» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Май, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №5 (14) 2018
Автор: Фарус Оксана Анатольевна, к.х.н., доцент кафедры химии и МПХ
Рубрика: Педагогические науки
Название статьи: Формирование знаний в области нанотехнологий и повышение активности на уроках химии средствами расчетных задач
Дата публикации: 12.05.2018
УДК:
373; 37.09
ФОРМИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ
НАНОТЕХНОЛОГИЙ И ПОВЫШЕНИЕ АКТИВНОСТИ НА УРОКАХ ХИМИИ СРЕДСТВАМИ РАСЧЕТНЫХ
ЗАДАЧ
Фарус Оксана Анатольевна
кандидат
химических наук, доцент
Геберт Максим Антонович
магистр
2 курса, направленность Теория и методика химического образования
Оренбургский
государственный педагогический университет, г.Оренбург
Аннотация.
В статье описывается опыт использования расчетных задач на
уроках химии для формирования знаний в такой перспективной области развития
современной науки как нанотехнологии. Нанотехнологии не входят в рамки современного школьного
курса, при этом они относятся к одной из интенсивно развивающейся отрасли
химии. Проблема введения нанотехнологий в школу
определяется несколькими причинами: во-первых, в данной области в настоящее
существует нехватка специалистов; во-вторых, большинство учителей химии не
имеют достаточной практической квалификации для преподавания нанотехнологий в школе; в-третьих, нанотехнологии
имеют достаточно сложный терминологический аппарат. Все это привело к
необходимости выбора метода, позволяющего решить все перечисленные проблемы. В
качества такого метода нами были выбраны расчетные количественные задачи.
Использование расчетных задач позволяет включить как теоретические, так и
практические аспекты получения и свойств наночастич и
материалов на их основе. Полученные результаты показывают повышение
как уровня знаний, так и коэффициента активности у обучающихся.
Ключевые слова: нанотехнологии,
школьное образование, расчетные задачи, уровень знаний, коэффициент активности.
Одной
из основных проблем современного школьного образования является его практикоориентированность. Современный школьник, обучаясь в
школе должен получать информацию по основным направлениям развития науки и
технологий. Получаемые знания с одной стороны должны быть научными и
достоверными с другой стороны представлены в доступной и интересной для
учащихся форме. Поэтому во многих странах мира при университетах создают школы,
в которых достижения науки активно внедряются в
школьный курс [1, 2].
Нанотехнологии
представляют собой яркий пример самых актуальных междисциплинарных
исследований, так, например, среди самых цитируемых за последние пять лет
статей по физической химии 90% связаны с изучением нанообъектов
и наноматериалов [7].
Основной задачей нанотехнологий является получение
объектов, материалов и веществ с новыми химическими и физическими свойствами за
счет уменьшения размеров частиц. В нанохимии в
основном используются инструментальные методы анализа, требующие наличия
специального оборудования. Данный факт затрудняет внедрение нанотехнологий
в школьный курс. Поэтому в рамках проводимого исследования нами проводилась
оценка возможности внедрения основ нанотехнологий в
школьный курс химии посредством использования расчетных задач. Использование расчетных задач в рамках школьного курса с одной
стороны не требует наличия специального оборудования, а с другой стороны
позволяет повысить у обучающихся интерес и знания по современному направлению в
развитии науки – нанохимии [1-7].
Экспериментальная
часть. В настоящее время проблемой внедрения нанотехнологий
в школьный курс химии занимаются такие ученые как В.В. Еремин, Е.А. Гудилин, Е.А. Еремина, Ю.Д. Третьяков, А.А. Дроздов, К.Ю. Богданов. Нами были использованы
задачи, помещенные в пособиях данных авторов, некоторые из них были упрощены и
адаптированы [1, 2 5-7]. В рамках разработанной методики нами
использовались расчетные задачи по нанохимии, причем
задачи использовались как на уроках химии, так и во внеурочной деятельности.
Для использования задач во внеурочной деятельности нами был разработан
элективный курс: «Нанотехнологии и наноматериалы в энергетике». Для
оценки эффективности использования задач по нанотехнологиям
в рамках школьного курса химии нами были выбраны такие параметры как:
показатель уровня сформированности знаний (методика А.В. Усовой), а также
коэффициент активности учащихся (методика И.М. Титовой).
Очень часто в школьной практике используются задачи, которые
нацелены на проверку умений, обучающихся использовать математический аппарат,
химическая составляющая редко проверяется, поэтому нами подбирались задачи, в
которых необходимо произвести самостоятельный поиск теоретических данных для
успешного решения [3, 4]. Например, нами была
составлена следующая задача: при синтезе наночастиц меди в полимерной матрице методом химического
восстановления в качестве восстановителя используют растворы аскорбиновой
кислоты, глюкозы. Рассчитайте необходимую массу навески
таблетки «Аскорбиновая кислота с глюкозой», имеющей следующий состав:
аскорбиновая кислота = 0,100 г; глюкоза (декстроза) = 0,877 г; крахмал = 0,023
г. Для приготовления 100 мл раствора с учетом, что концентрация аскорбиновой
кислоты должна равняться 0,03 М. Напишите уравнения восстановления ионов меди (II) аскорбиновой кислоты и
глюкозой, а также опишите суть метода химического восстановления в получении наночастиц металлов. Данная задача включает в
себя два компонента: расчетный (расчет на основе формулы молярной концентрации
раствора) и теоретический (химические способы получения наночастиц
металлов в растворе). Актуализация знаний школьников достигается нами через
использование научных прикладных фактов, входящих в тексты задач. Обучающимся
становится понятна научная значимость получаемых знаний и в их сознании
формируется интерес к современным технологиям в науки.
Результаты
и их обсуждение.
Для
проведения исследования нами были выбраны обучающиеся 10-х классов (экспериментальный и контрольный). Учащиеся 10-х классов нами
были выбраны по нескольким причинам: во-первых, они не сдают выпускные экзамены
(ЕГЭ и ОГЭ), а во-вторых, они находятся на стадии выбора профессии. Все это
способствует повышению эффективности использования разработанной методики. В
экспериментальном классе на стадии формирующего этапа нами активно использовались расчетные задачи по нанотехнологиям
и обучающимся было предложено посещать разработанный нами элективный
курс. Нами была проведена оценка коэффициента
уровня прочности и сохранности знаний и коэффициента активности учащихся на
констатирующем и контрольном этапе эксперимента. Расчет коэффициента уровня
прочности и сохранности знаний был произведен на основании результатов
контрольных тестов. Нами использовались многовариантные тесты и задания
повышенного уровня сложности. Нами учащимся были предложены 15 заданий. Каждое
задание оценивается на определенное количество баллов, в зависимости от
сложности задания, от 2 до 4. В сумме максимально обучающиеся
могут набрать 36 баллов. Были выделены три уровня знаний (табл. 1).
Таблица 1. Критерии выделения уровней знаний
Уровень знаний |
Количество набранных баллов |
Низкий |
1-17 |
Средний |
18-26 |
Высокий |
27-36 |
При проведении эксперимента нами были получены результаты,
который отображены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты измерений уровня знаний в контрольной и
экспериментальной группах до и после эксперимента
Уровень
знаний |
Контрольная группа
до начала эксперимента (%) |
Эксперимен-тальная
группа до
начала эксперимента (%) |
Контрольная группа
после окончания эксперимента (%) |
Эксперимен- тальная
группа после
окончания эксперимента (%) |
Низкий |
71,43 |
81,25 |
64,29 |
6,25 |
Средний |
28,57 |
18,75 |
35,71 |
62,5 |
Высокий |
0 |
0 |
0 |
31,25 |
Для
удобства полученные данные преобразованы в диаграмму (рис.1, 2).
Рис.1. Гистограммы значения
уровня знаний контрольной и экспериментальной групп на констатирующем этапе
эксперимента.
Рис.2. Гистограммы значения
уровня знаний контрольной и экспериментальной групп на констатирующем этапе
эксперимента.
Степень
заинтересованности обучающихся на уроках определялась с помощью коэффициента
активности А, который
рассчитывали по формуле:
, где
k — число обучающихся, вызванных учителем;
l — число обучающихся, вызванных отвечать, задавших вопросы, сделавших
дополнения и использовавших знания из области нанохимии;
m — число обучающихся, выразивших желание отвечать, но не вызванных
учителем;
n — общее число учащихся.
Подсчет обучающихся осуществлялся наблюдателем на пяти
уроках в каждой исследуемых группах. Результаты расчета коэффициента активности
приведены рис. 3.
Рис.3. Гистограммы значения коэффициента активности
контрольной и экспериментальной групп на констатирующем и контрольном этапах
эксперимента.
Выводы.
Анализ
экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы:
·
нанотехнологические знания носят междисциплинарный характер, поэтому их
включение данных знаний в школьный курс позволяет развить у обучающихся научную
грамотность и создать условия для профессионального самоопределения;
·
существуют различные способы включения
высокотехнологических знаний в школьный курс химии. Преимущество расчетных
задач заключается в возможности их использования на любых этапах урока, при
различных формах организации учебно-познавательной деятельности, в сочетании с
большинством методов обучения для увеличения познавательной активности
школьников;
·
результаты проведенного экспериментального
исследования подтверждают возможность использования расчетных задач по нанохимии в качестве способа формирования теоретических и
практических знаний в области нанотехнологий, а также
способствует повышению коэффициента активности обучающихся.
дополнительных временных и материальных затрат с целью
активизации.
Список литературы:
- Богданов К. Ю. Что могут нанотехнологии? –М.: Просвещение, 2009. –96с.
- Еремин В. В., Дроздов А. А. Нанохимия и нанотехнологии. 10-11 классы. Профильное обучение: учеб.пособие. –М.: Дрофа, 2009. –109с. (Элективные курсы)
- Медведев Д.А. Математическая индивидуальность расчетных задач по химии: пособие для учителя / Д.А. Медведев, С.А. Войтукевич; М во образования и науки Рос. Федерации; Урал. федер. ун т. — Екатеринбург : Изд во Урал. ун-та, 2015. — 128 с.
- Турчен Д.Н. Эффективное использование задач в процессе формирования универсальных учебных действий на уроках химии // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» 2014. № 6 http://naukovedenie.ru/PDF/183PVN614.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/183PVN614
- Шигарева Е.Н. Методика преподавания основ нанотехнологий учащимся младших классов в условиях дополнительного технологического образования // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2014. – Т. 12. – С. 41–45. – URL: http://e-koncept.ru/2014/54113.htm.
- Шигарева Е.Н. Методика изучения основ современных технологий в условиях дополнительного образования (на примере программы «Удивительный мир нано») / Е. Н. Шигарева. –Киров: Издво ВятГГУ, 2013. –87 с.
- Портал Школьная лига РОСНАНО» [Электронный ресурс]/ Режим доступа: www.schoolnano.ru, свободный.
Комментарии: