Химико-экологический эксперимент – неотъемлемая часть естественно-научного образования школьников

Ирина Павловна Кондратюк, учебный центр «Крисмас».

Статья подготовлена на основе издания: «Химико-аналитический практикум с применением портативного оборудования (8-11 класс): методическое пособие для учителя. Крисмас+, 2024».

Современное школьное образование направлено на воспитание человека-созидателя, осознающего ответственность за результаты своей деятельности и свое место в системе «человек – окружающая среда». Экологическая культура личности, формируемая экологическим образованием и экологическим воспитанием, выступает регулятором взаимоотношений человека и природы.

Федеральный государственный образовательный стандарт предъявляет требования к экологическому образованию, предполагая его включение во все виды образовательной деятельности на разных ступенях общего образования, в том числе внесение экологического компонента в содержание школьных дисциплин естественно-научного цикла.

Химия занимает одно из первых мест в списке учебных предметов, формирующих экологическое мировоззрение. Школьное химическое образование призвано формировать систему химических знаний как компонента естественно-научной картины мира. На уроках химии формируются ключевые компетенции, имеющие универсальное значение для различных видов деятельности, в том числе экологически целесообразного поведения в повседневной жизни.

На занятиях по химии углубляются знания о:

• взаимосвязи состава, строения, свойств и получения различных веществ;
• их биологической функции и двойственной роли в живой природе;
• химической сущности круговорота веществ в биосфере;
• биологической взаимозаменяемости химических элементов и последствиях этого процесса для живых организмов;
• причинах нарушения биохимических циклов.

Значение химического эксперимента в обучении

Химический эксперимент является неотъемлемой частью обучения химии, развивающей познавательный интерес учащихся. Это один из важнейших методов и средств обучения.

Сохраняя традиции, заложенные В.Н. Верховским: «Объективно постигать существующие в природе закономерности, опираясь на систему теоретических знаний, подкрепленных экспериментом», учёные-методисты исследовали и разработали методики применения химического эксперимента на уроках химии в школе. В настоящее время у широкого круга педагогов-практиков возникает стремление к изменению подходов к организации практической деятельности учащихся, использованию современного учебного оборудования, проведению химических экспериментов, имеющих практическую значимость.

Факторы, влияющие на динамические процессы в современном образовании:

• Ориентация ФГОС на достижение обучающимися не только предметных, но и метапредметных и личностных образовательных результатов;
• Обязательное выполнение выпускниками школы основной и средней ступени индивидуального проекта в естественно-научной области;
• Формирование естественно-научной грамотности;
• Необходимость повышения качества профориентационной работы, предпрофильной и профильной подготовки учащихся 8–11 классов.

Требования ФГОС о внесении экологического компонента в содержание школьных дисциплин естественно-научного цикла, в частности химии, стимулируют модернизацию процесса преподавания химии в части проведения эксперимента, не только совершенствующего знания, но и являющегося основой формирования естественно-научной грамотности.

Процесс модернизации становится более эффективным при использовании химического эксперимента в интеграции с экологией. Преобразовавшись в химико-экологический эксперимент, он становится активным методом изучения окружающей среды, дает возможность обучающимся анализировать разнообразные экологические ситуации, прогнозировать функционирование экосистем биосферы в условиях антропогенного и техногенного воздействия.

Задачи химико-экологического эксперимента:

• Объяснение природных явлений и процессов;
• Изучение воздействия веществ на живые организмы и экосистемы;
• Разработка экологически безопасных процессов;
• Осуществление контроля качеством овладения знаний по критериям и нормам, учитывающим данный вид деятельности;
• Применение технологии обучения в сотрудничестве;
• Включение в профориентационную работу по профилю «профессиональных проб».

Несмотря на неоспоримую пользу введения химико-экологических экспериментов в практику преподавания химии в общеобразовательной школе, многие педагоги сталкиваются с рядом проблем, среди которых:

• Острый дефицит учебных часов, отведённых на освоение учебного предмета «Химия»;
• Недостаточная для системной реализации химических экспериментов и химико-экологических экспериментов материально-техническая оснащённость образовательных организаций.

В этом случае на помощь педагогам приходят так называемые «готовые решения» для выполнения химико-экологических экспериментальных задач: демонстрационных экспериментов, лабораторных работ, учебных проектов, включающих этап практических исследований.

«Готовые решения» для реализации химико-экологических экспериментов

«Готовым решением» для педагога является комплекс, включающий:

• Учебно-методические материалы (пособия-руководства, рабочие тетради, определители);
• Дидактико-методические материалы (карты-инструкции, сравнительные таблицы);
• Учебно-лабораторное оборудование (измерительные приборы, посуда, эталонные цветовые шкалы, готовые химические сухие реагенты и растворы, в том числе модельные среды).

Применение педагогом в своей профессиональной деятельности таких «готовых решений» позволяет:

• Существенно сократить затраты времени на подготовку к их проведению;
• Повысить надёжность получаемых результатов экспериментов;
• Оптимизировать эргономику образовательной среды в процессе их проведения;
• Обеспечить системность и вариативность этого вида образовательной деятельности в условиях современной школы.

«Готовым решением» для реализации химико-экологических экспериментов в урочное и внеурочное время является химико-экологический практикум, обеспеченный комплексом портативных учебных изделий, разработанных в период с начала 2000-х годов и производимый серийно компанией «Крисмас+». Комплекс и отдельные его составляющие в функциональном, методическом и дидактическом аспектах прошёл многолетнюю апробацию в образовательных учреждениях Российской Федерации, получил многочисленные одобрения и признания учителей химии и экологии.

Химико-экологический практикум на основе производимого ЗАО «Крисмас+» учебно-лабораторного комплекса дополняет учебное занятие, осуществляет связь между теорией и практикой, закрепляет знания, полученные в ходе теоретических занятий. Кроме того, он способствует овладению учащимися основ химического анализа, формированию практических навыков и универсальных учебных действий. По сравнению с обычными лабораторными работами и практическими занятиями, он характеризуется большей самостоятельностью учащихся и творческим отношением к выполнению заданий, формирует способность предвидеть пути развития изучаемых событий и явлений, переносить известные приёмы в нестандартные ситуации, осуществлять анализ правильности и эффективности своей практической деятельности, синтезировать разрозненную информацию и обобщать результаты. Перечисленное способствует эффективному достижению метапредметных и личностных результатов обучения, являющихся одним из основных требований ФГОС.

Химико-экологический практикум «Крисмас+»

Учебно-лабораторный комплекс портативных учебных изделий «Крисмас+» является в настоящее время единственным системным методико-дидактическим и материально-техническим решением для химико-экологического практикума при обучении школьников 8–11 классов. Химико-экологический практикум «Крисмас+» – это единство специальной методики обучения, дидактического наполнения и технологии выполнения практических работ, включая специальные и типовые средства их оснащения.

В состав учебно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+» для реализации химико-экологических экспериментов входит специальное пособие-практикум. Отличительной особенностью этого пособия-практикума является то, что оно одновременно является как методическим руководством для учителя (в традиционном аспекте понимания термина «практикум»), так и технологическим руководством для учителя и учащихся по применению предусмотренного в комплексе учебно-лабораторного оборудования и технологических операционных приёмов его использования.

Пособие-практикум учитывает условия и современные требования к качеству естественно-научного, технологического, химического, экологического образования учащихся 8–11 классов в урочной и внеурочной деятельности.

Важно, что химико-экологический эксперимент, представленный в пособии-практикуме, выходит за рамки химического образования, в связи с чем, предлагаемый практикум позволяет вовлечь в учебные экологические исследования и проектные работы учащихся при изучении не только химии, но и биологии, географии, ОБЖ, профильных и предпрофильных курсов, курсов внеурочной деятельности естественно-научной направленности.

Основой содержания настоящего пособия-практикума являются экспериментальные исследовательские задачи, направленные на исследование воды и водных сред химико-аналитическими методами. Такие объекты выбраны для учебных исследований не случайно. Водная среда является неотъемлемой и основной средой для различных экологических систем и населяющих их организмов. Вместе с тем, практикум уместно дополняется пособиями, предполагающими исследование не только водных сред, но и воздуха, продуктов питания, почвы. Такие пособия наработаны ранее и входят в состав изделий, уже получивших широкое распространение – класс-комплекта ЭХБ, серии мини-экспресс-лабораторий «Пчёлка-У», школьной химико-экологической лаборатории ШХЭЛ.

Химико-экологический практикум от ЗАО «Крисмас+» создаёт хорошую материальную и методическую основу занятий дополнительного образования в различных направлениях, предполагающих получение и интерпретацию данных о химическом составе и свойствах окружающей среды, показателях качества и безопасности питания, факторах здоровья, личной и общественной безопасности.

Все представленные в практикуме экспериментальные исследовательские задачи соответствуют образовательным программам курса химии 8–11 класса, и могут выполняться как комплексно, так и обособленно друг от друга. Такая структура позволяет педагогу выборочно включать их в процесс обучения в соответствии с конкретной образовательной задачей на уроках, в курсах внеурочной деятельности и при реализации программ дополнительного образования.