Дипломная (вкр): Результаты эксперимента по способам формирования системных знаний

Рисунок 29. Диаграмма динамики распределения студентов по эффективности описания блоков для вещества «H₂O»

Таблица 30

Результаты анализа химического сочинения на тему 3NO₂ + H₂O ↔ NO + 2HNO₃, написанного студентами 2-го курса химического факультета для двух исходных веществ «NO₂» и «H₂O»

Данные химического сочинения, выполненного студентами 2008-2009 года обучения свидетельствуют о том, что число студентов, владеющих системными знаниями, падает. Так если по химическим объектам «NO» и «О₂» из 10 студентов 2007-2008 годов обучения все 5 блоков описали 5 и 3 студента соответственно, то из 9 студентов 2008-2009 годов обучения - всего по 2 студента (рисунки 7, 8, 25, 26).

Рисунок 30. График по описанию химической реакции

NO₂ + H₂O ↔ NO +2HNO₃ для конкретного вида блока

Следует отметить, что большинство студентов описывают всего два или три блока. Согласно рисункам 21 - 30 большее внимание уделено блоку «свойства», меньше блокам «строение» и «экология», а блокам «термодинамика» и «кинетика» также, как и в 2007 - 2008 учебном году, отведено меньше всего внимания. Это свидетельствует о том, что в знаниях студентов нет достаточной системности, они не могут описать изучаемый объект (химическую реакцию), используя понятия этих двух важнейших разделов химической науки.

Анализ данных по количеству привлекаемых новых научных понятий, согласно учебным программам химического профиля и дисциплины «Экология», показал следующие результаты: из 44-х студентов более 20 понятий использовали 14 студентов, от 20 до 15 понятий - 15 студентов, от 15-10 понятий - 8 студентов и 7 студентов в своих домашних химических сочинениях использовали меньше 10 понятий (таблицы 21, 24, 27, 30).

В домашних химических сочинениях двух годов обучения (2007-2008, 2008-2009), оцененных на «отлично» и «хорошо» (или 9-15 баллов) студентами были отмечены следующие моменты:

. Предложенные реакции являются обратимыми.

. Для них рассмотрен принцип Ле-Шателье, дана константа равновесия, приведены термодинамические характеристики - энтальпия, энтропия, энергия Гиббса.

. Эти реакции рассмотрены с точки зрения окислительно-восстановительного взаимодействия. В реакциях с участием воды отмечены такие понятия как гидролиз, ионное произведение воды, рН.

. При описании химических свойств представлены реакции, как с органическими, так и неорганическими соединениями. Подробно описаны строение молекул исходных веществ в реакциях и тип связи.

. Представлена квалифицированная информация об экологических проблемах природных вод и атмосферного воздуха с участием веществ рассматриваемых реакций. В таблице 31 приводятся усредненные значения показателя научности и среднее число новых понятий, используемых в одной работе студентами 2-го курса химического факультета двух годов обучения при изучении курса «Экология».

Таблица 31

Сравнительная таблица результатов 2007-2008, 2008-2009 годов обучения

Результаты свидетельствуют о том, что средний показатель научности колеблется от 2,3 до 5, а число новых понятий от 14,6 до 27. Из таблицы также видно, что системность знаний студентов падает.

Использованный нами прием домашнего химического сочинения, с одной стороны, позволил студентам повторить пройденный материал и приложить его к конкретной химической реакции. С другой стороны, при написании этого химического сочинения они использовали различные литературные источники, которые были подобраны ими самостоятельно. Список литературы составлял 2 - 8 наименований источников, среди них учебники по «Общей химии», «Неорганической химии» и по «Экологической химии». На примере подобранных нами химических реакций студенты имели возможность творчески подойти к выполнению данного задания.

Чем больше учений привлекали студенты для описания отдельных веществ, тем больше у них развиты навыки многостороннего рассмотрения объекта, тем более высоки уровень сформированных знаний и их системность.

2.2 Результаты анализа химико-экологического сочинения при изучении курса «Экологические проблемы в курсе химии»

Исследование проводилось в 2008-2009 учебном году среди студентов третьего курса химических специальностей при изучении дисциплины «Экологические проблемы в курсе химии».

Формирование знаний о химическом производстве сопровождается развитием представлений о загрязняющих веществах, источниках загрязнения, что позволяет анализировать последствия включения в природный круговорот веществ, продуктов и отходов химического производства, причины нарушения природного баланса в экосистемах и биосфере в целом. Понятие «химическое производство» неразрывно связано с такими эколого-природоохранными понятиями, как «малоотходные, экологически безопасные технологии», «рациональное природопользование», «комплексное использование сырья и продуктов производства», «кислотные осадки», «антропогенные выбросы», «парниковые газы», «ПДК», «токсичность» и другими [31-35].

В химико-экологическом сочинении по производству азотной кислоты студентам следовало представить как можно больше эколого-природоохранных понятий, неразрывно связанных с химическими, а также рассмотреть меры по предотвращению загрязнений окружающей среды.

Анализ данных исследования представлен в таблице 32 и на рисунке 31.

Таблица 32

Результаты анализа химико-экологического сочинения на тему «Производство азотной кислоты»

Рисунок 31. Диаграмма полигона распределения студентов по количеству введенных эколого-природоохранных понятий

Из таблицы 32 видно, что в работах студентов были описаны следующие разделы:

основной современный способ производства азотной кислоты - контактное окисление аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота в кислоту их абсорбцией;

концентрирование азотной кислоты;

экологические аспекты производства (влияние исходных веществ, побочных и целевых продуктов на экологию окружающей среды);

меры предотвращения загрязнения окружающей среды.

Рисунок 31 и таблица 32 наглядно иллюстрируют качество выполненных работ, которое зависит от числа введенных эколого-природоохранных понятий.

Нами проведена оценка данных работ, выполненных студентами, которая показала хорошую подготовку студентов, их умение устанавливать связь между химическим производством и экологией. Оценку «удовлетворительно» получил один студент, «хорошо» - 3 студента, остальные справились с работой на «отлично».

В работах, оцененных на 4 и 5, были приведены такие эколого-природоохранные понятия как утилизация тепла, кислотные осадки, парниковый эффект, ядохимикаты, биологическое равновесие, сточные воды, экосистема, безотходное производство, ПДК, экологический менеджмент и другие.

Мы убеждены, что написание подобных химико-экологических сочинений, потребовало у студентов воспроизведения имеющихся знаний, как из курса химии, так и из экологии. Однако им необходимо было не только воспользоваться знаниями учебных дисциплин, но и найти точку их соприкосновения, что неотъемлемо способствует формированию системных знаний.

2.3 Результаты анализа эксперимента, проведенного с группой школьников при изучении курса органической химии

Экологическое просвещение - сравнительно новая область педагогической деятельности. Ее возникновение связано с насущной необходимостью положительного решения имеющейся в настоящее время тревожной экологической ситуации, а также с неумением современных школьников интегрировать естественнонаучные знания и применять их для объяснения явлений окружающего мира, с поверхностным знанием вопросов экологии.

Мировоззренческое значение изучения органических веществ, из которых состоит весь природный мир Земли и каждый человек трудно переоценить, однако курс органической химии достаточно сложен для восприятия и усвоения. Учащиеся часто утрачивают к нему интерес уже после первой темы.

Поэтому для того, чтобы помочь ученику взглянуть на этот мир «изнутри», не только раскрыть особенности строения и свойства органических веществ, но и понять, как они влияют на экологическую ситуацию в окружающей среде и человека, необходимо введение в учебный процесс экологической компоненты.

Однако школьными программами базовых курсов химии не предусмотрено изучение вопросов экологии.

Для их освещения при изучении химии в школе можно выбрать один из следующих приемов:

вынести вопросы экологии на уроки;

проводить факультативы и спецкурсы [36, 37].

Мы в своем эксперименте использовали другой прием, способствующий формированию знаний по органической химии, с раскрытием их экологической роли.

Для формирования системных знаний учащимся в качестве самостоятельной работы вне уроков, было дано задание, включающее цепочку превращений органических веществ и 3 вопроса, отражающих экологическую значимость:

. Влияние продуктов реакции на живой организм.

. Влияние продуктов на окружающую среду.

. Применение данных продуктов в быту, медицине и промышленности.

От учащихся требовалось осуществить цепочку превращений, состоящую из 5 веществ, как органических, так и неорганических. В уравнениях данных реакций необходимо было указать, какие реакции являются обратимыми, условия их протекания, а также дать названия веществам, вступающим в реакцию и образующимся продуктам. Это характеризовало качество выполненной работы.

I. CH₄ → CH ≡ CH → C₆H₆ → C₆H₅CH₃ → C₇H₅(NO₂)₃

II. CO → CH₃OH → HCOH → HCOOH → HCOOC₂H₅

III. С₂H₆ → CH₂ = CH₂ → C₂H₅Cl → C₂H₅OH → CO₂. С₁₂H₂₂O₁₁ → С₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH → CH₃COH → CH₃COOH

Цель данного эксперимента заключалась в том, что продукт каждой реакции и первое исходное вещество необходимо было рассмотреть с точки зрения трех выше приведенных вопросов.

Эксперимент проводился с группой учащихся 11-го класса средней школы №39 им. А.С. Ходжикова в 2008-2009 учебном году при изучении предмета «Химия».

Результаты эксперимента представлены в таблице 33 - 36 и на рисунке 32.

Таблица 33

Результаты эксперимента по определению сформированности системных знаний у учащихся 11-го класса по теме «CH₄ → CH ≡ CH → C₆H₆ → C₆H₅CH₃ → C₇H₅(NO₂)₃»