблюдением, сбором массовой информации, беседой, анкетированием, тестированием, опросом, педагогическим и химическим экспериментами, качественными и количественными анализами их результатов, методами статистики).

Научная новизна работы

1. Впервые в теории и практике химического образования разработаны и реализованы концептуальные положения и теоретическая модель методической системы при проведении практических занятий в 8-11 классах средней общеобразовательной школы на основе компетентностного подхода с использованием ролевой разноуровневой экспериментальной учебно-исследовательской деятельности, направленной на оптимизацию процесса обучения и успешность образовательной деятельности школьников.

2. Разработана и применена технология ролевого цикла при проведении практических занятий на уроках химии в 8-11 классах. На её основе сконструирована разноуровневая система выполнения лабораторных опытов с четкой ориентацией их на приобретение обучающимися необходимых ключевых компетенций.

3. Внедрение в учебный процесс и апробация предложенной модели методической системы выявили особенности и динамику личностного развития учащихся на основе формируемых экспериментальных, коммуникативных, интеллектуальных и контрольно-оценочных компетенций.

Теоретическая значимость исследования

1. Теоретически обоснована концепция формирования химических компетенций на практических занятиях по химии в школе. Реализация ее осуществлена на основе компетентностного, системно-деятельностного и личностно ориентированного подходов.

2. Выявлены основные противоречия, позволяющие определить и решить актуальные задачи по разработке методики обучения химии учащихся средней общеобразовательной школы на практических занятиях.

3. Расширен и уточнен понятийный аппарат применительно к «технологии ролевого цикла», экспериментальной учебно-исследовательской деятельности и раскрытию их содержания при выполнении учащимися химического практикума.

4. Актуализированы теоретико-методологические основы: ведущие идеи, подходы, принципы.

5. Сформулирована цель и выявлены структурные компоненты содержания обучения химии на практических занятиях в средней общеобразовательной школе.

6. Разработаны и реализованы специфические методические приемы и средства обучения.

7. Определены условия функционирования методической системы обучения химии на практических занятиях в средней общеобразовательной школе.

8. Определены показатели и критерии оценивания эффективности обучения химии на практических занятиях.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

1. На основе научно обоснованной модели формирования химических компетенций обучаемых сконструирован и внедрен в учебный процесс УМК практических работ по химии для 8-11 классов средней общеобразовательной школы, направленный на повышение эффективности химической подготовки выпускника.

2. Разработана разноуровневая система заданий из 38 практических занятий для реализации химического эксперимента.

3. Обоснованы критерии оценки развития компетенций учеников на практических занятиях по химии в школе.

4. Показана эффективность сконструированного УМК, ориентированного на успешность обучения учеников и востребованность химических компетенций в дальнейшем обучении в учреждениях профессионального образования.

Личный вклад автора

Автор принимал непосредственное участие в планировании и проведении педагогического эксперимента, интерпретации и обсуждении полученных результатов и их апробации на научно-методических конференциях разного уровня, написании статей, оформлении автореферата и диссертации.

Основные этапы работы Исследование проводилось в течение 2004 - 2012 гг. в три этапа.

Первый этап (2004-2006 гг.) был посвящен изучению состояния подготовки обучаемых средних общеобразовательных школ в области практических занятий по химии, выявлению трудностей и недостатков в формировании умений и навыков выполнения лабораторных опытов. На данном этапе осуществлен анализ научной и учебно-методической литературы, дано обоснование актуальности и практической значимости проблемы исследования, сформулирована рабочая гипотеза.

На втором этапе (2006-2008 гг.) разработана модель методической системы подготовки учеников на практических занятиях по химии для 8-11 классов средней общеобразовательной школы. На ее базе сконструирован УМК, включающий 38 практических работ и предусматривающий отбор содержания, организацию и проведение обучения, а также непрерывность

формирования основных компетенций на практических занятиях по химии. С целью проверки гипотезы на этом этапе были обоснованы критерии оценки качества образования обучаемых в условиях разработанного методического подхода к процессу проведения химического эксперимента.

Третий этап (2008-2012 гг.) связан с апробацией разработанной модели методической системы на основе компетентностного подхода к подготовке учеников в процессе проведения практических занятий по химии, заключающейся в непрерывном формировании необходимых компетенций; с обработкой, анализом и обобщением экспериментальных данных; оформлением диссертации, научно-методических рекомендаций и статей по данной теме.

Апробация работы и публикации Основные положения и результаты работы обсуждены на следующих научных конференциях: межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2006 г. (Н. Новгород); региональная научно-методическая конференция «Образовательная среда вуза: ресурсы, технологии», 2007 г. (Благовещенск); международная научно-методическая конференция «Совершенствование технологий обеспечения качества образования», 2007 г. (Омск); межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2007 г. (Н. Новгород); научно-практическая конференция студентов и магистрантов НГПУ, 2007 г. (Н. Новгород); 54-ая всероссийская научно-практическая конференция химиков с международным участием «Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования», 2007 г.(С.Пб); региональная научно-практическая конференция «Обновление содержания профессионального образования», 2007 г. (Н.Новгород); научно-практическая конференция студентов и магистрантов НГПУ, 2008 г. (Н. Новгород); межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2008 г. (Н. Новгород); международная научно-практическая конференция «Методологические и методические проблемы подготовки учителя химии на современном этапе», 2008 г. (Липецк); 5-я международная научно-практическая конференция «Динамика современной науки», 2009 г. (София, Болгария).

Опубликованы 12 научных сообщений и 3 статьи в рецензируемых журналах «Химия в школе», «Наука и школа».

Достоверность результатов исследования предопределяется методологическим подходом к решаемой нами проблеме, разнообразием используемых методов исследования. Изложенный материал и полученные результаты соответствуют пунктам 2 (-развивающие и воспитательные возможности учебных дисциплин, в том числе при использовании информационных технологий) и 3 (-проблемы разработки методических систем

обучения и воспитания в соответствии со стратегическими направлениями информатизации и модернизации отечественного образования) паспорта специальности 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (химия) и полностью отражают их специфику.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанные на основе концепции теоретическая модель методической системы и методика обучения учащихся на практических занятиях по химии обеспечат формирование необходимых химических компетенций;

2. Результаты педагогического эксперимента подтверждают эффективность предложенной методики и повышение уровня химических компетенций обучаемых на практических занятиях по химии в средней общеобразовательной школе.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, библиографии и приложений. Объем диссертации составляет 182 страницы, включая библиографию из 225 наименований, 16 таблиц, 7 схем, 6 рисунков, 12 диаграмм и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели, объект и предмет исследования, изложены его задачи и гипотеза. Обозначены научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, раскрыты положения, выносимые на защиту. Дана характеристика методологии исследования, его основных этапов и указана апробация результатов.

В первой главе «Теоретико-методологические основы формирования химических компетенций обучаемых средней общеобразовательной школы» представлены результаты теоретического анализа психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования, рассмотрены психолого-педагогические и дидактико-методические предпосылки, служащие основой формирования химических компетенций, а также состояние проблемы применения компетентностного подхода в средней общеобразовательной школе.

Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы раскрывает актуальность проблемы формирования химических компетенций и реализации их в ходе учебно-познавательной деятельности средствами, взятыми из содержания и методического аппарата учебного предмета в контексте компетентностного подхода. Проведенный нами анализ позволил сделать следующие выводы:

Описаны основные понятия в рамках компетентностного подхода, среди которых важнейшими являются «компетенции» и «компетентность», их классификации в настоящее время уделяется повышенное внимание, о чем свидетельствует целый ряд научных трудов.

• Оптимальным условием подготовки будущих выпускников школ является связь между практической и теоретической деятельностью, которая обеспечивает большие возможности в формировании ключевых компетенций у обучаемых.

• Процесс формирования химических компетенций представляет собой систему, включающую в себя мотивационный, знаниевый и деятельностный компоненты.

• Известен ряд работ, посвященных качественному и количественному измерению и оцениванию химических компетенций учеников, но они в основном либо являются интегрированными, либо не относятся к химическому эксперименту как самостоятельной важнейшей составляющей части школьного химического курса.

• Проведенный анализ исследуемой проблемы показывает, что, несмотря на большое число опубликованных работ, остаются не раскрытыми вопросы о создании непрерывной системы формирования химических компетенций у учеников в области химического эксперимента на практических занятиях в школьном курсе химии.

Во второй главе «Компетентностный подход к формированию химических компетенций обучаемых средней общеобразовательной школы» представлены научно обоснованная концепция формирования химических компетенций на практических занятиях по химии и разработанная на её основе теоретическая модель методической системы (схема 1).

В школьном курсе деятельность учеников на практических занятиях предусматривает четыре компонента: определенный набор и уровень интеллектуальных компетенций о предстоящем эксперименте (интеллектуальный), технику проведения лабораторных опытов (экспериментальный), методику их выполнения (коммуникативный) и контроль и оценку собственной деятельности и деятельности коллег (контрольно-оценочный) (схема 2). Интеллектуальный компонент предполагает наличие у обучаемых компетенций определять цель и задачи опыта, находить причинно-следственные связи между наблюдаемыми явлениями, делать необходимые выводы и следствия, обобщения через комментарии, речь, проводить обсуждение с коллегами по ходу эксперимента и по его завершении. Экспериментальный компонент направлен на выработку компетенций, связанных с выполнением учащимися логической последовательности химических операций с соблюдением правил техники безопасности лабораторного опыта. Коммуникативный компонент предполагает формирование и развитие компетенций обучаемых комментировать, обсуждать содержание эксперимента по ходу его реализации и завершении; выбирать, исходя из дидактической цели и принципов, а также поставленных задач, формы проведения опыта; определять его значение и

место в системе знаний данной учебной дисциплины. Контрольно-оценочный компонент учитывает компетенции обучаемых делать качественный и количественный анализ проводимой ими и их коллегами экспериментальной, коммуникативной и интеллектуальной сторон эксперимента.

в с у

ы Д

п А

У Р

с п С

к Т

о В

II р Е

и т Н

к Н

р 1,1

к Е Й

А т О

к Б Р

II А

о с г-у в ы п 3 О В

и п А

т У т

Е с л

л к ь

ь н н

к И й

У к с

л А т

ь А

т н

У Д А

р Р

ы Т

СИСТЕМА ЭУИД ОБУЧАЕМЫХ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ

Система целей

Цель как социальный заказ общества Цель ЭУИД

Система педагогических задач

Стратегические Тактические Операциональные

Система полученных результатов

Система содержания

инвариантная вариативная часть

Система организационных форм обучения

коллектив ная групповая индивид уальная самообучение

Система контроля и самоконтроля

анализ оценка коррекция

Схема 1. Модель системы экспериментальной учебно-исследовательской деятельности обучаемых

Содержательная составляющая

Учебный материал, включённый в лабораторные опыты и индивидуальные задания к ним

Организационная составляющая

Определение преподавателем цели, задач, форм, методов, средств обучения и подготовка их к

Процессуальная составляющая Использование форм, методов и средств обучения учеников для достижения цели и поставленных задач

Экспериментальный компонент

Техническая составляющая

Применение учащимися компетенций обращаться с химическим оборудованием, реактивами и принадлежностями

Л V

Л У

Мотивацнопная составляющая

Условия, необходимые для создания процесса интересным, а значит -эффективным

Результативная составляющая

Достижение обучаемыми определённого уровня компетенций

Л V

т/

Коммуникативная составляющая

Развитие химического языка через вербальное общение (комментарии и обсуждение проводимых лабораторных опытов)

Схема 2. Структура экспериментальной учебно-исследовательской деятельности обучаемых на практических занятиях по химии

Обеспечить реализацию основных компонентов ЭУИД обучаемых на практических занятиях по химии позволяют 7 взаимосвязанных составляющих, представленных на схеме 2.

Нами разработана «технология ролевого цикла» с использованием компетентностного подхода и разноуровневой ЭУИД учащихся.

Применяя «технологию ролевого цикла», ученикам предлагается выполнять опыты в группах по 3 человека посредством ролевой игры:

- первый ученик группы полностью выполняет все химические операции с веществами, оборудованием данного лабораторного опыта с соблюдением правил техники безопасности (роль исполнителя). Обучаемому выдается содержание проводимого им лабораторного опыта. С учетом подготовленности, сформированности соответствующих компетенций, личностных качеств исполнителю выдается информационный материал соответствующего уровня сложности.

В случае I уровня сложности ученику предлагается выполнить опыт, химические операции, положения правил техники безопасности, наблюдаемые явления, следствия и выводы которого полностью прописаны учителем. Также здесь указываются названия всех веществ как на русском языке, так и с помощью химических символов. Карточку подобного содержания рекомендуется выдавать обучаемым на начальных этапах изучения экспериментального школьного курса или имеющим поверхностные знания и владеющим техникой эксперимента неуверенно.

При использовании задания II уровня сложности количество прописанных химических операций и данных при проведении эксперимента уменьшается. Из содержания информационного листа исключены положения правил техники безопасности. В связи с этим у обучаемого появляется больше возможностей для размышлений и анализа собственных действий.

При III уровне сложности ученику выдается информация, содержащая минимальный набор химических операций, необходимый для последовательного выполнения лабораторного опыта. Все наблюдения, следствия и выводы ученик делает самостоятельно.

Реализуя экспериментальное задание IV уровня сложности, исполнителю необходимо полностью выполнить химический эксперимент, рассчитывая исключительно на собственные химические знания и имеющийся широкий набор интеллектуальных, экспериментальных и контрольно-оценочных компетенций.

- второму ученику группы предлагается прокомментировать деятельность первого обучаемого, а именно перечислить химические операции, положения правил техники безопасности при их осуществлении, вербально проанализировать наблюдаемые явления (роль комментатора).

- третьему ученику отводится роль контролёра всего происходящего перед ним процесса. Этому обучаемому преподаватель дает на отдельном бланке описание опыта в форме перечня необходимых химических операций, положений правил техники безопасности, наблюдаемых явлений, следствий,

выводов. В процессе выполнения своих обязанностей первыми двумя учащимися контролёр заполняет бланк, отмечая каждое выполняемое его коллегами действие (например, метками напротив соответствующего действия), сравнивает с тем, что указано на листе. При выполнении следующих опытов ученики меняются своими ролями. Формируется ролевой цикл.

Отдельным учащимся (исполнителю, комментатору, контролеру) при выполнении задания в ходе ЭУИД требуется помощь, которая должна быть четко дифференцирована и может применяться:

- в форме эвристики (это могут быть наводящий вопрос, аналогия, средство наглядности, деление задания на подзадачи и т.д.);

- в форме указаний, предписывающих что необходимо сделать в данной ситуации (например, «Обратите внимание на...», «Сравните результаты и сделайте вывод», «Не забывайте соблюдать технику безопасности...»);

- в форме готового окончательного ответа, который необходимо получить при выполнении данного этапа эксперимента.

Следовательно, ЭУИД позволяет сделать вывод, что необходимо создавать для адаптации экспериментальных заданий следующие дидактические условия:

- необходима дифференцировка и заданий, и организации персональной помощи при выполнении каждого этапа задания;

необходимая помощь должна оказываться индивидуально в соответствии с тремя формами (эвристика, указание, готовый ответ с функцией самоконтроля);

- учитывая сложность и проблемность определенного этапа при выполнении задания, содержание помощи должно быть разным;

- сохранение возможности учащимся использовать помощь, учитывая его внутреннюю потребность и только в случае значительных затруднений при выполнении эксперимента;

- помощь в дидактических материалах должна фиксироваться.

Такая организация деятельности позволяет:

1) выявить время, необходимое учащимся с разным уровнем подготовки для работы над конкретным лабораторным опытом;

2) сравнить правомерность нарастания трудностей на всех этапах и в содержании обучающего материала;

3) проверить правильность разработки шагов и содержания обучающего материала с точки зрения стимулирования интереса обучаемых к работе во время выполнения лабораторных опытов в целом;

4) выявить, подача какой информации и инструкций стимулирует этот интерес у ребят с различным уровнем подготовки;

5) определить, правильно ли разработаны лабораторные опыты с точки зрения нарастания степени самостоятельности деятельности школьников; с какими трудностями встречаются обучаемые различного уровня подготовки;

6) обеспечить соответствие содержания учебного материала для

развития самостоятельности в учении разных по уровням подготовки учеников;

7) проверить, правильно ли расположена инструктивная информация, обеспечивающая возможность самоконтроля;

8) установить, для каких обучаемых (по уровню подготовки) требуется выполнение однотипных операций, насколько они способствуют формированию навыков деятельности;

1. Цели экспериментальной учебно-исследовательской деятельности обучаемых

2. Средства актуализации компетенций

Предписания

ах:

3. Экспериментальные учебно-исследовательские задания

5. Поэтапная индивидуальная помощь

6. Контроль (контролирующие программы, материалы и задания)

7. Достигнутые результаты в развитии компетенций

Схема 3. Модель взаимосвязи элементов ЭУИД обучаемых на практических занятиях по химии

9) выявить возможности использования предоставляемого содержания лабораторных опытов в статусе групповой обучающей программы;

10) определить отношение обучаемых к групповой работе с содержанием лабораторных опытов;

11) выявить возможности решения методических задач при использовании эксперимента в учебном процессе;

12) определить оптимальные методы и способы контроля деятельности учеников как со стороны учителя, так и взаимоконтроля внутри малой группы.

Деятельность школьников на практических занятиях по химии становится результативной, если при её планировании, подготовке и реализации рассматриваются все компоненты и их взаимосвязи как единая целостная система (схеме 3).

В третьей главе «Обоснование методического подхода к выявлению уровня сформированное™ химических компетенций обучаемых на занятиях

по химии» рассмотрены вопросы организации педагогического эксперимента, его этапы, цели, логика и проведение, интерпретация результатов.

Диаграмма 1

Динамика верно выполняемых действий исполнителями лабораторных опытов с 8 по 11 классы (в %)

12345678 Номер практической работы

Главной целью экспериментального исследования была проверка рабочей гипотезы. Педагогический эксперимент проводился в течение 2008/2009 — 2011/2012 учебных годов в девяти образовательных учреждениях Ковернинского муниципального района Нижегородской области В нашем эксперименте принимали участие 754 учащихся.

На диаграмме 1 представлены данные, относящиеся к успешности выполнения своей роли исполнителями на каждой практической работе за курс 8-11 классов. Нами рассчитан среднеарифметический коэффициент верно выполненных действий (операций) каждого лабораторного опыта, представленный в виде процентов от идеального (100%) выполнения. Как видно из полученных данных, прослеживается чёткая положительная динамика верно выполняемых элементов химического эксперимента.

Диаграмма 2

Динамика использования заданий для исполнителей разного уровня сложности на начало каждого учебного года (в %)

100

¿00 г ■ 1 уровень

ч 80 60

^ 60 50 40 V2 уровень

"40 ■ 30 Яш20 20 ¡0 20 1 3 уровень

20 ; 0 0 0 0 Щ Ю 10 10Ш \ 4 уровень

0 8 класс 9 класс 10 класс 11 класс

Диаграмма 3

Динамика использования заданий для исполнителей разного уровня сложности на конец каждого учебного года (в %) _____

■ 1 уровень С 2 уровень — 3 уровень '. 4 уровень

Таблица 1

Шкала ранжирования критериев для оценки индивидуальных отчетных

заданий

Наименования критерия Значимость в баллах

Понимание ценности наличия теоретической базы для эффективного проведения химического эксперимента 0,5

Осознание важности техники безопасности при выполнении лабораторных опытов 0,5

Применение знания для успешного решения конкретной практической ситуации 1

Оценка собственных действий пребывания в различных ролях (исполнителя, комментатора, контролера) по ходу практической работы 0,5

Аргументирование своей позиции относительно различных элементов проводимого эксперимента, способность вносить коррективы в ход достижения цели 0,5

Осознание ответственности за оформление результатов эксперимента (верная запись наблюдаемых явлений, уравнений проводимых химических реакций, сформулированных выводов) 2

Итого 5

Например, по итогам первой и заключительной практической работы в 8 классе прирост верно выполненных экспериментальных действий составил в среднем 10% (увеличился от 70 до 80%), в 9 классе - 20% (увеличился от 72 до 92%), в 10 классе -15% (увеличился от 75 до 90), в 11 классе - 13% (увеличился от 84 до 97%). Таким образом, в целом с 8 по 11 класс исполнители стали выполнять грамотнее свою роль на 27% (увеличение с 70 до 97%).

Важнейшим фактором, еще в большей степени усиливающим наблюдаемую положительную динамику деятельности исполнителей, является постепенное целенаправленное систематическое усложнение выдаваемых экспериментаторам разноуровневых заданий (см. диаграммы 2, 3). К концу 8 класса 60% ребят выполняли задание более сложного уровня (40% - 2-го, 10% - 3-го, 10% - 4-го), к концу 9 класса - 50% (2-й уровень), 20% (3-й уровень), 20 % (4-й уровень), к концу 10 класса - 30% (2-й уровень), 50% (3-й уровень), 20% (4-й уровень), к концу 11 класса - 25% (2-й уровень), 40% (3-й уровень), 35% (4-й уровень).

Уровень сформированное™ и динамика развития интеллектуальных компетенций представлена на диаграмме 4.

Диаграмма 4

Уровень сформированности интеллектуальных компетенций по _результатам индивидуальных отчетных заданий (в %)__

^ 8 класс 9 класс я 10 класс ■ 11 класс

1 - понимание ценности наличия теоретической базы для эффективного проведения химического эксперимента; 2 - осознание важности техники безопасности при выполнении лабораторных опытов; 3 - применение знания для успешного решения конкретной практической ситуации; 4 - оценка собственных действий пребывания в различных ролях (исполнителя, комментатора, контролера) по ходу практической работы; 5 аргументирование своей позиции относительно различных элементов проводимого эксперимента, способность вносить коррективы в ход достижения цели; 6 - осознание ответственности за оформление результатов эксперимента (верная запись наблюдаемых явлений, уравнений проводимых химических реакций, сформулированных выводов).

Уровень сформированности интеллектуальных компетенций выявляли с помощью разработанной нами шкалы ранжирования критериев для оценки индивидуальных отчетных заданий (см. таблицу 1). В заключении сформулированы результаты работы и сделаны общие выводы:

1. В ходе проведения нами анализа и обобщения литературных источников установлено, что отсутствует научно обоснованная система непрерывного формирования химических компетенций на практических занятиях по химии в школе.

2. Теоретически обоснована концепция химической подготовки будущих выпускников и на ее основе разработана модель методической системы, отражающая целостность процесса формирования химических компетенций на практических занятиях по химии.

3. Разработан методический подход к организации и проведению ролевой разноуровневой экспериментальной учебно-исследовательской деятельности учащихся на практических занятиях по химии в контексте компетентностного подхода. Дана оценка его эффективности.

4. На основе разработанной методической системы сконструирован и внедрен в учебный процесс учебно-методический комплект, включающий учебную программу курса практических работ для школьников 8-11 классов

средней общеобразовательной школы, описание лабораторных опытов разного уровня сложности к 38 занятиям, ситуационные задания к ним, что оптимизировало процесс обучения, усилило его практическую часть. По итогам экспериментальной работы с обучаемыми 8-11 классов прирост верно выполненных экспериментальных действий составил 27% (увеличился с 70 до 97%), процент верных комментариев вырос с 48 до 86%, интеллектуальные компетенции возросли в среднем на 15%.

5. Определены критерии (проценты верных действий исполнителей лабораторных опытов, комментариев, объективных элементов контроля; балльная система оценки индивидуальных отчетных заданий) по оцениванию качества формируемых химических компетенций учеников на практических занятиях по химии как важного компонента учебной деятельности. Разработаны бланки контролеров лабораторных опытов для оценивания экспериментальных, коммуникативных, контрольно-оценочных компетенций школьников. Составлены шкалы ранжирования критериев для определения уровня сформированности интеллектуальных компетенций и ценностного отношения школьников к химии. Даны методические рекомендации их применения.

6. Установлено, что реализация разработанной методической системы способствует формированию экспериментальных, коммуникативных, интеллектуальных, контрольно-оценочных компетенций обучаемых при выполнении практических работ и воспитанию ценностного отношения к химии, подтверждая, таким образом, выдвинутую гипотезу.

Основное содержание и результаты диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

1. Белов П.С. Из опыта формирования химических компетенций учащихся // Химия в школе - № 10. - 2009. С. 25 - 28 (0,35 п.л.).

2. Белов П.С. О реализации методического подхода к формированию химических компетенции учащихся при изучепии химии в школе // Наука н школа.-№2. - 2011. - С. 78 - 81 (0,5 п.л.).

3. Белов П.С. О взаимосвязи компонентов экспериментальной учебно-исследовательской деятельности учащихся на практических занятиях по химии // Паука и школа.- №1. - 2012. - С. 75 - 78 (0,5 п.л.).

4. Белов П.С. Проблема организации лабораторных работ по химии // Актуальные проблемы химического образования: материалы научно-методической конф. - Н. Новгород: НГПУ, 2008. - С. 37 - 39 (0,3 п.л.).

5. Белов П.С. Реализация компетентностного подхода на практических занятиях по химии // Динамика современной науки - 2009: материалы V международной научно-практической конф.: Т. 8. — София. — 2009. С. 17 — 19. (0,2 п.л.).

6. Белов П.С. Формирование химических компетентностей учащихся при изучении курса химии // Динамика современной науки - 2009: материалы V международной научно-практической конф.: Т. 7. - София. - 2009. С. 30 - 34. (0,35 п.л.).

7. Белов П.С. Использование ролевого цикла при организации лабораторного практикума по биохимии // Методологические и методические проблемы подготовки учителя химии на современном этапе: материалы Международ, научно-практической конференции. - Липецк. 2008. - С. 25 - 27 (0,2 п.л.).

8. Белов П.С. О деятельности студентов и развитии их умений на лабораторных занятиях по химии в педагогическом вузе/ П.С. Белов // НЕОФИТ. Выпуск 5: Сб. материалов научно-практической конф. студентов и магистрантов НГПУ. - Н. Новгород, 2008. - С. 15 - 16. (0,1 п.л.).

9. Белов П.С., Штырлин Д.А. Организация самостоятельной работы студентов-старшекурсников и практическая реализация её результатов в вузе // Материалы международной научно-методической конф. «Совершенствование технологий обеспечения качества образования». — Омск, 2007. - С. 102 - 103. (0,2 п.л., авторский вклад - 50%).

10. Белов П.С., Штырлин Д.А., Новик И.Р. Ориентированное поэтапное развитие умений студентов на лабораторном практикуме // Материалы региональной научно-методической конф. «Образовательная среда вуза: ресурсы, технологии». - Благовещенск, 2007. - Часть 1,- С. 73 - 75.(0,2 п.л., авторский вклад - 50%).

11. Белов П.С. Оценка экспериментальных достижений студентов на лабораторных занятиях по химии // Актуальные проблемы хим. образования: научно-методический сб. статей. - Н. Новгород: НГПУ, 2008. - С. 39 - 41.(0,2 п.л.).

12. Белов П.С., Новик И.Р. Поэтапная организация лабораторного практикума с учётом мотивации студентов// Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования. Материалы 54 всероссийской научно-практ. конф. химиков с международным участием. -С.Пб, 2007. - С. 178.(0,25 п.л., авторский вклад - 80%).

13. Белов П.С., Новик И.Р. Поливариантная организация лабораторного химического практикума при обучении студентов вуза // Актуальные проблемы химии и методики её преподавания: научно-методический сборник статей. - Н. Новгород: НГПУ, 2007. - С. 124 - 127.(0,25 п.л., авторский вклад -80%).

14. Белов П.С., Новик И.Р. Применение лабораторного практикума как эффективного способа формирования знаний и развития экспериментальных умений студентов // Сб. материалов межрегиональной научно-практической конф. «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания». - Н. Новгород, 2006. - С. 129 - 132. (0,25 п.л., авторский вклад - 80%).

15. Белов П.С. Проблема организации деятельности студентов на лабораторных занятиях по химии // НЕОФИТ. Выпуск 4: Сб. материалов научно-практической конф. студентов и магистрантов НГПУ. - Н. Новгород, 2007.-С. 134- 135.(0,1 п.л.).

Подписано в печать. Формат А4 Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 130 экз. Заказ № 0626 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-т, д.28 Тел. 8(495)782-88-39

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Белов, Павел Семенович, Нижний Новгород

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»

04201354995 На правах рукописи

Белов Павел Семенович

ФОРМИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ОБУЧАЕМЫХ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ

Специальность: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (химия) Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор химических наук, профессор С.Ф. Жильцов

Нижний Новгород 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................ 3

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ОБУЧАЕМЫХ СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ.............................................13

1.1. Компетентностный подход в образовании: понятия «компетентность», компетенции», их классификация............................13

1.2. Обзор методических подходов к формированию и оценке

химических компетенций обучаемых в школьном курсе химии................26

Выводы по главе 1........................................................................47

ГЛАВА II. КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД К

ФОРМИРОВАНИЮ ХИМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ

ОБУЧАЕМЫХ СРЕДНЕЙ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ..........48

2.1. Дидактические основы построения модели деятельности

учеников на практических занятиях по химии....................................48

2.2. Экспериментальная работа по организации деятельности учеников на практических занятиях по химии на основе идей

компетентностного подхода..........................................................71

Выводы по главе 2......................................................................103

ГЛАВА III. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ВЫЯВЛЕНИЮ УРОВНЯ СФОРМИРОВАННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ КОМПЕТЕНЦИЙ ОБУЧАЕМЫХ НА ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ.............105

3.1. Методический подход к выявлению уровня сформированности химических компетенций обучаемых на занятиях по химии................. 105

3.2. Результаты эффективности компетентностного подхода при

изучении химии..........................................................................113

Выводы по главе 3 ...................................................................... 131

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................132

ЛИТЕРАТУРА........................................................................... 135

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................... 157

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время наша страна подвержена социально-экономическим преобразованиям, в этой связи происходят серьезные изменения в подготовке выпускников общеобразовательных школ. Образовательный процесс нуждается в новых условиях функционирования. Модернизация современного среднего образования предполагает переход на вариативное, личностно ориентированное образование, способное повысить качество подготовки выпускника.

Становление и развитие современных отношений в образовании ведет к значительным модификациям требований к личности выпускника современных школ. Программа деятельности школьников задается сегодня обществом и профессиональными образовательными учреждениями, в которых планируется продолжать обучение. Социальный заказ системе образования предполагает ответственность, инициативность, коммуникабельность как ведущие качества творчески мыслящего ученика, способного в короткие сроки приспособиться к новой среде более высокого образовательного уровня.

В этой связи особая актуальность связана с проблемами качества образования по формированию ключевых компетенций, в том числе и химических. Новому качеству процесса образования требуются и новые подходы к обучению (компетентностного), применяющие новые образовательные технологии, информатизацию, а также направленные на повышение результативности.

Попова Т.Н. [161] отмечает, что ранее проблема, связанная с совершенствованием качества обучения, рассматривалась в:

- положениях теории системного и деятельностного подходов (исследования Е.Т. Коробова, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, П.Я. Гальперина, А.И. Иванецкого и др.);

- идеях, включающих интеграцию обучения (работы М.С. Пак, Э.Г. Злотни-кова, В.П. Гаркунова, Б.А. Танькова, С.С. Епифановой, В.Я. Вивюрского и др.);

- аспектах технологизации обучения (работы В.А. Сластенина, H.H. Суртае-вой, Н.М. Зверевой, JI.B. Загрековой, Я.М. Бельчикова и др.);

- вопросах совершенствования преподавания курса методики обучения химии (работы Н.Е. Кузнецовой, Г.М. Чернобельской, О.С. Зайцева, A.A. Мака-рени, В.В. Сорокина, Т.Ю. Ломакиной, И.В. Герасимовой и др.);

- исследованиях процессов и методов, формирующих умения и навыки (результаты A.M. Новикова, В.И. Орлова, Ю.В. Варданяна, Л.И. Васильева, П.А. Глориозова, Е.И. Евстафьевой, Е.И. Бойко и др.);

- ведущих положениях компетентностного подхода (работы И.А. Зимней, В.И. Бабейко, A.A. Вербицкого, Э.Ф. Зеера, O.E. Лебедева, М.М. Шалашовой и

ДР-)-

Анализируя современные учебники по химии, научную и методическую литературу, государственный образовательный стандарт, учебные программы для средних общеобразовательных учреждений, можно сделать вывод о необходимости усиления внимания к формированию у школьников химических компетенций на практических занятиях по химии, играющих существенную роль и являющихся важной составной частью подготовки выпускников.

Таким образом, возникло противоречие: с одной стороны, нужно усиливать практическую направленность обучения, с другой - отсутствует целостный подход к формированию ориентированных на экспериментальную деятельность химических компетенций при подготовке учеников по химии. Учитывая данное противоречие, нами выбрана тема исследования, основанная на следующей проблеме: какую систему (методику) обучения школьника следует применять, чтобы в ходе ее овладения сформировать химические компетенции будущего выпускника. Эта система должна базироваться на целях обучения, содержании образовательной программы по химии, методах, средствах и формах образовательной деятельности, способах контроля за уровнем формирования ключевых компетенций.

Цель исследования заключается в разработке, обосновании и экспериментальной проверке методической системы формирования химических компетенций на практических занятиях по химии у обучаемых средних общеобразовательных школ, способствующей осознанному и глубокому освоению учениками данного предмета.

Объектом исследования является процесс обучения учеников средних общеобразовательных школ на практических занятиях по химии в контексте ком-петентностного, личностно ориентированного и системно-деятельностного подходов.

Гипотеза исследования: если в основу преподавания химии на практических занятиях положить разработанную нами систему, то она будет способствовать формированию химических компетенций обучаемых, направленных на овладение осознанными знаниями, приобретение практических навыков и воспитание ценностного отношения к химии, при соблюдении необходимых условий ее функционирования (предварительное информирование обучаемых о технологии ролевого цикла; ее применение в образовательном процессе; оказание своевременной персональной помощи на каждом этапе выполняемого задания, особенно в случаях значительного затруднения; доброжелательное и доверительное отношение учителя к детям).

В соответствии с поставленной целью и выдвинутой гипотезой, сформулированы следующие задачи исследования:

1. На основе анализа литературных источников по данной проблеме выявить теоретико-методологические основы и состояние проблемы формирования химических компетенций у обучаемых средних общеобразовательных школ.

Методологическая основа исследования отражена в:

- принципах дидактики (работы М.Н. Скаткина, Ю.К. Бабанского и др.);

- идеях личностно ориентированного обучения (исследования Г.М. Черно-бельской, Н.Е. Кузнецовой);

- концепции химического образования (научные труды С.С. Епифановой, В.И. Кузнецова, A.A. Макарени и др.);

- положениях теории, использующей системный и деятельностный подходы (научные труды Б.И. Ананьева, А.Н. Леонтьева, C.JI. Рубинштейна, П.Я. Гальперина, А.И. Иванецкого);

- ведущих положениях компетентностного подхода (научные труды В.И. Бабейко, И.А. Зимней, Э.Ф. Зеера, A.A. Вербицкого, О.Е Лебедева, М.М. Ша-лашовой и др.);

- идеях интеграции обучения (работы М.С. Пак, Э.Г. Злотникова, П.В. Гар-кунова и др.);

Для решения поставленных задач пользовались следующими методами:

Научная новизна исследования.

ориентацией их на приобретение обучающимися необходимых ключевых компетенций.

Теоретическая значимость исследования

4. Актуализированы теоретико-методологические основы: ведущие идеи, подходы, принципы.

6. Разработаны и реализованы специфические методические приемы и средства обучения.

8. Определены показатели и критерии оценивания эффективности обучения химии на практических занятиях.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

3. Обоснованы критерии оценки развития компетенций учеников на практических занятиях по химии в школе.

Личный вклад автора

Основные этапы работы Исследование проводилось в течение 2004 - 2012 гг. в три этапа.

На втором этапе (2006-2008 гг.) разработана модель методической системы подготовки учеников на практических занятиях по химии для 8-11 классов

средней общеобразовательной школы. На ее базе сконструирован УМК, включающий 38 практических работ и предусматривающий отбор содержания, организацию и проведение обучения, а также непрерывность формирования основных компетенций на практических занятиях по химии. С целью проверки гипотезы на этом этапе были обоснованы критерии оценки качества образования обучаемых в условиях разработанного методического подхода к процессу проведения химического эксперимента.

Апробация работы и публикации Основные положения и результаты работы обсуждены на следующих научных конференциях:

- межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2006 г. (Н. Новгород);

- региональная научно-методическая конференция «Образовательная среда вуза: ресурсы, технологии», 2007 г. (Благовещенск);

- международная научно-методическая конференция «Совершенствование технологий обеспечения качества образования», 2007 г. (Омск);

- межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2007 г. (Н. Новгород);

- научно-практическая конференция студентов и магистрантов НГПУ, 2007 г. (Н. Новгород);

- 54-ая всероссийская научно-практическая конференция химиков с международным участием «Актуальные проблемы модернизации химического и естественнонаучного образования», 2007 г.(С.Пб);

- региональная научно-практическая конференция «Обновление содержания профессионального образования», 2007 г. (Н.Новгород);

- научно-практическая конференция студентов и магистрантов НГПУ, 2008 г. (Н. Новгород);

- межрегиональная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы химии и методики её преподавания», 2008 г. (Н. Новгород);

- международная научно-практическая конфе