Глава III. Методы обучения, применяемые при изучении нового учебного материала

Методы наглядного обучения

О средствах наглядности. В педагогической литературе встречаются различные трактовки Термина "средства наглядности". Одни относят к средствам наглядности лишь то, что воспринимается зрением, исключают из наглядных средств предметы и процессы, а оставляют лишь иллюстративные наглядные пособия. Другие, наоборот, склонны к расширению содержания этого понятия и распространяют его на представления, образовавшиеся, в результате слушания образной речи или чтения художественной литературы. Но при всем сходстве этих представлений пути их образования различны. Одни формируются на основе взаимодействия первой и второй сигнальной системы высшей нервной деятельности, другие - результат действия только второй.

В обучении химии учащиеся познают свойства веществ и явления не только зрением, но с помощью других анализаторов. Все, что воспринимается при взаимодействии первой и второй сигнальной системы, относится к средствам наглядности. Хотя процессы восприятия предмета отличаются от процессов восприятия его изображения, все же роль первой сигнальной системы в восприятии рисунка значительна. Поэтому иллюстративные наглядные пособия относятся тоже к средствам наглядности.

В обучении химии применяются следующие средства наглядности:

1) образцы веществ, предметы оборудования, процессы физические и химические (предметная наглядность);

2) изобразительные наглядные пособия - картины, диапозитивы, учебные фильмы, макеты и другие объемные наглядные пособия;

3) условные (символические) средства наглядности - диаграммы, схемы, графики и др.

Учащиеся наблюдают предметы и процессы с учебными целями в школе на уроках, а также и вне школы, на экскурсиях и в трудовом обучении.

В школе учащиеся наблюдают демонстрируемые учителем образцы вещества, приборы и процессы или же имеют дело с раздаточным материалом.

Техника демонстрации опытов. Наиболее сложными, имеющими исключительно большое значение в преподавании химии, являются демонстрации химических опытов, в которых подлежат наблюдениям и предметы, и процессы. Педагогический результат демонстрации опытов зависит от совершенства техники выполнения опыта, учета внешних условий, благоприятствующих или затрудняющих наблюдение учащихся, и от методов включения демонстрации в учебный процесс. Наиболее разработанной к настоящему времени является техника выполнения опытов. На эту тему издано много ценных пособий для учителя, и в каждом номере журнала "Химия в школе" можно найти описание опытов. Значительно меньше уделяется внимания изучению оптимальных условий для наблюдений учащимися того, что показывает учитель. Не проверены достаточно точно объемы и формы посуды, в которой происходят демонстрируемые процессы, не определены оптимальные расстояния от объектов наблюдений до наблюдателя, условия освещения, оптимальные количества демонстрируемых веществ.

На основе литературных источников и наблюдений множества уроков можно сформулировать требования, предъявляемые к технике демонстрационного эксперимента. Первое и основное требование ко всякому химическому опыту - это требование полной безопасности, его для учащихся. Учитель отвечает за всякий несчастный случай и морально и юридически. Поэтому предварительная проверка опытов и соблюдение всех указаний по технике безопасности обязательны для работающих в химической лаборатории.

Но сознание ответственности за исход эксперимента не должно служить тормозом к широкому применению химических опытов в преподавании химии. Перестраховки здесь не должно быть.

Основной гарантией безопасности демонстрационных опытов является высокая техническая грамотность учителя, вооруженного надлежащими навыками по технике эксперимента.

Важно, чтобы учитель усвоил хороший стиль экспериментальной работы. Все технические детали приборов надо выполнять правильно и безукоризненно. Правила подготовки и сборки приборов должны быть для учителя законом. Ведь на его примере учатся учащиеся. Следует установить, чтобы прибор, предназначенный для демонстрации какого-либо опыта, был изготовлен в двух экземплярах или чтобы были наготове запасные части к нему на случай аварии или каких-либо осложнений на уроке. Поэтому в ящиках демонстрационного стола необходимо иметь инструменты и наиболее ходовые запасные части приборов. Химические реактивы должны применяться нужной марки, растворы - надлежащей концентрации, в соответствующих количествах. Размеры приборов и количества реагирующих веществ должны быть видны даже с дальних ученических столов. Нередко неудачи демонстрации происходят из-за того, что учащиеся плохо видят демонстрируемые объекты. Например, пользуясь ареометром, учитель определяет плотность какой-либо жидкости или, пользуясь термометром, измеряет температуру среды, в которой происходит реакция. Показания ареометра и термометра видит только учитель, а учащиеся должны принимать на веру сообщения учителя о результатах измерений.

Чтобы устранить эти недостатки в технике демонстрации опытов, некоторые учителя постепенно вводят в свою практику особые приборы и установки, отличающиеся от обычных приборов. Например, для определения плотности пользуются прибором, изображенным на рисунке 1, а и б, на котором шкала вынесена на большой круг с хорошо видимыми издали делениями и с большими цифрами. Термометр заменяют термоскопом (рис. 2), где не требуется точного определения понижения или повышения температуры, а важно лишь определить эти изменения (применяют для этой цели термопары).

Рис 1. Демонстрационный ареоскоп (а), упрощенный ареоскоп (б): 1 - пробирка с дробью, 2 - нить поддерживающая пробирку, 3 - шарообразный сосуд со ртутью

Рис. 2. Термоскопы: упрощенный (а) и с U-образной трубкой (б)

Химические опыты демонстрируют в больших стеклянных сосудах (когда это допустимо): в колбах, стаканах, цилиндрах, а не в пробирках.

Для обнаружения образовавшегося осадка в жидкости пользуются боковым освещением или просвечиванием снизу (рис. 3, 4). В некоторых случаях для демонстрирования мелких предметов применяют проекционный аппарат - эпископ. На предметный столик эпископа помещают объект (образцы изучаемого вещества), а затем вводят внутрь эпископа. Изображение этого предмета в увеличенном виде проектируется на экран. Можно воспользоваться проекционным аппаратом. С этой целью из небольших стеклянных пластинок (использованных негативов) приготовляют кювету, как указано на рисунке 5, вливают в нее один из реагентов и вставляют на место кассеты. После того как установлено надлежащее освещение, в кювету вносят второй реагент (жидкость или твердое вещество) или пропускают газ. На экране появляется теневое изображение происходящих процессов в перевернутом виде. Если нужно дать прямое изображение, ставят за объективом проектора дополнительную линзу.

Рис. 3. Приспособление для бокового освещения демонстрируемого объекта

Рис. 4. Приспособление для освещения демонстрируемого объекта снизу: 1 - стеклянная пластинка, 2 - рефлектор

Рис. 5. Кювета: 1 - стеклянные фотопластинки без желатинового слоя, 2 - каучуковая трубка, 3 - зажимы

Методы демонстраций предметов и процессов. Значительно слабее разработана методика использования демонстрационных опытов, т. е. сочетание показа опыта со словом учителя. В методической литературе по химии этот вопрос обходят молчанием. В практике же еще обнаруживается явная недооценка роли слова в процессе демонстрации опытов. Приходится выслушивать такие заявления некоторых учителей: "Дайте нам хорошее оборудование, а слова у нас найдутся". А наблюдения уроков этих учителей показывают, что они далеко не всегда находят нужные слова при демонстрации опытов. Вследствие этого имеющееся оборудование используют далеко не полностью.

Основные виды сочетания слова с показом опытов. Во всех методических руководствах и дидактических работах обязательно упоминается, что показ учителем средств наглядности должен сопровождаться или сочетаться со словом учителя. При этом одни ограничиваются только этим общим указанием, не поясняя, как это нужно делать, другие же решают вопрос, что чему должно предшествовать: показ наглядных средств рассказу учителя или наоборот, или же предлагают рассказывать и показывать одновременно. Но эти рекомендации, как правило не подтверждаются опытом. В результате дидактических исследований выделены четыре вида или формы сочетания слова учителя с показом средств наглядности^*. Для ознакомления с характеристикой этих форм рассмотрим их применение на уроках

химии при изучении одного и того же учебного материала "Ознакомление учащихся со свойствами соляной кислоты". Учащиеся на уроке химии в VII классе должны были узнать следующее: соляная кислота - бесцветная прозрачная жидкость, хорошо растворимая в воде. При действии кислоты на раствор лакмуса он становится красным. В результате взаимодействия натрия с кислотой выделяется водород и получается поваренная соль.

^* (См: Л. В. Занков. Сочетание слова учителя и средства наглядности в обучении. М., Изд-во АПН РСФСР, 1958.)

Если учитель применит первую форму сочетания слова со средствами наглядности, то изучение физических свойств может проходить так:

Учитель. Цель нашего урока - изучение свойств соляной кислоты. Может быть, вы уже знаете что-нибудь о ее свойствах. Кто хочет сказать, что он знает?

Как показала практика, большинство учащихся ничего не знают об этом веществе. Некоторые слышали о кислоте, которая употребляется при паянии ("ее травят цинком"), но эти знания смутные и даже неверные. Тогда учитель обращается к классу, показывает склянку с соляной кислотой и говорит, что в этой склянке соляная кислота. (Ставит склянку на подъемный столик.) Посмотрите внимательно и назовите ее физические свойства".

1-й учащийся. Соляная кислота жидкая при обыкновенной температуре.

2-й учащийся. Она бесцветная.

Учитель. (Просвечивает склянку электрическим фонариком.)

3-й учащийся. Она прозрачная.

Учитель. А теперь узнаем, хорошо или плохо она растворяется в воде. (В цилиндр с водой наливает кислоту, помешивает стеклянной палочкой и просвечивает фонариком.)

4-й учащийся. Она хорошо растворяется в воде.

Учитель. Итак, что же вы узнали о соляной кислоте?

Учащийся. (Повторяет то, что сказали раньше его товарищи.)

Как же проходила познавательная деятельность учащихся и какова была роль учителя?

Учитель с помощью слова руководил наблюдениями учащихся, которые узнали о физических свойствах кислоты на основе наблюдений. Такое сочетание слова учителя со средствами наглядности называется первой формой. Она характеризуется тем, что учитель посредством слова руководит наблюдениями учащихся, которые извлекают знания о непосредственно воспринимаемых свойствах наблюдаемого объема из наблюдений.

Рассмотрим, как протекал учебный процесс при изучении химических свойств. Первым из этих свойств изучалось действие кислоты на раствор лакмуса. При этом учитель ограничивался ознакомлением только с внешними проявлениями химического процесса, не рассматривая существа самой химической реакции. Как и ранее, учитель предлагал учащимся узнать это свойство кислоты на основе наблюдений демонстрируемого им опыта. Он поставил цилиндр с раствором лакмуса на подъемный столик и приливал в него кислоту. Учащиеся на основе наблюдений сравнительно простых явлений приобретали знания о свойствах раствора кислоты, отличающих ее от щелочей и воды. Во всех описанных опытах они как бы извлекали знания из самих объектов изучения.

Значительно сложнее был процесс изучения взаимодействия кислоты с металлом. Учащиеся должны были узнать, что: а) натрий реагирует с соляной кислотой, б) происходит реакция замещения водорода кислоты натрием, в) в результате реакции выделяется водород и образуются кристаллы хлористого натрия, г) химическую реакцию можно обозначить следующим уравнением:

д) это уравнение означает: два атома натрия реагируют с двумя молекулами кислоты, в результате получаются одна молекула водорода и две молекулы поваренной соли.

Чтобы учащиеся приобрели эти знания, учитель демонстрировал опыт: опускал маленький кусочек натрия в широкую пробирку с концентрированной соляной кислотой и предлагал учащимся наблюдать, а затем объяснить опыт. Опыт эффектный, учащиеся наблюдали внимательно, но объяснить его, пользуясь атомно-молекулярной теорией, не могли. Они описывали лишь то, что видели.

Чтобы проникнуть мысленным взором в микромир атомов и молекул и составить представление о происходящих в нем процессах, наблюдая лишь внешние признаки химической реакции, учащиеся должны были обладать знаниями и опытом такого рода умственной работы. Необходимые для этого знания у учащихся были. Они знали, что при действии натрия на воду выделяется водород, что в состав молекул соляной кислоты входят атомы водорода, что поваренная соль состоит из двух элементов - натрия и хлора. И все-таки они не могли объяснить это явление, пользуясь атомно-молекулярной теорией, не могли установить связь между наблюдаемым явлением и ранее изученными. Нужно было напомнить о взаимодействии натрия с водой, только тогда учащиеся пришли к выводу, что они наблюдали реакцию замещения, происходящую между натрием и кислотой. Они пытались записать уравнение этой реакции, но допускали ошибки в расстановке коэффициентов. Они не знали, где же. находится вещество, имеющее состав NaCl. He все учащиеся сразу вспомнили, что этой формулой обозначается обыкновенная поваренная соль, выпадение кристаллов которой они проглядели, будучи увлечены более эффектным явлением - горением водорода и движением натрия на поверхности воды. Когда же был повторен этот опыт, учащиеся с большим вниманием наблюдали за появлением белых кристалликов, которые опускались на дно пробирки. Нетрудно понять, что при демонстрации опыта взаимодействия натрия с кислотой применялся другой вид сочетания слова учителя со средствами наглядности. Здесь наблюдения учащихся были лишь отправным моментом в приобретении знаний, а дальше учитель с помощью слова руководил мыслительной деятельностью учащихся для выяснения связей и отношений наблюдаемых явлений с тем, что уже известно учащимся, но не может быть воспринято ими непосредственно из данного опыта.

Описанное сочетание слова учителя со средствами наглядности называется второй формой, которая характеризуется тем, что учитель посредством слова руководит наблюдениями демонстрируемых предметов и процессов и, базируясь на имеющихся у учащихся знаниях, ведет их к выявлению и формулированию таких связей между явлениями, которые не могут быть обнаружены в процессе непосредственного восприятия.

Функция слова учителя в этой форме сочетания слова и наглядности гораздо сложнее, чем в первой форме. Теперь недостаточно одних указаний, что наблюдать. Нужно установить связи с теми знаниями, которые приобретены учащимися раньше, и обеспечить логическую связь результатов опыта. Поэтому применение второй формы требует более тщательного анализа имеющихся знаний учащихся и тех знаний, которые они должны приобрести из наблюдений наглядных средств.

Обе формы сочетания слова и средств наглядности сходны в том отношении, что учащиеся посредством слова учителя ставятся в такие условия, при которых они оказываются в состоянии приобретать знания о веществах и явлениях в известной степени самостоятельно, на основе наблюдений средств наглядности. Эти формы следует отнести к исследовательскому методу демонстрации средств наглядности.

Но изучение тех же веществ и явлений может проходить и с применением иллюстративного метода. Если сведения о непосредственно воспринимаемых явлениях или свойствах предметов учащиеся приобретают сначала со слов учителя, а показ этих средств наглядности служит подтверждением или конкретизацией к словесным сообщениям, то такая форма сочетания называется третьей формой.

На практике часто учитель сначала сообщает учащимся сведения о таких свойствах, процессах, закономерностях, которые не могут быть познаны учащимися непосредственным восприятием, а затем демонстрирует наглядные средства. Они служат иллюстрацией к словесному сообщению. Например, прежде чем показать опыт взаимодействия натрия с соляной кислотой, учитель напишет уравнение реакции, которая должна произойти, и расскажет, какие вещества должны получиться и по каким признакам их можно узнать. Эта четвертая форма сочетания слова и средств наглядности сходна в отношении объектов изучения со второй формой, но противоположна последовательности включения в учебный процесс слова учителя и демонстрируемых им средств наглядности.

Итак, слово учителя и показ предметов и процессов могут находиться в разнообразных сочетаниях. В этом многообразии выделяются четыре основные формы. Первая и вторая формы входят в состав исследовательского метода: третья и четвертая входят в состав иллюстративного метода. Первая и третья применяются в тех случаях, когда знания о предмете или процессе можно извлечь из наблюдения самого объекта; вторая и четвертая формы применяются при изучении таких связей и отношений между предметом и процессами, которые (связи и отношения) непосредственно не воспринимаются органами чувств и могут быть познаны при сопоставлении демонстрируемых средств наглядности с тем, что уже известно учащимся из прежнего опыта.

При демонстрации опытов по химии чаще других используется вторая и четвертая формы. Объясняется это тем, что о сущности химических процессов судят по некоторым внешним признакам, которые не раскрывают прямо взаимодействий невидимых, ничтожно малых физических тел - молекул, атомов, ионов, электронов. Познание же этих взаимодействий составляет научную основу изучения химии. Каждая из четырех форм применяется в практике обучения химии в различных вариантах. Из вариантов второй формы особенно большое значение имеют два: один из них характеризуется тем, что используется в основном индуктивный прием умозаключения, для другого характерно применение "рабочей гипотезы". В рассмотренном примере демонстрации взаимодействия натрия е соляной кислотой с применением второй формы применялись оба варианта. К выводу о том, что в результате этой реакции выделяется водород из соляной кислоты, учащиеся пришли индуктивным путем. А вывод о том, что вторым продуктом реакции является поваренная соль, учащиеся сформулировали после того, как они предположительно написали уравнение химической реакции, т. е. составили "гипотезу" какие частицы и как взаимодействуют в пробирке. После этого они еще раз обратились к опыту и убедились в правильности сделанных предположений.

Зависимость качества знаний учащихся от метода демонстрации опытов. Анализ четырех форм сочетания слова учителя и средств наглядности показывает, что умственная деятельность учащихся изменяется в зависимости от метода демонстрации учителем средств наглядности. Это значит, что и педагогические результаты применения этих методов должны быть различными, т. е. качество знаний и умений учащихся должны чем-то различаться.

Из всего многообразия признаков качества знаний более доступно сравнению прочность знаний. Поэтому представляется возможность сравнивать эффективность методов обучения по этому признаку.

Наиболее убедительные результаты получаются в случае применения индивидуальных обучающих занятий. На основе таких экспериментов с учащимися VII класса выявились интересные особенности в восприятии и усвоении ими знаний в случае применения иллюстративного метода (третья и четвертая формы) или исследовательского метода обучения при демонстрации химического опыта (разложение окиси ртути). Все учащиеся с интересом слушали объяснения учителя и наблюдали опыт на близком расстоянии. После этого каждый писал о том, что он наблюдал и что узнал.

На занятиях, проходивших по иллюстративному методу, учащиеся после сообщения учителя о том, какие явления они должны наблюдать, с удовлетворением наблюдали это при демонстрации опыта, им было все ясно, нужно было только запомнить, что они слышали и видели, а затем написать это в отчете. На занятиях, проходивших с применением исследовательского метода, каждый учащийся должен был сам отмечать наблюдаемые им явления и сообщать учителю о том, что он видел. При этом каждый из них испытывал затруднения в нахождении нужных слов в своем еще бедном словарном запасе. Эти затруднения особенно явно обнаруживались в составлении ими отчета. Если судить о результатах применения описанных методов демонстрации опыта только по этим письменным отчетам, то преимущество иллюстративного метода обнаружилось бы достаточно ясно. Учащиеся, которым демонстрировали опыт по этому методу, написали отчеты более грамотно: описывали ход занятий более последовательно и придерживались более точного плана беседы, используя некоторые из оборотов речи экспериментатора. Учащиеся, с которыми занятия проводились по исследовательскому методу, описывали опыт кратко, их отчеты похожи на сочинения учащихся начальной школы.

Такой результат обучающих экспериментов оказался неожиданным. Наблюдая более интенсивную умственную деятельность учащихся в случае применения исследовательского метода, можно было ожидать и более содержательных отчетов этих учащихся. По-видимому, на выявление их знаний повлияло то, что они еще не умели свободно выражать свои мысли в отчетах о работе по химии, не успели еще усвоить некоторые обороты речи, свойственные данному учебному предмету. Эти предположения подтвердились последующей проверкой, проведенной через семь месяцев, когда тем же учащимся было предложено вспомнить и описать опыт и дать ему пояснение. Эта работа проводилась в конце учебного года, когда учащиеся ознакомились со многими химическими терминами, определениями и др. Контрольный эксперимент имел целью выявить и сравнить прочность знаний учащихся, приобретенных при разных методах демонстрации химического опыта.

Их отчеты показали, что учащиеся, участвовавшие в беседе, проведенной по иллюстративному методу, менее прочно удержали в памяти полученные знания. Они написали отчеты по воспоминаниям значительно хуже тех, которые они дали непосредственно после окончания опыта. В них не было прежней полноты и последовательности. Более того, в них встречались грубые ошибки. Учащиеся более прочно усвоили то, что сообщал учитель, и менее прочно то, что они сами наблюдали. Учащиеся, которые работали по исследовательскому методу, более полно сохранили в памяти знания, приобретенные на основе наблюдения опыта. Педагогический эксперимент показал, что прочность знаний учащихся в случае применения первой и второй форм сочетания слова со средствами наглядности, выше, чем при использовании третьей и четвертой форм. Сохраняются ли отмеченные преимущества при любых условиях демонстрации средств наглядности? Чтобы не ошибиться в решении этих вопросов, необходимо рассмотреть условия, при которых можно и целесообразно применять ту или иную форму.

Условия эффективности разных методов демонстрации опытов. К условиям, от которых зависит целесообразность применения той или иной формы сочетания слова учителя со средствами наглядности, относится сложность вопроса, для решения которого демонстрируется химический опыт и другие средства наглядности.

Если решение вопроса не вызывает значительного напряжения умственной деятельности учащихся, то преимущества первой и второй формы оказываются незначительными. Например, при изучении хорошо наблюдаемых свойств предмета, таких, как цвет, форма, физическое состояние, они почти одинаково воспринимаются при всех формах сочетания слова учителя со средствами наглядности.

В тех же случаях, когда для восприятия и усвоения знаний объекта изучения требуется более сложный анализ, мобилизация памяти и мышления, преимущество первой и второй формы возрастает. Но это преимущество возрастает лишь до некоторого предела. В случае очень сложной учебной задачи применение первой и второй форм не приводит к заданной цели. Это можно было наблюдать при изучении пламени свечи (в VII и в VIII классах). После того как было обнаружено, что в пламени свечи три конуса, учитель наметил план изучения состава каждой части с применением первой и второй формы сочетания слова и средств наглядности. Для изучения состава наружного конуса пламени был показан опыт (рис. 6). Из этой части пламени отводился газ и промывался в склянке с известковой водой. По помутнению известковой воды и появлению капель воды учащиеся сделали правильный вывод, что в этой части пламени находятся водяные пары и углекислый газ. Затем следовало изучение самой светлой части пламени. Для этого учитель показал хорошо известный опыт: внес в эту часть пламени крышечку от фарфорового тигля и предложил учащимся объяснить, как могло оказаться самое черное вещество в самой светлой части пламени. Вопрос вызвал необычайное оживление, но правильного ответа не было. Не помогли никакие наводящие вопросы. Сложность анализа данного явления превосходила возможности учащихся. В этих условиях оказалась целесообразной четвертая, а не вторая форма.

Рис. 6. Прибор для обнаружения водяных паров и углекислого газа: 1 - хлоркальциевая трубка, 2 - сосуд с известковой водой

Важным условием целесообразного использования той или другой формы сочетания слова и средств наглядности при демонстрации опытов является подготовленность учащихся к наблюдениям, а также их способность выделять существенные признаки, даже в тех случаях, когда их трудно заметить. Например, при изучении зависимости растворимости твердых веществ от температуры растворителя учитель демонстрировал опыты растворения калиевой селитры и извести, применяя первую форму сочетания слова с показом опытов. Положительные результаты получились только при изучении растворимости селитры, когда были показаны опыты и растворение твердого вещества и выпадение осадка при охлаждении насыщенного раствора.

При демонстрации же нагревания насыщенного раствора извести учащиеся не могли сделать вывод об уменьшении растворимости, этого вещества при повышении температуры раствора, так как не все видели помутнение раствора, а те, кто заметил, не посчитали это помутнение за выделение твердого вещества из раствора. Учителю пришлось "объяснять" этот опыт, т. е. применять с некоторым запозданием третью форму вместо неудачно примененной первой.

При определении готовности учащихся к самостоятельному наблюдению, организуемому с применением первой и второй формы, важно учитывать сложность демонстрируемых средств наглядности.

Принято считать, что для демонстрации нужно применять наиболее простые приборы. Но это утверждение не всегда оказывается верным.

При ознакомлении учащихся с серной кислотой обычно учитель опускает в цилиндр с серной кислотой ареометр и называет деление, до которого погрузился ареометр. Учащиеся не могут видеть со своих мест этого деления. Учитель вызывает учащегося к своему столу и предлагает проделать тот же опыт и сообщить остальным учащимся, что он наблюдает. И в том и в другом случае учащиеся узнают плотность со слов учащегося или учителя. Чтобы предоставить возможность всем видеть, насколько (примерно) кислота тяжелее воды, на технохимических весах уравновешивают цилиндры одинакового размера. Затем в один цилиндр наливают определенный объем серной кислоты, а в другой - такое количество воды, чтобы весы пришли в равновесие.

Из сравнения разных объемов кислоты и воды, имеющих одинаковые весы, учащиеся путем вычисления находят плотность серной кислоты.

Наблюдения на уроке показали, что выполнение арифметических расчетов отвлекало учащихся от того, что они наблюдали. Кроме того, демонстрация опыта и расчеты требовали много времени. Лучший результат получился, когда был показан прибор (см. рис. 1). Он более сложен, чем обычный ареометр или весы. Но демонстрация его сокращает время и приводит к лучшим результатам, так как прибор показывает прямо число, обозначающее плотность кислоты. В этом случае более сложный прибор подводит к цели в более короткий срок. Сложный по конструкции прибор оказался более доступным для наблюдения.

Из изложенного следует, что педагогическое мастерство учителя, проявляемое при демонстрации химических опытов, является не результатом каких-то особых дарований, а зависит от правильно определенной цели и выбора методов, сочетаний его слова со средствами наглядности, а также овладения им техникой демонстрационного химического эксперимента.

Демонстрация изображений предметов. В обучении химии демонстрируются рисунки учителя на классной доске, таблицы с изображениями приборов, аппаратов, заводских установок, диапозитивы, диафильмы, рисунки, выполняемые учителем или учащимися на классной доске (динамические таблицы и учебные кинофильмы).

Рисунок учителя на классной доске является наиболее распространенным в практике обучения химии изобразительным наглядным средством. Он применяется для решения различных методических задач: для пояснения устройства какого-либо прибора, детали которого плохо видны учащимся, для изображения крупным планом какой-либо части аппарата, изображенного на таблице или на диапозитиве, если изображение недостаточно четко. При этом учитель дает пояснение к рисунку, пользуясь той или иной формой сочетания слова с показом рисунка. Большой педагогический эффект получается от изображения учителем производственных аппаратов и целых установок. Поэтому элементарное умение рисовать хотя бы схематически приборы, аппараты, установки должно войти в список основных требований к подготовке учителя химии.

Таблицы с изображением приборов, аппаратов можно считать заменителями изображенных на них предметов. Поэтому методика демонстрации этих средств наглядности сходна стой, которая разработана для демонстрации предметов. Если на таблице изображены предметы (приборы, аппараты и т. п.), то может применяться первая или третья форма сочетания слова со средствами наглядности. В практике обучения химии чаще пользуются третьей формой. Например, ознакомление с устройством и действием известково-обжигательной печи происходит по такому плану: общее описание печи, состав шихты и ее загрузка, подача воздуха, химические процессы, происходящие в печи, выход извести и углекислого газа. Рассказ учителя сопровождается показом таблицы с изображением печи.

Для закрепления полученных знаний предлагается одному или двум учащимся повторить рассказ учителя. Но возможен и другой способ решения той же учебной задачи. После демонстрации опыта термического разложения карбоната кальция учитель записывает уравнение этой реакции, зарисовывает на классной доске опыт или показывает готовый рисунок, а затем приступает к ознакомлению учащихся с тем, как осуществляется эта реакция на производстве.

Если он знакомит с таким способом обжига известняка, при котором в качестве горючего используют уголь, то он сообщает, что на производстве источником теплоты является горение угля, через слой которого проходит воздух, а на слой угля помещаются куски известняка. Рисует на доске слой угля и на нем слой известняка. Далее следует беседа.

Учитель. Как сделать, чтобы обжигалось возможно больше известняка и чтобы не было потери теплоты в окружающий воздух?

Учащийся. Нужно оградить уголь и известняк какой-либо теплоизоляцией от окружающего воздуха.

Учитель. Из какого материала должна быть эта изоляция?

Учащийся. Так как при горении угля получается высокая температура, то эта изоляция должна быть изготовлена из огнеупорного материала. Учитель. Какой высоты выгоднее делать стенки печи, чтобы использовать всю теплоту, получаемую от горения угля? Рисует разрез нижней части печи (рис. 7.)

Рис. 7. Устройство и принцип действия известково-обжигательной печи

Учащийся. Выгоднее делать высокую печь (учитель чертит схему печи). Таким же образом ставят и решают вопросы, как располагать уголь и известняк в печи, как отводить углекислый газ, как подводить воздух, как охлаждать и выгружать известь, как применить принцип противотока для экономики теплоты. После решения каждого вопроса учитель делает соответствующие дополнения на схеме.

Нарисованная учителем схема является результатом решения ряда химико-технологических вопросов, в решении которых принимают участие учащиеся.

После этого учитель показывает таблицу или рисунок в книге и предлагает учащимся рассказать, как устроена печь и какие процессы в ней происходят. При таком использовании таблицы учащиеся, участвуя в составлении ее прототипа, решают ряд целесообразно подобранных задач, направленных к достижению общей цели - уяснению соответствия аппарата процессам, происходящим в нем. Тогда они не только лучше усваивают схему устройства аппарата, но и понимают, почему он устроен так, а не иначе.

Во втором способе ознакомления учащихся с устройством известково-обжигательной печи нетрудно усмотреть первую и вторую формы сочетания слова и средств наглядности.

Можно также знакомить учащихся со схемами устройства доменной печи, колонны синтеза аммиака, различных поглотительных башен, применяемых в химических производствах. При этом выделяется из общей схемы прежде всего тот аппарат, в котором происходит основная химическая реакция, затем устанавливается его связь с аппаратами, в которых осуществляют подготовительные операции (измельчение, очистка, растворе-кие), и, наконец, с аппаратами, в которых производится отделка выпускаемой продукции. Можно применять описанный выше способ показа при использовании обычных настенных таблиц. В этом случае следует закрывать таблицы бумагой и открывать их по мере рассмотрения деталей.

В практике обучения химии применяют и другой прием для расчлененного показа изображения прибора или заводской установки. Изготовляют несколько таблиц, на каждой из которых нарисована только одна какая-либо часть всей картины. По ходу изучения установки показывают ту или иную часть прибора или установки в зависимости от того, какой процесс изучается. Под конец демонстрации составляют всю таблицу с изображением всей установки или аппарата.

Интересен и поучителен опыт применения динамических таблиц, впервые разработанных С. С. Ивановым для изучения химических производств^*. В. С. Полосин и М. Н. Конюхов описали объемно-плоскостные таблицы, используемые для изучения строения вещества^**.

^* (См.: С. С. Иванов. Динамические таблицы по химии. "Химия в школе", 1960, № 6.)

^** (См.: М. Н. Конюхов, В. С. Полосин. Использование наглядных пособий при изучении строения вещества. "Химия в школе", 1963, № 6.)

Большое теоретическое и практическое значение имеет вопрос о методике использования схем строения молекул, ионов и атомов, изображенных на плоскости или в виде объемных пособий. Возражения против применения таких наглядных пособий сводятся к следующему: так как химические формы движения материи не могут быть сведены к механическим перемещениям молекул, атомов, электронов и других частиц, то всякая схема строения вещества, представленная в виде каких-либо шариков, неподвижных или вращающихся и соединяющихся каким-либо стержнем или крючком, включает элементы механического истолкования химических реакций. Это можно обнаружить в истолковании химических явлений и в учебниках для высшей школы, и даже в научной литературе. Схема строения атомов и даже структурные формулы в органической химии не отражают с достаточной точностью состояние вещества.

Если исключить все это из преподавания химии в высшей и средней школе, то произойдет снижение теоретического уровня в изучении основ химических наук, переход на позиции эмпиризма. Ясно, что возражение против применения условной наглядности не состоятельно. Но должна соблюдаться мера допустимых моделей, чтобы избежать вульгаризации, уводящих учащихся в сторону от научного истолкования явления.

Наглядные пособия часто используют только для формирования представлений учащихся о предметах изучения. Но такое понимание сужает круг применения средств наглядности, так как они имеют большое значение в процессе обобщения, в переходе от представлений к понятиям. Всякое наглядное пособие включает элементы обобщения, но некоторые виды имеют прямое назначение оказывать помощь учащимся в обобщении, в классификации.

К этому виду наглядных пособий относятся различные схемы классификации веществ, генетических связей, круговорота, элементов в природе, графики и цифровые таблицы. Сюда же следует отнести и таблицу периодической системы Д. И. Менделеева.

Использование диапозитивов, диафильмов и учебных кинофильмов на уроке химии. Методика демонстрации диапозитивов остается еще мало разработанной. В тех случаях, когда учитель показывает диапозитивы, делает он это обычно в конце изучения темы. Тогда наблюдения учащимися изображении на экране проходят как подтверждение того, что уже изучено.

А между тем диапозитивы можно использовать и в процессе изучения нового учебного материала. Но их нужно показывать не сразу целой серией на одном специальном уроке, а отдельными кадрами. При этом пользуются теми же методами, которые применяются при демонстрации картин или таблиц.

Для использования диапозитивов следует иметь в качестве постоянного оборудования химического кабинета экран, который быстро спускается над классной доской и так же быстро убирается, стационарную подставку для проектора, эпидиаскоп (желательно с дистанционным управлением), комплекты диапозитивов и диафильмов.

Учитель может демонстрировать через эпидиаскоп фотографий, рисунки из книг, чертежи, рисунки собственного изготовления и др. В некоторых случаях можно показать на экране с помощью эпископа небольшие образцы веществ.

В настоящее время изготовлено значительное количество учебных фильмов по химии, Изданы пособия, характеризующие их содержание.

В специальных брошюрах и в журнальных статьях описаны приемы демонстрации учебных фильмов. Следует отметить предложение показывать фильмы фрагментарно, так чтобы каждый фрагмент составлял органическую часть урока в сочетаний со словами учителя подобно демонстрациям опытов и изобразительных наглядных пособий. К описаниям сложившегося опыта следует добавить сообщения о результатах педагогических исследований с целью определения рациональных методов включения демонстраций кинофильмов в учебный процесс.

Заслуживают особого внимания результаты сравнения четырех вариантов демонстрации одного и того же фильма на уроках химии в VII классе. По первому варианту фильм демонстрировался полностью без подробного вводного слова. Учитель ограничился только предупреждением, что после просмотра будет проверка усвоения содержания фильма.

По второму варианту демонстрации фильма предшествовало слово, в котором излагалось в основном содержание фильма, и также следовало предупреждение, что после просмотра будет проверка усвоения содержания фильма. Фильм демонстрировался полностью.

По третьему варианту фильм демонстрировался по частям и после каждой части учащиеся письменно отвечали на вопросы, относящиеся к просмотренной части фильма.

По четвертому варианту фильм демонстрировался тоже по частям, но перед демонстрацией каждой части учащиеся записывали вопросы, ответы на которые они должны получить во время просмотра фильма. По окончании просмотра фильма все учащиеся выполняли одну и ту же письменную контрольную работу: писали ответы на вопросы, относящиеся к содержанию всего фильма.

В результате проверки этих работ и обработки результатов получились следующие показатели, выраженные в процентах правильных ответов: по первому варианту - 35, по второму варианту - 61, по третьему варианту - 70, и по четвертому варианту - 78.

Из анализа результатов исследований следуют два вывода:

1. Демонстрация по частям данного фильма способствует лучшему усвоению знаний в сравнении с демонстрацией всего фильма.

2. Ознакомление с вопросами перед демонстрацией фильма повышает усвоение содержания фильма.

Признавая большую ценность и доказательность этих выводов, необходимо сделать оговорку, что они применимы пока для демонстрации ограниченного количества фильмов, а именно для фильмов среднего метража, предназначенных для демонстрации в начале обучения химии. При этом выяснилась степень запоминания фактов. В дальнейшем предстоит также исследовать значение демонстрации учебных фильмов для развития учащихся. Необходимо исследовать методы демонстрации фильмов разного метража в разных классах.

Демонстрации моделей, макетов. В обучении химии применяются в качестве средств наглядности модели кристаллов, молекул органических веществ; имитации веществ, недоступных для хранения в химическом кабинете и использования для непосредственного наблюдения; макеты аппаратов, применяемых в химических производствах; макеты заводских установок.

Объемные наглядные пособия близко подходят к предметам в натуре по их роли в учебном процессе. Поэтому в методике демонстрации этих средств наглядности могут применяться те же формы сочетания слова и средств наглядности, которые рассмотрены выше.

Модели кристаллов и имитации веществ можно использовать в работах с раздаточным материалом. Макеты аппаратов, применяемых в химических производствах, имеют значительную ценность, если они разборные. При разработке методики демонстрации разборных "недействующих" моделей необходимо решить: какие химические опыты (лабораторные или ученические) должны предшествовать уроку, на котором намечено демонстрировать разборные модели; какие другие средства наглядности должны быть использованы для более успешного использования разборных моделей.

При демонстрации схемы разборных моделей (рис. 8) или при организации самостоятельных работ учащихся с ними важно выявить соответствие аппарата его назначению и научным принципам химических производств, сопоставить его с лабораторным прибором, в котором осуществляется та же химическая реакция.

Рис. 8. Установка для получения синтетической соляной кислоты (схема)

Опыт показывает, что при демонстрации разборных моделей не следует игнорировать и плоскостные изображения заводских аппаратов и установок. Для политехнического образования учащихся важно выявлять общее в многообразии химических аппаратов. С этой целью следует сравнить модели доменной и известково-обжигательной печей, абсорберы, применяемые в разных химических производствах.

Большое значение для понимания сущности какого-либо химического производства имеют демонстрации действующих моделей. Демонстрация такого прибора может предшествовать демонстрации разборной модели. Следует отметить, что каждое из средств наглядности имеет значение в создании условий для формирования представлений и понятий. Значение каждого из них усиливается при надлежащем соединении с другими наглядными пособиями. Поэтому постановку вопроса, какое из этих наглядных средств наиболее важное, нужно считать ошибочной. Значение каждого усиливается или ослабляется в зависимости от того, что изучается.

Эффективность объемных наглядных пособий особенно велика при изучении таких аппаратов, в которых осуществляется теплообмен между жидкостями или газами, когда один поток идет по трубам, а другой, встречный в межтрубном пространстве. Такие аппараты рассматриваются при ознакомлений с устройством и принципом действия контактного аппарата в производстве серной кислоты. Без применения разборных моделей трудно понять, что происходит в этом аппарате, как происходит теплообмен между поступающими в нее газами и уходящими из нее продуктами реакции. Поэтому оснащение школ разными наглядными пособиями, отвечающими педагогическим требованиям, не только желательно, но и необходимо. Это не должно ослабить внимание к изготовлению плоскостных наглядных пособий и особенно к производству учебных фильмов.

Использование раздаточного материала. Включение в учебный процесс раздаточного материала можно рассматривать как перенесение демонстраций предметов на стол учащегося. Основная задача состоит в том, чтобы создать наиболее благоприятные условия для ознакомления с внешним обликом объекта, с его свойствами, непосредственно воспринимаемыми анализаторами. Основным анализатором остается при всех условиях зрительный. Рука учащегося включается главным образом как орган движения, благодаря которым улучшаются условия рассматривания предмета. Но в некоторых случаях рука может выполнять функции органа познания. Например, при ознакомлении с образцами серной кислоты учащиеся отмечают, что склянка с серной кислотой тяжелее такой же склянки с водой, при растворении этой кислоты выделяется теплота, а при ознакомлении с образцами серы учащиеся могут заметить хрупкость этого вещества. При изучении раздаточного материала учащиеся могут пользоваться разными органами чувств: зрением, осязанием, обонянием, слухом и даже в некоторых случаях органом вкуса. И при всех условиях средства наглядности находятся в тех или иных сочетаниях со словом учителя. Педагогическая эффективность этих сочетаний, как при демонстрации тех же объектов учителем, зависит от тех же условий: учебных задач, состояния знаний учащихся, свойств изучаемых объектов.

Формы сочетания слова и наглядных средств определяются тем методом обучения, который является ведущим на данном уроке. Но разнообразие этих форм ограничивается тем, что раз™ даточный материал применяется для ознакомления с внешним обликом объекта или для изучения таких свойств, которые могут быть восприняты непосредственно органами чувств. Тем самым определяется в основном зависимость усвоения знаний от применения первой или третьей формы сочетания слова учителя со средствами наглядности, в данном случае с раздаточным материалом.

Как при наблюдении, демонстрации предметов, так и при самостоятельной работе учащихся с раздаточным материалом усвоение знаний проходит более успешно в случае применения первой формы сочетания слова учителя с наблюдениями учащихся. И в этом случае сравнительная эффективность первой формы проявляется при средней сложности процесса наблюдений. В случае очень простого для наблюдений и описаний объекта преимущество первой формы оказывается незначительным, и при очень сложных процессах наблюдения предметов раздаточного материала первая форма оказывается неприменимой. Более сложным является вопрос, как влияет использование, первой и третьей форм на развитие у учащихся умений применять знания. Для получения ответа на этот вопрос были проведены простые педагогические эксперименты.

Учащимся VII класса, еще не изучавшим тему "Кислоты", предлагалось изучить физические свойства концентрированной веерной кислоты, находящейся в закрытой склянке емкостью 100 мл. Они должны были на основе наблюдений, не открывая склянки, узнать, что серная кислота тяжелая, прозрачная, маслянистая, бесцветная жидкость.

В эксперименте участвовали 20 учащихся, имевшие оценку по химии "3" и "4". Все учащиеся были разделены на две группы по 10 человек в каждой. С каждым учащимся первой группы индивидуальные учебные занятия проходили с применением первой формы по точно установленной программе и заданию. С каждым учащимся второй группы индивидуальные занятия проходили с применением третьей формы тоже по единой программе и одному и тому же заданию для всех учащихся данной группы. Во вводной беседе (общей для всех групп) учитель выяснял, где и когда учащиеся видели серную кислоту, что они знают о ее физических свойствах. Оказалось, что никто не знал этих свойств. После этого он сообщил цель беседы: узнать физические свойства серной кислоты. Каждый учащийся должен внимательно рассмотреть склянку с кислотой, подержать и затем рассказать, что он узнал. После этого учитель убирал склянку с кислотой и ставил перед учащимися три одинаковые колбочки, содержащие по одинаковому объему бесцветных прозрачных жидкостей. В одной колбочке была серная кислота, в другой - вода, в третьей - глицерин. Не называя этих жидкостей, учитель предлагал узнать, в какой колбочке находится серная кислота. Эти эксперименты показали, что все учащиеся первой группы с напряженным вниманием выслушали краткое задание, требовавшее изучения серной кислоты. Рассматривали склянку с кислотой более длительно, чем учащиеся второй группы. Смотрели жидкость в проходящем свете, покачивали склянку, прикидывали ее тяжесть на руке. Некоторые проговаривали вслух замеченные свойства, другие что-то шептали. Все по нескольку раз ставили склянку на стол и снова рассматривали.

Почти все учащиеся второй группы тоже вначале рассматривали склянку с серной кислотой, но не так пристально, как учащиеся первой группы. Некоторые из учащихся второй группы во время рассказа учителя о свойствах серной кислоты порывались рассматривать ее, не ожидая конца рассказа, хотя последний был краток.

Все учащиеся первой группы (первая форма) обнаруживали больше волнения, так как им ничего не было сказано о свойствах кислоты. Они долго сравнивали данные им колбочки с жидкостями, отставляли склянку с серной кислотой и снова сравнивали. Поэтому дали правильный ответ 8 учащихся, а одна ученица правильно решила только после длительных колебаний (затруднялась отличить серную кислоту от глицерина). А одна так и не могла различить эти две жидкости, хотя и сравнивала их по тяжести.

Учащиеся из второй группы решили задачу значительно скорее, а результаты получились хуже: только половина учащихся правильно выделила склянку с серной кислотой. Несмотря на то что экспериментатор сообщал учащимся этой группы, что серная кислота тяжелая жидкость (много тяжелее воды), они не обратили должного внимания на это свойство. Разумеется, на основании индивидуальных занятий с 20 учащимися нельзя делать больших обобщений, нужны дополнительные опыты и наблюдения. Но все же можно сделать следующие предварительные выводы:

1. Нужно подходить осторожно к оценке качества знаний на оснований лишь устных ответов учащихся на вопросы, требующие определения или перечисления свойств (того, что можно заучить).

2. Первая форма сочетания слова учителя со средствами наглядности более эффективна в работе учащихся с раздаточным материалом.

3. При применении индивидуальных экспериментальных занятий с учащимися представляется возможным учитывать не только приращение их знаний в результате этих занятий, но и продвижение в развитии их умений наблюдать и применять приобретенные знания.