Експериментальна та науково-дослідницька робота у викладанні природничих дисциплін в умовах дистанційного навчання

Комунальний заклад «Ліцей №7» Кам’янської міської ради

Більницька Ольга Григорівна, вчитель хімії

51922, Україна, Дніпропетровська область, м. Кам’янське,

Заводський район, вул. Ніжинська, 7

belnizolya@gmail.com, +38 097-22-100-34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ТА НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКА РОБОТА

У ВИКЛАДАННІ ПРИРОДНИЧИХ ДИСЦИПЛІН

В УМОВАХ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ. В останні кілька років освітній процес у закладах середньої освіти України характеризується довготривалим дистанційним навчанням, що зумовлено введенням у березні 2020 року карантину COVID-19, а з 24 лютого 2022 року – воєнного стану. На сьогодні заклади загальної середньої освіти потерпають від ускладнення умов освітньої діяльності, пов’язаних з ізолюванням учасників освітнього процесу від закладу освіти (як учнів, так і вчителів), втратою матеріально-технічних засобів навчання та приміщень, необхідністю реалізації освітнього процесу виключно засобами електронного навчання, територіальною невизначеністю розміщення багатьох закладів освіти у різних регіонах країни, відмінністю формату провадження освітнього процесу в 2022-2023 навчальному році через військові та терористичні дії країни-агресора.

  Оскільки бойові дії на території України відбуваються з різною активністю, можливою є організація традиційної (аудиторної), дистанційної та змішаної  форм навчання.  В умовах дистанційного навчання особливого ускладнення зазнає  викладання природничих дисциплін, таких як біологія, фізика і, особливо, хімія, оскільки їх вивчення передбачає безпосереднє знайомство здобувачів освіти з об’єктами навколишнього світу та дослідження їх властивостей. Незважаючи на складні умови реалізації освітнього процесу,  вчителі природничих предметів мають забезпечити здобуття кожним учнем необхідних знань з предмету, навичок мислення, основних компетентностей, відповідно до змістових ліній. Однак для хімії одним з головних завдань є формування вмінь поводження з хімічними речовинами, оскільки  така здатність необхідна не тільки майбутнім хімікам і вчителям хімії, але й кожній людині для безпечного та відповідального користування хімічними речовинами у повсякденному житті. Не менш важливим є розвиток дослідницьких вмінь та навичок здобувачів освіти при вивченні хімії, що дозволить підвищити рівень зацікавленості до цього предмету, закріпити та поглибити отримувані знання, усвідомити необхідність хімічних знань для цілісного сприйняття наукової картини світу і самореалізації у дорослому житті.  Таким чином, актуальною педагогічною задачею сьогодення є адаптація традиційних засобів навчання до сучасних умов викладання хімії в рамках дистанційного навчання. Вирішення даної задачі, полягає, в  першу чергу, в  оновленні технік і способів виконання хімічних експериментів за програмою закладів середньої загальної освіти і формуванні дослідницького ставлення учнів до цієї навчальної дисципліни..

Аналіз  останніх публікацій і досліджень із зазначеної тематики свідчить про відсутність єдиного підходу серед вчителів-практиків і фахівців-методистів до організації і проведення так званих домашніх експериментів. Запропоновані в роботах [1-4] практичні рекомендації і наведені результати впровадження відповідних заходів свідчать, що вони орієнтовані, в  першу чергу, на технічні можливості учнів в реалізації хімічних дослідів в домашніх умовах, які у багатьох випадках не дозволяють учням здобути компетентності та практичні навички, передбачені навчальною програмою з хімії.

Мета роботи – розробити практичні заходи з проведення хімічних експериментів учнями в домашніх умовах та організації науково-дослідницької роботи з хімії в умовах дистанційного навчання.

Дана робота призначена для вчителів хімії середніх загальноосвітніх закладів, які реалізують освітній процес у дистанційному форматі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основна частина. Педагогічний експеримент проведено у 2022-2023 навчальному році на базі комунального закладу «Ліцей №7» Кам’янської міської ради при викладанні хімії в 9-11 класах. Одразу зазначимо, що в 10-11 класах виконання домашніх хімічних експериментів не передбачено а ні програмою рівня стандарт, а ні профільного рівня. Жоден з чотирьох проєктів інтегрованого курсу «Природничі науки» для 10-11 класів також не передбачає виконання домашніх хімічних експериментів.

Мною  запропоновано організувати експериментальну роботу здобувачів освіти при вивченні хімії двома способами: шляхом виконання відносно простих експериментів у домашніх умовах і демонстрацією відеодослідів. Оскільки лише невелика кількість хімічних експериментів з «підручних матеріалів» може відповідати навчальній програмі, використання відеодослідів  є, в  даному випадку, основним засобом.  Відео з проведенням хімічних дослідів може бути створене безпосередньо вчителем, або використане у готовому вигляді те, що розміщене у вільному доступі в мережі Інтернет.

 Для проведення в домашніх умовах запропоновано, наприклад, наступні експерименти:

- виявлення крохмалю у харчових продуктах;

- виготовлення пластиліну.

При цьому вчитель надає здобувачам освіти детальний опис експерименту із зазначенням його назви, мети, необхідних речовин і матеріалів, ходу виконання і заходів безпеки. Обов’язковою умовою проведення експерименту є повний його відеозапис із постійним перебуванням учня у кадрі і коментуванням послідовності виконуваних дій [5]. Важливим є самостійне опрацювання учнем результатів експерименту, опис власних спостережень і формулювання висновків. На рисунку 1 наведено скріншоти кількох таких експериментів, виконаних і записаних учнями нашого освітнього закладу в рамках вивчення хімії. Відеозапис проведеного експерименту надсилається вчителю, який оцінює хід його виконання, коректність отриманих даних, обґрунтованість висновків, наявність у учня практичних навичок (приготування і змішування компонентів, додавання реагентів тощо). У випадку виявлення помилок і неточностей, здобувач освіти  отримує коментар від вчителя із зазначенням відповідних зауважень.

а)

б)

Рисунок 1 – Домашні хімічні експерименти:

а) визначення наявності крохмалю у харчових продуктах;

б) виготовлення пластиліну

В якості прикладу відеодосліду, записаного вчителем, наведемо хімічний експеримент з екстрагування ефірних олій з пелюсток квіток (рисунок 2).

Рисунок 2 – Відеодослід з екстрагування ефірних олій

Зокрема, при проведенні он-лайн уроку вчитель демонструє відеозапис виконаного власноруч експерименту з одночасним коментуванням процесів, які відбуваються в  ході його виконання. Учні мають можливість задавати питання вчителю під час демонстрації, що суттєво наближає навчальний процес до звичних аудиторних занять.

Записаний відеодослід є доступним для учасників освітнього процесу і після закінчення уроку, тому вони можуть переглянути його повторно при виконанні домашнього завдання, оформленні лабораторної роботи тощо.  

З готових відеодослідів, представлених в мережі Інтернет, можна використати, зокрема, «Дослідження хімічних властивостей карбонових кислот на прикладі оцтової кислоти» (рисунок 3).

Рисунок 3 – Відеодослід з вивчення властивостей карбонових кислот

В мережі Інтернет розміщена велика кількість відео з проведенням хімічних експериментів, найбільшим різноманіттям відрізняється відеохостінг - youtube.com. Цей сервіс є безкоштовним,  здобувачі освіти можуть ним користуватись з будь-якого пристрою, тому він є одним з кращих для перегляду відеодослідів.  Разом з тим вважаю, що вчитель має безпосередньо переглядати та відбирати відео із записами дослідів і надавати на них посилання учням для перегляду або демонструвати на уроці. Саме вчитель може правильно з великого обсягу інформації обрати ті досліди, які в найбільшій мірі відповідають вивченій темі і програмним результатам навчання, в той час як учні, у випадку самостійного вибору, можуть орієнтуватись,в  першу чергу, на яскравість, ефектність досліду без усвідомлення його сутності.

Суттєвою перевагою відеодослідів, записаних вчителем, або використаних з мережі Інтернет, є те, що їх демонстрація під час уроку може бути зупинена в будь-який час для обговорення з учнями, запису рівнянь реакцій або проміжних спостережень і т.д.

Розвиток дослідницьких вмінь здобувачів освіти при вивченні хімії можна здійснювати через залучення їх до позаурочної роботи, зокрема, пропонується робота  над учнівським дослідженням (проєктом). Оскільки передбачається, що науково-дослідницька діяльність також реалізується учнем у дистанційному форматі навчання, без відвідування шкільної лабораторії або інших закладів для проведення необхідних досліджень, теми дослідницьких робіт мають бути обрані таким чином, щоб їх можна було виконати в домашніх умовах, наприклад:

- «Дослідження піноутворювальної здатності різних видів шампунів»;

- «Дослідження процесу корозії побутових виробів»;

- «Виготовлення косметичних засобів у домашніх умовах» і т.д.

На початковому етапі проведеного педагогічного дослідження -шляхом анкетування та бесід здійснено комплексне вивчення готовності здобувачів освіти до дослідницької діяльності. В результаті встановлено наступні тенденції.

  1. Мотиваційно - ціннісний компонент [6]: у переважної кількості учнів відмічалось нечітке уявлення щодо мети та результатів здійснення експериментальної та науково-дослідницької діяльності.

2. Інтелектуально-пізнавальний компонент [7]: у більшості опитаних слабко виражена здатність оцінювати результати свого експериментального дослідження.

3. Емоційно-вольовий компонент: більшість здобувачів освіти проявляли слабке вираження інтересу до експериментальної та науково-дослідницької  діяльності, пасували  перед виникаючими труднощами.

4. Практичний компонент: серед опитаних є учні, яким складно виконувати експериментальні завдання, що пов’язано  з нестачею знань.

 Таким чином, проведене на початку педагогічного експерименту діагностичне дослідження показало, що у більшості здобувачів освіти не сформовані на належному рівні виділені компоненти для ефективного вивчення хімії, що слугувало підтвердженням необхідності більш ширшого впровадження заходів з організації та проведення хімічних експериментів як в домашніх умовах, так і в форматі відеодослідів. .

Після проведення педагогічного експерименту, який тривав півроку (вересень 2022 р. – березень 2023 р.), здобувачів освіти було про діагностовано за всіма досліджуваними показниками.

 Згідно результатам досліджень, в здобувачів освіти змінилось відношення до хімії: у більшості з’явився більш глибокий інтерес до цього предмету, зросла частка самостійності при його вивченні.

Збільшилась кількість учнів, які ознайомились з методиками проведення хімічних експериментів: домашінй експеримент засвоїли 81,8% учнів (22,7% - при першому діагностуванні, рисунок 4).

В 4 рази скоротилось число старшокласників, які потребували допомоги при проведенні домашніх експериментів (з 86,4% до 15,3% опитаних). Здобувачи освіти, які відповіли ствердно на питання щодо допомоги, пояснили, що їм потрібні поради, консультації, можливість з кимось компетентним обговорити планування, хід дослідження та результати. Вони потребували не стільки допомоги, скільки керівництва. 

Рисунок 4 – Результати педагогічного дослідження

На думку самих учнів, в них значно покращились  такі критеріальні показники, як: вміння визначати предмет, засоби діяльності і реалізовувати намічені дії; володіння різноманітними методами емпіричного дослідження; вміння бачити та виокремлювати проблеми, що потребують вирішення; здатність до креативності, тобто творчості; здатність до подолання когнітивних труднощів; позитивне відношення до експериментальної та науково-дослідницької діяльності (наявність творчого пориву); вміння  бути самостійним в процесі пізнання; самостійність у прийнятті рішень та їх оцінці; вміння викладати хід та результати роботи, здатність формулювати висновки та міркування; позитивне відношення до навчання (натхнення).

Підсумковий аналіз даних дозволяє стверджувати, що відбулись позитивні тенденції у розвитку всіх компонентів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки. Важливою складовою частиною хімічної освіти є лабораторний практикум – реальна робота з хімічними речовинами. Тому дистанційне навчання хімії як єдина форма хімічної освіти не може бути повноцінним, адже адекватний практикум без безпосереднього керівництва вчителем і відповідної матеріальної бази неможливий. Частково компенсувати цей недолік дистанційного навчання можна введенням у шкільний курс хімії відеороликів із записом експериментів або використання засобів так званого віртуального експерименту. Однак, чим молодшим є здобувач освіти, тим більшу він має потребу проводити досліди особисто. Саме тому при дистанційному викладанні хімії слід рекомендувати проведення безпечних і відносно простих експериментів, які учень може виконати самостійно з використанням речовин і посуду, що є у кожному домі. 

При викладанні хімії в умовах дистанційного навчання досить складно  сумістити належний рівень запропонованого начального матеріалу, з однієї сторони, та привабливість з іншої.  Для вирішення цієї задачі слід активно застосовувати сучасні комп’ютерні та Інтернет - технології, оскільки вони дозволяють супроводжувати кожен крок учня на шляху дистанційного вивчення хімії яскравими ілюстраціями – речовинами та реакціями не лише в описах та рівняннях, але й на чисельних фотографіях та відеороликах.

В рамках педагогічного експерименту, проведеного на базі комунального закладу «Ліцей №7» Кам’янської міської ради при викладанні хімії в 9-11 класах, запропоновано проведення учнями домашніх хімічних експериментів з обов’язковим відеозаписом і  присутністю у «кадрі», коментуванням ходу виконання експерименту та опрацюванням його результатів; використання під час он-лайн уроків відеодослідів, підготованих вчителем та/або запозичених з мережі Інтернет, де вони представлені у чисельній кількості.

Аналіз отриманих даних за підсумками реалізації педагогічного експерименту  свідчить про стійку динаміку рівня розвитку учбово-пізнавальних і творчо-дослідницьких показників здобувачів освіти. Вдалось  суттєво підвищити позитивне відношення до експериментальної та науково-дослідницької роботи  як такої (емоційно-вольовий компонент), мотивацію до вивчення хімії  (мотиваційно-ціннісний компонент), опанування практичних методів проведення експериментів (дієво-практичний компонент), успішність з хімії (інтелектуально-пізнавальний компонент).

Звичайно, електронне листування не замінює особисте спілкування з вчителем, а експеримент «на кухні» не дає повноцінної можливості опанувати практичні підходи до роботи з хімічними речовинами [8]. Крім того, в дистанційному навчанні лишається проблема несамостійного вирішення завдань, можливості залучення «консультантів», тому слід надалі вдосконалювати методику викладання хімії в дистанційному форматі.

 

 

Список літератури

1. Авдєєва О.Ю. Можливості використання домашнього експерименту в профільному навчанні хімії // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Методика навчання природничих дисциплін у середній та вищій школі» (ХХІV Каришинські читання) – 18-19 травня 2019 р. – Полтава, С. 10-12. 
2. Авдєєва О. Ю. Домашній хімічний експеримент як засіб позакласної роботи. // Проблеми освіти. 2017. - Вип. 87. С. 19–23. 
3. Анічкіна, О. В. Використання домашнього експерименту з хімії у підготовці майбутніх вчителів // Житомирські хімічні читання:  тези доп. регіональної наук.-практ. конф. Житомир: ЖДУ ім. І. Франка, 2016.  С. 108–112
4. Бардадим О. В. Домашній хімічний експеримент // Педагогічний вісник. – 2019,  № 1. С. 56–59.
5. Грановська  Т. Я. Формування  пізнавальної  самостійності  учнів  7–9 класів   засобами  мобільних  технологій  в  освітньому  процесі  з  природничих дисциплін:  дис. …канд.  пед.  наук.  Харків: Національний педагогічний університет імені Григорія Сковороди,  2020: - 366  с.
6. Коростіль Л. А., Чайченко Н.Н.  Хімічний експеримент як засіб формування вмінь до самоосвіти учнів // Теоретичні питання культури, освіти та виховання: збірник наукових праць. – Випуск 43. – К. : Вид. центр КНЛУ, 2011. – С. 163-167.
7. Крива М. В. Формування творчої особистості учня в процесі дослідницької діяльності // Проблеми сучасної педагогічної освіти. Педагогіка і психологія. – 2013. – Вип. 39 (3). – С. 188-194.
8. Криклива, І.В., Блажко, О. А. Організація домашнього експерименту в процесі вивчення хімії учнями основної школи. Актуальні питання підготовки майбутнього вчителя хімії: теорія і практика: збірник наукових праць. Вінниця: Нілан – ЛТД, 2015. - С. 181–182.