автор: Жиркова Туйаара Николаевна

учитель химии МОБУ «Якутский городской лицей», г. Якутск, республика Саха (Якутия)

«Из опыта работы авторского электронного учебного курса «Решение расчетных задач по химии» на платформе Moodle»

Повышение качества знаний учащихся по химии через решение химических задач 

 (на примере МОБУ ЯГЛ)

Сегодня в условиях экономических ограничений стран Запада, в борьбе за мировое лидерство Правительство России одной из ключевых задач развития общества ставит  прорыв технологий, научно-технический прогресс. Таким образом, возрастает роль и значение естественнонаучного образования как одного из важных факторов развития общества. 

В России, по мнению многих исследователей, естественнонаучное образование на протяжении последних десятилетий практически не реализует свои возможности, поскольку находится в кризисном состоянии [6]. Следствием этого являются технологический и научный барьеры: первый выражается в неспособности отечественных инженеров осваивать и повторять технологии стран-лидеров, второй – в отставании отечественной науки от мировых позиций [7].

Приоритетной задачей в сфере образования во все времена является  достижение качества образования, которое соответствует потребностям личности, общества и государства.

По мнению В. Я. Денисова важным из числа внутренних проблем естественнонаучного образования является низкое качество естественнонаучной подготовки выпускников средних учебных заведений, отсутствие мотивации к дальнейшему изучению естественнонаучных дисциплин [2]. 

Одним из обоснованных средств для повышения качества знаний учащихся по химии является решение задач различных типов. В целях обеспечения самостоятельной деятельности учащихся, сформирования прочных знаний и умений, осуществления связи обучения с жизнью, в целом, повышения качества обучения учащихся необходимо активно и систематически использовать на уроках химические задачи, которые направлены именно на формирование умений применять приобретенные знания и умения в практической деятельности и реальной жизни, что является ключевым моментом в Федеральных государственных образовательных стандартах (ФГОС).  Также стоит отметить, что согласно пунктам 45.7.3 (на базовом уровне) и 45.7.4 (на углубленном уровне) ФГОС по предмету химии выделены такие навыки и умения, как вычислительные и практические, которые должны быть сформированы у обучающихся.

Решение задач по химии содействует улучшению усвоения научных знаний, их систематизации и применению в нестандартных условиях. Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от учащихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления [8]. 

Все многообразие химических задач можно разделить на три класса: 1) качественные задачи, которые требуют ряд последовательных умозаключений; 2) расчетные задачи, для решения которых необходимо произвести расчет; 3) экспериментальные задачи, для выполнения которых необходимо не только провести умозаключения, а в отдельных случаях расчеты, но и химический эксперимент [1]. Расчетные задачи делят на 2 категории: задачи, связанные с использованием формул веществ  и задачи, связанные с расчетами по уравнению реакций. Согласно учебной программе по химии среди задач первой категории можно выделить следующие типы задач:

• вычисление массы вещества по его количеству и обратный расчет;
• определение массовой доли элемента в веществе по его молекулярной массе и наоборот;
• расчет объемов и объемных долей газов с использованием газовых законов: Авогадро, уравнение Менделеева-Клапейрона и др.;
• вывод формул соединений.                                                                                                                                 

Задачи второй категории основываются на законе сохранения массы вещества и подразделяются на следующие типы [3]:

• вычисление количеств, масс и объемов веществ по одному из веществ уравнения, для которого известны количество, масса или объем;
• вычисление количеств, масс и объемов веществ, если один из реагентов взят в избытке;
• вычисление количеств, масс и объемов веществ, если один из реагентов содержит примеси;
• определение выхода продукта реакции от теоретически возможного и обратные расчеты; 
• вычисление по уравнениям реакций в растворах, требующие учета концентрации реагентов;
• термохимические расчеты. 

Задачи высокого уровня сложности, которые встречаются на ЕГЭ (вторая часть), олимпиадах и конкурсах, как правило,  являются комбинированными, включают в себя перечисленные типы задач в различных комбинациях. Поэтому качественное решение таких задач возможно только при условии отработки каждого элемента вычисления до автоматизма.  

Экспериментальные задачи требуют не только глубоких знаний физических и химических свойств веществ, понимания генетических связей между ними, но и практических умений и навыков в обращении с веществами, а также знаний правил техники безопасности. К основным типам экспериментальных задач можно отнести [3]: 

• распознавание веществ с помощью качественных реакций;
• разделение смесей веществ;
• цепи химических превращений веществ (многостадийные синтезы);
• установление строения вещества. 

С точки зрения педагогической психологии при решении задач активизируется все виды мыслительных операций: анализ,  синтез, сравнение, обобщение, абстракция и конкретизация [4]. Верно подобранные задачи в соответствии с возрастом, уровнем развития обучающихся реализуют их психологический потенциал, развивают мышление. Высокий уровень мыслительных операций дает возможность проникнуть в сущность предметов и явлений, что способствует применению знаний на практике и всестороннему и глубокому познанию ими действительности. 

Не секрет, что в школах на решение химических задач не уделяется должного внимания из-за нехватки часов. Отчасти в связи с этим в нашем лицее на обучение химии в 8 классе, начиная с 2010 года, предусмотрен  дополнительный час на элективный курс «Решение расчетных задач по химии», где рассматриваются основные типы расчетных задач. Именно в восьмом классе закладывается основная база науки химии: понятия вещество, строение и взаимодействие атомов, классификация и номенклатура  соединений, свойства и применение основных классов неорганических веществ. На элективном курсе через решение расчетных задач происходит не только повторение и обобщение полученных на уроке знаний, но и применение этих знаний в решении конкретных задач. 

В период пандемии коронавируса, когда школа перешла на дистанционный формат обучения,  данный курс по химии, рассчитанный на 35 часов,  для восьмиклассников был реализован в дистанционном формате на учебной платформе Moodle Якутского глобального университета Северо-восточного федерального университета. Курс состоит из теоретического материала (лекций, презентаций, видеоматериалов), и также предполагает практические занятия в виде ответов учащихся на различные типы заданий (тесты, загрузка файлов с решением задач). Цель курса – научить слушателей курса решать типовые расчетные задачи школьного курса химии за курс химии 8 класса. Задачи курса – познакомить учащихся с основными типами расчетных задач школьного курса химии 8 класса и  способами их решения, оказать помощь при подготовке к контрольным работам, переводному экзамену и олимпиадам по химии. Разработанный электронный учебный курс «Решение расчетных задач по химии» на  платформе Moodle послужил огромным подспорьем в сложившейся ситуации пандемии. Стоит отметить, что благодаря разновариантным тестам не было проблем в объективном оценивании реальных знаний учащихся 8 классов.

Не только в рамках специального элективного курса в восьмых классах «Решение расчетных задач по химии» акцентируется внимание на решение химических задач в МОБУ ЯГЛ, но и на всех ступенях обучения, во всех классах, как профильного, так и базового уровня. Значительна роль химических задач при обобщении и закреплении изученного материала. К примеру, при изучении химических свойств любого вещества, для обобщения темы уместно использовать расчетные задачи по уравнениям химических реакций, отражающие  свойства, получение и применение веществ. Целесообразно использовать химические задачи для контроля и усвоения знаний. Грамотно подобранные и составленные задачи по химии обеспечивают вариативность содержания заданий, которая исключает возможности списывания. В своей педагогической практике часто используется в качестве домашнего задания учащимся самостоятельное составление условий и решение задач по изученной теме, чаще при изучении химических свойств веществ, которое предполагает расчеты по уравнениям реакций. Такой метод позволяет учащимся глубже понять химические свойства веществ, что является главным составляющим в обучении химии. 

Отдельно нужно отметить, что на решение экспериментальных задач на уроках химии в нашем лицее уделяется большое внимание. В соответствии с  требованиями ФГОС к материально-техническим условиям кабинет химии МОБУ ЯГЛ полностью укомплектован реактивами, химической посудой и оборудованием, что позволяет в полном объеме реализовать практическую часть программы по химии. Так, в рамках усвоения основной образовательной программы  химии на базовом уровне решению экспериментальных задач отводится большая часть практических работ: в 8 классе – практическая работа №2 «Разделение смеси. Приготовление растворов», практическая работа № 5 «Генетическая связь между классами неорганических соединений»; в 9 классе — Практическая работа 2 «Решение экспериментальных задач по теме «Металлы и их соединения», Практическая работа 3 «Решение экспериментальных задач по теме «Подгруппа кислорода»», Практическая работа № 4 «Экспериментальные задачи по теме «Подгруппа азота»», Практическая работа № 5 «Получение, собирание и распознавание газов».  

Система решения химических задач должна включать качественные и расчетные задачи, решаемые устно, письменно и экспериментально. Учитель создает свою систему на основе четкого планирования уроков и домашних заданий, а выполнение учащимися домашних заданий систематически контролируется с обязательным выявлением ошибок. Число предлагаемых задач должно быть достаточным для образования прочного навыка, но не излишним, так как при этом теряется интерес [5].

На основании вышеизложенного можно констатировать, что благодаря повышенному вниманию в МОБУ ЯГЛ решению химических задач на уроках качество обученности по предмету химия всегда остается высоким, соответствующим требованиям лицейского образования, что подтверждается стабильными результатами уровня успеваемости и качества знаний образовательных программ по химии (Таблица 1).

Таблица 1. Общая успеваемость и качество знаний по химии (8-11 классы)

Победы наших учащихся на различных конкурсах и олимпиадах по химии также подтверждают результативность обучения в ЯГЛ. Так, в прошлом учебном году Шишелякин Матвей ученик 9 класса стал  победителем заключительного этапа отраслевой олимпиады школьников Газпром. Ежегодно наши лицеисты занимают призовые места в муниципальном и региональном этапе главной олимпиады нашей страны – Всероссийской олимпиаде  школьников (далее ВОШ). Результативность участия лицеистов в ВОШ по химии  за последние три года можно увидеть в  Таблице 2.  

Таблица 2. Результативность участия в ВОШ по химии

Экспериментальные и расчетные задачи всегда включаются в задания олимпиад по химии различного уровня, в задания ОГЭ и ЕГЭ. Например, это задания базового уровня № 26-28 (простые расчеты с использованием формул), задания высокого уровня сложности № 31 (мысленный эксперимент), № 33 (сложные расчеты по уравнениям реакций) и № 34 (установление молекулярной и структурной формул органического вещества) ЕГЭ 2022 года.

Наиболее наглядные результаты мы обнаружим, если сравним результаты  выполнения вышеизложенных заданий ЕГЭ с применением расчетов выпускников МОБУ ЯГЛ 2019 года с результатами  первых выпускников естественно-научного класса 2022 года (Таблица 3). 

На основании данных Таблицы 3 – результатов сравнения показателей успешности выполнения отдельных заданий ЕГЭ за два года можно констатировать повышение показателей по всем анализируемым заданиям экзамена у выпускников естественно-научного класса 2022  года, что в среднем успешность выполнения заданий №26-28, 31, 33, 34 повысилась на 18,33%. Также следует добавить, что выпускница первого естественно-научного класса Малогулова Дина стала первой ученицей в МОБУ ЯГЛ, набравшей 100 баллов по результатам ЕГЭ по химии. Все выпускники естественно-научного класса 2022  года поступили в высшие учебные заведения, соответствующие профилю обучения в школе.

Таблица 3. Результаты выполнения заданий ЕГЭ по химии выпускников МОБУ ЯГЛ

За последние годы в лицее отмечается повышение качества знаний по предмету химия по результатам независимой оценки качества обучения: региональной контрольной работы и Всероссийских проверочных работ, что наглядно представлено в Таблице 4. 

Таблица 4. Результаты проверочных работ по химии

В заключении мы приходим к следующим выводам, что решение химических задач является неотъемлемой частью в овладении знаниями основ науки химии, способствует развитию интереса школьников к химии, активизации их деятельности, содействует приобретению практических умений и навыков учащихся (производить расчеты и опыты), служат важным средством развития мышления учащихся, а также являются одним из средств повышения качества знаний учащихся. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аркавенко Л.Н. Для чего классифицировать расчетные задачи / Л.Н. Аркавенко, В.Л. Гапонцеа, О.А. Белоусова //Химия в школе. 1998, № 3. 63 с.
2. Денисов В. Я. Проблемы естественнонаучного образования // Успехи современного естествознания. – 2005. – № 5 – С. 43 – 45.
3. Дерябина Г.И., Кантария Г.В., Грошев Д.И.. Органическая химия: веб-учебник, 1998–2022: [Электронный ресурс] https://orgchem.ru/chem3/z1.php  (дата обращения: 11.02.2023).  
4. Домашенко И.А. , Т.А. Ратанова. Психология человека: Учебник для студентов всех специальностей педагогических вузов //– М., МГОПУ. АНОО НОУ, 1999. – 272 с.
5. Лагуткина Е.В..  Методика решения задач по химии / : учебно-методическое пособие. — Барнаул : Изд-во Алт. ун-та, 2014. — 44 с.
6. Попова Т. Н. Гуманистическая и культурологическая образовательные парадигмы в дидактике современного естественнонаучного образования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://interactive-plus.ru/e-articles/monography-20141031/monography

(дата обращения: 15.02.2023).

1. Старостина С.Е. Естественнонаучное образование как фактор экономического развития общества и становления современной личности // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8-1. – С. 56 – 60; [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http: / fundamental-research. ru/ 
2. Штремплер Г.И. Методика решения расчетных задач по химии / Г.И. Штремплер, А.И. Хохлова. М: Просвещение, 1998. 195 с.