Практико-ориентированные задачи как способ осуществления межпредметных и метапредметных связей

Автор: Шаяхметова Нариза Магзумовна

Дата публикации: 19.11.2016

Номер материала: 3365

Прочие методические материалы
Химия
Без класса

Практико-ориентированные задачи как способ осуществления межпредметных и метапредметных связей.

Ум заключается не только в знании,

 но и в умении прилагать знания на деле.

Аристотель.

Изменения в мировой экономике 21 века, породившие необходимость приспособления к конкурентной экономической среде, обострили проблемы качества образования, поскольку «образовательный интеллект» населения рассматривается важнейшим стратегическим ресурсом государства.

Образовательные стандарты нового поколения [1,2] выдвигают ряд требований к результатам освоения образовательной программы по химии. Современное понимание образовательных результатов выходит за рамки обычного перечня знаний, умений и навыков, они являются конечным продуктом процесса обучения и свидетельствуют о качественных изменениях в личности обучающегося, проявляются в его поведении, взаимодействии с социальной средой.

По данным организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в каждом ученике необходимо развивать навыки общения, креативности и критического мышления (так называемые 3С,S: communication, creative and critical thinking) [3].

Будучи общепризнанной, данная тенденция расширяет понятийное поле ожидаемых результатов обучения. Теперь они включают в себя не только привычные знания, умения и навыки, но и компоненты функциональной грамотности.

Функциональная грамотность – это способность личности на основе полученных в школе знаний нормально функционировать в системе социальных отношений, максимально быстро адаптироваться в конкретной культурной среде, т.е. способность применять естественно-научные понятия, методы на практике [4].

Важной частью функциональной грамотности, одним из ее основных навыков является естественно-научная грамотность. Это способность человека осваивать и использовать естественно-научные знания для постановки вопросов, освоения новых знаний, для объяснения естественно-научных явлений, основанных на научных доказательствах. Кроме того, естественно-научная грамотность включает понятия основных закономерностей и особенностей естествознания, осведомленности в том, что естественные науки и технологии оказывают влияние на материальную, интеллектуальную и культурную среды общества.

Функциональная грамотность – это индикатор общественного благополучия. Функциональной грамотности школьников уделяется особое внимание при проведении Международных педагогических исследований (PISA – международная программа по оценке образовательных достижений). Цель исследования – оценить, обладают ли обучающиеся, получившие общее обязательное образование, знаниями и умениями, необходимыми для полноценного функционирования в обществе [3,4]. Объектом исследования являются ученики 15-летнего возраста, т.к. во многих странах к этому возрасту завершается обязательное обучение в школе. Именно на данном этапе важно определить состояние тех знаний и умений, которые могут быть полезны учащимся в будущем. Результат этих исследований для российских школ второй и третьей ступени обучения пока невысок.

Таким образом, возникло противоречие между новыми параметрами обучения и воспитания подрастающего поколения 21 века и недостаточными механизмами их реализации. Самым слабым местом оказалось умение интегрировать знания, а также применять их для получения новых знаний, объясняющих явления окружающего мира. Кроме того, система образования должна подготовить людей, приспособленных к жизни в условиях информатизации и развития новых технологий [5].

Задача формирования естественно-научной грамотности и достижения образовательных результатов ФГОС представляет определенные требования к содержанию учебной деятельности на уроке и необходимым компетенциям учителя.

Только компетентный учитель может сформировать у обучающегося компетенции, которые необходимы ему для дальнейшего обучения и профессионального развития, социальной адаптации в современном мире. Необходимо научить детей самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекать для этой цели знания из разных областей, прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решений, уметь лаконично излагать свою мысль, т.е. сформировать «ключевые компетенции» у обучающихся.

Химия – одна из важных областей естествознания, позволяющая обучающимся развивать свой творческий потенциал. Аксиологический

подход при обучении химии способствует формированию ценностного отношения к процессу познания и использованию химических знаний. При этом у обучающихся формируются как предметные, межпредметные, так и метапредметные ключевые компоненты, и как результат – функциональная естественно-научная грамотность.

Для достижения этого были поставлены следующие задачи:

- продолжение работы над повышением научно-теоретического уровня в области теории и методики преподавания химии;

- применение разнообразных образовательных технологий для повышения мотивации обучающихся к изучению химии и усилению действенности их химических знаний в соответствии с жизненными потребностями и будущими профессиональными интересами;

- включение в учебный процесс практико- и профессионально-ориентированных задач по химии.

Содержание существующих УМК практически не содержат тексты задач из реальной конкретной жизни и профессиональной сферы или их крайне мало. Часто задания по химии имеют низкий мотивирующий потенциал, поскольку никак не связаны с практикой, и, следовательно, могут формировать негативное отношение к предмету. Поэтому, одним из путей решения этой диагностической проблемы является включение в учебные процесс заданий, в которых химическая сторона явления показана не изолированно, а во взаимосвязи с другими явлениями и сторонами жизни. Важное значение имеет составление практико-ориентированных и профессионально-ориентироованных ситуационных задач, которые начинаются с проблемного вопроса «Почему?» и решение которых повышает интерес обучающихся и они легко вовлекаются в дискуссию.

Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от обучающегося мыслительных и практических действий на основе знаний законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие естественно-научной грамотности.

В условиях профильного обучения необходимо в своей педагогической практике уделять больше внимания таким задачам. Во-первых, решение практико-ориентированных задач – это практическое применение

теоретического материала, приложение научных знаний на практике. Во-вторых, прекрасный способ осуществления межпредметных и метапредметных связей, т.е. связи химической науки с жизнью [6].

Обучение с использованием практико-ориентированных задач приводит к более прочному усвоению информации, т.к. возникают ассоциации с конкретными действиями и событиями. Особенность этих задач (необычная формулировка, связь с конкретными жизненными ситуациями) вызывает повышенный интерес обучающихся к изучаемой дисциплине, способствующий развитию любознательности, творческой активности; помогает раскрыть значение знаний по химии в понимании окружающего мира и в грамотном, научно обоснованном применении веществ. Обучающихся захватывает сам процесс поиска путей решения задач. Они получают возможность развивать логическое и ассоциативное мышление. Практико-ориентированные задания способствуют интеграции знаний, побуждают учащихся использовать дополнительную литературу (и не только по химии), что повышает интерес к учебе в целом, положительно влияет на прочность и качество знаний [7].

Используемые в учебном процессе профессионально-ориентированные химические задачи составлены с учетом профессиональных особенностей целого ряда специальностей: технологических, ветеринарных, медицинских, фармакологических, сельскохозяйственных и других. Формулировка таких задач демонстрирует  непосредственную связь вышеперечисленных специальностей с общей, неорганической, органической и аналитической химией и формирует понимание того, что химия является теоретической базой для освоения общепрофессиональных и специальных дисциплин, изучаемых в ВУЗах: биохимии, биотехнологии, технологического контроля, химии пищи и других. Кроме того, выполнение подобных заданий позволяет уже со школы знакомить учеников с различными специальностями, что способствует, в том числе, профессиональной ориентации выпускников школ [8].

Практико-ориентированные задания можно разделить на 3 группы: теоретические, экспериментально-теоретические и расчетные. В приложении к данной статье мы предлагаем некоторые практико- и профессионально-ориентированные задачи, охватывающие различные темы из общей, неорганической и органической химии.

Список литературы.

  1. Федеральный образовательный стандарт среднего (полного) образования (утвержден Министерством образования и науки РФ от 17 апреля 2012 года № 413).
  2. Перминова Л.И. О взаимосвязи образовательных стандартов и преемственности высшего и среднего образования [текст] / Л.И. Перминова. // Химия в школе. 2013. № 8 с.11-18.
  3. Алдер Г. «Техника развития интеллекта» - СПб.: Питер, 2001.
  4. Новый взгляд на грамотность. По результатам международного исследования PISA-2.: М., Логос, 2004. 296 с.
  5. Иванова Р.Г. Общая методика обучения химии в школе / Р.Г. Иванова. – М.: Дрофа, 2008. 160 с.
  6. Пичугина Г.В. Повторяем химию на примерах из повседневной жизни. – М.: АРКТИ, 1999.
  7. Селевко Г.К. Современные образовательне технологии: Учебное пособие. – М: Народное образование, 1998.
  8. Василиевич Н.В., Шаяхметова Н.М. и др. Неорганическая химия. Растворы: Методические указания к лабораторно-практическим и семинарским занятиям. – М.: ООО «Франтера», 2005. 28 с.

Приложение.

Практико-ориентированные задачи

Задача 1.

Почему шахтеры в Западной Европе и на Руси в прежние времена, спускаясь в шахты, брали с собой канарейку?

Научно-популярная информация-подсказка.

В прошлом были частыми случаи отравления людей в угольных шахтах угарным газом. Поскольку угарный газ не имеет запаха, то опасность подступала незаметно. Шахтеры брали с собой канарейку в клетке в качестве индикатора: канарейки падают в обморок от присутствия в воздухе следов угарного газа и метана.

Задание.

Установите молекулярную формулу угарного газа, если массовые доли углерода и кислорода в нем равны 42,86% и 57,14% соответственно.

Задача 2.

Почему в домах с печным отоплением есть риск отравления угарным газом? Для чего необходимо открывать заслонку печи?

Задание.

Напишите уравнения реакций горения угля при закрытой и открытой заслонке печи.

Задача 3.

Зачем хозяйки при выпечке пирогов кладут в тесто пищевую соду? Почему предпочтительнее класть в тесто вместо соды специальный разрыхлитель теста?

Научно-популярная информация-подсказка.

Как известно, при выпечке из теста в него кладут пищевую соду или, ставший популярным, разрыхлитель теста, чтобы изделия получались пышными и воздушными. Разрыхлитель отличается от соды своим химическим составом.

Задание.

Напишите химические формулы пищевой соды и разрыхлителя теста. Дайте названия этим веществам по номенклатуре ИЮПАК. Приведите уравнения химических реакций, протекающих в тесте при его выпечке. На основании протекающих реакций объясните преимущество использования разрыхлителя.

Задача 4.

Почему нельзя использовать при строительстве жилых домов железнодорожные шпалы в качестве строительного материала?

Научно-популярная информация-подсказка.

Шпалы – это деревянные бруски, используемые при строительстве железной дороги. Самым распространенным и привычным видом защитного материала, которым пропитывают  шпалы, является креозот. Креозот представляет собой пропиточное масло, получаемое в процессе коксохимической переработки. Основным компонентом креозота является феноло-формальдегидная смола, которая обладает высокой токсичностью и канцерогенностью.

Задание.

Напишите химическую формулу феноло-формальдегидной смолы и реакцию ее получения. К какому типу органических веществ относится данное вещество? Как называется реакция его получения?

Задача 5.

Почему вредно, с точки зрения безопасности пищевых продуктов, частое употребление в пищу копченых продуктов (мяса, рыбы)?

Научно-популярная информация-подсказка.

В последнее время «копчености» из праздничного лакомства перешли в число часто употребляемых продуктов. При естественном копчении рыбных или мясных продуктов используется обычный дым, содержащий много природных консервантов. Однако, при дымовом копчении образуется бензопирен – канцерогенное вещество. В настоящее время большинство производителей мясных и рыбных деликатесов, упрощая технологию их производства, используют коптильную жидкость – так называемый «жидкий дым». Содержание бензопирена в «жидком дыме» делает небезопасным  употребление таких продуктов.

Задание.

Определите молекулярную формулу бензопирена, если массовые доли углерода и водорода в нем равны 95,24% и 4,76% соответственно. Установите структурную формулу бензопирена, который относится к классу полициклических углеводородов (ПАУ), если в его химической структуре присутствуют исключительно бензольные кольца.

Задача 6.

Почему клюква и брусника могут очень долго храниться в свежем виде без сахара?

Задача 7.

Почему на Руси в деревнях свежее мясо хранили в молочной сыворотке?

Научно-популярная информация-подсказка.

В бруснике и клюкве содержится прекрасный консервант – бензойная кислота. Кислая сыворотка за счет ферментов, повышающих кислотность желудочного сока, и молочнокислых бактерий содержит в своем составе бензойную кислоту, которая обладает дезинфицирующими свойствами. Именно поэтому раньше на Руси в деревнях свежее мясо клали прямо в сыворотку – так удавалось довольно долго сохранять его, не прибегая к какой-либо специальной обработке.

Задание.

Установите молекулярную формулу бензойной кислоты, если известно, что массовые доли углерода, водорода и кислорода в ней равны 68,85%, 4,92% и 26,23% соответственно. Изобразите структурную формулу кислоты, зная, что в ней присутствуют бензольное кольцо и функциональная группа карбоновых кислот.

Профессионально-ориентированные задачи

Задача 1.

В качестве консревантов и фиксаторов окраски в мясоперерабатывающей промышленности используются: нитрит калия (Е 249), нитрат калия (Е 252), нитрит натрия (Е 250) и нитрат натрия (Е 251). Какие из этих солей в водном растворе подвергаются гидролизу? Напишите уравнения гидролиза этих солей в ионно-молекулярной и молекулярной формах.

Задача 2.

Одним из реактивов, применяющихся в анализе для определения неорганического фосфора мяса, является 0,05 М раствор серной кислоты. Сколько мл 12%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,08 г/мл) нужно взять для приготовления 500 мл раствора, требуемого для анализа?

Задача 3.

В качестве регулятора кислотности и синергиста антиокислителей в пищевой промышленности используется ортофосфорная кислота (Е 338). Напишите уравнения ступенчатой диссоциации ортофосфорной кислоты, вычислите значение рН ее 0.001%-ного раствора.

Задача 4.

Для определения кислотности молочных продуктов  в анализе используют 0,1 М раствор гидроксида натрия. Сколько мл 24%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1,76 г/мл) требуется для приготовления 500 мл 0,1 М раствора? Какая химическая реакция лежит в основе этого метода анализа?

Задача 5.

Для определения жира в молочной сыворотке в качестве одного из аналитических реагентов применяют раствор серной кислоты с массовой долей кислоты 85% (ρ = 1,78 г/мл). Сколько мл раствора серной кислоты с массовой долей 95% (ρ = 1,835 г/мл) надо взять для приготовления 1 л вышеуказанного раствора?

Задача 6.

Для определения содержания хлорида натрия в некоторых пищевых продуктах применяют 0,1 М раствор нитрата серебра. Рассчитайте, сколько граммов нитрата серебра потребуется для приготовления 500 мл 0,1 М раствора. Какая химическая реакция лежит в основе данного анализа?

Задача 7.

При язвенной болезни желудка назначают 0,05%-ный раствор нитрата серебра. Суточная доза нитрата серебра для человека – 0,1 г. На сколько дней хватит больному 2 л 0,05%-ного раствора нитрата серебра?

Задача 8.

Фторосодержащие добавки, которые вводят в профилактических целях в зубные пасты, замедляют образование и распространение бактериального налета на зубах – причины кариеса. Определите массовую долю элементного фтора в зубной пасте, содержащей 0,5% фторида олова (IV) и 0,25% фторида натрия.

Задача 9.

Физиологический раствор, используемый в ветеринарии – 0,9%-ный раствор хлорида натрия. Рассчитайте, сколько необходимо взять соли и воды для приготовления 2 кг такого раствора.

Задача 10.

В ветеринарной практике применяется 5%-ный раствор хлорида кальция. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 150 мл  такого раствора (ρ = 1,1 г/мл).

Задача 11.

Вычислите массу перманганата калия, необходимого для приготовления дезинфицирующего раствора массой 1,2 кг с массовой долей соли 0,5%.

Задача 12.

При многих заболеваниях для укрепления организма назначают внутривенное вливание раствора глюкозы с массовой долей глюкозы 40%. Рассчитайте, сколько граммов глюкозы и воды необходимо для приготовления 250 г такого раствора.