Использование алгоритмических предписаний в обучении химии как механизма интериоризации учебных навыков.
- Дата публикации:
- Автор:
- Кильченко Елена Станиславовна
МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ-
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА «ФИНИСТ» №30
Ворошиловского района, города Ростов-на-Дону
__________________________________________________________________
Использование алгоритмических предписаний в обучении химии
как механизма интериоризации учебных навыков
Подготовила учитель химии
МАОУ СОШ «Финист» №30 г.Ростова-на-Дону
Кильченко Е.С.
Содержание:
- Введение (актуальность проблемы).
- Основная часть.
- Знания, умения и навыки, формируемые в процессе обучения.
- Теория поэтапного формирования умственных действий
Я. Гальперина.
- Программированное и алгоритмизированное обучение.
- Свойства алгоритма.
- Алгоритмические предписания.
- Структура и типы алгоритмов.
- Примеры конкретных алгоритмов в обучении химии.
- Заключение.
- Список использованной литературы.
Введение (актуальность проблемы)
Как известно, переход из состояния необученности в состояние определенной обученности осуществляется через овладение определенной суммой знаний, умений и навыков, и каждый дидактический процесс обладает вполне определенными принципиальными возможностями по качеству их формирования у обучающихся за заданное время.
До 80-х гг. ХХ столетия традиционно считалось, что содержание подготовки ученика сводится только к этим компонентам. Позже были выделены еще два – опыт творческой деятельности и опыт эмоционально-ценностного отношения к действительности.
Формирование общеучебных умений и навыков – один из приоритетов современного образования, предопределяющий успешность всего последующего обучения.
Вопросами общеучебных умений и навыков в педагогической науке и образовательной практике занимаются не одно десятилетие, однако, до сих пор главный недостаток современного образования, в том числе и начального, связывают с неумением и нежеланием школьников учиться.
Эффективность обучения заметно возрастет, если школьник начнет осмысленно работать над своим развитием, начнет стремиться самостоятельно находить и устранять свои ошибки – при письме, в речи, в организации собственной деятельности. Для этого ему необходимо научиться исследовать, анализировать собственную деятельность на предмет выявления своих ошибок, чтобы их в дальнейшем не делать, и своих достижений, чтобы их зафиксировать и воспроизводить. Т. е. эффективность обучения напрямую зависит от формирования и развития общеучебных умений и навыков.
Знания, умения и навыки, формируемые в процессе обучения
Под знаниями в обучении понимают основные закономерности предметной области, позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи, т.е. факты, понятия, суждения, образы, взаимосвязи, оценки, правила, алгоритмы, эвристики, а также стратегии принятия решений в этой области.
Под умением понимают освоенный человеком способ выполнения действия, обеспеченный некоторой совокупностью знаний. Умение выражается в способности осознанно применить знания на практике.
Навыки - это автоматизированные компоненты сознательного действия человека, которые вырабатываются в процессе его выполнения. Навык возникает как сознательно автоматизируемое действие и затем функционирует как автоматизированный способ его выполнения. То, что данное действие стало навыком, означает, что индивид в результате упражнения приобрел возможность осуществлять данную операцию, не делая ее выполнение своей сознательной целью.
Прочность усвоения знаний - одна из целей обучения. Результатом прочного усвоения является образование устойчивых структур знаний, отражающих объективную реальность, когда учащиеся умеют актуализировать и использовать полученные знания. Однако на практике эта цель достигается не всегда.
Теория поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина
К современным теориям развивающего обучения относится теория, созданная П.Я. Гальпериным, которая направлена на формирование у учащихся умственных действий, понятий, психических процессов (в частности, внимания). В основе данной теории лежит психологическое учение Л.С. Выготского об интериоризации. Это процесс преобразования внешней предметной деятельности во внутреннюю, психическую деятельность, формирование внутренних интеллектуальных структур психики посредством усвоения внешней социальной действительности. Из этого следует, что обучение и воспитание можно рассматривать как процесс интериоризации. Проблема в том, как оптимально управлять этим процессом. Теория П.Я. Гальперина определяет один из путей решения этой задачи: указывает условия, обеспечивающие формирование умственных действий с заранее намеченными свойствами.
П.Я. Гальперин выделял шесть этапов формирования умственных действий: 1) формирование мотивационной основы действия; 2) составление схемы ориентировочной основы действия; 3) формирование действий в материализованной форме; 4) громкая внешняя речь, когда содержание ООД отражается в речи; 5) формирование действия во «внешней речи про себя»; 6) формирование действия во внутренней речи.
1-й этап – мотивационный. Происходит предварительное ознакомление учащихся с целью обучения, создание «внутренней», или познавательной, мотивации. Для создания познавательной мотивации можно использовать проблемные ситуации (Н.Ф. Талызина).
2-й этап – составление схемы ориентировочной основы действия (ООД). Ученик разбирается в содержании усваиваемого действия: в свойствах предмета, в результате-образце, в составе и порядке исполнительных операций.
3-й этап – формирование действия в материальной или материализованной форме. Действие выполняется с преобразованным материалом: моделями, схемами, диаграммами, чертежами и т. п. (материализованная форма). При этом все операции действия осознаются, а замедленное их выполнение позволяет увидеть и осознать содержание как операций, так и всего действия в целом. Обязательным условием этого этапа является сочетание материальной формы действия с речевой, что позволяет отделить усваиваемое действие от тех предметов или их заместителей, с помощью которых оно выполняется.
Когда действие начинает протекать плавно, безошибочно и более быстро, убираются ориентировочная карточка и материальные опоры (2 и 3 этап).
4-й этап – формирование действия в громкой речи. Ученик, лишенный материальных опор действия, анализирует материал в плане в громкой социализированной речи, обращенной к другому человеку. Это одновременно и речевое действие, и сообщение об этом действии. Речевое действие должно быть развернутым, сообщение – понятным другому человеку, контролирующему процесс обучения. На этом этапе происходит «скачок» – переход от внешнего действия к мысли об этом действии. Осваиваемое действие проходит дальнейшее обобщение, но остается несокращенным, неавтоматизированным.
5-й этап – формирование действия во внешней речи «про себя». Ученик использует ту же речевую форму действия, что и на предыдущем этапе, но без проговаривания (даже шепотом). Здесь возможен пооперационный контроль: педагог может уточнять последовательность производимых операций или результат отдельной операции. Этап завершается, когда достигается быстрое и правильное выполнение каждой операции и всего действия.
6-й этап – формирование действия во внутренней речи.
Ученик, решая задачу, сообщает только конечный ответ. Действие становится сокращенным и легко автоматизируется. Но это автоматизированное действие, выполняемое с максимально возможной для ученика скоростью, остается безошибочным (при появлении ошибок необходимо вернуться на один из предыдущих этапов). На последнем, шестом, этапе формируется умственное действие, появляется «феномен чистой мысли».
Сравнивая поэтапное формирование умственных действий со стихийным научением ребенка следует отметить прежде всего преимущества в устойчивости достигаемых позитивных результатов. Стихийное научение – нерегулируемый процесс, на который влияет множество факторов, как внешних, так и внутренних, поэтому конечный продукт оказывается неустойчивым (иногда – успешным, иногда – нет), а сам ученик не всегда уверен в правильности полученного результата. Второй тип обучения, наиболее характерный для школы (то, что обычно называется традиционным обучением), приводит к разной успешности учения разных детей, т. е. к разным уровням успеваемости. Использование метода формирования умственных действий позволяет «выравнивать» успеваемость, добиться устойчиво успешного решения разными детьми определенного класса задач. Этот метод применяется в программах обучения, разработанных для средней школы Д.Б. Элькониным и В.В. Давыдовым.
Значение теории П.Я. Гальперина состоит в том, что она указывает учителю, как надо строить обучение, чтобы эффективно формировать знания и действия с помощью главного дидактического средства – ориентировочной основы.
Программированное и алгоритмизированное обучение
Программированное обучение – это обучение с помощью программированного материала, реализуемое посредством обучающего устройства (обучающей машины или программированного учебника). Оно решает задачу оптимизации управления процессом усвоения знаний и умений.
Возникновение программированного обучения соотносится с именем Б.Ф. Скиннера (американский психолог и писатель), который в 1954 г. призвал педагогическую общественность повысить эффективность преподавания за счет управления этим процессом.
Программированное обучение в начале 1970-х годов получило новое преломление в работах Л.Н. Ланды (известный российский психолог, автор отечественной теории программированного (адаптивного) обучения), который предложил алгоритмизировать этот процесс.
При алгоритмизированном обучении в содержании обучения выделяются учебные алгоритмы. Алгоритм, по Л.Н. Ланде, есть правило, предписывающее последовательность элементарных действий (операций), которые в силу их простоты однозначно понимаются, исполняются всеми. Алгоритм – это система указаний (предписаний) об этих действиях, о том, какие из них и как надо производить.
Таким образом, алгоритмический процесс представляет собой систему действий с объектом. Алгоритмы служат предметом усвоения для учеников и средством обучения, показывающим, какие действия, и в какой последовательности нужно выполнить, чтобы усвоить новые знания. Одним из преимуществ алгоритмизации обучения является возможность формализации этого процесса и его модельного представления, поскольку алгоритмы представляют собой пошаговую программу деятельности учения и преподавания.
Свойства алгоритма
Слово «алгоритм» произошло от латинской формы написания имени великого древневосточного математика IX века Мухаммеда ибн Мусы аль-Хорезми – algorithmi, который сформулировал правила выполнения четырёх арифметических действий над числами. В XX веке понятие «алгоритм» стало объектом математического изучения, затем перешагнуло за пределы математики и нашло применение в различных областях науки и техники.
Не может обойтись без алгоритмов и химия. Алгоритмы в обучении химии – это:
- правила составления химических формул и уравнений;
- последовательность описания химических элементов, свойств веществ, протекания химических реакций;
- рациональный способ решения расчётных, экспериментальных и расчётно-экспериментальных задач;
- оптимальный план проведения химического анализа неорганических и органических веществ.
Алгоритмы имеют ряд свойств:
- Массовость – даёт возможность решать задачи определённого типа, а не только одну конкретную задачу.
- Дискретность (прерывистость) – выполнив одно указание можно перейти к выполнению следующего.
- Детерминированность (однозначная определённость) – последовательность действий должна вести при одинаковых исходных данных к одинаковому результату.
- Результативность – последовательное выполнение всех предписываемых действий должно привести к решению задачи за конкретное число шагов.
Алгоритмические предписания
Способы реализации алгоритмов в педагогике весьма специфичны, ибо в этой сфере существенную роль играет человеческий фактор. В связи с этим, в отличие от строго математического понятия «алгоритм», было введено новое понятие «алгоритмическое предписание». Оно не имеет жёсткой конструкции, менее формализовано, требует реализации специфических человеческих способов действий, включающих осознание объектов действия и смысла операций над этими объектами. Итак, алгоритмические предписания – это алгоритмы, предназначенные специально для человека и учитывающие особенности его психики и интеллекта.
Структура и типы алгоритмов
Алгоритмы, применяемые в школьном обучении химии, разнообразны и многочисленны по содержанию. Однако по своей структуре все они могут быть подразделены на три основных типа: линейные, разветвлённые и циклические.
- Линейный алгоритм (структура «следование») состоит из нескольких блоков, следующих друг за другом:
Эта структура широко используется при составлении химических формул, уравнений, решении расчётных задач и др.
- Разветвлённый алгоритм (структура «разветвление») включает блок с проверкой некоторого условия:
Да
Условие
Нет
Подобные алгоритмы применяются при решении качественных задач, определения признаков химических реакций (выпадение окрашенных осадков, выделение газов).
- Циклический алгоритм (структура «цикл») состоит из логического блока с проверкой условия и функционального блока, т.е. линейный и разветвлённый алгоритмы вместе взятые. Причём, функциональный блок может многократно повторяться.
При разработке и конструировании алгоритмов, применяемых в обучении химии, необходимо учитывать их базовые структуры, а также возможные их сочетания.
Примеры конкретных алгоритмов в обучении химии
Мною на уроках систематически используются алгоритмические предписания, которые позволяют оптимизировать обучение и при многократном применении доводят действия обучающихся до автоматизма. Приведу примеры некоторых из них.
Алгоритм составления ионных уравнений
Последовательность действий
Примеры
1. Напишите уравнение реакции в молекулярном виде. При необходимости укажите стрелками выпадение осадка или выделение газа.
1.Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2AlCl3 + 3BaSO4?
2. Запишите диссоциацию веществ на ионы с указанием их числа и зарядов.
2. 2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6Cl- = 2Al3+ + 6Cl- + 3BaSO4?
3.Подчеркните ионы, встречающиеся в левой и правой части уравнения (они в реакции участия не приняли). Эти ионы сокращаются.
3. 2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6Cl- = 2Al3+ + 6Cl- + 3BaSO4?
4.Запишите сокращённое ионное уравнение, т.е. все формулы и знаки, оставшиеся в шаге №3 после сокращения.
4. 3Ba2+ + 3SO42- = 3BaSO4?
Ba2+ + SO42- = BaSO4?
5.Сформулируйте вывод о протекании реакции на основе сокращённого ионного уравнения.
5. В реакции приняли участие катион бария и сульфат-анион с образованием осадка сульфата бария.
Алгоритм вычисления массовой доли элемента (w)
по химической формуле вещества
Последовательность действий
Примеры
1.Прочитайте текст задачи.
1.Вычислите массовую долю хлора в дихлорэтане C2H4Cl2.
2.При помощи условных обозначений запишите кратко условие задачи.
2.Дано: Решение:
C2H4Cl2
_________
w(Cl) - ?
3.Запишите молекулярную формулу вещества.
Дано: Решение:
C2H4Cl2 C2H4Cl2
_________
w(Cl) - ?
4.Составьте формулу вычисления массовой доли элемента, применительно к этому веществу.
Дано: Решение:
C2H4Cl2 C2H4Cl2
_________ w(Cl) =
w(Cl) - ?
5.В формулу из шага №4 подставьте нужные данные.
Дано: Решение:
C2H4Cl2 C2H4Cl2
_________ w(Cl) =
w(Cl)-? w(Cl) =
6.Запишите ответ.
Ответ: w(Cl)=0,717
Алгоритм определения доли выхода продукта реакции по сравнению с теоретически возможным
Последовательность действий
Примеры
1.Прочитайте текст задачи.
1.Из 112г жжёной извести получено 120г гашеной извести. Определите долю выхода продукта реакции от теоретически возможного.
2.При помощи условных обозначений запишите кратко условие задачи.
Дано: Решение:
m(CaO)=112г
mпракт.(Ca(OH)2)=120г
_________________
?(Ca(OH2) - ?
3.Составьте уравнение реакции.
CaO + H2O = Ca(OH)2
4.Подчеркните формулы веществ, о которых говорится в условии задачи.
CaO + H2O = Ca(OH)2
5.Вычислите молярные массы этих веществ.
M(CaO)= 40+16=56
M(Ca(OH)2)= 40+17*2 =74
6. Укажите над подчеркнутыми формулами исходные данные из условия задачи, а под формулами – данные, которые можно почерпнуть из уравнения реакции.
112г х г
CaO + H2O = Ca(OH)2
56г 74г
7.Вычислите массу продукта реакции.
mтеор. Ca(OH)2 =
8.Вычислите долю практического выхода продукта реакции от теоретически возможного, используя формулу.
?(Ca(OH)2) =
?(Ca(OH)2) =
9.Запишите ответ.
Ответ: ?(Ca(OH)2)
Заключение
Достоинства алгоритмизированного обучения: создается возможность индивидуального подхода к ученикам в условиях массового обучения; осуществляется непрерывная обратная связь от ученика к учителю; ученик постоянно поддерживается в состоянии активной деятельности. Недостатки: не всякий материал поддается пошаговой обработке, ограничивается умственное развитие ученика репродуктивными операциями; отсутствует творчество в учебной деятельности; возникает дефицит общения и эмоций в обучении.
Список использованной литературы
1.Габай Т.В. Педагогическая психология. – М.: Академия, 2009.
2.Гамезо М.В., Петрова Е.А., Орлова Л.М. Возрастная и педагогическая психология. – М.: Педагогическое общество России, 2009.
3.Демидова И.Ф. Педагогическая психология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009.
4.Есина Е.В. Педагогическая психология. Конспект лекций. – М.: Эксмо, 2008.
5.Зимняя И.А. Педагогическая психология. – М.: Университетская книга, Логос, 2009.
6.Косихина О.С. Теоретические основы системно-структурного подхода к усвоению знаний // Наука и школа. - 2007. - № 1. - С. 79-80.
7.Пак М. Алгоритмы в обучении химии: книга для учителя. – М.:Просвещение, 1993.
8.Потапова М.В., Шахматова В.В. Факторы, влияющие на качество усвоения знаний и умений выпускников // Физика в школе. - 2008. - № 8. - С. 35-42.
9.Ткачева М.С. Педагогическая психология. Конспект лекций. – М.: Высшее образование, 2008.